Brevet FR2853021A1 — publié le 20041001

L'invention concerne un carter pour un compresseur radial, en particulier un turbo-compresseur de suralimentation, et un procédé de fabrication du carter. Les compresseurs radiaux, tels que les turbo5 compresseurs de suralimentation, sont montés dans la zone du système d'admission d'un véhicule automobile pour faire passer une quantité d'air frais aussi grande que possible dans le cylindre. De cette manière, de l'air se trouvant à l'extérieur du cylindre doit déjà être pré-comprimé. Du 10 fait des pressions élevées se produisant dans le carter d'un compresseur radial, le carter doit être réalisé de façon suffisamment solide. En outre, le carter de compresseur de suralimentation doit être réalisé d'une manière telle qu'il soit étanche aux fluides, pour pouvoir 15 résister aux pressions élevées souhaitées à l'intérieur du carter. Du point de vue de l'étanchéité de tels carters, fréquemment on utilise des carters de turbo-compresseur de suralimentation fabriqués d'une seule pièce. Du fait de l'absence d'interstice de jointoiement, des turbo20 compresseurs de suralimentation réalisés d'une seule pièce sont moins sujets au risque de fuite. Par DE 101 12 764, on connaît un carter de turbocompresseur de suralimentation, réalisé d'une seule pièce en une matière synthétique thermoplastique. De tels carters 25 présentent l'inconvénient que, lorsque la construction du carter est compliquée, il faut procéder à des travaux coûteux de fabrication de matrice et à un réusinage avec enlèvement de copeaux, ce qui provoque des coûts de fabrication élevés. Dans certaines circonstances, on peut 30 utiliser un procédé à noyau fondu qui, en particulier pour des matériaux thermodurcissables, ne permet pas d'obtenir un dimensionnement suffisamment précis du carter. Par DE 44 38 750, on connaît une pompe à air pour des véhicules automobiles dans laquelle un carter en matière 35 synthétique, muni d'un couvercle, est isolé hermétiquement et fermé par soudage par friction. Les températures élevées se produisant justement dans le cas d'un soudage par friction, qui provoquent également une déformation plastique de zones de paroi du couvercle et du carter en contact les unes avec les autres, dégradent 5 fortement l'étanchéité au point de soudage et la possibilité d'obtenir un dimensionnement précis du carter, ce qui nécessite inévitablement des contrôles des dimensions du carter, voire même un usinage de rectification. Un agencement couvercle-carter ne peut pas non plus éliminer les 10 difficultés rencontrées lors de la fabrication de faces intérieures de carter de construction complexe, dans des compresseurs radiaux. Par DE 197 20 286, on connaît un carter de pompe à eau pour un moteur de véhicule qui comprend deux parties de 15 carter collées ensemble de façon étanche au moyen d'un adhésif, le long d'un bord de liaison commun qui en fait le tour, ledit bord étant fermé. Le but de l'invention est de fournir une partie de carter, un carter pour un compresseur radial et un procédé 20 de fabrication du carter, ledit carter à créer pouvant résister également aux exigences d'étanchéité élevées, imposées à des turbo-compresseurs de suralimentation, une possibilité de fabrication simple et un dimensionnement très précis du carter étant assurés. Ce but est atteint par une partie de carter (13), susceptible d'être reliée rigidement à une autre partie de carter (11) pour former un carter (1) d'un compresseur radial, en particulier d'un turbo-compresseur de suralimentation, caractérisée en ce qu'elle présente au moins une 30 cavité et/ou un espace creux qui peuvent être associés à une cavité et/ou un espace creux se trouvant dans l'autre partie de carter (11), de manière à former un système à espace creux délimité par les deux parties de carter (11, 13) reliées rigidement, un matériau composite 35 fluide, tel qu'un adhésif ou une matière synthétique thermoplastique, prévu pour former un composite solide des deux parties de carter (11, 13), pouvant être introduit dans B0617FR ledit système à espace creux, conformément à la revendication 1. Pour ce qui concerne le carter pour un compresseur radial, en particulier un turbo-compresseur