Brevet FR3075889A1 — 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 (en anglais «electric supercharger ») 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. Ceci 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. 2 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. La présente invention a donc pour objet de pallier un ou plusieurs des inconvénients 5 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). Pour cela la présente invention propose une volute de compression d'air, en particulier pour compresseur électrique de suralimentation dans un moteur à combustion 10 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 deuxième partie comprenant la conduite amont d'entrée d'air et la conduite aval de sortie d'air. 15 Selon un mode de réalisation de l'invention, la première partie est formée par un anneau comprenant une paroi cylindrique radialement interne. Selon un mode de réalisation de l'invention, la seconde partie comprend une surface cylindrique configurée pour coopérer avec la paroi cylindrique de la première partie. Selon un mode de réalisation de l'invention, la seconde partie comprend une portion 20 en U comportant une paroi annulaire radialement interne et une paroi annulaire radialement externe. Selon un mode de réalisation de l'invention, la première partie est formée par un anneau comprenant une paroi cylindrique radialement interne venant s'engager dans un logement annulaire de la seconde partie et y assurer une butée axiale de la première partie 25 avec la seconde partie. Selon un mode de réalisation de l'invention, la première partie comprend une surface annulaire s'étendant en hélice autour de l'axe X et formée entre la paroi annulaire cylindrique et le bord annulaire radialement interne de l'entrée annulaire d'air de la conduite aval. 30 Selon un mode de réalisation de l'invention, une surface concave, délimitant la portion en U, est formée à la périphérie radialement externe de l'anneau. 3 Selon un mode de réalisation de l'invention, la seconde partie est montée en butée axiale sur la première partie. Selon un mode de réalisation de l'invention, la seconde partie est centrée sur une surface cylindrique de la première partie. 5 L'invention concerne également un 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, - Fabriquer par moulage dans un second moule permanent la seconde partie de la 10 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 l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non 15 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 deuxième réalisation de l'invention, 20 - les figures 3 et 4 sont des vues schématiques de la première partie de la volute de la figure 2, - les figures 5 et 6 sont des vues schématiques de la seconde partie de la volute de la figure 2. 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 moteur 14 électrique pour entraîner la roue 12 en rotation par l'intermédiaire d'un arbre 16 et d'au 30 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 de sortie 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 à 15 l'axe de rotation de la roue 12 de compression d'air. Comme illustrée 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 conduite d'entrée 26 et le conduit de sortie 30 appartiennent à la seconde partie 34. La conduite d'entrée 26 est sensiblement cylindrique. 25 La première partie 32 est formée par un anneau comprenant une paroi cylindrique 58 radialement interne venant s'engager dans un logement annulaire de la seconde partie 34 et y assurer une butée axiale de la première partie 32 avec la seconde partie 34. La première partie 32 comprend une surface annulaire 60 s'étendant en hélice autour de l'axe X et formée entre la paroi annulaire cylindrique 58 et le bord annulaire 30 radialement interne 38 de l'entrée annulaire d'air 48 de la conduite aval 30. 5 Une surface concave 50 est formée à la périphérie radialement externe de l'anneau. Cette surface concave 50 délimite, intérieurement avec la portion en U de la seconde partie 34, la conduite aval 30. La seconde partie 34 comprend une surface cylindrique 66 configurée pour coopérer 5 avec la paroi cylindrique 58 de la première partie. Plus précisément, cette surface cylindrique 66 coopère avec la paroi cylindrique 58 de la première partie lors de l'assemblage de la volute. L'ensemble permettant le guidage de la première partie 32 par rapport la deuxième partie 34. La seconde partie 34 comprend une portion en U comportant une paroi annulaire 10 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 du compresseur électrique. Le centrage de la première partie 32 avec la seconde partie 34b est réalisé au moyen d'une surface cylindrique interne de 62 de l'anneau délimitant une ouverture 64 dans laquelle est engagée la conduite amont 26. Cette surface cylindrique 62 coopère avec une 15 surface cylindrique 66 correspondante de 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 de la réalisation de chacune des pièces 32, 34 par moulage avec un moule permanent puisque l'on évite la 20 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 laquelle le bord annulaire interne 56 délimitant l'ouverture 52 vient en appui axial de manière à réaliser une butée axiale au 25 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 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 30 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 deuxième partie (34) comprenant la conduite amont (26) d'entrée d'air et la conduite aval (30) de sortie d'air. 2. Volute selon la revendication 1, dans laquelle la première partie (32) est formée par un anneau comprenant une paroi cylindrique (58) radialement interne. 3. Volute selon la revendication 2, dans laquelle la seconde partie (34) comprend une surface cylindrique (66) configurée pour coopérer avec la paroi cylindrique (58) de la première partie. 4. Volute selon une des revendications 1 à 3, 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). 5. Volute selon une des revendications 1 à 4, dans laquelle la première partie (32) est formée par un anneau comprenant une paroi cylindrique (58) radialement interne venant s'engager dans un logement annulaire de la seconde partie (34) et y assurer une butée axiale de la première partie (32) avec la seconde partie (34). 6. Volute selon une des revendications 1 à 5, dans laquelle la première partie (32) comprend une surface annulaire (60) s'étendant en hélice autour de l'axe X et formée entre la paroi annulaire cylindrique (58) et le bord annulaire radialement interne (38) de l'entrée annulaire d'air (48) de la conduite aval (30). 7. Volute selon une des revendications 1 à 6, dans laquelle une surface concave (50), délimitant la portion en U, est formée à la périphérie radialement externe de l'anneau. 8. Volute selon une des revendications 1 à 7, dans laquelle la seconde partie (34) est montée en butée axiale sur la première partie (32). 7 9. Volute selon l'une des revendications 1 à 8, dans laquelle la seconde partie (34) est centrée sur une surface cylindrique de la première partie (32). 10. Procédé de fabrication d'une volute selon l'une des revendications précédentes comprenant les étapes suivantes : 5 - Fabriquer par moulage dans un premier moule permanent la première partie de la volute (24), - 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 10 (24).