FR2837531A1 - Systeme mecanique pour pompe haute pression - Google Patents

Abstract

L'invention se rapporte à une système mécanique pour pompe haute pression (4) comportant un premier arbre moteur (2) relié à un deuxième arbre (3) qui, solidaire de la pompe (4), lui fournit l'énergie nécessaire à son fonctionnement. Selon l'invention, le système mécanique comporte de plus entre lesdits deux arbres, un dispositif mécanique (1) permettant de démarrer plus rapidement ladite pompe qu'avec ledit arbre moteur seul. L'invention trouve son application notamment dans le domaine des techniques dite « stop and start ».

Description

_nn. Svstème mécanique pour pomPe haute pression L'invention se rapporte à

un système mécanique pour pompe haute pression et plus particulièrement une telle pompe alimentant en carburant la rampe commune d'un moteur à

s combustion interne.

De nos jours, les constructeurs automobiles cherchent les technologies qui leur permettraient de concevoir des véhicules automobiles moins polluants. Tout d'abord parce que les conducteurs des véhicules sont plus sensibles que jamais à o l'écologie mais surtout parce que ies normes sur les rejets

entrant en vigueur sont de plus en plus sévères.

Une des solutions envisagées par les constructeurs pour réduire les rejets polluants consiste à arrêter le moteur lorsque

- celui-ci n'est pas sollicité, comme par exemple à un feu rouge.

s Cette technique est plus généralement appelée " arrêt et départ " (en anglais "stop and start"). En effet, I'arrêt du moteur va permettre d'abaisser la consommation en carburant et donc de - diminuer les rejets polluants. Cette baisse des rejets est significative surtout en ville o la forte concentration o des signalisations routières oblige à réqulièrement s'arrêter et

o il se forme souvent des bouchons.

Cette technique "arrêt et départ" s'applique facilement avec les moteurs dont l'injection dans chaque cylindre est pilotée individuellement. Cependant tel n'est pas le cas avec s les moteurs dotés d'une rampe commune qui est utilisée comme accumulateur de carburant sous pression pour l' i njection dans pl us ieurs cyl indres à la fois. En effet, le démarrage actuel de ces moteurs dotés d'une rampe commune de carburant sous haute pression est trop "lent" pour que la o technique dite "arrêt et départ" leur soit applicable. Cette lenteur est induite par le temps requis à la pompe haute pression pour compresser le carburant présent dans la rampe commune jusqu'à la pression minimale nocessaire au

fonctionnement des injecteurs.

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Le but de la présente invention est de pallier tout ou partie les inconvénients cités précédemment en proposant un système mécanique simple et peu coûteux permettant le démarrage plus rapide de la pompe haute pression alimentant la rampe commune. A cet effet, I'invention se rapporte à un système mécanique pour pompe haute pression comportant un premier arbre moteur relié à un deuxième arbre qui, solidaire de la pompe, lui fournit l'énergie nécessaire à son fonctionnement o caractérisé en ce qu'il comporte de plus entre lesdits deux arbres, un dispositif mécanique permettant de démarrer plus

rapidement ladite pompe qu'avec ledit arbre moteur seul.

Ce système permet de se substituer temporairement au premier arbre comme source d'énergie pour fournir plus vite à la rampe commune du carburant sous une pression minimale

nécessaire au démarrage du moteur à combustion interne.

Le dispositif mécanique comporte, avantageusement selon l'invention, des moyens élastiques, un train épicyclodal et des moyens de freinage de pièces en rotation permettant de o sélectivement comprimer ou détendre lesdits moyens élastiques. De manière avantageuse, le train épicyclodal comporte, selon l'invention, un planétaire relié audit deuxième arbre, un premier satellite relié aux moyens élastiques et un deuxième satellite monté entre ledit planétaire et ledit premier satellite et

étant relié audit premier arbre.

Selon l'invention, le deuxième satellite comporte, avantageusement, trois disques qui, reliés entre eux par un élément sensiblement discodal, sont continuellement en o contact avec ledit planétaire et ledit premier satellite leur permettant sélectivement de se déplacer sans glissement par rapport au diamètre intérieur du premier satellite et par rapport

au diamètre extérieur du planétaire.

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Avantageusement, les moyens de freinage sont montés, selon l'invention, sur ledit premier satellite et sur ledit deuxième arbre pour sélectivement dériver l'énergie du premier arbre moteur vers le deuxième arbre ou vers lesdits

s moyens élastiques.

Selon l'invention, les moyens élastiques comportent, avantageusement, un ressort monté entre ledit premier satellite et un élément fixe par rapport au train épicyclodal

permettant la détente ou la compression dudit ressort.

o D'autres particularités et avantages apparatront à la

lecture de la description ci-après faite en référence aux figures

dans lesquelles: la figure 1 est une section verticale schématique du système selon l'invention; s - la figure 2 est une vue schématique du train épicyclodai; Dans l'exemple illustré à la figure 1, on peut voir principalement un dispositif mécanique 1, un arbre moteur 2,

un arbre récepteur 3 et une pompe haute pression 4.

o L'arbre moteur 2 est mécaniquement relié au vilebrequin

(non représenté) du moteur à combustion interne du véhicule.