de 5 suralimentation, comprenant deux parties de carter fixées l'une à l'autre, dont l'une en particulier est réalisée suivant la partie de carter selon l'invention, le problème est résolu par le fait que les deux parties de carter délimitent conjointement un système à espace creux dans 10 lequel un matériau composite fluide, tel qu'un adhésif ou une matière synthétique thermoplastique, est introduit pour former un composite solide des deux parties de carter, conformément à la revendication 11. Pour ce qui concerne le procédé de fabrication d'un 15 carter, d'un compresseur radial, en particulier d'un turbocompresseur de suralimentation, le problème est résolu par le fait que, pour le carter, au moins deux parties de carter assemblées l'une à l'autre en une position déterminée sont prévues, lesdites parties de carter 20 délimitant un système d'espace creux commun dans lequel un matériau composite fluide, tel qu'un adhésif ou une matière synthétique thermoplastique, est introduit pour assurer la fixation des parties de carter l'une à l'autre, formant un composite solide entre les deux parties de carter, 25 conformément à la revendication 23. Ainsi, selon l'invention, il est prévu un carter avec un système à espace creux, formé et délimité par lesdites au moins deux parties de carter à relier. Par introduction d'un matériau composite, tel qu'un adhésif ou une matière 30 synthétique thermoplastique, les deux parties de carter à relier sont couplées pour former un composite solide, sans génération d'une variation dimensionnelle ou d'une déformation du carter. Le matériau composite, qui a acquis une certaine résistance après son introduction, s'engage 35 dans les deux parties de carter lors de son écoulement à travers le système creux. Les forces de blocage qui sont B0617FR introduites dans les parties de carter empêchent la désolidarisation des parties de carter. Pour former le système à espace creux, les deux parties de carter peuvent présenter au moins une cavité, en 5 particulier sur la surface de jointoiement, et/ou au moins un espace creux qui débouche en particulier dans la face de jointoiement. Lorsque les deux parties de carter sont à l'état assemblé, ladite au moins une cavité et/ou ledit au moins un espace creux sont couplés de façon étanche aux 10 fluides et définissent le système à espace creux. Du fait que les deux parties de carter délimitent le système à espace creux et sont ainsi en contact avec le matériau composite, on peut former un couplage des deux parties de carter qui est rigide par une pure liaison à ajustement de 15 forme. Ceci peut être renforcé par le fait que l'on utilise des matériaux composites qui génèrent des forces d'adhésion ou de collage sur les faces intérieures du système à espace creux qui viennent en contact. La cavité qui doit être créée sur une face de liaison 20 des deux parties de carter peut être réalisée sous la forme de goulotte ou de cannelure, c'est-à-dire sous la forme de canal semi-ouvert. Lorsqu'il s'agit de parties de carter réalisées en particulier d'une seule pièce et comprenant de telles cavités, des procédés de moulage par injection, ou 25 de simples procédés d'injection peuvent être utilisés, les matrices correspondantes étant munies de bossages ou de saillies pour former les cavités et/ou les espaces creux souhaités. Ledit au moins un espace creux est presque complète30 ment entouré par l'une des parties de carter, et il débouche au moins à la surface de jointoiement sur les deux parties de carter. Le canal peut présenter des sections transversales différentes. En particulier, il peut être réalisé sous forme d'un perçage. Le canal peut également présenter 35 une section transversale qui varie sur sa longueur pour ainsi créer un effet d'accrochage lorsque le matériau B0617FR composite remplit le canal et a atteint la résistance souhaitée pour le composite solide. Avantageusement, le système à espace creux est réalisé par zones sur la face de jointoiement des deux parties de 5 liaison. Si des cannelures ou des goulottes sont prévues dans la face de jointoiement, elles peuvent s'étendre de préférence le long de la face de jointoiement pour créer de cette manière de grandes