Domaine technique

L’invention concerne une pompe à carburant pour l’injection directe de carburant pour les moteurs à combustion interne avec une rondelle de retenue pour l’action d’un ressort sur un piston de la pompe. Elle concerne également la rondelle de retenue et un procédé de montage de la rondelle.

Technique antérieure

Les systèmes de carburant dans les moteurs à combustion interne modernes alimentés en essence, en particulier ceux pour le marché automobile, utilisent l’injection directe d’essence dans laquelle des injecteurs de carburant sont utilisés pour injecter le carburant directement dans les chambres de combustion du moteur. Dans de tels systèmes à injection directe, le carburant en provenance du réservoir est fourni par une pompe à carburant à basse pression intégrée au réservoir. Cette pompe basse pression est en général électrique et alimente une pompe haute pression qui comprend typiquement un piston de pompe mobile dans un corps de pompe. Le piston de pompe est actionné par un arbre à cames du moteur à combustion interne de manière à relever la pression du carburant dans une chambre de pompage du corps de pompe. Le carburant sous haute pression est ensuite distribué aux injecteurs qui commandent l’injection du carburant directement dans la chambre de combustion du moteur.

Le document EP 3 715 619 A1 montre un exemple de pompe de ce type. Un exemple est également reproduit sur la figure 1 . Le mouvement du piston 101 dans la chambre de pompage 1050 est fourni par l’arbre à came 102 à l’encontre d’un ressort 103 qui tend à maintenir une extrémité du piston 101 en appui sur une came de l’arbre à cames 102. Le ressort est du type hélicoïdal de compression et prend appui d’une part sur un siège 104 fixé sur le corps 105 de la pompe et d’autre part sur une rondelle de retenue 106 de retenue liée à l’extrémité du piston 101 par des moyens de liaison 107. Les moyens de liaison comprennent deux demi-bagues coniques 1071 en prise avec une empreinte 1072 à l’extrémité du piston et un logement conique 1073 porté par la rondelle de retenue 106 de retenue dans lequel les demi-bagues coniques 1071 sont logées. La pente du cône du logement 1073 est orientée de telle sorte que l’action du ressort 103 sur la rondelle de retenue 106 est bloquée par les demi-bagues coniques 1071 coincées dans le logement 1073.

Même si ces moyens de retenue sont efficaces, ils présentent quelques inconvénients. On constate en effet que les opérations de montage sont complexes. Il faut en effet mettre en place le ressort et la rondelle de retenue autour du piston, puis comprimer le ressort afin de dégager suffisamment d’espace pour introduire les demi-bagues coniques. La compression du ressort peut alors être relâchée pour que la rondelle de retenue vienne emprisonner les demi-bagues coniques. On constate également qu’il arrive qu’une seule demi- bague soit mise en place et que ce défaut ne soit détecté que tardivement, entraînant des coûts d’intervention élevés. De plus, les surfaces de l’empreinte, des demi-bagues coniques et du logement sont des surfaces usinées et assez précises, ce qui induit un coût de production élevé.

Exposé de l’invention

C’est donc un objectif de l’invention de fournir une pompe à carburant pour l’injection directe de carburant pour les moteurs à combustion interne dont la construction soit fiable et simple et avec des coûts minimisés.

Avec ces objectifs en vue, l’invention a pour objet une pompe à carburant pour l’injection directe de carburant pour les moteurs à combustion interne, la pompe comportant un corps de pompe, une chambre de pompage dans laquelle un piston est monté coulissant, un ressort prenant appui d’une part sur le corps de pompe et d’autre part à une extrémité du piston faisant saillie hors du corps de pompe par l’intermédiaire d’une rondelle de retenue et de moyens de liaison entre la rondelle de retenue et l’extrémité du piston, les moyens de retenue comportant une gorge circulaire à l’extrémité du piston, les moyens de retenue comportant en outre un dégagement pratiqué dans la rondelle permettant le passage de l’extrémité du piston dans le dégagement, et une encoche dans la rondelle logée dans la gorge circulaire et reliée au dégagement par une rainure plus étroite que le diamètre extérieur du piston au niveau de l’extrémité mais plus large que le diamètre du fond de la gorge, la rondelle de retenue comportant un siège sur lequel le ressort prend appui, le siège étant de forme annulaire et situé dans un plan traversant le renflement ou situé au-delà de l’extrémité du piston, la pompe étant caractérisée en ce que la rondelle de retenue comporte en outre une couronne de guidage de forme sensiblement tronconique et s’étendant le long du ressort depuis le siège pour centrer le ressort sur la rondelle de retenue.

