Brevet FR2888896A3 — publié le 20070126

FR 2888896 A3 20070126 FR 0507760 A 20050721 Agencement de pompe hydraulique permettant de refroidir au plus près le joint dynamique et pompe pour un tel aqencement DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION La présente invention concerne des configurations pour des pompes hydrauliques utilisées dans un moteur à combustion interne pour véhiculer le fluide de refroidissement de ce moteur. L'invention concerne plus particulièrement un agencement de pompe hydraulique permettant de refroidir au plus près le joint dynamique et une pompe pour un tel agencement. io ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION Il est connu que les pompes hydrauliques utilisées dans les moteurs posent un problème d'étanchéité relatif à la protection du roulement qui porte l'arbre d'entraînement de la pompe. Le joint utilisé pour cette étanchéité comprend en général une bague sollicitée par des moyens élastiques et qui frotte sur une surface d'appui solidaire de la turbine. Cette surface d'appui se compose d'une contre-bague rapportée solidaire de la turbine en rotation. L'ensemble bague et contre-bague est appelé couramment joint dynamique. Le joint dynamique de pompe hydraulique telle que la pompe à eau nécessite pour son bon fonctionnement une lubrification entre bague et contre-bague. Cette lubrification est permise par la présence de liquide de refroidissement tout autour des surfaces frottantes. Afin de permettre une dissipation de la chaleur dégagée par le frottement des couples de bagues, il est nécessaire de prévoir une circulation de liquide de refroidissement autour du joint dynamique. Il est connu des turbines à frettage, consistant à générer une circulation de liquide de refroidissement en dos de turbine de pompage. Cette circulation est généralement effectuée via une fuite au niveau du diamètre extérieur de la turbine et est aspirée par des trous effectués au niveau du flasque de dos de turbine. Ces solutions ne sont pas complètement satisfaisantes dans la mesure où le fait de percer le flasque de dos de turbine tend à fragiliser celle-ci. De plus, cette circulation ne parvient pas toujours à passer au plus près du joint dynamique, ce dernier étant situé à distance du flasque de dos de turbine. Dans le domaine des pompes pour moteur à combustion interne, il existe donc un besoin pour améliorer le mode de refroidissement du joint dynamique tout en conservant de bonnes performances hydrauliques. Il est connu par le document JP 57 191493, pour une pompe à eau d'un genre différent des pompes envisagées dans le domaine du refroidissement d'un moteur à combustion interne, une amélioration de la io lubrification du joint dynamique incorporé dans l'axe d'une turbine par création d'une circulation de fluide introduite à travers l'arbre d'entraînement et passant entre la turbine et la contre-bague du joint rapportée solidaire de la turbine en rotation. Une telle solution nécessite un agencement particulier de la turbine et la formation de passages le long de la turbine pour le fluide de refroidissement, ce qui peut fragiliser une partie de la turbine par un manque d'épaisseur. Le type de pompe prévu dans le document JP 57 191493 est inadapté au domaine des pompes hydrauliques utilisées dans un moteur à combustion interne pour véhiculer le fluide de refroidissement. En effet, le sens de circulation de fluide est en sens opposé, c'est à dire avec une arrivée axiale et un refoulement radial, de sorte qu'il n'est pas possible d'utiliser un tel montage pour véhiculer le fluide de refroidissement dans un moteur à combustion interne. En outre, ce montage prévoit une roue "ouverte" et sans flasque, qui ne peut absolument pas être utilisée dans des pompes ayant de bonnes performances hydrauliques comme par exemple les turbines avec frettage s'étendant à l'arrière de la turbine. DESCRIPTION GENERALE DE L'INVENTION La présente invention a donc pour objet de pallier un ou plusieurs des inconvénients de l'art antérieur en proposant un agencement de pompe hydraulique adapté au domaine du refroidissement d'un moteur permettant de refroidir au plus près le joint dynamique sans risquer d'altérer la turbine et/ou la contre bague. Ce but est atteint par un agencement d'une pompe hydraulique dans un moteur de véhicule automobile du type comportant un élément de carter relié au corps d'une pompe comportant un arbre de pompe dont un tronçon intermédiaire s'étend axialement dans un logement du corps de pornpe avec interposition d'au moins une bague d'étanchéité qui est disposée axialement de façon adjacente à une turbine portée par l'extrémité axiale avant de l'arbre, une contre-bague solidaire de la turbine étant prévue sur l'extrémité axiale avant de l'arbre, caractérisé en ce que l'arbre de pompe comprend au moins un premier trou axial débouchant du côté de l'extrémité axiale avant io de l'arbre pour refouler