Brevet FR2492925A1 — publié le 19820430

La présente invention concerne un accouplement d'entraînement de ventilateur à fluide visqueux pour le dispositif de refroidissement du radiateur d'un moteur à combustion interne. De telles commandes de ventilateur sont bien connues et elles comprennent habituellement un disque menant rotatif qui est entraîné par le moteur. Le disque menant est monté à rotation dans un carter ou bottier, le bottier portant des pales de ventilateur. Une certaine quantité de fluide visqueux, que l'on appelle souvent un fluide de cisaillement, est admise à partir d'une chambre formant réservoir dans une chambre de commande, le disque rotatif étant positionné dans la chambre de commande. Selon la quantité de fluide de cisaillement contenue dans la chambre de commande, le degré d'accouplement en rotation entre le rotor menant et le ventilateur varie. Cette varia- tion est habituellement commandée par un ensemble de soupape sensible à la température, la soupape s'ouvrant pour ad- mettre une plus grande quantité de fluide dans la chambre de commande lorsque les conditions exigent un haut degré de refroidissement et se fermant pour limiter le degré d'accou- plement en rotation lorsque les besoins de refroidissement sont moins importants. De tels ensembles comprennent souvent un passage à fluide de cisaillement formé entre la partie radialement la plus extérieure de la chambre de commande dans laquelle le rotor menant est positionné et la chambre réser- voir. Le fluide de cisail!e-mle:t est dévié de façon à s'écou- ler à partir de la partie radialement la plus extérieure de la chambre de commande dans le passage et, de là, à retourner dans le réservoir. De tels dispositifs sont bien connus et sont actuellement répertoriés dans la classe 192, sous-classe 58, de la classification de l'Office des Brevets des Etats- Unis d'Amérique. Un dispositif de ce type a été décrit dans le brevet des EUA N 4.007.819, délivré le 15 Février 1977 au nom de;laci, cédé à la demanderesse. D'une manibre géné- raie, de tels dispositifs réduisent l'énergie gaspillée par le ventilateur de refroidissement du radiateur en corré- lant les besoins en énergie du ventilateur avec les besoins de refroidissement du moteur aux différentes températures ambiantes. Dans la plupart des commandes de ventilateur à fluide visqueux commandés par la température actuellement fabriqués, le passage d'un accouplement ou embrayage partiel a un accouplement ou embrayage total se produit très rapi- dement à la suite de l'atteinte d'une certaine température de l'air ou température d'actionnement. A la suite de l'actionnement de l'ensemble de soupape sensible à la tempé- rature, il se produit un passage sec ou brusque de la vitesse de sortie de l'état partiellement embrayé à l'état complètement embrayé. Bien qu'une telle caractéristique puisse 8tre avantageuse pour de nombreuses applications, il existe certaines autres applications, telles que celles aux tracteurs agricoles, qui fonctionnent plus utilement et plus efficacement avec un embrayage modulé. Le terme "modulé" est utilisé ici pour indiquer un changement progressif sans à coup de la vitesse du ventilateur en fonction des besoins du dispositif de refroidissement par opposition à un chan- genment rapide ou brusque. Co0mre il est déjà connu dans cette technique (du fait du brevet des EUA N 3.191.733 au nom de Weir), on peut, en théorie, moduler le passage de l'état partiellement embrayé à l'état complètement embrayé d'un accouplement d'entraînement de ventilateur à fluide visqueux pour un moteur à combustion interne en plaçant un poids sur le bras de soupape qui ouvre et ferme un orifice pour commander la communication fluidique entre la chambre réservoir et la clalibre de commande. Pendant le fonctionnement de la comman- de de ventilateur, le poids et le ventilateur tournent cons- tar.r--ent, ce qui exerce un moment ou force centrifuge sur ce bras de soupape. Ainsi, non seulement l'ouverture ou la fermeture de ltorifice de soupape est commiandée, comx:e il est habituel, par la température de l'air mais elle est également com-mandée par la vitesse de rotation du ventila- teur. Sans la construction de la présente invention, de