Brevet FR2580722A1 — publié le 19861024

-- 1 -- Visco-coupleur de ventilateur L'invention concerne un visco-coupleur de ventilateur pour comman- der le système d'entraînement d'un ventilateur d'air de refroidisse- ment par l'intermédiaire d'un élément bimétallique disposé dans le flux d'air derrière le radiateur, sur].'avant du coupleur de ventila- teur, lequel élément présente une forme oblongue, est soutenu sur ses deux petits côtés et coopère dans sa région médiane avec un élément de commande agissant sur le coupleur de ventilateur. On connaît, par exemple par le brevet américain n 4.386.585, un visco-coupleur de ventilateur du type de construction précité. Un au- tre visco-coupleur de ventilateur de ce type est décrit et revendiqué dans la demande de brevet allemand n P 34 42 103.3, au nom de la de- manderesse, qui correspond à la demande de brevet américain n 789 622, à la demande de brevet britannique n 85 25 522 et à la demande de brevet français no 85.16068. Dans la construction connue, les bilames présentent deux courts ergots au niveau de chacune de leurs deux parties finales, qui sont accrochés dans un élément de fixation correspondant prévu sur le de- vant du coupleur de ventilateur. Dans la région située entre ces er- gots, la bilame agit sur un élément de commande qui s'étend à l'inté- rieur du coupleur de ventilateur. La totalité de la surface de la bi- lame est disposée transversalement au sens d'écoulement du flux d'air de refroidissement qui traverse le radiateur du moteur à combustion interne. La bilame réagit aux variations de la température de cet air de refroidissement par une flexion plus ou moins importante. Elle agit ainsi par sa région médiane sur l'élément de commande, et commande la transmission du couple de rotation à l'intérieur du coupleur de ventilateur. Les bilames du type de construction précité doivent pouvoir trans- mettre des forces importantes sur une course d'actionnement importan- te. En outre, l'actionnement doit s'effectuer dans une plage de tempé- rature minimale. Ces différentes exigences ont conduit dans certains cas à la réalisation de bilames soumises à de fortes contraintes, qui peuvent avoir tendance à se fissurer à long terme. De telles fissures à la surface d'une bilame engendrent sa défaillance prématurée, mettant - 2 - ainsi en danger le système de refroidissement du moteur à combustion interne. L'invention a pour but d'améliorer des bilames du type de cons- truction précité en les rendant aptes à une utilisation à long terme, avec des capacités de fonctionnement identiques, voire meilleures. Selon l'invention, un coupleur de ventilateur pour commander le fonctionnement d'un ventilateur fournit un flux réfrigérant pour un moteur à combustion interne. Le coup].eur comprend deux rotors rotatifs autour d'un axe commun et définissant entre eux au moins un in- terstice. L'interstice peut être rempli d'un liquide visqueux. Le coupleur de ventilateur comprend en outre un élément de commande pour commander la transmission du couple de rotation par le liquide vis- queux dans l'interstice en fonction de la température. L'élément de commande peut s'engager avec un élément bimétal]lique ayant la forme d'une bilame oblongue avec un axe longitudinal et un petit axe perpen- diculaire à l'axe longitudinal. La bilame présente des parties finales espacées le long de l'axe longitudinal et respectivement soutenues par des éléments de support. Une partie intermédiaire agit sur l'élément de commande. La bilame présente une fente de séparation s'étendant sensiblement le long de].'axe longitudinal et définissant au moins deux bandes partielles de la bilame oblongue. Les bandes partielles sont reliées entre elles par les parties finales et par au moins une traverse située au niveau de la partie intermédiaire. Du fait de la division d'une bilame oblongue en au moins deux bandes partielles ayant chacune une largeur réduite de moitié, les deux bandes étant reliées entre elles au niveau des parties finales ainsi qu'au niveau de la traverse, on obtient une course d'actionne- ment satisfaisante, qui est d'autant meilleure que le rapport entre la longueur et la largeur est élevé; de plus, la combinaison