Brevet FR2928978A1 — publié le 20090925

Agencement de pompe hydraulique permettant le dégazage permanent de la chambre d'eau du joint dynamique La présente invention concerne un agencement de pompe hydraulique utilisé dans un moteur de véhicule automobile pour véhiculer le fluide de refroidissement de ce moteur. L'invention concerne plus particulièrement un agencement de pompe hydraulique permettant le dégazage permanent de la chambre d'eau du joint dynamique. Les pompes hydrauliques généralement utilisées dans les moteurs comportent un joint dynamique pour assurer la protection du roulement qui porte l'arbre d'entraînement de la pompe. Le joint comprend en général une bague sollicitée par des moyens élastiques et qui frotte sur une surface d'appui solidaire de la turbine en rotation. Cette surface d'appui se compose d'une contre-bague rapportée solidaire de la turbine en rotation. L'ensemble bague/contre-bague est couramment appelé joint dynamique. Le joint dynamique de pompe hydraulique nécessite pour son bon fonctionnement une lubrification entre la bague et la 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, autour du joint dynamique, une bonne circulation de liquide de refroidissement dans lequel le joint dynamique doit être complètement immergé. Pour cela, le liquide de refroidissement doit former un film continu autour du joint dynamique, sans la moindre rupture. Dans ce domaine, on utilise de manière classique un agencement de pompe 10 tel que celui représenté sur la figure 1. Cet agencement de pompe 10 permet le montage étanche d'une pompe 12 sur un élément de carter 14, qui est par exemple une partie de carter-cylindres d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile. L'élément de carter 14 est généralement une pièce de fonderie qui comporte, dans la zone de montage de la pompe 12 : - un évidement 18 (ou logement) pour recevoir une roue à aubes d'une turbine, une conduite d'entrée 20 du fluide de refroidissement dans l'élément de carter 14, et une conduite de sortie 22 du fluide de 15 refroidissement hors de l'élément de carter 14, les conduites d'entrée 20 et de sortie 22 appartenant au circuit interne d'eau de refroidissement du moteur. La pompe à eau 12 est essentiellement constituée 20 par un corps de pompe 26, qui est une pièce classiquement réalisée par moulage, notamment en fonderie, et qui comporte notamment une partie axiale 28 se présentant sous forme d'une bride. La figure 1 illustre schématiquement une telle pompe à eau 12. 25 Comme le montre la figure 1, le corps de pompe 26 se prolonge axialement vers l'avant au niveau de la bride 28 par une partie axiale aval 29 (à droite sur la figure 1), qui est tubulaire et annulaire. Cette partie axiale aval 29 délimite un alésage externe 30 d'axe X-X, dans 30 lequel vient s'emboîter l'élément de carter 14. En outre, au-delà de la bride 28, le corps de pompe 26 se prolonge vers l'arrière également par une partie axiale tubulaire et annulaire, dite partie amont 34 (à gauche sur la figure 1), qui délimite un alésage interne 36, également d'axe X-X. La partie tubulaire amont 34 présente un diamètre sensiblement inférieur à celui de la partie tubulaire aval 29. La pompe 12 comporte par ailleurs une turbine 38 qui comprend : - un arbre 40 qui s'étend axialement, dans la partie amont 34 du corps de pompe 26, à travers l'alésage interne 36, l'arbre 40 comportant une extrémité axiale avant 41 (à droite sur la figure 1) s'étendant à l'extérieur de la pompe 26 et une extrémité axiale arrière 42 (à gauche sur la figure 1) portant une poulie d'entraînement 43 pour être entraînée en rotation par une courroie d'entraînement 44 du moteur, une roue à aubes 24 qui est reçue dans l'évidement 18 de l'élément de carter 14 et qui est portée par l'extrémité axiale avant 41 de l'arbre 40, ladite roue à aubes 24 comprenant un flasque supérieur 241 qui est fixé directement sur les aubes de la roue 24 et un flasque inférieur 242 qui est fretté directement sur l'arbre. Pour le montage étanche à rotation de l'arbre 40 dans la partie arrière 34 du corps 26 de la pompe 12, il est prévu un roulement à billes 45 et un joint dynamique d'étanchéité 46 de conception générale connue. La chambre d'eau 47 du joint dynamique 46 se trouve juste en aval du joint dynamique 46 dans la partie axiale supérieure 29 du corps de pompe 26, et en amont du flasque inférieur 241 de la roue à aubes 24. Par ailleurs, pour le montage étanche de l'élément 14 sur le corps de pompe 26, il est prévue un joint d'étanchéité statique 27. En fonctionnement, le fluide de refroidissement pénètre par la conduite d'entrée 20 à l'intérieur du carter-cylindres 14 et est canalisé sur l'extérieur de la roue à aubes 24 en rotation, par l'intermédiaire de trous formés dans la roue à aubes 24 pour