tels accouplements d'entralnement de ventilateur s'avèrent présenter une caractéristique de passage brusque de l'état partiellement embrayé à l'état complètement embrayé pour une vitesse d'entrée fixe du moteur qui agit sur le côté entrée de l'accouplement à fluide visqueux. L'action de modulation sur le bras dle soupape est, conformément à la présente invention, considérablement améliorée par l'addi- tion de rainures accumulatrices de fluide sur les parois de la chambre de commande dans laquelle le rotor menant est positionné. Ces rainures ajoutent un effet de décalage dans le temps à l'action de modulation. Sans le volume de fluide supplémentaire fourni par les rainures accumulatrices de fluide, la commande serait fortement sensible à la vitesse en ce sens qu'un léger changement de position de la soupape produirait un remplissage ou une vidange immédiat de la chambre de commande. D'autres caractéristiques de l'invention apparat- tront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen des dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une partie d'un accouplement d'entraînement de ventilateur à fluide visqueux, commandé par la température, pour un moteur à combustion interne, selon la présente invention; - la figure 2 est une vue à plus grande échelle d'une partie de la figure 1, cette vue représentant l'accou- plement (rempli de fluide) dans la configuration partielle- ment embrayée; - la figure 3 est une vue semblable à celle de la figure 2 mais qui représente l'accouplement dans la con- figuration complètement embrayée; et - la figure 4 montre une relation caractéristi- que qui existe entre la vitesse du ventilateur et la tempé- rature à la fois dans le cas d'un accouplement de ventila- teur à fluide visqueux commiandé par la température de la technique antérieure et dans le cas d'un tel accouplement de ventilateur co. l;t conformément à la présente inven- tion. Sur les figures 1 a 3 auxquelles on se référera lCI mailtenant, la référence générale 10 désigne l'accouplement de ventilateur à fluide visqueux commandé par la température de la présente invention. Sur la figure 1, l'accouplement a été représenté sans fluide visqueux. L'accouplement est ha- biuuellement positionné entre le radiateur et le bloc moteur, le radiateur étant positionné à gauche de l'accouplement 10, en considérant la figure 1 et le bloc moteur étant disposé à droite. Lorsque l'accouplement, qui porte le ventilateur de radiateur habituel, tourne, le ventilateur contribue à aspirer de ltair de l'atmosphère ambiante à travers le radia- teur et en direction du bloc moteur. La référence 12 désigne une partie de carter avant de l'accouplement tandis que la référence 14 désigne la partie ou moitié arrière du carter. Les éléments 12 et 14 sont main- tenus assemblés par des moyens de fixation bien connus dans la technique. La référence 16 désigne la partie de pied des pales de ventilateur qui sont portées par la partie de carter 1' de l'accouplement. Ainsi, lorsque le carter ou bottier 12, 14 tourne, les pales 16 du ventilateur tournent pour aspirer de l'air à travers le radiateur et en direction du bloc mo- teur. La référence 1S désigne un élément d'arbre d'entraîne- ment agencé de façon à pouvoir être accounlé au vilebrequin du moteur ou à ile poulie entraînée par le moteur. L'arbre 1 porte un disque ou rotor menant 20 auquel il est accouplé, le disque tournant à l'intérieur d'une chambre de commande 22 formée à l'intérieur de l'accouplement 10. Typiquement, la chambre 22 est constituée par un espace compris entre les deux moitiés 12 et 14 du carter. La référence 23 désigne n'importe laquelle des rainures annulaires dont une série est formée sur une partie de paroi de la chambre de commande 22. Ces rainures sont représentées comme étant formées dans la moitié 12 du carter mais elles pourraient être formées dans la partie de paroi de la chambre de commande 22 qui est portée par la moitié arrière 14 du carter. On a appelé ces ré- nures des rainures accumulatrices et elles pourraient étalement être situées, en variante, sur l'une ou l'autre face du disque menant 20 ou encore sur les deux faces de ce disque. Ces rainures sont angulairerment continues, c'est-à-dire