axialement un liquide de refroidissement et au moins un second trou radial débouchant entre la bague et la contre-bague pour recevoir radialement un liquide de refroidissement, le trou axial et le trou radial se rejoignant pour former au moins un canal de circulation de liquide de refroidissement entre ledit logement du corps de pompe et l'avant de l'arbre de pompe. Ainsi, il est permis de faire circuler le liquide de refroidissement à distance du dos d'une turbine du type à flasque, en refroidissant au plus près du joint dynamique, tout en assurant le refoulement axial du liquide de refroidissement. Selon une autre particularité, ledit premier trou axial est un trou borgne. Selon une autre particularité, ledit premier trou axial est relié à au moins un canal transversal doté d'au moins deux sorties dans ledit logement du corps de pompe. Selon une autre particularité, la turbine comprend à son dos un flasque et un frettage central formant vers l'arrière de la turbine une saillie par rapport au flasque, ladite contre-bague étant disposée entre le frettage et l'extrémité axiale avant de l'arbre. Selon une autre particularité, l'arrière de la turbine comprend: -le flasque de dos de turbine dans un premier plan orthogonal à l'arbre; l'extrémité arrière de la contre-bague dans un second plan orthogonal à l'arbre, distinct et en arrière du premier plan; - ledit second trou radial dans un troisième plan orthogonal à l'arbre, distinct et en arrière du second plan. Selon une autre particularité, l'élément de carter comprend un évidement prévu pour recevoir la turbine de la pompe, l'évidement incluant au moins une fuite sur le diamètre extérieur de la turbine pour former une arrivée de liquide de refroidissement dans le logement du corps de pompe, ledit second trou radial étant prévu pour permettre l'aspiration et le rejet du lo liquide de refroidissement introduit dans ledit logement vers l'avant de l'arbre de pompe. Ainsi, la circulation du liquide de refroidissement peut s'effectuer entre la fuite située au niveau du diamètre extérieur de la turbine et le trou d'aspiration formé dans l'arbre d'entraînement de la pompe. Selon une autre particularité, la pompe est une pompe à eau appartenant à un circuit de refroidissement du moteur. L'invention propose aussi une pompe hydraulique comportant dans un corps un arbre de pompe dont un tronçon intermédiaire s'étend axialement dans un logement du corps de pompe avec interposition d'au moins une bague d'étanchéité qui est disposée axialement de façon adjacente à une turbine portée par l'extrémité axiale avant de l'arbre, une contre-bague solidaire de la turbine étant prévue sur l'extrémité axiale avant de l'arbre, caractérisée en ce que l'arbre de pompe comprend au moins un premier trou axial débouchant du côté de l'extrémité axiale avant de l'arbre pour refouler axialement un liquide de refroidissement et au rnoins un second trou radial débouchant entre la bague et la contre-bague pour recevoir radialement un liquide de refroidissement, le trou axial et le trou radial se rejoignant pour former au moins un canal de circulation de liquide de refroidissement entre ledit logement du corps de pompe et l'avant de l'arbre de pompe. L'invention, avec ses caractéristiques et avantages, ressortira plus clairement à la lecture de la description faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe axiale illustrant un agencement d'une pompe à eau suivant un mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 représente une vue analogue à celle de la figure 1 qui illustre un agencement d'une pompe à eau réalisée conformément à l'état de la technique, - la figure 3 représente une vue en coupe axiale d'un détail de la lo pompe suivant un mode de réalisation de l'invention. DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES DE L'INVENTION La figure 3 illustre un agencement pour le montage étanche d'une pompe à eau sur un élément (14) qui est par exemple une partie du carter- cylindres d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile. Le carter (14) est généralement une pièce de fonderie qui, dans la zone de montage de la pompe (10), est délimitée par une face externe dans laquelle est prévu un évidemment (18) permettant de recevoir la roue centrifuge ou turbine (24) de la pompe (10). En référence à la figure 1, la pompe à eau est essentiellement constituée d'un corps de pompe (26) qui est une pièce réalisée par moulage, notamment en fonderie, et qui comporte notamment une partie axiale avant (28), à gauche en considérant les figures, qui se présente sous la forme d'une bride délimitée par une face transversale verticale avant qui, en position montée, est en appui sur une face latérale du carter (14). Le corps (26) de la pompe (10) est ainsi fixé au moyen de la bride (28) sur le carter (14) avec éventuellement des moyens d'étanchéité, non représentés, et au moyen de vis de fixation (32). Au-delà de la