Brevet FR2827920A1 — publié le 20030131

Pompe hydraulique et circuit de refroidissement comportant une telle pompe L'invention se rapporte à une pompe hydraulique, en particulier pour circuit de refroidissement d'un moteur de véhicule automobile. L'invention a également pour objet un circuit de refroidissement comportant une telle pompe. L'invention concerne plus particulièrement une pompe comportant un boîtier comprenant une roue à aubes montée sur un axe d'entraînement, le boîtier délimitant un chemin d'écoulement pour le fluide entre une entrée et une sortie. Les pompes hydrauliques sont constituées généralement de l'association d'une cavité en forme de volute et d'une roue à aubes pour créer l'écoulement d'un fluide dans un circuit hydraulique. Le principe d'aspiration et de refoulement est connu et utilisé dans de nombreuses applications. L'installation d'une pompe hydraulique dans un véhicule se justifie par différents besoins et notamment par celui de faire circuler un fluide caloporteur d'une source chaude ou froide vers un échangeur thermique, radiateur ou aérotherme, afin de déplacer et évacuer des calories. Dans certains circuits, l'ajout d'une seconde pompe est nécessaire pour suppléer la manque de débit de la pompe principale. Ce supplément de débit n'étant pas forcément utile de manière continue, la seconde pompe, appelée pour l'occasion pompe d'appoint, peut être activée de façon temporaire. Lorsque la pompe d'appoint n'est pas activée, il peut tout de même subsister un flux résiduel de fluide susceptible d'entraîner en rotation la roue de cette dernière. Cet entraînement parasite de la pompe d'appoint provoque une perte de charge supplémentaire dans le circuit qui nécessite d'alimenter plus souvent le moteur de cette même pompe d'appoint, et donc accroît la consommation d'énergie du circuit. L'entraînement parasite de la pompe d'appoint provoque également une augmentation du temps de rotation de sa roue au cours de la vie du circuit. Ce temps de rotation accru de la roue de la pompe d'appoint doit alors être pris en compte dans la fabrication de la pompe, ce qui la rend plus coûteuse. Un but de la présente invention est de proposer une pompe palliant tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur relevés ci-dessus. A cette fin, la pompe selon l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de guidage relatifs de la roue et du fluide aptes à sélectivement faire coopérer ou séparer la roue et le chemin d'écoulement. Par ailleurs, l'invention peut comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - les moyens de guidage sont conformés pour d'une part faire coopérer la roue et le chemin d'écoulement lorsque le couple de l'axe d'entraînement est supérieur à une valeur seuil déterminée et, d'autre part, séparer la roue et le chemin d'écoulement lorsque le couple de l'axe d'entraînement est inférieur à la valeur seuil, - les moyens de guidage sont conformés pour d'une part faire coopérer la roue et le chemin d'écoulement lorsque le différentiel entre le couple de l'axe d'entraînement et le couple appliqué à la roue résultant des différences de pression du fluide en amont et en aval de la roue est supérieur à une valeur limite déterminée et, d'autre part, séparer la roue et le chemin d'écoulement lorsque ce même différentiel est inférieur à la valeur limite, - les moyens de guidage sont aptes à déplacer la roue (3) sur l'axe d'entraînement, - les moyens de guidage sont constitués d'un système à rampe hélicoïdale mâle du type d'une vis, coopérant avec une rampe femelle complémentaire de type écrou, formés sur la roue et l'axe d'entraînement, - les moyens de guidage comportent des butées limitant les déplacements de la roue, - les butées sont de type radiales, de façon à empêcher la rotation de la roue au-delà de positions limites déterminées, - le boîtier définit un logement apte à accueillir la roue pour isoler celle-ci du chemin d'écoulement du fluide, - la roue est une roue centrifuge. D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux figures dans lesquelles : - la figure 1 représente une vue schématique d'une partie d'un circuit de refroidissement d'un moteur comportant une pompe conforme à l'invention, - la figure 2 représente une vue de dessus de la pompe conforme à un mode de réalisation préféré de l'invention, - la figure 3 représente une vue en coupe longitudinale de la pompe selon l'invention selon la ligne AA de la figure 2, dans laquelle les deux demi-coupes de la roue à aubes de la pompe sont représentées respectivement dans deux positions de fonctionnement distinctes, - la figure 4 représente une vue agrandie d'un détail de la pompe des figures 2 et 3, illustrant le montage de la roue sur son axe d'entraînement, - la figure 5 représente une vue en perspective de la roue à aubes des figures 2 à 4. La figure 1 représente de façon simplifiée et partielle un circuit de refroidissement d'un