de deux de ces bandes partielles permet d'obtenir une force d'actionnement adéquate. Par ailleurs, la forme de construction divisée dans le sens longitudinal supprime la courbure transversale qui apparaît autre- ment, laquelle d'une part nuit au bon fonctionnement et d'autre part peut engendrer des surcharges partielles du matériau de l'élément bi- métallique. En outre, une réaction plus sensible est assurée par le -3- fait que l'air de refroidissement réchauffé peut mieux s'écouler au- tour de la bilame, par la fente de séparation par exemple. De la sor- te, il n'y a plus, à l'arrière de l'élément blmétallique, de zones in- accessibles à l'air de refroidissement. La bilame peut avoir sensiblement la forme d'un losange; dans ce cas, les contours des ouvertures de séparation s'étendent sensiblement parallèlement au contour externe approximativement en forme de losange. On obtient ainsi des ouvertures de séparation beaucoup plus grandes, de sorte que l'écoulement de l'air autour de la bilame est encore amélioré, et que la longueur efficace des bandes partielles pour un contour donné peut être accrue. Ces mesures améliorent gran- dement la sensibilité de la bilame. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristi- ques et avantages spécifiques en seront mis en évidence, à l'aide de l'exposé suivant qui présente des exemples de réalisation de l'objet de l'invention en référence au dessin schématique annexé, dans lequel: Figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un coupleur de ven- tilateur selon la présente invention; Figure 2 représente, en élévation, une bilame présentant la forme de base rectangulaire selon la présente invention; et Figures 3 et 4 représentent des configurations en forme de losange de la bilame, l'une avec disposition centrale et l'autre avec dis- position excentrée de l'élément de commande. Figure 1 est une vue en coupe longitudinale du coupleur de venti- lateur. Les ailettes de ventilateur, vissées sur la paroi arrière 7 du carter, ne sont pas représentées. Dans le présent cas, un arbre 2 est monté en rotation conjointement avec la bague de roulement intérieure 39 sur le moteur à combustion interne 4, par l'intermédiaire d'un ensemble de palier 34 comportant une bague de roulement intérieure, une bague de roulement extérieure 38 et des éléments roulants adé- quats. L'arbre 2 et la bague de roulement intérieure 39 sont tous deux entraînés par un élément rotatif du moteur à combustion interne 4 par l'intermédiaire d'un élément d'entraînement 15, qui se présente ici sous la forme d'une poulie de courroie. Mais le moteur à combustion interne 4 peut tout aussi bien comprendre un arbre rotatif s'étendant - 4 - vers l'extérieur, qui remplace]la bague de roulement intérieure 39; dans ce cas, on peut se passer de l'élément d'entraînement 15. L'élément d'entraînement 15 et la bague de roulement intérieure 39 tournent autour de l'axe de rotation 1. Cela étant, l'ensemble du coupleur de ventilateur est vissé sur la bague de roulement intérieure 39 au moyen de l'arbre 2 et de la vis 14. Afin de pouvoir exercer lors du montage une contre-Force de maintien sur, par exemple, l'élément d'entraînement 15, ce dernier ainsi que la bague de roulement intérieure 39 sont chacun engagés sans rotation avec l'arbre 2, au moyen par exemple de faces d'engagement planes prévues là o l'arbre 2 pénètre dans ces deux pièces. En commençant par la bague de roulement intérieure 39, les pièces suivantes sont disposées l'une derrière l'autre sur l'arbre 2: l'élément d'entraînement 15 sous la forme d'une poulie de courroie, la bague de roulement intérieure 41 du palier 8 et le rotor 3. Toutes ces pièces sont bridées axialement et maintenues dans le sens axial par la vis 14 et au moyen du collet 31 de l'arbre 2. La paroi arrière 7 du carter 5 est montée en rotation *sur la bague de roulement extérieure 40 du palier 8; le carter 5 comprend également une paroi avant 6. Le rotor 3 s'étend à l'intérieur du carter 5 -entre la paroi arrière 7 et la paroi avant 6-, et il forme avec les parois intérieures du carter 5 des surfaces de transmission du couple de rotation. En outre, le carter 5 est partiel- lement rempli d'un liquide