qu'elles s'étendent sur 3600. Sur les figures 2 et 3 auxquelles on se référera maintenant, la référence générale 24 désigne l'emplacement du "barrage" habituel (non représenté) tandis que la référence 26 désigne le passage habituel orienté radialement qui s'étend, en retour, du barrage a la chambre 28 formant réser- voir à fluide. La rt6férence 3C désigne la cloison habituelle située entre la chambre réservoir et la chambre de commande, qui est souvent fabriquée en tôle et dans laquelle est formé un orifice ou ouverture 32. Bien qu'on ne l'ait pas représenté, la cloison 30 est, en outre, munie d'un orifice de fuite adjacent à l'orifice 32 pour fournir un petit volume continu de fluide qui sert à balayer les faces du disque menant. Cet agencement est classique. La référence 34 désigne le bras de soupape habituel, un élément d'actionnement sensible à la température désigné par la référence 36, qui comporte une tige 37 d'actionnement de bras de soupape, étant en appui contre le bras. La référence 4C désigne un poids fixé à l'ex- trémité libre du bras de soupape 34, le poids 40 agissant d'une manière connue. Le fonctionaement de l'accouplement représenté sur les figures 1 à 3 est le suivant. La rotation du vile- brer.uin du moteur provoque la rotation de l'arbre d'entrai- nement 18 et la rotation résultante du disque menant 2C. Lorsque le disque menant 20 tourne dans la chambre de commande 22, le disque provoque la rotation de l'ensemble du carter 12 1!4 grâce au frottement du fluide, ou résis- tance à l'avancement du fluide, relativement aux surfaces u disque menant qui sont en contact avec le fluide de cisaillement visqueux. Le fluide visqueux entraîné à 7lin- Ié terieur de l!. chambre de commande 22 est projeté radialement vers l'exté.rieur et sur le barrage situé à l'emplacement désigné par la référence 24. Ceci est dé à l'action de pom- page des rainures du rotor et à la plus grande vitesse de rotation du fluide dans la chambre de commande 22 que dans le passage de retour 26. Le barrage provoque l'écoulement du fluide dans le passage dans une direction orientée radialement vers l'intérieur et son retour à la chambre réservoir 28. Dans le cas o il n'est besoin qu'une très petite rntation des pales de ventilateur 16 pour refroidir le moteur, ie bras de soupape 34 vient occuper la position représentée sur la figure 2 et il nty a qu'une très faible quantité ee fluide qui s'écoule à partir du réservoir 28, par l'orifice 32, dans la chambre de commande 22. Ceci a pour effet s'e produire une rotation relativement lente de. pales 16 de ventilateur. La position du bras de soupape 3- est cor. mmandée par un élément détecteur de température et d'actionnement 36 (d'une construction déjà connue). Dans le cas o les conditions de température varient et o un plus fort refroidissement du moteur est nécessaire, le dispositif 3v détecteur de température agit pour permettre au bras de soupape 3' de venir occuper la position représentée sur la figure 3, ouvrant ainsi l'ori- fice 32 pour permettre au fluide visqueux de s'écouler à partlr de la clambre reservoir 2 vers la chambre de com- mande 22. Comme représenté sur la figure 3 lorsqu'une plus grande quantité de fluide visqueux est contenue dans la chambre de commande 22, il existe un plus grand degré d'accouplement entre le ('issue menant 20 et le carter 12, li qui porte les pales 16 de ventilateur. Ainsi, dans la position représentée sur la figure 3, l'accouplement four- nit une plus grande quantité d'air de refroidissement au moteur. Le poids 40 exerce une force qui tend à déplacer le bras 34 de manière à fermer l'orifice 32 de la soupape sous l'action des forces centrifuges qui sont produites par suite de la rotation du carter 12. Ceci est déjà connu comme décrit en haut de la colonne 7 du brevet des EUA no 3.191.733 au nom de Weir. Bien qu'en théorie, l'addition du poids 40 ait tendance à moduler, ou à rendre plus douce, la transition entre le plein accouplement ou embrayage et un accouplement ou embrayage hydraulique partiel, son effet, en pratique, est nul. A l'exception des rainures accumulatrices 23, tous les éléments décrits ci-dessus ainsi que leur mode de fonctionnement sont déjà connus dans cette