moteur 15 à combustion interne dans lequel circule un fluide caloporteur. Ce circuit comporte une boucle 17,18 de circulation du fluide caloporteur entre le moteur 15 et un échangeur de chaleur 14 tel qu'un aérotherme. Cette boucle 17,18 comprend, classiquement, une première pompe 16 mécanique qui est portée et entraînée par le moteur 15. Le circuit 17,18 comprend une seconde pompe 1 objet de l'invention qui est située en amont de l'échangeur 14. C'est-àdire que l'entrée 5 de la seconde pompe 1 est reliée à la sortie du moteur 15 tandis que la sortie 6 de la seconde pompe 1 est reliée à l'entrée de l'échangeur de chaleur 14. La seconde pompe est par exemple commandée électriquement et automatiquement par un calculateur non représenté. La seconde pompe 1 est représentée plus en détail aux figures 2 à 5. Celle-ci comprend un boîtier 2 dans lequel est disposé une roue à aube 3 montée sur un axe 4 d'entraînement dont la rotation est commandée par un moteur non représenté. Le boîtier 2 délimite un chemin d'écoulement pour le fluide entre une entrée 5 et une sortie 6. Dans l'exemple représenté, la roue 3 est une roue à aubes centrifuge (figure 5). De sorte que l'entrée 5 de la pompe 1 est située sensiblement dans le prolongement de l'axe 4 de rotation de la roue 3, tandis que la sortie 6 est sensiblement tangentielle à la roue 3 (figure 3). Classiquement, un joint 17 d'étanchéité torique est disposé entre l'axe 4 d'entraînement et le boîtier 2. Comme visible sur les figures 3 et 4, selon l'invention, la roue 3 est montée sur son axe 4 d'entraînement au moyen d'un système du type vis-écrou, apte à permettre un déplacement de la roue 3 sur l'axe 4. Plus précisément, l'extrémité de l'axe 4 comporte une rampe hélicoïdale mâle 7 du type d'une vis, tandis que le moyeu de la roue 3 comporte une rampe femelle 8 complémentaire de celle de l'axe 4. De cette façon, lorsque la roue 3 effectue une rotation dans un premier sens de rotation R par rapport à l'axe 4, elle se déplace vers l'extrémité terminale de l'axe 4. Ce déplacement vers l'extrémité terminale de l'axe 4 est limitée par un embout 12 fixé sur l'axe 4. Lorsque la roue 3 effectue une rotation dans le second sens de rotation (contraire au premier sens R) par rapport à l'axe 4, la roue 3 s'éloigne légèrement de l'extrémité terminale de l'axe 4. L'éloignement de l'extrémité terminale de l'axe 4 est limitée quant à elle, par exemple, par le corps de l'axe 4 (notamment par la différence de diamètre entre la portion filetée 7 et le reste de l'axe 4). De préférence, des moyens de butée 9,10 sont prévus pour limiter les déplacements de la roue 3 respectivement dans les positions haute 3H (demicoupe de gauche à la figure 3) et basse 3B (demi-coupe de droite à la figure 3). Les moyens de butée 9,10, sont constitués, par exemple, d'épaulements radiaux formés sur l'axe 4 au niveau des extrémités de la rampe 4 hélicoïdale mâle. Les épaulements 9,10 permettent de limiter les déplacements de la roue 3 vers le haut ou vers le bas sur l'axe 4, tout en empêchant que la roue se bloque par serrage soit contre l'embout 12, soit contre le corps de l'axe 4. A cet effet, le corps de la roue 3 peut comporter des évidements 13 dans ses parties haute et basse destinés à coopérer en butée respectivement avec les avec épaulements 9,10 (figure 4). Un exemple de fonctionnement du circuit de refroidissement de la figure 1 et notamment de la pompe 1 va à présent être décrit plus en détail. Dans le cas où l'utilisation des deux pompes 16,1 est activée dans le circuit 17,18, la roue 3 de la seconde pompe 1 est dans sa position haute 3H (demi-coupe de gauche à la figure 3) et tourne avec l'axe 4 dans le sens second sens de rotation (contraire au premier sens R représenté). De cette façon, la roue 3 entraîne le fluide de l'entrée vers la sortie 6. Lorsque l'activation de la seconde pompe 1 n'est pas nécessaire, l'axe 4 n'est plus entraîné en rotation par son moteur. Dans cette configuration, un flux d'écoulement du fluide peut subsister dans le circuit 17,18, et en particulier entre l'entrée 5 et la sortie 6 de la seconde pompe 1. Dans ce cas, la valeur de la pression du fluide peut être supérieure en amont 5 de la roue 3 à sa valeur en aval 6 de la roue 3. Le courant de fluide résultant tend alors à appliquer à la roue 3 un couple de rotation par rapport à l'axe 4 dans le second sens de rotation (contraire au premier sens R). De sorte que la roue 3 vient se disposer en position basse grâce au système vis 7 écrou 8 (demi-coupe de droite à la figure 3). Dans cette position, basse 3B, la roue sort du chemin d'écoulement du fluide qui peut alors s'écouler sans entrave entre l'entrée 5 et la sortie 6 de la pompe 1. A cet effet, le boîtier 2 de la pompe 1 délimite un logement 11 apte à accueillir la roue 3 lorsqu'elle est en position basse 3B. Inversement, lorsque la seconde pompe 1 est activée, le couple d'entraînement de l'axe 4 fait