FR3076117A1 - Compresseur electrique avec dispositif anti-rotation de roulement - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un compresseur électrique (1) comportant un arbre (6) entrainé en rotation par un moteur électrique (5) par l'intermédiaire d'au moins un roulement (7), l'arbre entrainant en rotation une roue (3) de compresseur, le roulement (7) étant disposé à une extrémité du moteur électrique (5) opposée à celle où est située la roue (3) par rapport à un axe X longitudinal de l'arbre (6), le compresseur comportant un dispositif (2) anti-rotation de la bague externe (71) du roulement (7) par rapport au corps (8) du compresseur, formé par un élément (210, 210', 211) anti-rotation disposé entre une pièce (220, 221) intermédiaire et le corps (8) du compresseur.

Description

COMPRESSEUR ELECTRIQUE AVEC DISPOSITIF ANTI-ROTATION DE ROULEMENT

La présente invention concerne le domaine des compresseurs électriques, et plus particulièrement un compresseur électrique de suralimentation comportant un dispositif anti-rotation de roulement.

Dans le cadre de l'invention, un compresseur électrique est un dispositif, utilisé pour suralimenter un moteur thermique, fonctionnant avec un moteur électrique. Plus précisément, le compresseur comporte une roue de compresseur entraînée par un moteur électrique.

Le compresseur électrique est placé sur la ligne d'admission d'air d'un moteur à combustion interne, en complément par exemple d'un turbocompresseur. Le compresseur électrique joue le même rôle que le turbocompresseur, à savoir augmenter la pression d'admission des gaz frais dans le moteur, mais est utilisé notamment lors des phases transitoires pour palier aux problèmes de temps de réponse du turbocompresseur.

Les compresseurs électriques de ce type comportent une roue entraînée en rotation via un arbre, lui-même entraîné en rotation via des roulements à billes par un moteur électrique. Les roulements à billes comportent une bague externe et une bague interne, entre lesquelles sont disposées des billes.

De manière générale, les compresseurs électriques sont équipés de deux roulements, associés à une pré-charge axiale. Cette pré-charge permet de garantir un contact constant entre les billes et les bagues, pour un bon comportement à haute vitesse, de l'ordre de 75000 rpm.

En général, la pré-charge est appliquée sur la bague externe d'un des deux roulements, via un ressort. Pour garantir le bon fonctionnement de cette pré-charge quelques soient les conditions thermiques, il est nécessaire de laisser une liberté de dilatation dans la direction axiale. Pour cela au moins un des deux roulements est glissant dans son logement.

Un inconvénient de ce type de système, est que la liberté dans la direction axiale induit une liberté en rotation. Dans certains cas de fonctionnement, et notamment au cours de fortes accélérations, 5000 à 80000rpm en 250ms, la bague externe du roulement libre peut se mettre à tourner dans son logement. Une usure du logement peut alors apparaître. Le guidage est alors moins précis et des particules métalliques peuvent venir polluer la graisse du roulement.

Il est connu, pour éviter ce problème, d'utiliser des joints toriques disposés sur la bague externe. Ce système reste coûteux n'évite pas totalement les inconvénients précédents.

La présente invention a donc pour objet de pallier un ou plusieurs des inconvénients des dispositifs de l'art antérieur en proposant un compresseur électrique comportant un dispositif anti-rotation du roulement

Pour cela la présente invention propose un compresseur électrique comportant un arbre entraîné en rotation par un moteur électrique par l'intermédiaire d'au moins un roulement, l'arbre entraînant en rotation une roue de compresseur, le roulement étant disposé à une extrémité du moteur électrique opposée à celle où est située la roue par rapport à un axe X longitudinal de l'arbre, le compresseur comportant un dispositif antirotation de la bague externe du roulement par rapport au corps du compresseur, formé par un élément anti-rotation disposé entre une pièce intermédiaire et le corps du compresseur.

Selon un mode de réalisation de l'invention, la bague externe du roulement est montée serrée dans la pièce intermédiaire de façon à ce que la pièce intermédiaire soit couplée rigidement à la bague externe du roulement.