zones de couplage. Pour pouvoir en particulier procéder à une injection 10 du matériau composite par l'arrière dans le système à espace creux, il faut prévoir une entrée dans l'une des parties de carter. Des résultats d'injection par l'arrière particulièrement bons sont obtenus si une sortie est prévue dans l'une des parties de carter, par l'intermédiaire de 15 laquelle l'excès de matériau composite peut sortir. En outre, dans au moins l'une des parties de carter, des ouvertures d'aération et/ou de purge sont à prévoir. La partie de carter selon l'invention peut présenter un dispositif à ajustement de forme, réalisé par exemple 20 sous forme d'une plaque ou d'une saillie ou d'un évidement à section transversale rectangulaire, par l'intermédiaire duquel la position des parties de carter l'une par rapport à l'autre lors du processus de jointoiement des parties de carter est fixée au moins dans une direction. Ce dispositif 25 à ajustement de forme est de préférence à prévoir sur une face de jointoiement qui coopère avec un dispositif à jointoiement de forme correspondant se trouvant sur l'autre partie de carter. Des dispositifs à ajustement de forme qui peuvent fixer la position dans deux directions de déplace30 ment peuvent également être prévus. Ici, on peut envisager une liaison à selle et étrier. Une fixation particulièrement fiable et forte des deux parties de carter est obtenue au moyen d'un système à labyrinthe qui présente au moins un passage ayant une courbure déterminée. Chaque 35 structure de canal qui s'écarte du passage et qui pénêtre complètement dans une partie de carter et débouche ensuite B0617FR de nouveau dans la face de liaison, augmente la résistance du composite des deux parties de carter. A l'exception de l'entrée, de la sortie et des ouvertures d'aération et/ou de purge, le système à espace creux du carter selon l'invention est un système ferme. Dans un mode de réalisation préféré du carter pour un compresseur radial, en particulier un turbocompresseur de suralimentation, le carter comprend une tubulure d'aspiration d'air, une tubulure de sortie d'air et un canal à com10 presseur reliant les deux tubulures. Les deux parties de carter à coupler forment, d'une part le tronçon radial intérieur du canal de compresseur et, d'autre part le tronçon radial extérieur du canal de compresseur. De préférence, la tubulure d'aspiration d'air, la tubulure de sortie 15 d'air et le tronçon radial extérieur du canal à compresseur sont fabriqués sous forme de parties de carter monoblocs. Outre les cavités et/ou les espaces creux formant le système à espace creux pour le composite solide des deux parties de carter, le tronçon radial intérieur peut 20 présenter des évidements de matériau supplémentaire, réalisés de préférence sous forme de chambres délimitées par des parois. De préférence, plusieurs évidements sont prévus, pouvant présenter différentes formes de section transversale. Ces évidements du matériau ou chambres non 25 seulement réduisent le poids de cette partie de carter, mais favorisent également le respect de la précision dimensionnelle du carter. Dans un mode de réalisation préféré, les parties de carter sont fabriquées par injection à partir d'une matière 30 synthétique, en particulier d'une matière thermodurcis sable. D'autres avantages, propriétés et caractéristiques de l'invention sont indiqués nettement par la description ciaprès d'un mode de réalisation préféré, à l'aide des 35 dessins annexés, dans lesquels B0 617FR La Fig. 1 représente une vue en élévation de l'ouverture de sortie d'air d'un carter d'un compresseur radial selon l'invention; La Fig. 2 représente une vue en coupe le long de la ligne de coupe II-II sur la Fig. 1; La Fig. 3 représente une vue latérale du carter selon la Fig. 1; La Fig. 4 représente une vue en coupe selon la ligne de coupe IV-IV selon la Fig. 3; La Fig. 5 représente une vue latérale du carter selon la Fig. 1, depuis un côté opposé par rapport à ce que montre la Fig. 3; et La Fig. 6 représente une vue en coupe le long de la ligne de coupe VI-VI selon la Fig. 5. Les Figs. 1 à 6 représentent un carter 1 d'un turbocompresseur de suralimentation selon l'invention, comprenant une