tourner la roue relativement à l'axe 4 dans le premier sens de rotation R. C'est à dire que la roue 3 vient se placer automatiquement en position haute (3H). Dans cette position haute 3H, la roue 3 tourne et coopère avec le chemin d'écoulement du fluide, pour augmenter le débit du fluide dans le circuit 17,18. La pompe 1 selon l'invention peut être dimensionnée de façon à séparer ou faire coopérer automatiquement la roue 3 et le chemin d'écoulement du fluide suivant que le couple de l'axe 4 d'entraînement est inférieur ou, respectivement, supérieur une valeur seuil déterminée (par exemple quelques Newton). De préférence, la roue 3 se déplace automatiquement dans les positions de séparation ou de coopération avec le chemin d'écoulement en fonction du différentiel entre d'une part le couple de l'axe 4 d'entraînement et, d'autre part, le couple appliqué à la roue 3 résultant des différences de pression du fluide en amont 5 et en aval 6 de la roue 3. Par exemple, dès que le couple de l'axe 4 d'entraînement est supérieur, au couple appliqué à la roue 3 résultant des différences de pression du fluide, la roue vient se placer en position haute 3H. De même, dès que le couple de l'axe 4 d'entraînement est inférieur au couple appliqué à la roue 3 résultant des différences de pression du fluide, la roue vient se placer en position basse 3B. On conçoit donc aisément que la pompe selon l'invention, tout en étant de structure simple, permet de pallier les inconvénients de l'art antérieur. Par ailleurs, l'invention s'applique de préférence à une pompe hydraulique électrique à roue centrifuge, cependant, elle peut s'appliquer à tout autre type de pompe. De plus, la pompe objet de l'invention peut être utilisée dans toute autre application équivalente, seule, ou en appoint d'une ou plusieurs autres pompes principales. Enfin, bien que l'invention ait été décrite en liaison avec des modes de réalisation particuliers, elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits. REVENDICATIONS 1. Pompe hydraulique, en particulier pour circuit de refroidissement d'un moteur de véhicule automobile, comportant un boîtier (2) comprenant une roue à aube (3) montée sur un axe (4) d'entraînement, le boîtier (2) délimitant un chemin d'écoulement pour le fluide entre une entrée (5) et une sortie (6), caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de guidage (7,8) relatifs de la roue (3) et du fluide aptes à sélectivement faire coopérer ou séparer la roue (3) et le chemin d'écoulement. 2. Pompe hydraulique selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de guidage (7,8) sont conformés pour d'une part faire coopérer la roue (3) et le chemin d'écoulement lorsque le couple de l'axe (4) d'entraînement est supérieur à une valeur seuil déterminée et, d'autre part, séparer la roue (3) et le chemin d'écoulement lorsque le couple de l'axe (4) d'entraînement est inférieur à la valeur seuil. 3. Pompe hydraulique selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de guidage (7,8) sont conformés pour d'une part faire coopérer la roue (3) et le chemin d'écoulement lorsque le différentiel entre le couple de l'axe (4) d'entraînement et le couple appliqué à la roue (3) résultant des différences de pression du fluide en amont (5) et en aval (6) de la roue (3) est supérieur à une valeur limite déterminée et, d'autre part, séparer la roue (3) et le chemin d'écoulement lorsque ce même différentiel est inférieur à la valeur limite. 4. Pompe hydraulique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les moyens (7,8) de guidage sont aptes à déplacer la roue (3) sur l'axe (4) d'entraînement. 5. Pompe hydraulique selon l'une quelconque des revendications 1 et 4, caractérisée en ce que les moyens (7,8) de guidage sont constitués d'un système à rampe hélicoïdale mâle (7) du type d'une vis, coopérant avec une rampe femelle (8) complémentaire de type écrou, formés sur la roue (3) et l'axe (4) d'entraînement. 6. Pompe hydraulique selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisée en ce que les moyens (7, 8) de guidage comportent des butées (9, 10) limitant les déplacements de la roue (3). 7. Pompe hydraulique selon la revendication 6, caractérisée en ce que les butées (9,10) sont de type radiales, de façon à empêcher la rotation de la roue (3) au-delà de positions limites déterminées. 8. Pompe hydraulique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le boîtier (2) définit un logement (11) apte à accueillir la roue (3) pour isoler celle-ci du chemin d'écoulement du fluide. 9. Pompe hydraulique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la roue (3) est une roue centrifuge. 10. Circuit de refroidissement d'un moteur (15) exothermique comportant une boucle de circulation d'un liquide caloporteur comprenant un échangeur (14) de chaleur, caractérisé en ce qu'il comporte une pompe hydraulique (1) conforme à l'une quelconque des revendications précédentes.