Selon un mode de réalisation de l'invention, la bague externe du roulement est collée dans la pièce intermédiaire de façon à ce que la pièce intermédiaire soit couplée rigidement à la bague externe du roulement.

Selon un mode de réalisation de l'invention, la pièce intermédiaire est disposée dans le corps du compresseur de façon à être rigidement couplée au corps en rotation autour de l'axe X longitudinal de l'arbre et libre dans la direction axiale X.

Selon un mode de réalisation de l'invention, l'élément anti-rotation est disposé sur la surface externe de la pièce intermédiaire.

Selon un mode de réalisation de l'invention, l'élément anti-rotation est au moins un joint annulaire ou au moins une clavette.

Selon un mode de réalisation de l'invention, la pièce intermédiaire est disposée autour du roulement et se prolonge autour d'un ressort disposé à l'extrémité du roulement arrière, opposée à celle orientée vers le moteur le moteur électrique.

Selon un mode de réalisation de l'invention, l'élément anti-rotation est formé par un joint annulaire disposé sur la surface externe de la pièce intermédiaire au niveau du roulement, et par un joint annulaire disposé sur la surface externe de la pièce intermédiaire au niveau la partie qui se prolonge autour du ressort.

Selon un mode de réalisation de l'invention, la pièce intermédiaire est disposée autour du roulement et se prolonge à l'intérieur du ressort, et coopère avec une portion du corps disposée à l'intérieur du ressort.

Selon un mode de réalisation de l'invention, l'élément anti-rotation est une clavette disposée sur la surface externe de la pièce intermédiaire au niveau de la partie qui se prolonge dans le ressort. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris et apparaîtront plus clairement à la lecture de la description faite, ci-après, en se référant aux figures annexées, données à titre d'exemple et dans lesquelles: - la figure 1 est une représentation schématique d'une vue en coupe d'une partie d'un compresseur intégrant un dispositif selon une première variante de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une représentation schématique d'une vue en coupe d'une partie d'un compresseur intégrant un dispositif selon une deuxième variante de réalisation l'invention. - la figure 3 est une représentation schématique d'une vue en coupe, décalée de 90 degrés selon l'axe du compresseur par rapport à la coupe de la figure 2, d'une partie d'un compresseur intégrant un dispositif selon une deuxième variante de réalisation l'invention.

La présente invention concerne un compresseur électrique équipé d'un dispositif anti-rotation de roulements.

Dans le cadre de l'invention, on entend par compresseur électrique, un compresseur d'air, volumétrique ou non et par exemple centrifuge ou radial, entraîné par un moteur électrique, dans le but de suralimenter un moteur thermique. Selon un mode de réalisation de l'invention, le moteur électrique est un moteur à courant continu ou alternatif.

Plus précisément, selon un mode de réalisation de l'invention, le moteur électrique est un moteur à réluctance variable (également appelée machine SRM pour Switched Réluctance Motor selon la terminologie anglaise).

Selon un mode de réalisation de l'invention, le moteur électrique est un moteur à aimants permanents, et par exemple à aimant surfacique permanent.

Le compresseur électrique 1, illustré figure 1, comprend un moteur électrique 5 disposé dans un compartiment moteur, et au moins un roulement 7 disposé circulairement autour de l'arbre 6, et une roue 3 de compresseur. Selon un mode de réalisation de l'invention, le compresseur 1 comporte deux roulements 7, 7' dont au moins un, appelé dans la suite de la description roulement 7 arrière, est disposé à l'extrémité du moteur électrique opposée à celle où est située la roue 3 par rapport à l'axe X longitudinal de l'arbre 6. Le moteur électrique 5 permet la mise en rotation de l'arbre 6 du compresseur électrique via au moins un roulement 7. L'arbre 6 entraîne ainsi en rotation la roue 3 du compresseur 1, disposée à une extrémité de l'arbre 6. Plus précisément une extrémité de l'arbre 6 est entraînée en rotation par le moteur électrique, et une autre extrémité de l'arbre 6 entraîne en rotation la roue 3 du compresseur.

