Brevet FR2488970A1 — publié le 19820226

La présente invention a pour objet un perfection- nement apporté aux structures de paliers supportant un arbre ro- tatif commun pour un turbochargeur d'alimentation en air comprimé des cylindres d'un moteur à combustion interne. Pour mieux comprendre l'art antérieur, on se ré- fèrera tout d'abord aux figures 1 et 2 dans lesquelles: - la figure 1 est une vue en coupe d'un turbochar- geur de l'art antérieur; - la figure 2 est une vue partielle'en coupe, à plus grande échelle, illustrant la partie référencée A à la fi- gure 1. Un turbochargeur (I) comporte de manière générale un carter de turbine (3) disposé sur l'un ces côtés (gauche) d'un carter de pallier (2) et un carter de soufflante (4) disposé de l'autre côté (droit) du carter de palier (2). Une roue turbine (5) disposée dans le carter de turbine (3) et une turbine de soufflage (6) dans le carter de soufflante (4) sont reliées entre elles par un arbre rotatif commun (7) qui à son tour est monté rotatif sur des paliers supports (8) disposés dans le car- ter de palier (2). Le carter de palier (2) comporte une chambre (9) pour l'huile de lubrification au travers de laquelle s'écoule une huile qui lubrifie l'arbre rotatif (7) et les paliers (8). Comme représenté à la figure 2, un disque de re- tenue (12) est disposé dans chacun des intervalles (10) et (11) entre le carter de palier et l'arbre rotatif (7), de manière à éviter la fuite de l'huile de lubrification vers l'extérieur de la chambre (9) pour l'huile de lubrification. Le disque de retenue (12) comporte des plaques d'étanchéités (13) et (T3a) , une bague de graissage ou rejet d'huile (14) et des joints d'étanchéité (15) et (15a). Les pla- ques d'étanchéités (13) et (13a) sont assemblées et fixées sur la face d'extrémité (16) du carter de palier (2) de manière à en- tourer l'arbre rotatif commun (7) et la bague de graissage ou rejet d'huile (14) est disposée dans l'espace entre l'arbre ro- tatif (7) et les plaques d'étanchéité (13) et (13à). Les joints d'étanchéité (15) et (15a) sont disposés dans.l'espace entre les plaques d'étanchéité (13) et (13a) et la bague de graissage ou de rejet d'huile (14). La bague de graissage ou de rejet d'huile (14) est solidarisée par l'intermédiaire d'un ergot sur l'arbre rotatif (7) de manière à tourner à la même vitesse que celui-ci. Lorsque la bague tourne, elle parVient à réaliser son effet de "rejet"; en effet la zone de rebord (14) rejette l'huile de lubrification - avoisinante dans la direction radiale vers l'extérieur, ce qui empêche l'huile de lubrification de s'écouler vers les joints d'étanchéité (15) et (15a). Les joints d'étanchéité (15) et (15a) servent à empêcher l'huile de lubrification de s'écouler au travers des espaces entre les plaques d'étanchéité (13) et (13a) d'une part et la bague de de graissage ou de rejet d'huile (14). La rotation à hautes vitesses de la turbine de soufflage (6) a pour conséquence de créer une dépression très importante dans le carter de soufflante (4), ce qui fait que l'huile de lubrification de la chambre (9) est vigoureusement attirée dans la chambre de soufflante (4) au travers des espaces entre les plaques d'étanchéité (13) et (13a) et la bague de graissage ou de rejet d'huile (14). Ainsi, les joints de l'art antérieur ne permettent pas de résoudre de manière satisfaisante le problème posé par la fuite d'huile de lubrification dans le carter de soufflante (4), la bague de graissage ou de rejet d'huile (14) et les joints d'étanchéité (15) et (15a) s'avérant insuffisants. Ceci d'autant plus que la fuite d'huile de lubrification est particulièrement importante lorsque la vitesse de rotation de l'arbre commun (7) est si faible que l'effet de "rejet" devient moindre. En conséquence de ce qui précède, la présente invention a pour objet de proposer un disque de retenue d'huile pour les paliers d'un turbochargeur, qui puisse effectivement em- pêcher la fuite d'une huile de lubrification à partir d'une chambre pour huile de lubrification dans un carter de soufflante et un carter de turbine, principalement un carter de soufflante, indépendamment de la vitesse de rotation de l'arbre rotatif com- mun du turbochargeur. Conformément à l'invention ce résultat est obtenu en prévoyant un disque de retenue d'huile pour une structure de palier pour turbochargeur pour l'alimentation en air comprimé des cylindres d'un moteur à combustion interne, du type dans laquelle une bague de graissage ou moyen de rejet d'huile est ajusté sur un arbre rotatif, commun à une roue turbine et une turbine de soufflage, et entouré d'une plaque d'étanchéité, et dans laquelle un moyen d'étanchéité est disposé entre ladite bague de graissage ou moyen de rejet d'huile et ladite plaque d'étanchéité, et réa- lisant une chambre pour huile de lubrification étanche par rapport à l'extérieur, disque de retenue d'huile caractérisé en ce que d'une part ladite plaque. d'étanchéité comporte à sa partie centra- le un orifice qui est taillé vers l'extérieur et vers le bas, de manière que l'ouverture interne