tubulure d'aspiration d'air 3 et une tubulure de sortie d'air 5. Un canal de compresseur 7 relie la tubulure d'aspiration d'air 3 à la tubulure de sortie 20 d'air 5. Le carter 1 comprend essentiellement deux composants 11, 13 structurels propres, obtenus chacun par injection à partir d'une matière thermodurcissable. La partie de carter 11 forme la tubulure d'entrée d'air 3 ainsi que la tubulure de sortie d'air 5, et 25 délimite partiellement le canal de compresseur 7, notamment par une enveloppe extérieure 15, renforcée au moyen de nervures 17 formées extérieurement à distance régulière les unes des autres. La face intérieure 21 de l'enveloppe extérieure 15 constitue un guidage radial extérieur de 30 l'air à comprimer dans le carter 1. L'autre partie de carter 13 constitue le guidage radial intérieur du canal de compresseur 7, qui est essentiellement disposé radialement intérieurement par rapport à l'enveloppe extérieure 15. La nature en deux parties des deux parties de carter 11, 13 est avantageuse par rapport au mode de réalisation en une seule partie (voir DE 101 12 764), dans B0617FR la mesure o les contre-dépouilles qui résultent de la forme particulière du canal de carter dans le cas d'une fabrication en une seule pièce du carter global, ne peuvent être formées qu'avec un coût de fabrication technique très élevé, contrairement au procédé selon l'invention. Pour créer un agencement étanche et précis des deux parties de carter 11, 13 à relier, il est prévu un système à labyrinthe 31, qui est situé essentiellement dans la zone de transition des deux parties de carter, notamment sur la 10 face de jointoiement ou de liaison 32 (voir Figs. 4, 6). Le système à labyrinthe 31 comprend une entrée 33 et une sortie 35, reliées fluidiquement par l'intermédiaire d'un ou plusieurs passages en labyrinthe. Ainsi qu'on le voit en particulier sur les Figs. 2 et 4, le système à labyrinthe 15 s'étend radialement en périphérie, concentriquement par rapport à l'axe d'aspiration de l'air Z le long de la face de jointoiement 32. Sur la face de jointoiement 32 respective des parties de carter 11, 13, sont ménagées des cannelures ou des 20 goulottes, c'est-à-dire des canaux semi-ouverts, qui sont associés l'un à l'autre lors de l'assemblage pour former un passage 37 enfermé, s'étendant concentriquement autour de l'axe d'aspiration de l'air Z. Perpendiculairement à la face de jointoiement sont prévus des canaux 37 qui 25 débouchent dans le système à goulotte 36 fermé. Les canaux 37 peuvent également être qualifiés d'espaces creux, et ils peuvent présenter des sections transversales différentes. En particulier, un canal 37 peut présenter une section transversale qui varie sur sa longueur. Le système à labyrinthe 31 est donc délimité, tant par la partie de carter 11, que par la partie de carter 13, un passage en labyrinthe pouvant s'étendre également tout à fait en partie exclusivement à travers l'une des deux parties de carter 11, 13. Ici, le passage en labyrinthe, vu 35 d'une partie de carter, peut s'étendre complètement dans la partie de carter 11, sortir de la partie de carter 11 au niveau de la face de jointoiement 32 et, après avoir B0617FR parcouru une certaine distance, disparaître complètement dans l'autre partie de carter 13, pour ensuite replonger dans la partie de carter 11. Ainsi, un matériau composite qui a été introduit dans le passage en labyrinthe, serpente 5 d'une partie de carter dans l'autre et forme de ce fait un genre de fixation à maille. Pour obtenir un composite solide des deux parties de carter 11, 13, on injecte un matériau composite fluide dans le système à labyrinthe 31, par l'entrée 33, pour remplir 10 complètement le système à labyrinthe 31. Ici, on utilise avantageusement un adhésif thixotrope ou bien une matière synthétique thermoplastique. Après durcissement du matériau composite et solidification, on réalise ainsi une liaison rigide entre les deux parties de carter, le matériau 15 composite rigide définit les injections arrières qui provoquent un genre d'enchevêtrement des deux parties de carter au moyen du matériau composite solide qui s'étend dans le système à labyrinthe. En d'autres termes, la masse introduite