Selon un mode de réalisation de l'invention, la partie intermédiaire de l'arbre est protégée par le corps 8 de compresseur. Ce corps 8 de compresseur intègre les roulements 7, 7'. Les roulements 7, 7' à billes comportent une bague 71 externe et une bague 72 interne, entre lesquelles est disposée une bille 73.

Selon un mode de réalisation de l'invention, les roulements sont associés à un élément 9 de pré-charge axiale.

Les bagues 73, 73' intérieures des roulements 7, 7' sont rigidement couplées à l'arbre 6. L'une des bagues 71, 71' externes des roulements 7, 7' est rigidement couplée au corps 8 du compresseur. L'autre bague 71, 71' externes des roulements 7, 7' est libre dans l'axe X longitudinal de l'arbre 6 et guidée radialement par le corps 8, c'est-à-dire dans toutes les directions perpendiculaires à l'axe X.

Selon un mode de réalisation de l'invention, la bague 71' externe du roulement avant 7' est rigidement couplée au corps 8. La bague 71 externe du roulement 7 est libre dans l'axe X longitudinal de l'arbre 6 et guidée radialement par le corps 8, c'est-à-dire dans toutes les directions perpendiculaires à l'axe X. L'élément 9 de pré-charge applique une force dans l'axe X longitudinal de l'arbre 6, sur la bague 71 externe du roulement 7 arrière. Cette force de pré-charge est transmise, via le roulement 7 arrière et l'arbre 6, jusqu'au roulement 7' avant, ce qui permet de rattraper les jeux internes des roulements 7, 7' pour garantir un contact permanent entre les bagues 71, 71' extérieures et les billes 73, 73' d'une part et entre les billes 73, 73' et les bagues 72, 72' intérieures d'autre part. Ceci est essentiel pour garantir le bon fonctionnent des roulements 7, 7' à haute vitesse, de l'ordre de 80000rpm.

La liberté de mouvement de l'une des bagues 71, 71' externes, selon l'axe X longitudinal de l'arbre 6, est nécessaire pour une application efficace de la force de précharge, quelques soient les conditions thermiques, en laissant une liberté de dilatation du corps 8, de l'arbre 6 et des roulements 7, 7' dans la direction X.

Dans le cadre de l'invention, l'élément de pré-charge est un ressort 9. Le ressort 9 est disposé à l'extrémité du roulement 7 arrière, opposée à celle orientée vers le moteur le moteur 5 électrique.

Dans le cadre de l'invention, le compresseur comporte un dispositif 2 anti-rotation du roulement 7, 7'.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif 2 anti-rotation s'applique au roulement 7 arrière.

Le dispositif 2 anti-rotation est formé par un élément 210, 210', 211 anti-rotation disposé sur une pièce 220, 221 intermédiaire.

Selon un mode de réalisation de l'invention, la pièce 220, 221 intermédiaire est une pièce indépendante du roulement 7.

Selon un mode de réalisation de l'invention, au moins une première partie 20 de la pièce 220, 221 intermédiaire est disposée autour du roulement 7.

Selon un mode de réalisation de l'invention, la pièce 20 intermédiaire est un élément tubulaire.

Selon un mode de réalisation de l'invention, la pièce 220, 221 intermédiaire est couplée rigidement au roulement 7, et plus précisément est couplée rigidement à la bague externe 71 du roulement 7. Selon une variante de ce mode de réalisation, la bague externe 71 est montée serrée dans la pièce 220, 221 intermédiaire. Selon une autre variante, la bague extérieure 71 est collée dans la pièce 220, 221 intermédiaire.

Selon un mode de réalisation de l'invention, la pièce intermédiaire 220, 221 est disposée dans le corps 8 du compresseur de façon à être rigidement couplée en rotation au corps 8 du compresseur, libre dans l'axe X longitudinal de l'arbre 6 et guidée radialement par le corps 8, c'est-à-dire dans toutes les directions perpendiculaires à l'axe X.

