Brevet FR2549895A1 — publié le 19850201

DISPOSITIF DE VENTILATION POUR MOTEUR A COMBUSTION INTERNE ET GENERATEUR ELECTRIQUE ASSOCIE DE VEHICULE AUTOMOBILE La présente invention concerne un dispositif de ventilation à turbine pour un moteur à combustion interne avec refroidissement par air de véhicule automobile, ce dispositif de ventilation assurant aussi le refroidissement de l'alternateur ou autre générateur électrique associé au moteur et servant à la fourniture de l'énergie électrique utilisée par le véhicule. Dans le cas de certains moteurs actuels d'automobiles à combustion interne, avec refroidissement par air, l'arbre du générateur électrique, entrainé par une courroie à partir de l'arbre du moteur, porte directement une turbine de refroidissement de ce moteur, disposée par conséquent coaxialement au générateur électrique. Ce générateur lui-même ne comporte pas de ventilateur interne mais n'est refroidi que par une certaine dérivation du flux d'air mis en mouvement par la turbine de refroidissement du moteur à combustion interne. Cette solution connue présente deux inconvénients principaux 1. La vitesse de rotation du générateur électrique est liée invariablement à celle de la turbine, ce qui n'est pas souhaitable car les caractéristiques de la turbine sont avant tout calculées pour apporter au moteur du véhicule un bon refroidissement à toutes les vitesses. I1 est généralement nécessaire, pour avoir un bon rendement de l'alternateur dans un encombrement donné, de le faire tourner assez vite c'est-à-dire plus rapidement que la turbine, ce qui n'est pas possible dans la disposition actuelle.Une idée de solution à ce probleme est fournie par le brevet U.S. n" 3.517.207 qui prévoit un embrayage électromagnétique entre l'arbre du générateur électrique et la turbine, d'où une possibilité d'entraîner dans certaines conditions le généra teur sans faire tourner la turbine, mais au prix d'une réalisation compliquée et encombrante. 2. La ventilation du générateur électrique seulement par dérivation du flux d'air de la turbine de refroidissement du moteur ne permet pas d'obtenir un refroidissement suffisamment intense du générateur. La présente invention élimine ces inconvénients et permet par conséquent d'obtenir des vitesses de rotation différentes du générateur et de la turbine, tout en conservant une disposition coaxiale simple, et en assurant un meilleur refroidissement du générateur. A cet effet, dans le dispositif de ventilation selon l'invention pour moteur à combustion interne et générateur électrique associé de véhicule automobile, la turbine, quoique montée coaxialement au générateur électrique, est dissociée de l'arbre de ce générateur, et les moyens d'entraînement en rotation de la turbine d'une part et de l'arbre du générateur d'autre part, à partir-du moteur à combustion interne, sont tels-que la turbine tourne à une vitesse différente de la vitesse du générateur, et notamment à une vitesse inférieure à celle du générateur. Avantageusement, la turbine qui tourne à une vitesse inférieure à celle du générateur électrique est montée autour de l'arbre de ce générateur avec interposition d'un roulement, ce montage autorisant des vitesses distinctes puisque l'arbre n'assure que le support de la turbine. Selon un mode de réalisation particulier du dispositif, une première poulie réceptrice est calée sur l'arbre du générateur électrique et prévue pour l'entraînement de ce seul générateur par l'intermédiaire d'une première courroie, à partir du moteur à combustion interne, et une seconde poulie réceptrice, solidaire du moyeu de la turbine, est prévue pour l'entraînement de la seule turbine par l'intermédiaire d'une seconde courroie, à partir du moteur à combustion interne. Cette réalisation comporte donc deux entraînements par courroie "en parallèle", par analogie avec les réalisations actuelles dans lesquelles une seule courroie sert à l'entraînement du générateur et de la turbine non dissociés. La seconde poulie réceptrice, solidaire du moyeu de la turbine, sera de di-amètre supérieur à celui de la première poulie réceptrice, calée sur l'arbre du générateur, pour l'obtention d'une vitesse de rotation de la turbine plus faible que celle du générateur, en supposant que la ou les poulies motrices ont des gorges de même diamètre pour les deux courroies. De préférence, l'arbre du générateur électrique porte un ventilateur interne à ce générateur, dont l'effet s'ajoute à celui de la turbine pour le refroidissement du générateur. Selon une réalisation particulièrement intéressante, le ventilateur interne du générateur électrique fonctionne en coopération avec la turbine, munie à cet effet d'ailettes intérieures tournées vers le générateur, qui fournissent un air sous une certaine pression au ventilateur et augmentent ainsi l'efficacité de celui-ci, la différence des vitesses étant également favorable dans ce fonctionnement combiné. Selon d'autres formes de réalisation, l'une des