dudit orifice central soit de diamètre supérieur à l'ouverture externe de celui-ci, et que d'au- tre part la surface périphérique extérieure dudit disque de grais- sage ou moyen de rejet d'huile est taillée vers l'extérieur et vers le bas, selon une configuration symétrique de celle dudit orifice central effilé de ladite plaque d'étanchéité, définissant ainsi un espace tronconique entre la bague de graissage ou moyen de rejet d'huile et la plaque d'étahchéité. On comprendra mieux l'invention à l'aide de la description ci-après d'un mode préféré de mise en oeuvre de l'in- vention, en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure I est, on le rappelle, une vue en cou- pe d'un turbochargeur de l'art antérieur; - la figure 2 est une vue partielle en coupe, à plus grande échelle, illustrant la partie référencée A à la fi- gure 1; - la figure 3 est une vue en coupe d'un disque de retenue conforme à l'invention; - la figure 4 est une vue en coupe partielle de la figure 3, à plus grande échelle, montrant quelques éléments essentiels du disque de retenue. Si l'on se réfère à la figure 3, et en conservant par rapport aux figures 1 et 2 les mêmes références pour les élé- ments qui leur sont communs, une bague de graissage ou de rejet d'huile annulaire (14) est fixée sur l'arbre rotatif commun (7) de manière à obturer les espaces entre les plaques d'étanchéité (13) et (13a) et l'arbre rotatif (7). La plaque d'étanchéité (13) obture l'ouverture (17) à l'extrémité droite (par rapport à la figure 3) du carter de palier (2) et définit ainsi la chambre (9) pour l'huile de lubrification. Le joint d'étanchéité (15) est disposé entre la bague de graissage ou de rejet d'huile (14) et la plaque d'étan- chéité (13), et est monté sur cette dernière. Plus précisément, le joint d'étanchéité est adapté dans une gorge annulaire (18) formée sur la surface périphérique de la bague de graissage ou de retenue d'huile (14), de manière à éviter tout mouvement en direc- tion axiale du joint d'étanchéité (15). - L'une des caractéristiques essentielle importante de la présente invention réside dans le fait que, comme on peut mieux le voir à la figure 4, les surfaces (19) et (20) en vis à vis de la bague de graissage ou de rejet d'huile (14) et de la plaque d'étanchéité (13), sont respectivement taillés vers l'ex- térieur et vers le bas, et ce parallèlement l'une à l'autre, de manière à définir entre elles un espace tronconique (27). La plaque de retenue qui vient d'être décrite est du type à un étage, mais on comprendra que ces plaques peuvent être disposées selon une structure à deux étages, comme on va le décrire ci-après. Pour cela on prévoit une autre bague de graissa- ge ou de rejet d'huile (14a) qui, comme montré à la figure 3, est disposée de manière à obturer l'espace entre l'arbre rotatif (7) et la plaque d'étanchéité (13a), entre la bague de graissage ou de rejet d'huile intérieure (14) et le carter de soufflante (6). La seconde plaque d'étanchéité (13a) est attachée au carter de palier (2) de manière à recouvrir la première plaque d'étanchéité (13). On dispose un second joint d'étanchéité (15a) entre la se- conde-bague de graissage ou de rejet d'huile (14a) et la seconde plaque d'étanchéité (13a). Il est clair pour l'homme de l'art que-les deux étages du disque de retenue ont une structure ana- logue à celle décrite précédemment et conforme à l'invention. L'arbre rotatif (7) est supporté dans le carter de palier (2) par des joints flottants (21) et est étagé en (22) en une portion de diamètre réduit. La partie étagée (22) de l'ar- bre (7), une bague de butée (23) fixée sur l'arbre (7) de manière telle que son rebord vienne s'appuyer contre la partie étagée (22) et un joint de butée (24) comportant à sa partie centrale un ori- fice dans lequel est disposée la bague de butée (23) constituant un palier d'appui. Les joints flottants (21) sont lubrifiés re- froidis par l'huile de lubrification fournie au travers d'une con- duite d'huile (25) alors que la bague de butée (23) et le joint de butée (24) sont lubrifiés et refroidis par de l'huile amenée par une conduite d'huile (26). On pourra également disposer un ensemble de disque de retenue de conception sensiblement analogue à celle qui vient d'être décrite en référence aux figures 3 et 4 entre le carter de palier (2) et le carter de turbine (3). On va décrire maintenant le mode de fonctionnement de la plaque de retenue conforme à l'invention. Les gaz d'échappe- ment traversant le carter de turbine (3) entraînent la rotation de la roue turbine (5) et donc de l'arbre rotatif (7) et en con- séquence de la turbine de soufflage 16), l'air étant ainsi compri- mé et chargé dans les cylindres d'un moteur à combustion interne (non représenté). La rotation de laturbine de soufflage (6) en- traine la naissance d'une forte dépression dans le carter de souf- flante (4), ce qui fait que après avoir traversé les joints flot- tants (21) et le joint de butée (24), l'huile de lubrification est contrainte de traverser l'espace tronconique (27) entre la première plaque