Brevet FR3075891A1 — publié le 20190628

VOLUTE ET PROCEDE DE FABRICATION D'UNE VOLUTE La présente invention concerne une volute, en particulier pour compresseur électrique de suralimentation dans un moteur à combustion interne. Il est connu de mettre en oeuvre un compresseur électrique de suralimentation dans un circuit d'alimentation en air d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile. Un tel compresseur électrique de suralimentation est classiquement mis en oeuvre dans la ligne d'admission d'air d'un moteur à combustion thermique d'un véhicule automobile, en amont ou en aval d'un turbocompresseur. En variante, ou au surplus comme décrit dans la demande FR-A-2 991 725 au nom de la Demanderesse, un tel compresseur peut être mis en oeuvre sur une ligne de recirculation des gaz d'échappement du moteur à combustion interne. Le compresseur de suralimentation électrique comporte de manière classique une roue centrifuge destinée à comprimer l'air entrant dans le compresseur et une machine électrique pour entraîner la roue en rotation par l'intermédiaire d'un arbre. À la différence des turbocompresseurs, entrainés par les gaz d'échappement, le compresseur électrique de suralimentation, fonctionnant avec une machine électrique, a un temps de réponse très court. Cela permet de renforcer le couple du moteur à combustion interne à bas régime, de compenser le temps de réponse du turbocompresseur et améliore les accélérations du véhicule automobile sur lequel est monté le moteur à combustion interne muni du compresseur électrique de suralimentation. La roue du compresseur est logée dans une volute comprenant une conduite centrale amont d'entrée d'air qui est aspiré et compressé par la roue et envoyé dans une conduite aval ayant une section qui augmente vers l'aval. La conduite aval entoure avec une forme en spirale la conduite amont. De manière connue, la volute est réalisée en une seule pièce soit par moulage à modèle perdu tel que le moulage en sable soit par moulage dans un moule permanent. Cependant, ces deux techniques ont l'inconvénient d'impliquer une augmentation des épaisseurs des parois de la volute conduisant à une augmentation de la masse et de ne pas présenter une géométrie optimale, et donc un rendement de compression plus faible. 2 La présente invention a donc pour objet de pallier un ou plusieurs des inconvénients des dispositifs de l'art antérieur en proposant une volute configurée pour permettre une fabrication par fonderie sous pression (ou HPDC pour High Pressure Die Casting selon la terminologie anglaise). 5 Pour cela la présente invention propose une volute de compression d'air, en particulier pour compresseur électrique de suralimentation dans un moteur à combustion interne, comprenant une conduite amont d'alimentation en air coaxiale à une roue de compression et une conduite aval de sortie d'air, la volute comprenant au moins deux parties structurellement distinctes délimitant ensemble la conduite aval de sortie, la 10 première partie comprenant la conduite amont d'entrée d'air et la deuxième partie comprenant la conduite aval de sortie d'air. Selon un mode de réalisation de l'invention, la première partie comporte un élément de guidage de la deuxième partie par rapport à la première partie. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'élément de guidage est une paroi 15 cylindrique. Selon un mode de réalisation de l'invention, la deuxième partie comporte une ouverture centrale suivant l'axe X, comportant un bord annulaire configure pour coopérer avec la paroi cylindrique de la première partie. Selon un mode de réalisation de l'invention, la conduite d'entrée d'air se prolonge en 20 aval par une portion évasée annulairement comportant un bord annulaire libre s'étendant radialement vers l'extérieur par rapport à l'axe X et une nervure annulaire, et comportant la paroi cylindrique. Selon un mode de réalisation de l'invention, la seconde partie comprend une portion en U comportant une paroi annulaire radialement interne et une paroi annulaire 25 radialement externe, le bord annulaire libre de la paroi annulaire interne est agencée en vis- à-vis axial, de la nervure annulaire portée de la première partie. Selon un mode de réalisation de l'invention, la nervure annulaire est agencée en vis-à-vis axial avec un jeu du bord annulaire libre de la paroi annulaire radialement interne de la seconde partie 30 Selon un mode de réalisation de l'invention, la conduite aval de sortie d'air comprend un conduit de circulation d'air annulaire délimité par le bord annulaire libre de la première 3 partie et par le bord annulaire radialement externe de la paroi annulaire radialement externe de la seconde partie. Selon un mode de réalisation de l'invention, le bord annulaire libre de la portion évasée et la nervure annulaire délimite ensemble une surface interne concave qui prolonge 5 la forme en U de la seconde partie. Selon un mode de réalisation de l'invention, la seconde partie est montée en butée axiale sur la première partie. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'une volute selon l'invention comprenant les étapes suivantes : 10 - Fabriquer par moulage dans un premier moule permanent la première partie de la volute, - Fabriquer par moulage dans un second moule permanent la seconde partie de la volute, - Assembler la première partie et la seconde partie de manière à former la volute. L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de 15 l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés. - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un compresseur selon l'invention, - la figure 2 est une vue schématique en coupe d'une volute selon une première 20 réalisation de l'invention, - les figures 3 et 4 sont des vues schématiques de la première partie de la volute de la figure 4, - les figures 5 et 6 sont des vues schématiques de la seconde partie de la volute de la figure 4. 25 La présente invention concerne une volute 24 de compression d'air, en particulier pour compresseur électrique de suralimentation dans un moteur à combustion interne. Le compresseur 10 selon l'invention, illustré figure 1, comporte une roue 12 centrifuge destinée à comprimer l'air entrant dans le compresseur 10 et un moteur14 30 électrique pour entraîner la roue 12 en rotation par l'intermédiaire d'un arbre 16 et d'au moins un roulement 7. 4 Plus précisément, selon un mode de réalisation de l'invention, le moteur électrique est un moteur à reluctance variable (également appelée machine SRM pour Switched Reluctance Motor selon la terminologie anglaise). Selon un mode de réalisation de l'invention, le moteur électrique est un moteur à 5 aimants permanents, et par exemple à aimant surfacique permanent. La roue 12 du compresseur est logée dans une volute 24 comprenant une conduite 26 centrale amont d'entrée d'air qui est aspiré et compressé par la roue 12 et envoyé dans une conduite 30 aval ayant une section qui augmente vers l'aval. La conduite 30 aval entoure avec une forme en spirale la conduite 26 amont. 10 Comme illustré figure 2, cette volute 24 comprend donc un circuit d'air formé d'amont en aval d'une conduite 26 d'entrée d'air ou d'amenée d'air débouchant à son extrémité aval dans un logement 28 d'une roue (non représentée) de compression d'air et une conduite aval 30 de sortie d'air. La roue 12 ne fait pas partie de la volute 24a en tant que telle mais du compresseur électrique. La conduite 26 d'entrée d'air est coaxiale d'axe X 15 à l'axe de rotation de la roue 12 de compression d'air. Comme cela est représenté sur les figures 2 à 6, la volute 24 comprend deux parties 32, 34 structurellement indépendantes l'une de l'autre et rendues solidaires l'une de l'autre par tout moyen approprié. Dans le cadre de l'invention, les deux parties sont configurées, comme détaillée dans 20 la suite de la description, pour permettre une fonderie sous pression et un démoulage sans contre-dépouille, tout en maintenant une forme de volute optimisée pour la circulation du fluide. La première partie 32 comprend ici la conduite d'entrée d'air 26 qui est sensiblement cylindrique et qui se prolonge en aval par une portion évasée 36 annulairement comportant 25 un bord annulaire libre 38 s'étendant radialement vers l'extérieur par rapport à l'axe X. Dans le cadre de l'invention, la portion évasée 36 de la première partie 32 comporte un élément 54 de guidage de la deuxième partie par rapport à la première partie, et inversement. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'élément de guidage est une paroi 30 cylindrique 54. Selon un mode de réalisation de l'invention, cette paroi cylindrique 54 est orientée vers l'entrée d'air selon l'axe X du compresseur. 5 Cette paroi cylindrique 54 sert d'appuie et de guidage à la deuxième partie 34 lors de l'assemblage de la volute. La deuxième partie 34 comporte une ouverture centrale 52 suivant l'axe X, cette ouverture 52 comporte un bord annulaire 56 configuré pour coopérer avec la paroi 5 cylindrique 54 de la première partie. Plus précisément, ce bord annulaire 56 vient en appuie sur la paroi cylindrique 54 lors de l'assemblage de la volute. La deuxième partie 34 comprend une portion en U comportant une paroi annulaire radialement interne 40 et une paroi annulaire radialement externe 42. Le bord annulaire de la paroi annulaire externe est appliqué et fixé sur un stator 44 du compresseur électrique et 10 le bord annulaire libre de la paroi annulaire interne 40 est agencée en vis-à-vis axial, c'est à dire le long de l'axe X, d'une nervure annulaire 46 portée par la portion évasée 36 de la première partie 32. La nervure annulaire 46 a une dimension axiale, au départ proche de zéro, qui augmente au fur et à mesure que l'on s'approche de la sortie de la conduite 30 de sortie. La 15 nervure annulaire 46 est agencée en vis-à-vis axial avec un jeu du bord annulaire libre de la paroi annulaire radialement interne 40 de la seconde partie. Comme illustré sur les figures, la conduite aval 30 de sortie d'air comprend un conduit de circulation d'air 48 annulaire entourant extérieurement les