technique. Sur la figure 4 à laquelle on se référera main- tenant, la courbe désignée par la référence A représente le comportement typique d'un accouplement de la technique antérieure du type représenté sur les figures 1 à 3 sauf qu'il ne comporte pas les rainures 23. Ainsi, sans les rainures accumulatrices 23, l'orifice 32 s'ouvre à partir de la position de la soupape représentée sur la figure 2 avec comme résultat qu'un plein accouplement (figure 3) est obtenu. On voit que la transition de l'état d'embrayage partiel à l'état de plein embrayage est brusque. La courbe désignée par la référence B sur la figure 4 représente le comportement de l'accouplement représenté sur les figures 1 à 3 lorsque les rainures accumulatrices 23 sont présentes. -Le lecteur notera que la transition de l'état d'embrayage partiel à lt"tat de plein embrayage suivant le trajet B est modulée par rapport au comportement brusque ou sec représenté par la courbe A. L'explication du comportement de modulation de la présente invention représenté par le trajet B de la figure 4 est la suivante. La fonction des rainures accumulatrices 23 est d'accroître le vnlume de fluide visqueux contenu dans la chambre de commande 22 au niveau du disque menant, sans modifier la relation géométrique entre le rotor d'entrée et l'organe de sortie. La distance entre le rotor d'entrée et les côtés de la chambre de commande ne peut pas Etre accrue pour accroître le volume de fluide, du fait qu'un tel ac- croissement réduirait considérablement la capacité de trans- mission du couple. Sans les rainures ou espaces annulaires accumulateurs, le comportement de modulation n'est pas aussi prononcé, c'est-à-dire que la transition de l'état d'embrayage partiel à l'état de plein embrayage du ventilateur est plus abrupte, comme représenté par la courbe A de la figure 3. On peut, théoriquement, réaliser la modulation par l'addition du poids 4C seul, sans les espaces annulaires 23. Cependant, la nmodulation résultante n'est pas aussi bien commandée que lorsque des espaces annulaires sont utilisés et elle n'est pas habituellement réalisable en pratique. f)es tentatives pour réaliser la modulation désirée, représentée par la cour- be B de la figure 4, ont été effectuées en modifiant les dimensions de l'orifice 32. Ces tentatives sans les rainures accumulatrices 23 ne donnent typiquement aucun résultat satisfaisant. RDVENDICATIONS 1. Un accouplement d'entraenement de ventilateur à fluide visqueux du type connu sensible à la température agencé pour être utilisé avec le dispositif de refroidisse- ment d'un moteur à combustion interne, l'accouplement d'entrainement de ventilateur comprenant un carter (12, 14), le carter comprenant une cloison (3c) entre une chambre de commande (22) et une chambre (28) formant réservoir, un disque menant rotatif (2e) reçu dans la chambre de commande et fixé à un arbre (18) monté à rotation dans le carter, l'arbre tournant lorsque le moteur fonctionne, un fluide de cisaillement visqueux contenu dans l'une au moins des cham- bres de commande et réservoir, un orifice (32) formé dans la cloison, un dispositif (36) thermosensible, un bras de soupape (34) porté par l'accouplement, le dispositif ther- mosensible modifiant la position du bras de soupape de façon à ouvrir ou fermer l'orifice afin de régler la quantité de fluide de cisaillement qui passe par l'orifice à fluide de la cloison, de la chambre réservoir jusqu'à la chambre de commande, un poids (40) porté par le bras de soupape, le bras de soupape et le poids étant positionnés de telle sorte que la force centrifuge agissant sur le poids pendant la rotation de l'accouplement sollicite le bras de soupape vers la position de fermeture de l'orifice, cet accouplement étant caractérisé enl ce que la chambre de commande (22) est munie d'au moins une rainure accumulatrice (23), cette rainure Ètant formée dans une paroi de la chambre de commande, de sorte que l'action d'accouplement, de l'tétat partiellement embrayé à l'état complètement embrayé, est modulée. 2. Accouplement selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la rainure accumulatrice (23) est angulai- rement continue et est disposée au moinLs d'un cÈté du rotor menant (2e).