Brevet FR2507721A1 — publié le 19821217

La présente invention concerne un dispositif d'em- brayage de ventilateur, comprenant un rotor et un carter. Une chambre de travail est définie à l'intérieur du carter et le rotor est logé dans cette chambre Des espaces de ci- saillement sont définis entre des faces de cisaillement respectives du rotor et du carter Des premiers moyens de liaison sont prévus pour relier l'un des deux éléments: rotor et carter, à un groupe moteur Des seconds moyens de liaison sont prévus pour relier l'autre de ces deux élé- ments à un ensemble de ventilateur La chambre de travail et une chambre réservoir sont remplies au moins partielle- ment d'un fluide de cisaillement Un passage de pompage s' étend depuis la chambre de travail jusqu'à la chambre ré- servoir Un ensemble de pompage est associé au passage de pompage et réagit à la rotation relative entre le rotor et carter de façon à faire passer le fluide de cisaillement de la chambre de travail dans la chambre réservoir Un pas- sage de retour est prévu pour l'écoulement du fluide de ci- saillement de la chambre réservoir vers la chambre de tra- vail Des premiers moyens à soupape sont prévus pour com- mander l'écoulement du fluide dans le passage de retour. Ces premiers moyens à soupape ont leur action liée de pré- férence à la température d'un système de refroidissement associé à un moteur à combustion interne par lequel le ro- tor est entraîné Lorsque les premiers moyens à soupape sont ouverts en réaction à une température minimale prédé- terminée, ils libèrent le passage de retour de façon que du fluide de cisaillement puisse entrer dans la chambre de travail Le fluide de cisaillement peut alors transmettre un couple de rotation considérable entre le carter et le rotor De ce fait, l'ensemble de ventilateur est entrainé en rotation et refroidit le système de refroidissement et le moteur à combustion interne Lorsque la température du système de refroidissement diminue, les premiers moyens à soupape ferment le passage de retour Il ne s'écoule donc plus de fluide de cisaillement vers la chambre de travail. La transmission du couple entre le rotor et le carter est réduite L'ensemble de ventilateur tourne à une vitesse réduite ou cesse de tourner L'effet de refroidissement du ventilateur diminue ou est interrompu. Un dispositif d'embrayage de ce type est connu par la description qui en est faite, par exemple, dans la de- mande de brevet en R F A DE-AS NO 2 814 608 Dans un tel dispositif, le passage de pompage est toujours ouvert Du fluide de cisaillement peut s'écouler dans des sens dif- férents, suivant la pression différentielle entre la cham- bre de travail et la chambre réservoir En conséquence, même lorsque le passage de retour est fermé, une certaine quantité de fluide de cisaillement est présente dans la chambre de travail, la pression du fluide résiduel dans la chambre de travail étant en équilibre avec celle du fluide dans la chambre réservoir Il en résulte que I' ensemble de ventilateur tourne même lorsque le passage de retour est fermé Il peut se produire des variations, mê- me brusques, de la vitesse de rotation du ventilateur De telles variations sont extrêmement indésirables. L'invention a donc tout d'abord pour objet d'éli- miner ces variations indésirables de la vitesse de rota- tion de l'ensemble de ventilateur Elle vise aussi à ré- duire la vitesse de ralenti du ventilateur, c'est-à-dire la vitesse de la rotation du ventilateur qui se produit lorsque les premiers moyens à soupape sont en position de fermeture. Elle a enfin pour objet d'obtenir avec un minimum de coût un fonctionnement régulier du ventilateur. A cet effet, dans le dispositif d'embrayage selon l'invention, des seconds moyens à soupape sont associés au passage de pompage pour interrompre l'écoulement du fluide dans ce passage de la chambre réservoir vers la chambre de travail. L'invention vise par ailleurs à réaliser un en- semble de pompage extrêmement efficace, qui agit même dans le cas d'une rotation relative réduite entre le ro- tor et le carter. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au des- sin schématique annexé, représentant, a titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ce dispositif: Fig 1 est une vue en coupe longitudinale partiel- le d'un dispositif d'embrayage de ventilateur selon 1 ' invention; Fig 2 est une vue en coupe agrandie, suivant II-II de fig 1. Un dispositif d'embrayage de ventilateur comporte, de façon connue, un arbre 4 entraîné par un moteur à com- bustion interne (non représenté) et solidaire en rotation d'un rotor 1 Ce rotor est entouré par un carter 2, qui est fermé par une cloison 5 et définit une chambre de travail 7 Des espaces de cisaillement 8 a et 8 b sont dé- finis respectivement entre des faces de cisaillement 2 a, la et 5 b, lb En outre, sur le côté de la cloison 5 éloi- gné du rotor 1 est prévu un couvercle _ qui, avec la cloi- son, définit une chambre réservoir 6 pour un fluide de cisaillement La chambre de travail 7 comprend les espa- ces de cisaillement 8 a et 8 b entre le rotor et le carter, pour le premier, et entre le rotor et la cloison pour le second Pour permettre au fluide de cisaillement de s'é- couler de la chambre réservoir 6 dans la chambre de tra- vail 7, une ouverture 10 est ménagée dans la cloison 5 et l'écoulement dans cette ouverture peut être commandé par exemple par un organe Il dont l'action est liée à la température Pour relier l'un à l'autre les espaces de cisaillement 8 a et 8 b, il est prévu un passage 19 à tra- vers le rotor Il est prévu dans la cloison 5, dans la partie radialement extérieure du rotor 1, un dispositif de pompage qui, lorsqu'il y a mouvement relatif entre le rotor et l'ensemble carter-cloison, fait passer du fluide de cisaillement de la chambre de travail 7 dans le réservoir 6 Ce dispositif de pompage est particuliè- rement visible à la figure 2 Il comprend au moins un coin 14, qui s'étend dans le sens périphérique et saille dans une rainure annulaire 22 du rotor de façon à défi- nir un coin de lubrification hydrodynamique Le coin 14 a en l'occurrence une configuration telle qu'il se rap- proche de la face de la rainure 22 qui lui est opposée dans le sens F du mouvement du rotor 1 Le passage 12 qui s'étend en travers du coin 14 depuis la chambre de travail 7 jusqu'à la chambre réservoir 6 peut alors faire passer du fluide de la première dans la seconde sous 1 ' effet de la pression hydrodynamique qui se développe sur le coin 14 L'orifice 20, par lequel le passage 12 débou- che dans la chambre de travail se trouve de préférence dans la zone de pression maximale du coin de lubrifica- tion hydrodynamique En regardant depuis la cloison 5, lorsque le rotor 1 tourne avec glissement, il se produit une répartition de la vitesse du fluide de cisaillement qui est illustrée par les flèches E L'orifice 13, par lequel le passage 12 débouche dans la chambre réservoir 6 peut être fermé par l'obturateur 16 d'un clapet anti- retour 16, 13 Ce clapet est soumis à une légère tension initiale qui le sollicite vers sa position de fermeture et, pendant le fonctionnement du dispositif de pompage, son obturateur 16 vient en appui contre une butée 17 Cet obturateur 16 est formé par l'extrémité libre d'un res- sort-lame 15, dont l'autre extrémité est fixéç,par exem- ple par soudage par points, à un bloc 18 Ce bloc de fi- xation 18 est situé en face de l'obturateur 16 lorsqu'on regarde dans le sens de rotation du rotor indiqué par la flèche F. Le clapet anti-retour 1, 16 fonctionne de la ma- nière suivante: Lorsque le dispositif d'embrayage est à l'état em- brayé$ c'est-à-dire lorsque l'ouverture 10 est libre et les espaces 8 a et 8 b sont remplis de fluide de cisailla- ment, la totalité du couple qu'il est possible de trans- mettre est transmise du rotor 1 au carter 2 et donc aux pales 9 du ventilateur Dans cet état, la zone qui entou- re le dispositif de pompage est entièrement remplie de fluide, de sorte que celui-ci est pompé en permanence de la chambre de travail 7 vers la chambre réservoir 6 par le coin de lubrification hydrodynamique entre le coin 14 et le rotor 1 En raison de la pression élevée qui s'éta- blit dans le passage 12, l'obturateur 16 du clapet anti- retour 16, 1 s'écarte de l'orifice 13 et vient s'appuyer contre la butée 17 La pression créée par le dispositif de pompage dans le passage 12 doit donc surmonter la tension initiale qui sollicite le clapet anti-retour, augmentée de la pression qui résulte dans la chambre réservoir 6 de l'accélération centrifuge agissant sur le fluide qui se trouve dans cette chambre Dans ces conditions, les