dans le système à labyrinthe provoque un 20 accrochage des deux parties de carter 11, 13, qui, de cette manière, ne peuvent plus se déplacer l'une par rapport à l'autre. Ainsi qu'on le voit en particulier sur les Figs. 2 et 6, la partie de carter 13 comprend des évidements 41 en 25 forme de chambre, séparés par des cloisons et s'étendant sensiblement concentriquement autour de l'axe d'entrée d'air Z. Le poids de la partie de carter 13 peut être réduit de cette manière. Pour obtenir une distribution régulière et sans 30 inclusion du matériau composite, le système à labyrinthe comprend des ouvertures de purge et/ou d'aération, non représentées en détail sur les Figures. Les caractéristiques divulguées dans la description ci-dessus, les Figures et les revendications peuvent être 35 considérées comme importantes, tant individuellement qu'en combinaison quelconque, pour la réalisation de l'invention, dans les différents modes de réalisation. B0617FR Liste des numéros de référence 1 carter 3 tubulure d'aspiration d'air 5 tubulure de sortie d'air 7 canal de compresseur 11, 13 parties de carter enveloppe extérieure 17 nervures 21 face intérieure 31 système à labyrinthe 33 entrée sortie 36 passage, système à goulotte 37 canaux 41 évidements Z axe d'aspiration de l'air B0617FR REVENDICATIONS 1. Partie de carter (13), susceptible d'être reliée rigidement à une autre partie de carter (11) pour former un 5 carter (1) d'un compresseur radial, en particulier d'un turbo-compresseur de suralimentation, caractérisée en ce qu'elle présente au moins une cavité et/ou un espace creux qui peuvent être associés à une cavité et/ou un espace creux se trouvant dans l'autre partie de carter (11), de manière à 10 former un système à espace creux délimité par les deux parties de carter (11, 13) reliées rigidement, un matériau composite fluide, tel qu'un adhésif ou une matière synthétique thermoplastique, prévu pour former un composite solide des deux parties de carter (11, 13), pouvant être 15 introduit dans ledit système à espace creux. 2. Partie de carter selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite au moins une cavité et ledit au moins un espace creux sont couplés fluidiquement pour former un système à labyrinthe. 3. Partie de carter selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que ladite au moins une cavité est réalisée sous forme de goulotte ou de cannelure, ménagée sur une surface de liaison de la partie de carter (13). 4. Partie de carter selon l'une quelconque des 25 revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ledit au moins un espace creux est formé par un canal (37) débouchant sur une face de liaison de la partie de carter (13). 5. Partie de carter selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que ladite au moins 30 une cavité s'étend le long d'une face de liaison de la partie de carter (13) et/ou ledit au moins un espace creux est disposé au voisinage de la face de liaison. 6. Partie de carter selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle présente 35 une entrée (33), couplée fluidiquement au système d'espace creux, pour l'introduction du matériau composite. 7. Partie de carter selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle présente une sortie (35), couplée fluidiquement au système à espace creux, pour l'évacuation du matériau composite en excès et/ou la purge ou l'aération de l'espace creux. 8. Partie de carter selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle présente des ouvertures de purge et/ou d'aération. 9. Partie de carter selon l'une quelconque des 10 revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu' un dispositif à ajustement de forme, fixant les positions de la partie de carter (11, 13) par rapport à l'autre partie de carter (13, 11) à leur état assemblé, est prévu, un maximum d'un degré de liberté de déplacement étant admis par le 15 dispositif à ajustement de forme. 10. Partie de carter selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que la partie de carter est formée par un matériau thermodurcissable. 