Brevet FR2845731A1 — publié le 20040416

TURBOCOMPRESSEUR A INSERT DOUBLE JEU POUR VEHICULE AUTOMOBILE. La présente invention concerne un turbocompresseur de voiture automobile. Pour bien situer le problème qui est à la base de l'invention, on décrira un turbocompresseur classique dont on fera ressortir les inconvénients et on se reportera pour cela aux figures 1 et 2 annexées qui représentent respectivement une vue partielle en coupe diamétrale d'une turbine de turbocompresseur du type à insert et une vue de face 10 de l'anneau porte-ailettes montré sur la figure 1. La turbine 10 comprend un carter 12 contenant une chambre en forme de volute 14 dans laquelle circule, selon un trajet en hélice, les gaz provenant du collecteur de gaz d'échappement du moteur. Dans la chambre en volute 14 est montée une roue de turbine 16, dont on a 15 représenté une aube 18. La roue de turbine entraîne une roue de compresseur, non représentée, par l'intermédiaire d'un arbre commun 20. Le débit de gaz s'écoulant dans le passage 19 qui relie la chambre en volute 14 et la roue de turbine 16 est réglé au moyen d'un dispositif 20 de réglage de section de passage comprenant un anneau porte-ailettes 22 et un insert 30 qui sont fixés respectivement sur deux parois parallèles 28, 32 dudit passage. Sur l'anneau porte-ailettes, une pluralité d'ailettes 24 sont montées pivotantes autour d'axes 26 décalés angulairement l'un par 25 rapport à l'autre d'un même angle, le long de la périphérie de l'anneau porteailettes. Les ailettes peuvent être entraînées simultanément en rotation par un mécanisme, non représenté, de manière que l'angle a que fait leur axe avec la direction radiale passant par leur axe de rotation 26 30 soit égal pour toutes les ailettes et pour toutes les positions que celles-ci occupent. L'insert 30 est une pièce annulaire plate, de mêmes dimensions que l'anneau porte-ailettes. L'anneau porte-ailettes est maintenu écarté de l'insert au moyen de plusieurs entretoises 34 de hauteur choisie 35 pour que le sommet des ailettes fasse un jeu fonctionnel prédéterminé e avec lui. L'angle d'inclinaison ax des ailettes définit la section de passage s entre les ailettes successives. Ainsi, lorsque les ailettes sont ouvertes, c'est-à-dire qu'elles sont orientées dans le sens radial, elles offrent la section de passage maximale et lorsqu'elles sont fermées, c'est-à-dire 5 lorsqu'elles sont couchées dans le sens tangentiel, elles se touchent pratiquement, de sorte que la section de passage est pratiquement nulle. On constate sur la figure 1, que le jeu fonctionnel e entre ailettes et l'insert est constant quel que soit l'inclinaison ca des ailettes. On sait 10 que plus ce jeu est faible en position ailettes fermées, plus le rendement de la turbine pour les faibles débits de gaz est important. Un faible jeu est donc garant des performances dynamiques du turbo. Ce jeu est généralement choisi égal à 0,12 à 0, 15mm. Toutefois, lors d'accélérations franches, l'insert et le carter restent 15 relativement froids par rapport à la température des gaz, tandis que les ailettes, en raison de leur finesse et de leur implantation, se dilatent quasi instantanément. Il en résulte que le jeu fonctionnel e est réduit et qu'il peut se produire un blocage des ailettes en position fermée et l'apparition de pics de pression de suralimentation. Ainsi, la conception standard prend en compte un jeu fonctionnel qui permet d'avoir des performances turbo optimales et donc une bonne fiabilité, mais elle s'avère inefficace dans les applications o le turbo est chargé thermiquement, car le jeu standard n'est pas suffisant pour garantir la fiabilité. Pour pallier ce problème, certains constructeurs ont imaginé d'augmenter ce jeu d'environ 0,05 mm, en utilisant des entretoises plus hautes. Mais cette augmentation du jeu s'accompagne d'une perte de performance du turbo. Le problème que l'invention se propose de résoudre est donc celui 30 de trouver un compromis qui permet de concilier la performance et la fiabilité. Pour cela, l'invention a pour objet un turbocompresseur de véhicule automobile du type comprenant: - un anneau porte-ailettes sur lequel sont implantées une 35 pluralité d'ailettes montées pivotantes; une surface annulaire parallèle à l'anneau porte-ailettes et se trouvant du côté des ailettes, - et des entretoises qui maintiennent l'anneau porte-ailettes à une distance de ladite surface telle qu'il subsiste un jeu fonctionnel nominal entre les sommets des ailettes et la surface pour le passage des gaz, caractérisé en ce que ladite surface annulaire comporte le long de 5 son bord périphérique extérieur une échancrure annulaire, dont le fond est à un niveau plus bas que celui de la surface annulaire surélevée restante, de sorte que, lorsque les ailettes sont en position fermée, elles se trouvent entièrement en regard de ladite partie annulaire surélevée, à une distance de celle-ci égale audit jeu fonctionnel nominal, et 10 lorsqu'elles sont en position ouverte, leur extrémité arrière se trouve en regard du fond de l'échancrure annulaire et fait donc avec celle-ci un jeu fonctionnel augmenté supérieur audit jeu nominal. On connaît des turbocompresseurs qui comportent un insert annulaire qui est fixé en face de l'anneau porte-ailettes. Dans ce cas, 15 l'échancrure est formée sur le bord extérieur de la face de l'insert qui est tournée vers