pales 9 du ventilateur sont entraînées en rotation avec le cou- ple désiré et calculé à l'avance, ce qui a pour effet de refroidir fortement le moteur à combustion interne (non représenté) Si la température qui s'établit alors dans le système de refroidissement du moteur tombe au-dessous d'une valeur spécifique, l'organe de commande Il est ap- pliqué par un élément sensible à la température 24 contre l'entrée de l'ouverture 10, de sorte que le fluide ne peut plus pénétrer dans la chambre de travail 7 Il en résulte que la totalité du fluide qui se trouve alors dans cette chambre 7 est expulsée par le dispositif de pompage 14, 22,12, jusqu'à ce que le coin de lubrification hydrodyna- mique entre le coin 14 et le fond de la rainure 22 dispa- raisse par manque de fluide A ce moment, la force qui écarte l'obturateur 16 du clapet anti-retour de son siège est éliminée, de sorte que le dit obturateur, sollicité par sa tension initiale, revient en position de fermetu- re, dans laquelle il obture l'orifice 13 par lequel le passage 12 débouche dans la chambre réservoir 6 A ce mo- ment-là, la pression du fluide contenu dans cette chambre 6 agit sur l'obturateur, s'ajoutant à la pression initia- le précitée pour maintenir fermé le clapet anti-retour. L'élément sensible à la température 24 est en contact a- vec le liquide de refroidissement du moteur à combustion interne, désigné par la référence 23 (fig 1). Le fait que le fluide de cisaillement ne peut s' écouler de la chambre réservoir 6 dans la chambre de tra- vail 7 par le passage 12, fermé pour l'instant par le clapet anti-retour 16, 13, combiné à l'efficacité du dis- positif de pompage, empêche le va-et-vient d'une quanti- té résiduelle du fluide entre les deux chambres lorsque le dispositif d'embrayage du ventilateur est à l'état dé- brayé, éliminant ainsi le risque d'une rotation très ir- régulière des pales 9 du ventilateur. La conformation du clapet anti-retour 15, 16 en ressort-lame est très avantageuse par sa simplicité et son faible encombrement Elle présente l'avantage supplé- mentaire de ne pas nécessiter de moyens de sollicitation supplémentaires. Un autre avantage du dispositif selon l'invention est que L'effet de fermeture de l'obturateur 16 du clapet anti-retour est renforce par la pression qui règne dans la chambre réservoir 6, de sorte qu'un fonctionnement par- fait est garanti, même lorsque cette pression est rédui- te La présence de la butée 17 pour l'obturateur 16 évite que le fonctionnement de ce dernier soit lié à l'écoule- ment du fluide dans la chambre réservoir Le type de dis- positif de pompage selon l'invention assure l'expulsion du fluide hors de la chambre de travail et son refoule- ment dans la chambre réservoir même si la rotation rela- tive entre le rotor et le carter est lente, c'est-à-dire lorsque le moteur à combustion interne qui entraine le rotor tourne au ralenti. Comme il va de soi et comme il ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite pas à la forme d'exécu- tion qui vient d'être décrite à titre d'exemple seulement; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation. REVENDICATIONS - 1. Dispositif d'embrayage pour ventilateur, com- portant un rotor ( 1), un carter ( 2),-qui définit une chambre de travail dans laquelle est logé le rotor, des espaces de cisaillement ( 8 a, 8 b)étant définis entre des faces de cisaillement respectives (la,2 a et lb,5 b) du ro- tor et du carter, des premiers moyens de liaison pour re- lier l'un des deux éléments: rotor et carter, à un grou- pe moteur, des seconds moyens de liaison pour relier 1 ' autre de ces deux éléments à un ensemble de ventilateur ( 9), une chambre réservoir ( 6), un fluide de cisaillement remplissant au moins-partiellement la chambre de travail et la chambre réservoir, un passage de pompage qui s'é- tend entre la chambre de travail ( 7) et la chambre réser- voir, un ensemble de pompage ( 14,22,12) associé au passa- ge de pompage ( 12), qui réagit à la rotation relative en- tre le rotor et le carter pour refouler le fluide de ci- saillement de la chambre de travail dans la chambre ré- servoir, un passage de retour ( 10) pour l'écoulement du fluide de cisaillement de la chambre réservoir à la cham- bre de travail, des premiers moyens à soupape pour com- mander l'écoulement du fluide dans le passage de retour, caractérisé en ce qu'il comporte des seconds moyens à sou- pape ( 16,13) associés au passage de pompage ( 12) pour in- terrompre l'écoulement du fluide de cisaillement dans ce passage de la chambre réservoir vers la chambre de tra- vail. 2. Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le passage de retour ( 10) est plus proche de l'axe du rotor ( 1) que le passage de pompage ( 12). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou la re- vendication 2, caractérisé en ce que les seconds moyens à soupape comprennent un clapet anti-retour ( 16,13). 4. Dispositif selon la revendication 3, caracté- ris& en ce que l'obturateur ( 16) du clapet anti-retour est sollicité vers une position de fermeture, dans laquel- le le passage de pompage ( 12) est fermé. 5. Dispositif selon lé revendication 4, caracté- risé en ce que l'obturateur ( 16) du clapet anti-retour est soumis A la pression de refoulement de l'ensemble de pompage ( 14,22) de façon A s'ouvrir lorsque cette pres- sion dépasse une valeur prédéterminée. 6. Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 3 A 5, caractérisé en ce que l'obturateur du clapet anti-retour est une tête d'obturation ( 16) portée par un ressort-lame ( 15). 7 Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 3 A 6, caractérisé en ce que l'obturateur ( 16) du clapet anti-retour est placé dans la chambre réser- voir ( 6) et coopère avec l'orifice ( 13) par lequel le passage de pompage ( 12) débouche dans la dite chambre. 8 Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 1 A 7, caractérisé en ce que la chambre réser- voir ( 6) est prévue sur le carter ( 2) de façon A tourner avec celle-ci. 9. Dispositif selon la revendication 8, caracté- risé en ce que la chambre réservoir ( 6) est définie par un couvercle ( 3) fixé sur le carter et par une cloison ( 5), qui la sépare de la chambre de travail ( 7). 10. Dispositif selon la revendication 9, caracté- risé en ce que le passage de pompage s'étend à travers la cloison ( 5). 11. Dispositif selon la revendication 9 ou la revendication 10, caractérisé en ce que le passage de retour ( 10) s'étend A travers la cloison ( 5). 12. Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 6 Aà 11, caractérisé en ce que la tête d'obtura- tion ( 16) est placée près d'une des extrémités du res- sort-lame ( 15), et en ceque l'autre extrémité de ce res- sort-lame est fixée A la cloison ( 5), en avant de la tê- te d'obturation ( 16) dans le sens de la rotation (F) de celui des deux éléments: rotor et carter, qui est lié en rotation au groupe moteur. 13. Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 6 à 12, caractérisé en ce qu'il est prévu des moyens de butée ( 17) pour limiter la course d'ouverture de la tête d'obturation ( 16). 14. Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que l'ensemble de pompage comprend au moins un élément cunéiforme fixé à l'un des deux éléments: rotor et carter, et comprenant une surface formant coin ( 14), qui coopère avec une sur- face opposée située sur l'autre des deux éléments de fa- çon à définir un coin hydrodynamique de fluide de cisail- lement à l'intérieur de la chambre de travail ( 7), coin qui diminue de hauteur dans le sens de rotation de celui des deux éléments: rotor et carter, qui est solidaire en rotation du groupe moteur, et en ce que le passage de pompage ( 12) débbuche dans la chambre de travail en un endroit o le coin hydrodynamique a une hauteur réduite. 15. Dispositif selon la revendication 14, carac- térisé en ce que le coin hydrodynamique de fluide est défini entre une face du l'élément cunéiforme ( 14) qui est ascendante par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe du rotor, sur un parcours circulaire autour de cet axe, et une face opposée, sensiblement parallèle à ce plan. 16. Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que le rotor est solidaire en rotation du groupe moteur. 17. Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que les premiers moyens à soupape ( 11) sont commandés par la température. 18 Dispositif selon la revendication 17, carac- térisé en ce que les premiers moyens à soupape ( 11) sont commandés en fonction de la température d'un circuit de refroidissement ( 23) associé à un moteur à combustion in- terne qui entraîne en rotation le dispositif d'embrayage.