de cisaillement destiné à assurer la trans- mission du couple de rotation. Pour réguler la transmission du couple de rotation, il est prévu entre la paroi avant 6 du carter et le rotor 3 une séparation 42 présentant au moins une ouverture de soupape 43 qui est commandée par un levier de soupape ll en fonction de la température extérieure. Un élément de support 20, qui porte un élément d'actionnement 9, est disposé sur le côté extérieur de la paroi avant 6 du carter. Cet élément d'actionnement 9 est un élément bimétallique. Il agit sur le levier de soupape 11 par l'intermédiaire de deux axes 10. Ces axes 10 s'étendent parallèlement à l'axe de rotation 1, à l'opposé l'un de l'autre et à égales distances de l'axe de rotation 1, et ils sont montés coulissants dans la paroi avant 6 de carter de manière à agir sur le levier de soupape 11, qui a une forme similaire - 5 - à celle de l'élément d'actionnement 9. Le levier de soupape 11 est fixé, à l'une de ses extrémités, à la séparation 42 par un rivet 32, s'étend du côté opposé au-delà de l'axe de rotation 1, recouvre l'ouverture de soupape 43 de la séparation 42, et présente au niveau de l'axe de rotation 1 une ouverture 27 servant à introduire la clé permettant de serrer la vis 14. I1 est en outre prévu dans la paroi avant 6 du carter une ouverture 13 qui peut être fermée par un tampon 33, ainsi qu'une ouverture 12 dans l'élément d'actionnement 9. Ces ouvertures 12, 13, 27 ont toutes un diamètre inférieur à la distance entre les deux axes 10. On va maintenant décrire le montage et le fonctionnement du cou- pleur à frottement visqueux: Seul l'ensemble de palier 34 est monté avec le moteur à combustion interne 4. Le coupleur à frottement visqueux est entièrement préassemblé avec les ailettes de ventilateur (non représentées), à l'exception du tampon 33. Cela étant, l'élément d'entrainement 15 est poussé sur l'extrémité libre de l'arbre 2 qui dépasse du coupleur de ventilateur, et l'arbre 2 est introduit dans l'alésage correspondant de la bague de roulement intérieure 39. Une liaison de transmission de couple s'établit entre d'une part l'arbre 2 et d'autre part l'élément d'entrainement 15 et la bague de roulement intérieure 39, de sorte que la vis 14, réalisée de préférence sous la forme d'une vis à six pans creux, peut être serrée dans le filetage 44 de la bague de roulement intérieure 39 -tout en exerçant une contre-force de maintien sur l'élément d'entraînement 15. En dernier lieu, le tampon 33 est inséré dans l'ouverture 13 de la paroi avant 6 du carter, afin de mettre l'intérieur du coupleur à frottement visqueux à l'abri des saletés, et d'empêcher les pertes de liquide. Comme l'ouverture 13 présente un diamètre inférieur à celui de la tête 17 de la vis 14, il est possible, même en l'absence du tampon 33, de disposer la vis 14 dans le coupleur à frottement visqueux de telle sorte qu'elle ne puisse être perdue. Ceci facilite nettement le montage du coupleur à frottement visqueux, si l'on considère le fait que de tels accessoires sont généralement achetés complets par les constructeurs automobiles. Le radiateur (non représenté) du moteur à combustion interne re- - 6 - froidi par liquide est disposé -vu dans le sens de marche du véhicule- à l'avant du coupleur à frottement visqueux, soit du côté gauche à la figure 1, de sorte que le flux d'air traversant le radiateur s'écoule, après avoir été réchauffé, autour du coup]eur à frottement visqueux. En-dessous d'un niveau prédéterminé de température, le rotor 3 -qui est entraîné par le moteur à combustion interne par]'intermédiaire de l'élément d'entraînement 15- ne transmet qu'un couple très faible au carter 5, et par suite aux ailettes de ventilateur. Cela étant, l'él]. ément d'actionnement 9 se trouve à].a. position représentée, et sa force de contrainte. entraine, par l'intermédiaire des axes 10 et du levier de soupape 11, la fermeture de l'ouverture de soupape 43. Si maintenant la température dans le radiateur augmente, l'élément d'actionnement 9 est chauffé en conséquence, et à partir d'un niveau de température prédéterminé, l'élément d'actionnement 9 s'arrondit vers l'avant -soit vers la gauche à la figure 1-, et libère le levier