deux courroies d'entraînement est supprimée, et l'ensemble comprenant l'arbre du générateur électrique et la turbine dissociée de cet arbre est entraîné en rotation par une seule courroie à partir du moteur à combustion interne, avec intercalation d'un mécanisme de conversion de la vitesse de rotation entre ledit arbre d'une part et la turbine d'autre part. Par exemple, la turbine est entraînée en rotation directement grâce à une poulie solidaire de son moyeu, comme précédemment, et un multiplicateur de vitesse, du type épicycloïdal, est intercalé entre le moyeu de la turbine et l'arbre du générateur électrique. A l'inverse, l'arbre du générateur électrique peut aussi porter une poulie pour son entraînement direct, et un réducteur de vitesse est intercalé entre cette poulie et la turbine. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence à l'unique figure du dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme particulière d'exécution de ce dispositif de ventilation pour moteur à combustion interne et générateur électrique associé de véhicule automobile, représenté en coupe passant par l'axe du générateur. Sur le dessin est indiqué très schématiquement l'arbre (1) du moteur à combustion interne, portant une double poulie (2, 3) permettant de mettre en mouvement deux courroies sans fin (4, 5) situées dans des plans parallèles. L'alternateur (6), dont l'axe (7) est parallèle à l'arbre (1) du moiteur, est fixé sur un carter de ventilation (8) qui l'entoure et qui est prolongé, d'un côté, par des capots (9, 10) délimitant entre eux un passage annulaire (11). Le rotor non représenté de l'alternateur (6) est porté par un arbre (12) qui tourne dans des flasquespaliers dont l'un (13) est visible, ceci par l'intermédiaire d'un roulement (14). L'arbre (12) se prolonge au-delå du roulement (14) et porte à son extrémité une poulie (15) d'entraînement de l'alternateur, sur laquelle passe la première courroie (4). Un autre roulement (16) est monté sur l'arbre (12) entre le roulement (14) du flasque-palier (13) et la poulie (15), et maintenu axialement au moyen de bagues entretoises (17, 18). Autour du roulement (16) est monté le moyeu (19) d'une turbine (20), dont la partie périphérique située autour du flasque-palier (13) de l'alternateur, mais à l'intérieur du carter (8), porte une série d'ailettes (21). Autour du moyeu (19) de la turbine (20) est formée une gorge de poulie (22) qui reçoit la seconde courroie d'entraînement (5), de diamètre supérieur à celui de la poulie (15) calée sur l'arbre (12). Grâce à cette disposition, l'arbre (1) du moteur à combustion interne entraîne en rotation l'arbre (12) de l'alternateur (6), par l'intermédiaire de la courroie (4) et de la poulie (15), à une vitesse (V1) plus grande que celle (V2) imprimée à la turbine (20), laquelle est entraînée en rotation toujours à partir de l'arbre (1) mais par l'intermédiaire de l'autre courroie (5) et de la poulie (22) solidaire de cette turbine. Le rapport des vitesses (V1/V2) est égal au rapport des diamètres des deux poulies réceptrices (15, 22), en supposant que les deux gorges du coté de la double poulie motrice (2, 3) sont de même diamètre. Le dispositif de ventilation proprement dit comprend des ouvertures (23) ménagées dans le carter (8) en regard des ailettes périphériques (21) de la turbine (20). I1 est complété par un ventilateur (24) porté par l'arbre (12) de l'alternateur (6) et disposé à l'intérieur de cet alternateur, sous le flasque palier (13) dans lequel sont ménagées des ouvertures de ventilation intérieures (25) et des ouvertures de ventilation périphériques (26). Enfin, en regard des ouvertures intérieures (25) du flasque-palier (13), la turbine (20) est munie d'une série d'ailettes inté rieures (27), des ouvertures de ventilation (28) étant percées également au travers de ladite turbine (20) dans la région de ses ailettes intérieures (27). Lorsque le moteur à combustion interne et l'alter nateur associé (6) sont en service, les ailettes périphériques (21) de la turbine (20) créent un flux d'air qui, traversant les ouvertures (23) du carter (8), s'écoule dans le passage annulaire (11) qui le dirige vers le moteur pour assurer le refroidissement par air de celui-ci. Simultanément, le ventilateur (24) assure le refroidissement direct de l'alternateur (6), l'efficacité du ventilateur (24) étant d'autant plus grande qu'il reprend l'air déjà fourni sous une certaine pression par les ailettes intérieures (27) de la turbine (20), cet air traversant les ouvertures de ventilation (28) de la turbine (20) et celles (25) du flasque-palier (13). Les flèches du dessin illustrent clairement la circulation de l'air. I1 va de soi que l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce dispositif de ventilation qui a été décrite ci-dessus, à titre d'exemple elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application. Ainsi, l'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention en remplaçant