11. Carter pour un compresseur radial, en particulier 20 un turbocompresseur de suralimentation, comprenant deux parties de carter (11, 13) fixées l'une à l'autre, l'une en particulierétant réalisée suivant la partie de carter (13) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, lesdites parties de carter délimitant conjointement un système à 25 espace creux dans lequel un matériau composite fluide, tel qu'un adhésif ou une matière synthétique thermoplastique, est introduit pour former un composite solide des deux parties de carter (11, 13). 12. Carter selon la revendication 11, caractérisé en 30 ce que le système à espace creux est réalisé sous la forme de système à labyrinthe. 13. Carter selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce que le système à espace creux est formé par au moins un passage (36) délimité par les deux parties de 35 carter (11, 13) à relier. 14. Carter selon l'une quelconque des revendications 11 à 13, caractérisé en ce qu'il présente une B0617FR ouverture d'aération et/ou de purge couplée fluidiquement au système à espace creux. 15. Carter selon l'une quelconque des revendications 11 à 14, caractérisé en ce que le système à espace creux est un sytème fermé. 16. Carter selon l'une quelconque des revendications 11 à 15, caractérisé en ce qu'il présente une tubulure d'aspiration d'air (3), une tubulure de sortie d'air (5), et un canal de compresseur (7), reliant la tubulure 10 d'aspiration d'air (3) et la tubulure de sortie d'air (5), une partie de carter (13) formant au moins un tronçon radial intérieur du canal de compresseur (7) et l'autre partie de carter (11) formant au moins un tronçon radial extérieur du canal de compresseur (7). 17. Carter selon la revendication 16, caractérisé en ce que la tubulure d'aspiration d'air (3), la tubulure de sortie d'air et le tronçon radialement extérieur du canal de compresseur (7) sont fabriqués sous forme de partie de carter (11) monobloc. 18. Carter selon la revendication 16 ou 17, caractérisé en ce que la zone radiale intérieure présente au moins un évidement de matériau (41) supplémentaire. 19. Carter selon la revendication 18, caractérisé en ce que ledit au moins un évidement de matériau (41) est 25 réalisé sous forme de chambre. 20. Carter selon l'une quelconque des revendications 11 à 19, caractérisé en ce que plusieurs évidements supplémentaires (41) présentant des sections transversales différentes sont prévus. 21. Carter selon l'une quelconque des revendications 11 à 20, caractérisé en ce que les parties de carter (11, 13) sont fabriquées à partir d'une matière thermodurcissable, en particulier par injection. 22. Carter selon l'une quelconque des revendica35 tions 11 à 21, caractérisé en ce que l'une (11) des parties de carter forme une tubulure d'entrée d'air, une tubulure de sortie d'air et une enveloppe extérieure, délimitant un B0617FR canal de compresseur, et l'autre partie de carter (13) forme un guidage radialement intérieur du canal de compresseur. 23. Procédé de fabrication d'un carter (1) d'un compresseur radial, en particulier d'un turbo-compresseur de 5 suralimentation, réalisé en particulier selon l'une quelconque des revendications 11 à 22, , carter (1) pour lequel sont prévues au moins deux parties de carter (11, 13), assemblées l'une à l'autre en une position déterminée, les parties de carter (11, 13) délimitant un 10 système d'espace creux commun dans lequel, pour assurer la fixation des parties de carter l'une à l'autre, un matériau composite fluide, tel qu'un adhésif ou une matière synthétique thermoplastique, est introduit, produisant un composite solide entre les deux parties de carter (11, 13). 24. Procédé selon la revendication 23, caractérisé en ce que les deux parties de carter (11, 13) sont moulées par injection à partir d'une matière synthétique, en particulier d'une matière thermodurcissable. 25. Procédé selon la revendication 23 ou 24, caracté20 risé en ce qu'au moins une cavité et/ou au moins un espace creux est réalisé sur les parties de carter (11, 13), pour former le système à espace creux. 26. Procédé selon l'une quelconque des revendications 23 à 25, caractérisé en ce que le système à espace 25 creux des deux parties de carter (11, 13) est produit par injection arrière, visant à obtenir un remplissage, par le matériau composite. B0617FR