faciliter la circulation du fluide de refroidissement à l'intérieur du carter-cylindres. Le flasque supérieur 241, qui est généralement soudé directement sur les aubes de la roue 24, permet à la fois d'améliorer le rendement hydraulique en canalisant le fluide dans la roue 24 et de limiter les fuites hydrauliques par recirculation entre le flasque supérieur 241 et la conduite d'entrée 20 dans la roue 24. Le flasque inférieur 242 de la roue 24, qui est généralement fretté sur l'arbre de roulement 40 du coté du joint dynamique, permet de maintenir les aubes et de limiter la circulation du fluide entre ce flasque 241 et le joint dynamique 46. A l'entrée de la roue à aubes 24 (au niveau de la conduite d'entrée 20), le fluide se trouve dans un champ basse pression, tandis qu'à la sortie (conduite de sortie 22) de la roue à aubes 24, le fluide se trouve dans un champ haute-pression. Cette différence de pression entre l'entrée 20 et la sortie 22 de la roue à aubes 24 crée un flux de circulation du fluide de refroidissement, dont le sens va de la sortie 22 (champ haute pression) à l'entrée 20 de la roue à aubes (champ basse pression). Les trous dans la roue à aubes 24 se trouvent à l'entrée 20 de la roue 24, au niveau du champ basse pression. L'utilisation d'un tel agencement pour le refroidissement du joint dynamique présente toutefois l'inconvénient que des poches d'air se forment et s'accumulent dans la chambre d'eau 47 du joint dynamique 46 lorsque le moteur est en fonctionnement. Or, la présence des ces poches d'air emprisonnées crée une rupture du film de liquide de refroidissement au niveau du joint dynamique 46, rupture qui génère une élévation de température très importante à l'interface entre la bague et la contre-bague. Cette élévation de température peut elle-même entraîner la rupture de la membrane en caoutchouc du joint dynamique et occasionner une fuite d'eau. Pour remédier à ces problèmes, il est connu de l'homme de l'art un agencement de pompe dans lequel des ailettes sont intégrées sur le corps de pompe au niveau de la chambre d'eau du joint dynamique, en étant disposées à 120° l'une de l'autre. Lorsque le moteur est en fonctionnement, ces ailettes ont pour effet de séparer l'air de l'eau. Toutefois, la présence de ces ailettes ne garantit pas l'évacuation complète des poches d'air emprisonnées dans la chambre d'eau du joint dynamique. En outre, un tel agencement trouve ses limites dans le fait que l'efficacité des ailettes diminue lorsque la profondeur de la chambre d'eau augmente. La demanderesse a mis au point un agencement de pompe hydraulique pour véhiculer le fluide de refroidissement qui remédie à ces inconvénients grâce à la présence d'un déflecteur situé sur l'arrière du flasque inférieur de la roue à aubes. Plus particulièrement, la présente invention a pour objet un agencement de pompe hydraulique du type présenté avant, comprenant : • un élément de carter comprenant un logement, • un corps de pompe comprenant une partie tubulaire amont qui délimite un alésage interne, et une partie tubulaire aval qui délimite un alésage externe dans lequel vient s'emboîter ledit élément de carter, • une turbine comprenant . un arbre s'étendant axialement à travers le corps de pompe, l'extrémité axiale avant de l'arbre étant situé à l'extérieur du corps de pompe dans le logement de l'élément de carter, et - une roue à aubes qui est reçue dans le logement de l'élément de carter et portée par l'extrémité axiale avant de l'arbre, ladite roue à aubes comprenant un flasque supérieur qui est fixé sur les aubes de la roue et un flasque inférieur qui est fixé sur l'arbre en amont du flasque supérieur du côté du corps de pompe, • un roulement à billes et un joint dynamique, pour le montage étanche à rotation de l'arbre. Selon l'invention, la roue à aubes comporte en outre un déflecteur fixé sur le flasque inférieur de la roue à aubes et faisant latéralement saillie au dit flasque inférieur en direction du joint dynamique. Dans l'agencement de pompe selon l'invention, la présence du déflecteur faisant saillie permet de guider et d'orienter le fluide de refroidissement jusque dans la chambre d'eau du joint dynamique, ce qui a pour conséquence de manière à chasser en continu les poches d'air vers la conduite de sortie. Ce dégazage permanent de la chambre d'eau du joint dynamique permet d'éviter une rupture de film de fluide de refroidissement au niveau du joint dynamique, et donc d'y éviter une élévation de la température très importante. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux de la présente invention, le déflecteur est en une seule pièce avec le flasque inférieur de la roue à aubes. Une telle pièce peut par exemple être obtenue par injection. Le déflecteur de l'agencement de pompe selon l'invention peut se présenter sous forme d'un cylindre, dont l'épaisseur du déflecteur est typiquement comprise entre 1 et 3 mm. La longueur du déflecteur peut être adaptée en fonction de la profondeur de la chambre d'eau du joint dynamique. Par ailleurs, le diamètre du déflecteur peut être adapté également en fonction du type de joint dynamique, et de sa taille. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés, dans lesquels : - outre la figure 1 déjà présentée qui est donc une vue schématique en coupe axiale d'un agencement d'une pompe à eau réalisée conformément à l'état de la technique ; - la figure 2 est une vue similaire à celle de la figure 1, mais qui illustre un agencement de pompe à eau conforme à la présente invention, selon laquelle le flasque inférieur de la roue à aubes est muni d'un déflecteur. Les éléments identiques représentés sur les figures 1 et 2 sont identifiés par des références numériques identiques. L'agencement de pompe de l'état de la technique 5 représenté sur la figure 1 a été précédemment décrit dans la référence à l'art antérieur qui précède. L'agencement de pompe 10 représenté sur la figure 2 est un agencement de pompe 10 selon l'invention, qui diffère de celui représenté sur la figure 1 par la 10 présence d'un déflecteur 243 disposé sur l'arrière du flasque inférieur 242 de la roue à aubes 24 en faisant latéralement saillie au flasque inférieur 242 en direction du joint dynamique 46. Dans le mode de réalisation représenté sur la 15 figure 2, le flasque inférieur 242 et le déflecteur forment une seule pièce, qui peut être réalisée par injection. En fonctionnement, on constate qu'il n'y a pas de poches d'air emprisonnées au niveau de la chambre d'eau 20 du joint dynamique. En effet, la présence du déflecteur 243 au niveau du flasque inférieur de la roue à aubes 24 permet d'orienter vers la chambre d'eau du joint dynamique 46 le flux de fluide créé par la différence de pression entre la sortie 22 et l'entrée 20 de la roue à 25 aubes 24. Le passage forcé (par le déflecteur 243) du fluide dans la chambre d'eau du joint dynamique 46 permet un dégazage total de la chambre et une immersion totale du joint dynamique 46 dans le fluide de refroidissement (qui forme un film continu). Cela permet d'éviter 30 l'assèchement de l'interface bague/contre-bague du joint dynamique 46. L'agencement de pompe 10 selon l'invention est fonctionnel dès l'existence d'une différence de pression aux bornes 20, 22 de la roue à aubes 24, à savoir dès que le moteur est tournant. En ce qui concerne la vitesse du flux, celle-ci est dépendante de la différence du potentiel générée par le régime de rotation de la roue à aubes 24. Plus le régime de rotation de la pompe 12 sera important, plus la vitesse du flux sera importante. La présente invention permet des modes de réalisation sous de nombreux autres formes spécifiques, sans l'éloigner du domaine défini par la portée des revendications jointes, et l'invention ne doit pas être limitée aux détruits donnés ci-dessus. REVENDICATIONS 1. Agencement (10) de pompe hydraulique (12) comprenant : • un élément de carter (14) comportant un logement (18), • un corps de pompe (26) comprenant une partie tubulaire amont (34) délimitant un alésage interne (36), et une partie tubulaire aval (29) délimitant un alésage externe (30) dans lequel vient s'emboîter ledit élément de carter (14), • une turbine (38) comprenant : - un arbre (40) s'étendant axialement à travers le corps de pompe (26), l'extrémité axiale avant (41) de l'arbre (40) étant situé à l'extérieur du corps de pompe (26) dans le logement (18) de l'élément de carter (14), et - une roue à aubes (24) qui est reçue dans le logement (18) de l'élément de carter (14) et portée par l'extrémité axiale avant (41) de l'arbre (40), ladite roue à aubes (24) comprenant un flasque supérieur (241) qui est fixé sur les aubes de la roue (24) et un flasque inférieur (242) qui est fixé sur l'arbre (40) en amont du flasque supérieur (241) du côté du corps de pompe (26), • un roulement à billes (45) et un joint dynamique (46), pour le montage étanche à rotation de l'arbre (4 0) , ledit agencement (10) étant caractérisé en ce que la roue à aubes (24) comporte en outre un déflecteur (243) fixé sur le flasque inférieur (242) de la roue à aubes (24) et faisant latéralement saillie audit flasque inférieur (242) en direction du joint dynamique (46). 2. Agencement (10) selon la revendication 1, ce que le déflecteur (243) est en une seule pièce avec le flasque inférieur (242) de la roue à aubes (24). 3. Agencement (10) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le déflecteur (243) se présente sous forme d'un cylindre. 4. Agencement (10) selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'épaisseur du déflecteur est comprise entre 1 et 3 mm.