Selon un mode de réalisation de l'invention, l'élément 210, 211 anti-rotation est disposé sur la surface externe de la pièce 220, 221 intermédiaire.

Selon un mode de réalisation de l'invention, l'élément 211 anti-rotation est disposé dans une rainure formée sur la surface externe de la pièce 220, 221 intermédiaire. Cet élément 211 anti-rotation coopère avec une contre-forme 230 aménagée dans le corps 8. L'élément 211 anti-rotation peut être une pièce rapportée et rigidement couplée à la pièce 220, 221 intermédiaire. L'élément 211 anti-rotation peut être partie intégrante de la pièce 220, 221 intermédiaire.

Selon un mode de réalisation de l'invention, l'élément 211 anti-rotation est une clavette 211, qui coopère avec une rainure 230 aménagée dans le corps 8, dans la direction X.

Selon un mode de réalisation de l'invention (non représenté), l'élément 211 antirotation est composé de cannelures aménagées sur la pièce 220, 221 intermédiaire, qui coopèrent avec des cannelures aménagées dans le corps 8, dans la direction X.

Selon un mode de réalisation, l'élément 210 anti-rotation est au moins un joint 210 annulaire, et par exemple un joint torique (également appelé o'ring selon la terminologie anglaise). Ce joint 210 annulaire est disposé dans une gorge 240 aménagée dans la pièce 220, 221 intermédiraire, et coopère avec le corps 8. L'anti-rotation est assurée par la friction entre l'élastomère composant le joint 210 annulaire et la pièce 220, 221 intermédiaire d'une part et entre le joint 210 annulaire et le corps 8.

Selon un mode de réalisation de l'invention, l'élément 210 anti-rotation est formé par deux joints 210, 210' annulaires. L'ensemble des modes de réalisation précédemment décrits s'appliquent au deux variantes décrites dans la suite de la description.

Selon une première variante de l'invention illustrée figure 1, la pièce 220 intermédiaire est disposée autour de la bague 71 externe du roulement 7 et se prolonge 21 autour du ressort 9.

Selon un mode de réalisation de l'invention de cette première variante, l'élément anti-rotation est formé par un joint 210 annulaire disposé sur la surface externe de la pièce 220 intermédiaire au niveau du roulement 7, et par un joint 210' annulaire disposé sur la surface externe de la pièce 220 intermédiaire au niveau la partie qui se prolonge autour du ressort.

Selon un autre mode de réalisation de l'invention, non illustrée, de cette première variante, l'élément anti-rotation est une clavette 211 disposée sur la surface externe de la pièce 220 intermédiaire au niveau du roulement 7, qui coopère avec une rainure 230 aménagée dans le corps 8, dans la direction X. L'élément 210, 211 anti-rotation est ainsi disposé entre la pièce 220 intermédiaire et le corps 8 du compresseur et permet de bloquer, et ainsi d'empêcher la rotation de la pièce 220 intermédiaire dans le corps du compresseur, et de manière indirecte, d'empêcher la rotation de la bague 71 externe du roulement 7 arrière par rapport au corps 8. L'usure du logement est évitée, le guidage est alors plus précis et il n'y a plus de particule métallique générée.

Selon une deuxième variante de l'invention illustrée figures 2 et 3, la pièce 221 intermédiaire est disposée autour de la bague 71 externe du roulement 7 et se prolonge 22 à l'intérieur du ressort 9. Dans ce cas, une portion 222 du corps 8 est disposée à l'intérieur du ressort 9.

Selon un mode de réalisation de cette deuxième variante, la pièce 221 intermédiaire est monobloc ou formée par deux parties 20, 22 rigidement couplées entre elles.

Selon un mode de réalisation de l'invention de cette deuxième variante, non illustrée, l'élément anti-rotation est au moins un joint 210, 210' annulaire disposé sur la surface externe de la pièce 221 intermédiaire au niveau de la partie qui se prolonge 22 dans le ressort 9. Ce joint 210, 210' coopère par friction avec une portion 222 du corps 8 disposée à l'intérieur du ressort 9.