La rotation de l'arbre récepteur 3 (relié à l'arbre moteur 2 comme expliqué ci-après) est utilisée et transformée par la pompe 4 pour, d'une part; compresser le carburant arrivant par exemple du réservoir (non représenté) par la canalisation 5 et, d'autre part, envoyer vers la rampe commune (non

représentée) par la canalisation 6 du carburant sous pression.

Le fonctionnement de la pompe haute pression 4 étant très

connu, il ne sera pas davantage expliqué ci-après.

Le dispositif mécanique 1 comporte principalement un train épicyclodal 7, un ressort 8 et des moyens de freinage

symbolisés par les deux paires de flèches 9a et 9b.

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Comme dans l'exemple illustré à la figure 2, le train -épicyclodal 7 comporte un planétaire 10, un premier satellite 12 et un deuxième satellite 11. Sur la figure schématique 2, les dentures du planétaire 10 et des deux satellites (11, 12) ne sont pas représentées. Le planétaire 10 est un prolongement de l'arbre récepteur 3 comportant une collerette 13 dont la circonférence comprend des rainures (non représentées) aptes à éviter les glissements

par rapport au deuxième satellite 11.

o Le deuxième satellite 11 comporte principalement une base circulaire 14 reliant l'arbre moteur 2 aux trois disques a, 15b et 15c. L'arbre moteur 2 est fixé sur la base circulaire 14 tandis que les trois disques 15a, 15b et 15c sont montés rotatifs par rapport elle tout en étant solidaires des s mouvements de cette dernière. Des rainures (non représentées) sont présentes à la circonférences de chacun des trois disques 1 5a, 1 5b et 1 5c de manière à venir

s'engrener avec celles présentes sur la collerette 13.

Le premier satellite 12 est une couronne dont le diamètre o intérieur comporte des saillies (non représentées) aptes à venir s'engrener également avec les rainures (non représentées) qui courent sur la circonférence de chacun des trois disques 1 5a, 1 5b et 1 5c. Ces derniers sont donc en contact mécanique permanent avec le diamètre extérieur de la collerette 13 du planétaire 10 et le diamètre intérieur du

premier satellite 12.

Le ressort 8, préférentiellement hélicodal, est monté entre, d'une part, le premier satellite 12 et, d'autre part, une partie 16 solidaire de la caisse du véhicule automobile. Ainsi, so quand le premier satellite 12 imprime un mouvement de rotation, le ressort 8, fixe à l'autre extrémité, se comprime et par conséquent n'est plus en position d'équilibre. Enfin pour des raisons de compacité du dispositif mécanique 1, le ressort 8 possède une géométrie apte à laisser l'arbre récepteur 3

ss passer au travers du creux formé par ses spires.

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Les moyens de freinage 9a et 9b, qui peuvent être par exemple des patins venant en contact avec les éléments à freiner, sont utilisés pour bloquer en rotation les éléments rotatifs avec lesquels ils sont associés. Dans l'exemple illustré s à la figure 1, les premiers moyens de freinage 9a sont associés au premier satellite 12 et les deuxièmes 9b à l'arbre récepteur 3. De cette manière, le dispositif mécanique 1 peut sélectivement bloquer tout mouvement du ressort 8 et/ou tout

mouvement dudit arbre récepteur.

o De façon connue lors du démarrage du moteur à combustion interne du véhicule, le démarreur, ou un équivalent, doit fournir suffisamment d'énergie pour actionner l'arbre moteur 2 et ainsi initier le fonctionnement de la pompe haute pression 4. En effet, un moteur doté d'une rampe commune ne peut fonctionner qu'à partir d'une pression minimale du carburant dans ladite rampe. Tant que le carburant est en dessous de cette pression, I'arbre moteur 2

est entrané par le démarreur ou son équivalent.

Selon l'invention avant le premier démarrage, les premiers o moyens de freinage 9a sont actionnés et par conséquent bloque le premier satellite 12. Les deuxièmes moyens de freinages 9b ne sont pas actionnés rendant ainsi libre de tout mouvement l'arbre récepteur 3. Le ressort 8 est à sa position d'équilibre et n'exerce aucun contrainte sur le premier satellite 12. Lors du premier démarrage tout se passe comme un démarrage classique expliqué ci-dessus. L'arbre moteur 2 est mu par le démarreur ou son équivalent. Les premiers moyens de freinage 9a étant actionnés, la rotation dudit arbre moteur so entrane la rotation de la base circulaire 14 puis des trois disques 1 5a, 1 5b et 1 5c. Le premier satellite en forme de couronne 12 étant fixe, sa surface intérieure munie de saillies est utilisée pour guider le mouvement de rotation sans glissement desdits trois disques. Le mouvement de ces derniers oblige l'arbre récepteur 3 à également suivre un

mouvement de rotation.