Avec ces moyens de retenue, le nombre de pièce est réduit par rapport à l’art antérieur, en supprimant deux pièces. De plus, la rondelle de retenue peut être fabriquée par un procédé de découpe et de frappe à froid, ce qui permet de réduire le nombre d’opérations d’usinage. En prévoyant un dégagement, on peut introduire la rondelle à l’extrémité du piston par le dégagement puis l’insérer dans la gorge pour qu’elle y soit retenue. On conserve l’intégrité de la périphérie de la rondelle sur laquelle le ressort s’appuie. Il n’existe plus de risque qu’une pièce des moyens de retenue soit oubliée. Avec le siège de forme annulaire, le ressort est en appui régulier sur toute la périphérie de la rondelle. Avec la couronne de guidage, la rondelle a une section en forme d’oméga. On assure ainsi une stabilité naturelle de la rondelle avec un centre de poussée du ressort décalé d’un centre de rotation instantané de la rondelle sur le piston au niveau de la gorge. De plus la couronne de guidage permet une introduction aisée de la rondelle sur l’extrémité du ressort tout en assurant un centrage permanent du ressort et de la rondelle de retenue. Par ailleurs, le raccordement entre la partie centrale et le siège par une couronne de forme tronconique permet d’optimiser l’utilisation de matière et de proposer une rondelle la plus légère possible. La légèreté de la rondelle est un objectif important du fait que celle-ci est soumise à de fortes accélérations lors du fonctionnement de la pompe. La réduction de sa masse permet de réduire les efforts à développer pour la mettre en mouvement.

Selon un perfectionnement, les moyens de retenue comportent en outre une empreinte sur la rondelle autour de l’encoche dans laquelle un renflement du piston entre la gorge et l’extrémité du piston se loge, un col au débouché de l’empreinte dans la rainure étant d’une largeur plus faible qu’un diamètre du renflement. Ainsi, on garantit que tant que la rondelle est en appui sur l’empreinte, celle-ci ne peut pas se dégager radialement hors de la gorge. En effet, dans un mouvement radial, le col vient en butée contre le renflement et arrête ainsi le mouvement radial de la rondelle. Comme le ressort plaque la rondelle en appui sur l’empreinte, il n’existe ainsi aucun risque de démontage de la rondelle.

Selon une disposition constructive, l’empreinte a une profondeur comprise entre 0,05 et 1 mm, de préférence entre 0,2 et 0,5 mm.

De préférence, l’empreinte a une profondeur comprise entre 0,3 et 0,4 mm. Ces valeurs donnent un bon compromis entre l’efficacité de la retenue de la rondelle dans la gorge et la facilité d’insertion. En effet, plus l’empreinte est profonde et plus la retenue est garantie, mais plus l’insertion est délicate. De plus, plus l’empreinte est profonde et plus la rondelle doit être épaisse, ce qui l’alourdit et compromet le fonctionnement dynamique de la pompe.

Selon une disposition constructive, la rondelle est disposée dans la gorge avec un jeu axial, le jeu étant supérieur à la profondeur de l’empreinte. Ce jeu permet le décalage axial de la rondelle lors de l’insertion pour permettre que le col passe au- delà de la gorge dans le mouvement radial afin d’atteindre la position dans laquelle, par un mouvement axial, le renflement se loge dans l’empreinte. Après l’opération de montage, ce jeu n’est plus utilisé, la position axiale de la rondelle étant déterminée par le ressort qui maintient celle-ci avec l’empreinte en butée contre le renflement.

Selon une disposition constructive, la couronne tronconique a un angle de cône entre un axe du cône et une génératrice compris entre 20° et 30°.

Selon une disposition constructive, le ratio du diamètre de la rondelle de retenue sur l’épaisseur de la rondelle au niveau du siège est compris entre 10 et 20, de préférence entre 13 et 17. On obtient ainsi un bon équilibre entre légèreté et solidité.

Selon une disposition constructive, le ratio du diamètre de la rondelle de retenue sur le diamètre du piston est compris entre 3 et 5, de préférence entre 3,5 et 4.

Selon une disposition constructive, le ratio du diamètre du piston sur le diamètre du fond de la rainure circulaire est compris entre 1 ,4 et 1 ,7, de préférence entre 1 ,5 et 1 ,6. On obtient ainsi un bon équilibre entre maintien de la rondelle et résistance du piston. L’invention a aussi pour objet une rondelle de retenue destinée à une pompe telle que décrite précédemment.

L’invention a aussi pour objet un procédé de montage d’une pompe telle que décrite précédemment, caractérisé en ce qu’on introduit le piston dans la chambre, on place le ressort autour du piston, on appuie sur le ressort pour le comprimer, on engage la rondelle de retenue avec l’extrémité du piston à travers le dégagement, on décale transversalement la rondelle pour engager la gorge à travers la rainure puis l’encoche et on relâche le ressort pour qu’il appuie sur la rondelle et le piston. Ces opérations peuvent être réalisées manuellement, mais de préférence elles seront automatisées.