de soupape 11 par l'intermédiaire des axes 10, de sorte que l'ouverture de soupape 43 n'est plus fermée. La capacité de trans- mission de couple du coupleur est ainsi fortement augmentée, de sorte que le patinage entre le rotor 3 et le carter 5 est réduit, et que les ailettes de ventilateur sont entrainées plus rapidement de manière à assister l'action de refroidissement du radiateur. Cet état de fonctionnement dure jusqu'à ce que la température retombe en-dessous du niveau prédéterminé. Il est superflu de s'étendre sur le fait que les ouvertures 12, 13 et 27 sont disposées concentriquement par rap- port à l'axe de rotation 1, et que les deux axes 10 sont de préférence prévus sur une ligne perpendiculaire à la ligne reliant le rivet 32 et l'ouverture de soupape 43 et traversant l'axe de rotation 1. Cette disposition fournit une transmission satisfaisante des mouvements de commande entre l'élément d'actionnement 9 et le levier de soupape 11. Alors qu'à la figure 1, l'élément bimétallique 9 est d'une forme conventionnelle telle que présentée dans le brevet américain nO 4 386 585, les figures 2, 3 et 4 représentent des éléments bimétalliques conformes à la présente invention. La figure 2 représente un élément bimétallique 109 de forme de ba- se rectangulaire. Les deux parties finales 108 sont chacune munies - 7 d'un petit évidement permettant la fixation de l'élément bimétallique 109 sur l'élément de support 20 comme représenté à la figure 1. Ces évidements ne sont pas importants pour l'invention. Les deux bandes partielles 114 s'étendent parallèlement entre elles le long de l'axe longitudinal 130, et leur longueur est un multiple de la largeur des parties finales 108. La division de l'élément bimétallique 109 en deux bandes partielles 114 est due au fait qu'il est prévu au milieu de l'élément bimétallique 109 et parallèlement à l'axe longitudinal 130 deux ouvertures de séparation 105 qui s'étendent longitudinalement et qui commencent chacune au voisinage des parties finales 108, s'étendent vers le milieu de l'élément 109 en se terminant chacune juste avant ce milieu, afin de produire dans la région médiane une traverse 111 rejoignant les deux bandes 114. L'élément de commande , qui correspond aux deux axes 10 de la figure 1 et qui s'étend vers le levier de soupape 11 de la figure 1, est disposé dans cette traverse. La division de l'élément bimétallique 109 en deux bandes partielles ayant une forme de base rectangulaire et s'étendant paral- lèlement entre elles, et la liaison de ces deux bandes 114 tant au ni- veau des parties finales 108 que dans la région médiane, permettent d'améliorer à la fois la sensibilité de réaction de l'élément bimétal- lique 109 ainsi que sa course et sa force d'actionnement. En outre, la durée de vie de cet élément est sensiblement allongée. L'air s'écoulant sur l'élément bimétallique 109 -air dont la température en- gendre le mouvement de l'élément bimétallique 109- peut s'écouler à travers les ouvertures de séparation 105 autour de la totalité de l'arrière de l'élément bimétallique 109, de sorte que ce dernier peut réagir immédiatement aux variations de température. En outre, ces ou- vertures de séparation 105 permettent une amélioration notable de la course et de la force d'actionnement. Cela peut s'expliquer par le fait qu'un élément bimétallique 109 de même contour externe mais dé- pourvu d'ouvertures de séparation 105 est soumis à des contraintes in- ternes du matériau considérablement plus élevées, du fait de la solli- citation transversale. Cette sollicitation transversale, perpendicu- lairement à l'axe longitudinal 130, peut être contrecarrée par ces ouvertures de séparation 105, grâce auxquelles le rapport entre la - 8 longueur des bandes partielles 114 et la largeur perpendiculairement à l'axe longitudinal 130 est augmenté, ce qui bénéficie à la course d'actionnement; en outre, la force d'actionnement nécessaire peut être au moins maintenue par le fait qu'il est prévu deux bandes dis- posées parallèlement entre elles. Ces deux bandes sont reliées entre elles par les parties finales 108 ainsi qu'au niveau de J'élément de transmission 110 qui se trouve approximativement au milieu. La réduction