extrémités radialement externes des pales de la roue de compression d'air. Ce conduit de circulation 20 d'air 48 est délimité par le bord annulaire libre 38 de la partie évasée 36 de la première partie 32 et par le bord annulaire radialement externe de la paroi annulaire radialement externe 42 de la portion en U de la seconde partie 34. Le bord annulaire 38 libre de la portion évasée 36 et la nervure annulaire 46 délimite ensemble une surface interne concave 50 qui prolonge la forme en U de la seconde partie 34. Ainsi, on comprend que la conduite 25 aval 30 est formée par la première partie 32 et par la seconde partie 34. En réalisant la volute en deux parties distinctes 32, 34, il est ainsi possible de former une partie de la conduite 30 de sortie sur la première pièce 32a et une autre partie de la conduite de sortie 30 sur la seconde pièce 34, rendant ainsi possible la réalisation de chacune des pièces 32, 34 par moulage avec un moule permanent puisque l'on évite la 30 formation de portions en contre dépouille. Le montage est réalisé en engageant la première partie 32 dans une ouverture centrale 52 de la seconde partie 34 suivant l'axe X, la portion évasée 36 de la première partie 32 portant une paroi cylindrique 54 sur l'extrémité libre de 6 laquelle le bord annulaire interne 56 délimitant l'ouverture 52 vient en appui axial de manière à réaliser une butée axiale au montage de la première partie 32 sur la seconde pièce 34. La surface radialement externe de la paroi cylindrique 54 assure un guidage au montage de la première partie 32 dans la seconde partie 34 et un centrage des deux parties 5 ensembles. La portée de la présente invention ne se limite pas aux détails donnés ci-dessus et permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans s'éloigner du domaine d'application de l'invention. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration, REVENDICATIONS1. Volute (24) de compression d'air, en particulier pour compresseur électrique de suralimentation dans un moteur à combustion interne, comprenant une conduite amont (26) d'alimentation en air coaxiale à une roue de compression et une conduite aval (30) de sortie d'air, caractérisé en ce que la volute (24) comprend au moins deux parties (32, 34) structurellement distinctes délimitant ensemble la conduite aval (30) de sortie, la première partie (32) comprenant la conduite amont (26) d'entrée d'air et la deuxième partie (34) comprenant la conduite aval (30) de sortie d'air. 2. Volute selon la revendication 1, dans laquelle la première partie (32) comporte un élément (54) de guidage de la deuxième partie par rapport à la première partie. 3. Volute selon la revendication 2, dans laquelle l'élément (54) de guidage est une paroi (54) cylindrique. 4. Volute selon la revendication 3, dans laquelle la deuxième partie (34) comporte une ouverture centrale (52) suivant l'axe X, comportant un bord annulaire (56) configuré pour coopérer avec la paroi cylindrique (54) de la première partie. 5. Volute selon une des revendications 3 ou 4, dans laquelle la conduite d'entrée d'air (26) se prolonge en aval par une portion évasée (36) annulairement comportant un bord annulaire libre (38) s'étendant radialement vers l'extérieur par rapport à l'axe X, une nervure annulaire (46), et comportant la paroi cylindrique (54) de guidage . 6. Volute selon la revendication 5, dans laquelle la seconde partie 34 comprend une portion en U comportant une paroi annulaire radialement interne (40) et une paroi annulaire radialement externe (42), le bord annulaire libre de la paroi annulaire interne (40) est agencée en vis-à-vis axial, de la nervure annulaire (46) portée de la première partie (32). 7. Volute selon une des revendications 5 ou 6, dans laquelle la nervure annulaire (46) est agencée en vis-à-vis axial avec un jeu du bord annulaire libre de la paroi annulaire radialement interne (40) de la seconde partie 8 8. Volute selon une des revendications 1 à 7, dans laquelle la conduite aval (30) de sortie d'air comprend un conduit de circulation d'air (48) annulaire délimité par le bord annulaire libre (38) de la première partie (32) et par le bord annulaire radialement externe de la paroi annulaire radialement externe (42) de la seconde partie 5 (34). 9. Volute selon une des revendications 3 à 8, dans laquelle le bord annulaire (38) libre de la portion évasée (36) et la nervure annulaire (46) délimite ensemble une surface interne concave (50) qui prolonge la forme en U de la seconde partie (34). 10. Volute selon une des revendications 1 à 9, dans laquelle la seconde partie (34) 10 est montée en butée axiale sur la première partie (32). 11. Procédé de fabrication d'une volute selon l'une des revendications précédentes comprenant les étapes suivantes : - Fabriquer par moulage dans un premier moule permanent la première partie de la volute (24), 15 - Fabriquer par moulage dans un second moule permanent la seconde partie (34) de la volute (24), - Assembler la première partie (32) et la seconde partie de manière à former la volute (24). 20