Selon un autre mode de réalisation de l'invention de cette deuxième variante, l'élément anti-rotation est une clavette 211 disposée sur la surface externe de la pièce 220 intermédiaire au niveau de la partie qui se prolonge 22 dans le ressort 9. L'élément 211 anti-rotation est ainsi disposé entre la pièce 221 intermédiaire et le corps 8 du compresseur et permet de bloquer la pièce, et ainsi d'empêcher la rotation de la pièce 221 intermédiaire dans le corps 8 du compresseur, et de manière indirecte, d'empêcher la rotation de la bague 71 externe du roulement 7 arrière par rapport au corps 8. L'usure du logement est évitée, le guidage est alors plus précis et il n'y a plus de particule métallique générée.

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, et peuvent être modifiés sans toutefois sortir de la portée définie par les revendications.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS

   1. Compresseur électrique (1) comportant un arbre (6) entraîné en rotation par un moteur électrique (5) par l'intermédiaire d'au moins un roulement (7), l'arbre entraînant en rotation une roue (3) de compresseur, le roulement (7) étant disposé à une extrémité du moteur électrique (5) opposée à celle où est située la roue (3) par rapport à un axe X longitudinal de l'arbre (6), caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (2) anti-rotation de la bague externe (71) du roulement (7) par rapport au corps (8) du compresseur, formé par un élément (210, 210', 211) anti-rotation disposé entre une pièce (220, 221) intermédiaire et le corps (8) du compresseur.
2. 2. Compresseur (1) selon la revendication 1, dans lequel la bague externe (71) du roulement (7) est montée serrée dans la pièce (220, 221) intermédiaire de façon à ce que la pièce (220, 221) intermédiaire soit couplée rigidement à fa bague externe (71) du roulement (7).
3. 3. Compresseur (1) selon une des revendications 1 ou 2, dans lequel la bague externe (71) du roulement (7) est collée dans la pièce (220, 221) intermédiaire de façon à ce que la pièce (220, 221) intermédiaire soit couplée rigidement -à la bague externe (71) du roulement (7).
4. 4. Compresseur (1) selon une des revendications 1 à 3, dans lequel la pièce intermédiaire (220, 221) est disposée dans le corps (8) du compresseur de façon à être rigidement couplée au corps (8) en rotation autour de l'axe X longitudinal de l'arbre (6) et libre dans la direction axiale X.
5. 5. Compresseur (1) selon une des revendications 1 à 4, dans lequel l'élément (210, 211) anti-rotation est disposé sur la surface externe de la pièce (220, 221) intermediaire.
6. 6. Compresseur (1) selon une des revendications 1 à 5, dans lequel l'élément (210) anti-rotation est au moins un joint (210) annulaire ou au moins une clavette (211).
7. 7. Compresseur (1) selon une des revendications 1 à 6, dans lequel la pièce (220) intermédiaire est disposée autour du roulement (7) et se prolonge (21) autour d'un ressort (9) disposé à l'extrémité du roulement (7) arrière, opposée à celle orientée vers le moteur le moteur (5) électrique.
8. 8. Compresseur (1) selon la revendication 7, dans lequel l'élément (210) anti-rotation est formé par un joint (210) annulaire disposé sur la surface externe de la pièce (220) intermédiaire au niveau du roulement (7), et par un joint (210') annulaire disposé sur la surface externe de la pièce (220) intermédiaire au niveau la partie (21) qui se prolonge autour du ressort (9).
9. 9. Compresseur (1) selon une des revendications 1 à 6, dans lequel la pièce (221) intermédiaire est disposée autour du roulement (7) et se prolonge (22) à l'intérieur d'un ressort (9), et coopère avec une portion 222 du corps (8) disposée à l'intérieur du ressort (9)·
10. 10. Compresseur (1) selon la revendication 9, dans lequel l’élément anti-rotation est une clavette (211) disposée sur la surface externe de la pièce (221) intermédiaire au niveau de la partie qui se prolonge (22) dans le ressort (9).