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Finalement de façon habituelle, I'arbre récepteur 3 tournant, la pompe 4 monte progressivement en pression le carburant venant de la canalisation 5 pour le fournir à la rampe commune par la canalisation 6. Quand la pression dépasse la s valeur minimale de fonctionnement, le moteur a fini de

démarrer et peut fonctionner de manière autonome.

Après selon l'invention, lorsque la volonté du conducteur d'arrêter le moteur est détectée, le dispositif mécanique 1 inverse les consignes des moyens de freinage 9a et 9b. Ainsi o l'arbre récepteur 3 est bloqué et le premier satellite 12 est libéré. Cela a pour conséquence de dériver vers le ressort 8 le mouvement résiduel de l'arbre moteur 2 induit par 1'inertie du moteur en phase d'arrêt. Le ressort 8 comprimé, le dispositif mécanique 1 inverse à nouveau les consignes des moyens de freinage 9a et 9b pour imposer au ressort 8 de rester comprimé. Le dispositif mécanique est maintenant prêt à aider, lors du prochain démarrage du moteur, la pompe 4 à monter en

pression plus rapidement.

Préférentiellement, le dispositif mécanique 1 bloque le ressort 8 dans son état comprimé lorsque le régime de 1'arbre moteur 2 est en dessous d'une valeur seuil comme par

exem ple 1 00 tours par m in ute.

Ensuite lorsque la volonté du conducteur de démarrer le moteur est détectée, seule la consigne des moyens de freinage 9a est inversée de manière à relâcher le ressort 8. L'arbre moteur 2 ne tournant quasiment pas, le ressort 8 lors de son relâchement va entraner l'arbre récepteur 3 et ainsi activer la pompe haute pression 4. Ce relâchement du ressort 8 permet donc de fournir du carburant sous pression à la rampe so commune et ainsi de fournir du carburant à une pression suffisante pour initier i'injection de carburant dans les

cylindres dudit moteur.

Préférentiellement, le dispositif mécanique 1 est dimensionné de manière à autoriser deux cycles d'injection grâce à la détente du ressort 8 sur 1'arbre récepteur 3. Les

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injections ainsi commencées ont un effet multiplicateur à la montée en régime de la pompe 4 qui va fournir une pression

maximale plus vite que par l'énergie de l'arbre moteur 2 seule.

De manière préférée, les moyens de freinage 9a sont réactivés lorsqu'une pression minimale dans la rampe

commune est dépassée.

Le cycle de fonctionnement du dispositif mécanique, tel qu'expliqué cidessus, se répète quand le conducteur arrête à

nouveau le moteur.

o Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à l'exemple illustré mais est susceptible de diverses variantes et modifications qui apparatront à l'homme de l'art. En particulier, le moyen de stockage d'énergie peut être un autre élément que le ressort 8. Egalement, la géométrie du train s épicyclodal 7 peut être différente. Enfin, la détection des activations et des désactivations des moyens de freinage 9a et 9b peuvent varier en fonction des capteurs présents sur le

véhicule o est installé ledit système mécanique.

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R E V E N D I C AT 10 N S

1. Système mécanique pour pompe haute pression (4) comportant un premier arbre moteur (2) relié à un deuxième arbre (3) qui, solidaire de la pompe (4), lui fournit l'énergie s nécessa ire à son fonction n ement caractérisé en ce qu 'il comporte de plus entre lesdits deux arbres, un dispositif mécanique (1) permettant de démarrer plus rapidement ladite

pompe qu'avec ledit arbre moteur seul.

2. Système mécanique selon la revendication 1, caractérisé o en ce que le dispositif mécanique (1) comporte des moyens élastiques (8), un train épicyclodal (7) et des moyens de freinage (9a, 9b) de pièces en rotation permettant de sélectivement comprimer ou détendre lesdits moyens élastiques. s 3. Système mécanique selon la revendication 2, caractérisé en ce que le train épicyclodal (7) comporte un planétaire (10) relié audit deuxième arbre, un premier satellite (12) relié aux moyens élastiques (8) et un deuxième satellite (11) monté entre ledit planétaire et ledit premier satellite et étant relié

o audit premier arbre moteur.

4. Système mécanique selon la revendication 3, caractérisé en ce que le deuxième satellite (11) comporte trois disques (1 5a, 1 5b, 1 5c) qui, reliés entre eux par un élément sensiblement discodal (14), sont continuellement en contact avec ledit planétaire et ledit premier satellite leur permettant sélectivement de se déplacer sans glissement par rapport au diamètre intérieur du premier satellite (12) et par rapport au

diamètre extérieur du planétaire (10).

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5. Système mécanique selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que les moyens de freinage (9a, 9b) sont montés sur ledit premier satellite et sur ledit deuxième arbre pour sélectivement dériver l'énergie du premier arbre moteur s (2) vers le deuxième arbre (3) ou vers lesdits moyens

élastiques (8).

6. Système mécanique selon l'une des revendications 2 à 5,

caractérisé en ce que les moyens élastiques (8) comportent un ressort monté entre ledit premier satellite et un élément fixe o (16) par rapport au train épicyclo,dal (7) permettant la détente