la double courroie (4, 5) et les poulies de rapports convenablement choisis, par tous autres moyens d'entrainement équivalents c'est-à-dire permettant de faire tourner la turbine (20) moins vite que l'arbre (12) de l'alternateur (6) dont elle est dissociée, et le même principe est bien entendu applicable sans modifications à la ventilation d'un générateur électrique de véhicule automobile autre qu'un alternateur. REVENDICATIONS 1. - Dispositif de ventilation à turbine pour un moteur à combustion interne avec refroidissement par air de véhicule automobile, le dispositif assurant aussi le refroidissement de l'alternateur ou autre générateur électrique associé au moteur et servant à la fourniture de l'énergie électrique utilisée par le véhicule, ce dispositif comprenant une turbine (20) montée coaxialement au générateur électrique (6) et entraînée en rotation à partir du moteur, caractérisé en ce que la turbine (20) est dissociée de l'arbre (12) du générateur électrique (6), et en ce que les moyens d'entrainement en rotation (2, 3, 4, 5, 15, 22) de la turbine (20) d'une part et de l'arbre (12) du générateur (6) d'autre part, à partir du moteur à combustion interne, sont tels que la turbine (20) tourne à une vitesse (V2) différente de la vitesse (V1) du générateur (6), et notamment à une vitesse inférieure à celle du générateur. 2. - Dispositif de ventilation selon la revendication 1, caractérisé en ce que la turbine (20) est montée autour de l'arbre (12) du générateur électrique (6) avec interposition d'un roulement (16), l'arbre (12) assurant ainsi le support de la turbine (20). 3. - Dispositif de ventilation selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une première poulie réceptrice (15) est calée sur l'arbre (12) du générateur électrique (6) et prévue pour l'entraînement de ce seul générateur (6) par l'intermédiaire d'une première courroie (4), à partir du moteur à combustion interne, et en ce qu'une seconde poulie réceptrice (22), solidaire du moyeu (19) de la turbine (20), est prévue pour l'entraînement de la seule turbine (20) par l'íntermé- diaire d'une seconde courroie (5), à partir du moteur à combustion interne. 4. - Dispositif de ventilation selon la revendication 3, caractérisé en ce que la seconde poulie réceptrice (22), solidaire du moyeu (19) de la turbine (20), est de diamètre supérieur à celui de la première poulie réceptrice (15) calée sur l'arbre (12) du générateur (6). 5. - Dispositif de ventilation selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la première poulie réceptrice (15) est portée par une extrémité de l'arbre (12) du générateur électrique (6), se prolongeant au-delà d'un flasque-palier (13), et en ce que le roulement (16) autour duquel est monté le moyeu (19) de la turbine (20) est monté, sur l'arbre (12), entre le flasque-palier (13) et la première poulie réceptrice (15). 6. - Dispositif de ventilation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'arbre (12) du générateur électrique (6) porte un ventilateur (24) interne à ce générateur (6). 7. - Dispositif de ventilation selon la revendication 6, caractérisé en ce que le ventilateur interne (24) du générateur électrique (6) est prévu pour fonctionner en coopération avec la turbine (20), munie à cet effet d'ailettes intérieures (24) tournées vers le générateur (6). 8. - Dispositif de ventilation selon l'ensemble des revendications 5 et 8, caractérisé en ce que le ventilateur (24) est disposé sous le flasque-palier précité (13) du générateur (6), dans lequel sont ménagées des ouvertures de ventilation intérieures (25) et des ouvertures de ventilation périphériques (26), et en ce que les ailettes intérieures (27) de la turbine (20) sont situées en regard des ouvertures intérieures (25) du flasque-palier (13), des ouvertures de ventilation (28) étant percées également au travers de ladite turbine (20) dans la région de ses ailettes intérieures (27). 9. - Dispositif de ventilation selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 6 et 7, caractérisé en ce que l'ensemble comprenant l'arbre (12) du générateur électrique (6) et la turbine (20) dissociée de cet arbre (12) est entraîné en rotation par une seule courroie à partir du moteur à combustion interne, avec intercalation d'un mécanisme de conversion de la vitesse de rotation entre ledit arbre (12) d'une part et la turbine (20) d'autre part. 10. - Dispositif de ventilation selon la revendication 9,caractérisé en ce que la turbine (20) est entraînée en rotation directement grâce à une poulie solidaire de son moyeu (19), et en ce qu'un multiplicateur de vitesse est intercalé entre le moyeu (19) de la turbine (20) et l'arbre (12) du générateur électrique (6). 11. - Dispositif de ventilation selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'arbre (12) du générateur électrique (6) porte une poulie pour son entraînement direct, et en ce qu'un réducteur de vitesse est intercalé entre cette poulie et la turbine (20).