les ailettes. Cet insert que l'on appelle insert de "double jeu", car il permet d'avoir un jeu fonctionnel optimisé pour obtenir les performances turbo lorsque les ailettes sont fermées et un jeu fonctionnel augmenté pour assurer la fiabilité turbo lorsque les ailettes 20 sont ouvertes. Le jeu augmenté se trouve uniquement sur l'extérieur de l'insert car c'est sur cette partie que les extrémités arrière des ailettes bloquent en endurance. Il existe également dans la technique des turbocompresseurs qui 25 ne comportent pas d'insert. L'anneau porte-ailettes 22 est fixé dans ce cas sur une surface située en face d'une surface annulaire qui est appelée "face en U" qui se trouve sur le passage reliant la chambre en volute et le logement de la roue de turbine. L'invention peut être appliquée à ce type de turbocompresseur en 30 formant sur le bord extérieur de ladite surface une échancrure annulaire, de façon que les ailettes fassent avec le fond de l'échancrure un jeu fonctionnel augmenté, et avec la surface annulaire restante, un jeu fonctionnel optimisé. L'invention sera décrite à présent en regard des dessins annexés 35 dans lesquels: la figure 1 est une vue partielle en coupe diamétrale de la porte turbo d'un turbocompresseur à insert selon la technique antérieure; la figure 2 est une vue de face de l'anneau porte-ailettes de la figure 1; la figure 3 est une vue en coupe diamétrale d'un anneau porteailettes et d'un insert double jeu selon un premier mode de réalisation de l'invention et montrant une ailette ouverte et une ailette fermée; la figure 4 est une vue en coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 3; et la figure 5 est une variante de réalisation de l'invention appliquée à un turbocompresseur sans insert. Le mode de réalisation des figures 3 et 4 ne diffère de celui des figures 1 et 2 que par le fait que l'insert 30 présente sur le bord périphérique de sa face qui est tournée vers les ailettes 22, une échancrure annulaire 40 de profondeur prédéterminée. Lorsque les ailettes sont fermées (position montrée à la partie 15 supérieure des figures 3 et 4), elles se trouvent entièrement en regard de la face 42 de l'insert qui est surélevée par rapport au fond de l'échancrure 40. Elles définissent alors un jeu fonctionnel nominal e avec l'insert, comme dans la technique antérieure, ce qui permet d'obtenir de bonnes performances turbo. Lorsque les ailettes sont ouvertes (position montrée à la partie inférieure des figures 3 et 4), leur extrémité fine se trouve en regard de la face surélevée 42, tandis que leur extrémité arrière épaisse déborde sur l'échancrure 40 et fait avec celle-ci un jeu augmenté E. Grâce à ce jeu augmenté, le risque de blocage des ailettes que l'on observait dans 25 la technique antérieure par suite de la dilatation des extrémités arrière des ailettes, est éliminé. On se référera à présent au mode de réalisation de la figure 5. Cette figure représente un turbocompresseur sans insert. L'anneau porteailettes 22 est fixé sur une paroi 28 du passage qui fait 30 communiquer la chambre en volute 14 avec la roue de turbine 16. Les ailettes 24 font un jeu fonctionnel nominal e avec l'autre face 46 ou face en U qui délimite ledit passage. On peut obtenir le même avantage que dans le mode de réalisation des figures 3 et 4 en formant une échancrure annulaire 44 35 sur le bord extérieur de ladite face en U 46. REVENDICATIONS 1. Turbocompresseur de véhicule automobile, comprenant: - un anneau porteailettes (22), sur lequel sont implantées une pluralité d'ailettes (24) montées pivotantes; - une surface annulaire (30, 42) parallèle à l'anneau porte-ailettes et se trouvant du côté des ailettes; - et des entretoises (34) qui maintiennent l'anneau porte-ailettes à une distance de ladite surface telle qu'il subsiste un jeu fonctionnel nominal (e) entre les sommets des ailettes et la surface pour le passage 10 des gaz, caractérisé en ce que ladite surface annulaire (30; 42) comporte le long de son bord périphérique extérieur une échancrure annulaire (40; 44), dont le fond est à un niveau plus bas que celui de la surface annulaire surélevée restante (42; 46), de sorte que, lorsque les ailettes 15 sont en position fermée, elles se trouvent entièrement en regard de ladite partie annulaire surélevée, à une distance de celle-ci égale audit jeu fonctionnel nominal, et lorsqu'elles sont en position ouverte, leur extrémité arrière se trouve en regard du fond de l'échancrure annulaire et fait donc avec celle-ci un jeu fonctionnel augmenté (E) supérieur 20 audit jeu nominal. 2. Turbocompresseur selon la revendication 1, du type comprenant un insert annulaire (30) qui est fixé en face de l'anneau porte-ailettes (22), caractérisé en ce que l'échancrure (40) est formée sur le bord extérieur de la face de l'insert qui est tournée vers les 25 ailettes (24). 3. Turbocompresseur selon la revendication 1, du type sans insert, caractérisé en ce qu'il comporte sur le passage qui fait communiquer la chambre en volute (14) à la roue de turbine (16), une surface annulaire (46) faisant face à l'anneau porte-ailettes (22), et en ce 30 qu'une échancrure annulaire (44) est formée sur le bord extérieur de ladite surface, de façon que les ailettes (24) fassent avec le fond de l'échancrure (44) un jeu fonctionnel augmenté (E), et avec la surface annulaire restante (46), un jeu fonctionnel optimisé (e).