bride (28), le corps de pompe (26) se prolonge axialement vers l'arrière par une partie axiale tubulaire annulaire (34) qui délimité un alésage interne (36), d'axe (X, figure 3) correspondant à l'axe de l'arbre (40) d'entraînement de la pompe (10). La pompe comporte enfin une partie tournante ou rotor constituée pour l'essentiel par l'arbre (40) qui s'étend axialement notamment à travers l'alésage (36) et dont l'extrémité axiale avant, à gauche en considérant les figures, s'étend ici à l'extérieur du corps de pompe (26) et porte la turbine (24) munie d'aubes. Comme illustré aux figures 1 et 2, l'extrémité axiale arrière de l'arbre (40) porte classiquement une poulie d'entraînement (4) qui est par exemple une poulie cannelée prévue pour être entraînée en rotation par une courroie d'entraînement du moteur (non représentée). io Conformément au mode de réalisation de l'état de la technique illustré à la figure 2, le joint avant ou bague d'étanchéité (46) de conception générale connue n'est pas directement refroidi par le liquide de refroidissement. En effet dans ce mode de réalisation, il est prévu de percer le flasque de dos de turbine (24) pour générer une circulation passant dans le logement formé par l'alésage interne (36), le liquide de refroidissement restant plaqué au dos de la turbine par l'effet de l'aspiration provoquée par les trous (20) réalisés dans ce flasque. En référence à la figure 1, la pompe comporte toujours un tronçon intermédiaire de l'arbre (40) s'étendant axialement dans l'alésage (36) avec interposition d'au moins une bague d'étanchéité (46). Cette bague (46) est disposée axialement de façon adjacente à la turbine (24) portée par l'extrémité axiale avant de l'arbre (40) alors qu'une contre-bague (45) solidaire de la turbine (24) est prévue sur l'extrémité axiale avant de l'arbre (40). Pour remédier aux inconvénients de ce type de solution, l'invention propose avantageusement un agencement différent pour la pompe hydraulique (10). Selon l'invention, l'arbre de pompe (40) comprend au moins un premier trou axial (42) débouchant du côté de l'extrémité axiale avant de l'arbre (40) et au moins un second trou radial (44) débouchant entre la bague (46) et la contre-bague (45). En référence aux figures 1 et 3, lesdits trous (42, 44) se complètent pour former au moins un canal de circulation de liquide de refroidissement entre ledit logement (36) du corps de pompe (26, 28, 34) et l'avant de l'arbre de pompe (40). Comme illustré à la figure 1, le premier trou axial (42) est par exemple un trou borgne et celui-ci peut être relié à au moins un canal transversal. Dans un mode de réalisation de l'invention, un tel canal transversal est doté d'au moins deux sorties permettant au liquide de refroidissement de sortir du logement formé par l'alésage (36) du corps de pompe (26, 28, 34). L'évidement (18), incluant au moins une fuite sur le diamètre extérieur de la turbine, permet de faire au liquide de refroidissement de circuler dans le logement du corps de pompe (26, 28, 34), tandis que la présence du ou des seconds trous radiaux (44) permet de io faire passer ce liquide tout contre le joint dynamique d'étanchéité. Ces trous radiaux (44) reliés au trou axial (42) assurent une aspiration du liquide de refroidissement introduit dans ledit logement (36) et le rejet de ce liquide vers l'avant de l'arbre de pompe (40). La turbine (24) est enfermée dans le carter (14) et le liquide tel que is l'eau est canalisé sur l'extérieur de la turbine (24). Ce liquide pénètre ensuite dans l'alésage interne (36) est aspiré vers le ou les trous radiaux (44). L'agencement de l'invention permet d'envisager des turbines (24) résistantes et ayant de bonnes performances hydrauliques, du type comprenant au dos de turbine un flasque solidaire des pâles de la turbine ainsi qu'un frettage central formant vers l'arrière de la turbine (24) une saillie par rapport au flasque. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la contre-bague (45) est disposée entre le frettage et l'extrémité axiale avant de l'arbre (40). En référence à la figure 3, l'arrière de la turbine (24) comprend un flasque de dos de turbine (24) sensiblement vertical et compris dans un premier plan (P1) orthogonal à l'arbre de pompe (40). L'extrémité arrière de la contre-bague (25) est située dans un second plan (P2), également orthogonal à l'arbre (40), distinct et disposé en arrière du premier plan (P1). Dans le mode de réalisation de la figure 3, ledit second trou radial (44) est vraiment distant du premier plan (P1) incluant le flasque de dos de turbine puisqu'il est situé dans un troisième plan orthogonal (P3) à l'arbre (40), distinct et en arrière du second plan (P2). Ainsi, il est permis de faire circuler le liquide de refroidissement à distance du dos de la turbine, contrairement aux agencements connus. Un des avantages de l'agencement selon l'invention est de fournir, pour une pompe à