Brève description des figures

L’invention sera mieux comprise et d’autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, la description faisant référence aux dessins annexés parmi lesquels :

• la figure 1 est une vue d’une pompe selon l’art antérieur ;

• la figure 2 est une vue en perspective et en coupe axiale d’une partie d’une pompe selon un premier mode de réalisation de l’invention ;

• la figure 3 est une vue de côté de l’assemblage d’un piston et d’une rondelle de retenue pour l’ensemble de la figure 2 ;

• la figure 4 est une vue en perspective par le dessous de l’ensemble de la figure 3 ;

• la figure 5 est une vue en perspective par le dessous de la rondelle de retenue dans l’ensemble de la figure 2 ;

• la figure 6 est une vue en coupe axiale de le rondelle de la figure 5 ;

• la figure 7 est une vue de dessous de la rondelle de retenue de la figure 5.

Description détaillée

Une pompe à carburant pour l’injection directe de carburant pour les moteurs à combustion interne selon un mode de réalisation de l’invention est représentée partiellement sur les figures 2 à 6. La pompe comporte un corps de pompe, non représenté, une chambre de pompage, non représentée, dans laquelle un piston 1 est monté coulissant, un ressort 3 prenant appui d’une part sur le corps de pompe et d’autre part à une extrémité 10 du piston 1 faisant saillie hors du corps de pompe par l’intermédiaire d’une rondelle de retenue 6. La rondelle de retenue 6 comporte un siège 61 de forme annulaire ayant un axe central A pour recevoir le ressort 3. La rondelle de retenue 6 comporte en outre une couronne 62 de guidage ayant également pour axe l’axe central A et s’étendant le long du ressort 3 depuis le siège 61 pour centrer le ressort 3 sur la rondelle de retenue 6, et en particulier sur le siège 61 . La couronne 62 de guidage a une forme sensiblement tronconique avec un angle de cône entre l’axe central A et une génératrice compris entre 20° et 30°, par exemple de 23°. La couronne 62 se prolonge par un anneau 63 ayant également pour axe l’axe central A et s’étendant dans un plan surélevé par rapport au plan du siège 61 .

Des moyens de liaison 7 sont prévus entre la rondelle de retenue 6 et l’extrémité 10 du piston 1. Les moyens de liaison 7 comportent une gorge 71 circulaire à l’extrémité 10 du piston 1 , de telle sorte que la gorge 71 délimite un renflement 11 du piston 1 entre la gorge 71 et l’extrémité 10 du piston 1 . Les moyens de retenue 7 comportent en outre un dégagement 72 pratiqué dans la rondelle de retenue 6 permettant le passage de l’extrémité 10 du piston 1 dans le dégagement 72, une encoche 73 dans la rondelle de retenue 6 logée dans la gorge 71 circulaire reliée au dégagement 72 par une rainure 74 plus étroite que le diamètre extérieur du piston 1 au niveau de l’extrémité 10 mais plus large que le diamètre du fond de la gorge 71 , et une empreinte 75 sur la rondelle de retenue 6 autour de l’encoche 73 dans laquelle le renflement 11 se loge. L’empreinte 75 est de forme circulaire. Comme on peut le voir en particulier sur la figure 4, un col 76 au débouché de l’empreinte 75 dans la rainure 74 est d’une largeur référencée « O » plus faible qu’un diamètre du renflement 11 référencé « B ». On notera également que dans la variante, le dégagement 72 s’étend dans le relief/courbure de la rondelle de retenue 6, du siège 61 (dont il rogne la périphérie intérieure) à travers la couronne 62 et l’anneau 63, jusqu’au passage 74. Cette disposition du dégagement permet de réaliser un dégagement de taille plus importante que s’il était dans un seul plan, sans compromettre la résistance mécanique de la rondelle de retenue 6. Un jeu axial repéré « J » subsiste une face supérieure de la rondelle de retenue 6 et un flanc arrière de la gorge 71 . Ce jeu est supérieur à la profondeur « M » de l’empreinte 75.

Pour le montage de la pompe, on introduit le piston 1 dans la chambre, on place le ressort 3 autour du piston 1 , on appuie sur le ressort 3 pour le comprimer et le mettre en appui contre le corps de pompe, on engage la rondelle de retenue 6 avec l’extrémité 10 du piston 1 à travers le dégagement 72, on décale transversalement la rondelle de retenue 6 pour engager la gorge 71 à travers la rainure 74 puis l’encoche 73, et on relâche le ressort 3 pour qu’il appuie sur la rondelle de retenue 6 et le piston 1 .

En fonctionnement, l’empreinte 75 de la rondelle de retenue 6 est maintenue en appui contre le flanc 712 de la gorge 71 côté renflement 11 .

Le ratio du diamètre de la rondelle de retenue sur l’épaisseur de la rondelle au niveau du siège est par exemple de 14,5.

Le ratio du diamètre de la rondelle de retenue sur le diamètre du piston est par exemple de 3,6.

Le ratio du diamètre du piston sur le diamètre du fond de la rainure circulaire est par exemple de 1 ,55.