d'étanchéité (13) et la première bague de grais- sage ou de rejet d'huile (14), puis de passer au travers de l'es- pace entre le joint d'étanchéité (15) et la bague de graissage ou de rejet d'huile (14) dans le carter de la soufflante (4). Cepen- dant, l'huile de lubrification qui s'échappe est soumise à la force centrifuge produite par la rotation de la bague de grais- sage ou de rejet d'huile (14) de manière telle que l'huile de lu- brification est contrainte de revenir dans la chambre (9) d'huile de lubrification par la composante de la force centrifuge qui agit le long de la surface taillée (19) de la bague de graissage ou de rejet d'huile (14). C'est-à-dire que l'huile de lubrification est soumise à l'effet de "rejet" qui est proportionnel à la vitesse de rotation de l'arbre (7) (l'effet de "rejet" devient plus impor- tant lorsque la vitesse de rotation de l'arbre augmente). Si'la vitesse de rotation de l'arbre (7) est si lente qui l'on n'obtient pas de manière satisfaisante l'effet de "rejet" recherché et que en conséquence l'huile de lubrification traverse l'espace (27), l'huile est empêchée de sortir de l'espa- ce (27) en direction du carter de soufflante (4) en raison de l'étroitesse de l'espace (27). En fait l'espace tronconique (27) agit comme une limitation ou un obturateur. L'huile de lubrification qui subit l'effet de "rejet" et l'effet de limitation ou d'obturation et tend ensuite à s'écouler malgré tout vers le carter de soufflante (4) est arrê- tée par le joint d'étanchéité (15), c'est-à-dire que l'huile de lubrification est empêchée de s'échapper par un effet d'étanchéi- té par labyrinthe. En résumé, lorsqqe l'arbre rotatif (7) tourne à hautes vitesses, l'huile de lubrification est contrainte de re- tourner vers la chambre d'huile (9) principalement par effet de "rejet", mais même à faibles vitesses I'huile de lubrification est contrainte de revenir non seulement par effet de "rejet", mais aussi par les effets d'étanchéité par labyrinthe, limitation ou restriction. Ainsi la fuite de l'huile de lubrification dans le carter soufflante (4) peut être considérablement évitée. Ainsi à hautes vitesses de rotation, on peut ob- tenir un excellent effet d'étanchéité et même à basse vitesse de rotation on peut obtenir un effet d'étanchéité satisfaisant REVENDICATIONS 1. Disque de retenue d'huile pour structure de palier pour turbochargeur utilisé pour l'alimentation en air comprimé des cylindres d'un moteur à combustion interne, du type dans laquelle une bague de grassage ou moyen de irejet d'huile est ajusté sur un arbre rotatif, commun à une roue turbine et une turbine de souffla- ge, et entouré d'une plaque d'étanchéité, et dans laquelle un moyen d'étanchéité est disposé entre ladite bague de graissage ou moyen de rejet d'huile et ladite plaque d'étanchéité, et réalisant une chambre pour huile de lubrification étanche par rapport à l'exté- rieur, disque de retenue d'huile caractérisé en ce que d'une part ladite plaque d'étanchéité (13) comporte à sa partie centrale un orifice qui est taillé vers l'extérieur et vers le bas, de manière que l'ouverture interne dudit orifice central soit de diamètre su- périeur à l'ouverture externe de celui-ci, et que d'autre part la surface périphérique de ladite bague de graissage ou de rejet d' huile (14) est taillée vers l'extérieur et vers le bas, selon une configuration symétrique de celle dudit orifice central effilé de ladite plaque d'étanchéité (13), définissant ainsi un espace tron- conique (27) entre la bague de graissage ou moyen de rejet d'huile (14) et la plaque d'-étanchéité (13). 2. Disque de retenue d'huile selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une seconde plaque d'étanchéité (13a) recouvrant la première plaque d'étanchéité (13) et une secon- de bague de graissage ou moyen de rejet d'huile (14a) entre les- quels est ménagé un second espace tronconique. 3. Disque de retenue d'huile selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les plaques d'é- tanchéité (13,13a) sont munies de joints d'étanchéité (15,15a) dis- posés entre les bagues de graissage ou de rejet d'huile (14,14a) et les plaques d'étanchéités, et montés sur celles-ci, lesdits joints étant adaptés dans une gorge annulaire (18) formée sur la surface périphérique de la bague de graissage ou de retenue d'hui- le (14,14a). 4. Disque de retenue d'huile selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'arbre rotatif (7) est supporté par des joints flottants (21) et est étagé en (22) en une portion de diamètre réduit, la partie étagée (22), une ba- gue de butée (23) fixée sur l'arbre (7) et un joint de butée (24) comportant à sa partie centrale un orifice dans lequel est dispo- súe une bague de butte (23) constituant un palier d'appui. 5. Disque de retenue d'huile selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les joints flot- tants (21) sont refroidis et lubrifiés au travers d'une conduite d'huile (25) et que la bague de butée (293) et le joint de butée (24) sont lubrifias et refroidis au travers d'une conduite d'hui- le (26),