eau appartenant à un circuit de refroidissement du moteur, une meilleure lubrification du joint dynamique par une circulation permise entre la bague et la contre-bague, sans modifier fondamentalement voire fragiliser la turbine. Il doit être évident pour les personnes versées dans l'art que la présente invention permet des modes de réalisation sous de nombreuses to autres formes spécifiques sans l'éloigner du domaine défini par la portée des revendications jointes, et l'invention ne doit pas être limitée aux détails donnés ci-dessus. REVENDICATIONS 1. Agencement d'une pompe hydraulique (10), destinée à un moteur de véhicule automobile, du type comportant un élément de carter (14) relié au corps (26) d'une pompe (10) comportant un arbre de pompe (40) dont un tronçon intermédiaire s'étend axialement dans un logement (36) du corps de pompe (26, 28, 34) avec interposition d'au moins une bague d'étanchéité (46) qui est disposée axialement de façon adjacente à une turbine (24) portée par l'extrémité axiale avant de l'arbre (40), une contre-bague (45) solidaire de la turbine (24) étant prévue sur l'extrémité axiale avant de l'arbre to (40), caractérisé en ce que la turbine (24) comprend à son dos un flasque et un frettage central formant vers l'arrière de la turbine (24) une saillie par rapport au flasque et en ce que l'arbre de pompe (40) comprend au moins un premier trou axial (42) débouchant du côté de l'extrémité axiale avant de l'arbre (40) pour refouler axialement un liquide de refroidissement et au moins un second trou radial (44) débouchant entre la bague (46) et la contre-bague (45) pour recevoir radialement un liquide de refroidissement, le trou axial (42) et le trou radial (44) se rejoignant pour former au moins un canal de circulation de liquide de refroidissement entre ledit logement (36) du corps de pompe (26, 28, 34) et l'avant de l'arbre de pompe (40). 2. Agencement selon la revendication 1, dans lequel ledit premier trou axial (42) est un trou borgne. 3. Agencement selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ledit premier trou axial (42) est relié à au moins un canal transversal doté d'au moins deux sorties dans ledit logement (36) du corps de pompe (26, 28, 34). 4. Agencement selon une des revendications 1 à 3, dans lequel ladite contre-bague est disposée entre le frettage et l'extrémité axiale avant de l'arbre (40). 5. Agencement selon une des revendications 1 à 4, dans lequel l'arrière de la turbine (24) comprend: io le flasque de dos de turbine (24) dans un premier plan (P1) orthogonal à l'arbre (40) ; l'extrémité arrière de la contre-bague (25) dans un second plan (P2) orthogonal à l'arbre (40), distinct et en arrière du premier 5 plan (P1) ; ledit second trou radial (44) dans un troisième plan orthogonal (P3) à l'arbre (40), distinct et en arrière du second plan (P2). 6. Agencement selon une des revendications 1 à 5, dans lequel l'élément de carter (14) comprend un évidement (18) prévu pour recevoir la io turbine (24) de la pompe (10), l'évidement (18) incluant au moins une fuite sur le diamètre extérieur de la turbine pour former une arrivée de liquide de refroidissement dans le logement (36) du corps de pompe (26, 28, 34), ledit second trou radial (44) étant prévu pour permettre l'aspiration et le rejet du liquide de refroidissement introduit dans ledit logement (36) vers l'avant de l'arbre de pompe (40). 7. Agencement selon une des revendications 1 à 6, dans lequel la pompe (10) est une pompe à eau appartenant à un circuit de refroidissement du moteur. 8. Pompe hydraulique (10) comportant dans un corps (26) un arbre de pompe (40) dont un tronçon intermédiaire s'étend axialement dans un logement (36) du corps de pompe (26, 28, 34) avec interposition d'au moins une bague d'étanchéité (46) qui est disposée axialement de façon adjacente à une turbine (24) portée par l'extrémité axiale avant de l'arbre (40), une contre-bague (45) solidaire de la turbine (24) étant prévue sur l'extrémité axiale avant de l'arbre (40), caractérisée en ce que la turbine (24) comprend à son dos un flasque et un frettage central formant vers l'arrière de la turbine (24) une saillie par rapport au flasque et en ce que l'arbre de pompe (40) comprend au moins un premier trou axial (42) débouchant du côté de l'extrémité axiale avant de l'arbre (40) pour refouler axialement un liquide de refroidissement et au moins un second trou radial (44) débouchant entre la 2888896 Il bague (46) et la contrebague (45) pour recevoir radialement un liquide de refroidissement, le trou axial (42) et le trou radial (44) se rejoignant pour former au moins un canal de circulation de liquide de refroidissement entre ledit logement (36) du corps de pompe (26, 28, 34) et l'avant de l'arbre de pompe (40). 9. Pompe hydraulique (10) selon la revendication 8, dans laquelle ladite contre-bague est disposée entre le frettage et l'extrémité axiale avant de l'arbre (40).