des contraintes transversales profite également à la longévité. Les figures 3 et 4 représentent une forme de construction modi- fiée. Dans les deux formes de réalisation représentées, les bandes partielles 214 et 314, respectivement des éléments bimétalliques 209 et 309, présentent une configuration sensiblement en forme de losange. Les deux bandes partielles sont reliées entre elles par les parties finales 208, 308, et présentent un écartement réciproque qui augmente vers le milieu longitudinal de l'élément bimétallique 209, 309. L'élément bimétallique 209 selon la figure 3 possède à nouveau une traverse 211 dans sa région médiane, destinée à relier entre elles les deux bandes partielles 214, et cette traverse 211 agit sur l'élément de commande 210 disposé au centre du coupleur. Du fait d'une part de la conformation en losange des longs côtés des bandes partielles 214 et d'autre part de la largeur sensiblement constante de ces bandes partielles 214, on obtient deux ouvertures de séparation 205 ayant approximativement la forme d'un triangle. Du fait de cette configuration, on obtient une longueur efficace accrue des deux bandes partielles 214, ce qui bénéficie à la course d'actionnement. En outre, les ouvertures de séparation 205 sont maintenant assez grandes, de sorte que l'écoulement de l'air de refroidissement autour de l'ensemble de l'élément bimétallique 209 est particulièrement effica- ce. En outre, les avantages de l'élément bimétallique 109 selon la fi- gure 2 restent toujours valables. L'élément bimétallique 309 selon la figure 4 est légèrement différent de celui de la figure 3. Dans l'élé- ment 309, la traverse 311 destinée à relier entre elles les deux ban- des partielles 314 est disposé à une position excentrée, ce qui est notamment avantageux lorsque le coupleur de ventilateur est fixé par - 9 l'avant au moyen d'une vis centrale traversant l'élément bimétallique, comme représenté à la figure 1. L'élément de commande 310 est donc disposé en position excentrée, et la traverse 311 s'étend donc au niveau de cet élément de commande 310. La forme de réalisation selon la figure 4 procure, en plus des avantages des éléments bimétalliques 109 et 209, la possibilité avantageuse d'une fixation centrale de l'ensemble du coupleur de ventilateur. Il est bien évident qu'en conséquence, les ouvertures de séparation 305 présentent des tailles inégales. - 10 - REVENDICATIONS 1. Coupleur de ventilateur pour commander le fonctionnement d'un ventilateur fournissant un flux réfrigérant pour un moteur à combus- tion interne, le coupleur comprenant deux rotors rotatifs autour d'un axe commun et définissant entre eux au moins un interstice pouvant être rempli d'un liquide visqueux, le coupleur de ventilateur compre- nant en outre un élément de commande (110, 210, 310) pour commander l.a transmission du couple de rotation par].e liquide visqueux dans l'interstice en fonction de la température, l'élément de commande (110, 210, 310) pouvant s'engager avec un élément bimétallique (109, 209, 309) ayant la forme d'une bilame oblongue avec un axe longitu- dinal (130, 230, 330) et un petit axe perpendiculaire à l'axe longi- tudinal, la bilame (109, 209, 309) présentant des parties finales (108, 208, 308) espacées le long de l'axe longitudinal (130, 230, 330) et respectivement soutenues par des éléments de support (20), et une partie intermédiaire agissant sur l'élément de commande (110, 210, 310), caractérisé en ce que la bilame (109, 209, 309) présente une fente de séparation (105, 205, 305) s'étendant sensiblement le long de l'axe longitudinal (130, 230, 330) et définissant au moins deux bandes partielles (114, 214, 314) de la bilame oblongue (109, 209, 309), les bandes partielles (114, 214, 314) étant reliées entre elles par les parties finales (108, 208, 308) et par au moins une traverse (111, 211, 311) située au niveau de la partie intermédiaire. 2. Coupleur de ventilateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément bimétallique (209, 309) a sensiblement une forme de losange avec un axe longitudinal (230, 330) et un petit axe, la traverse (211, 311) étant située au voisinage du petit axe. 3. Coupleur de ventilateur selon la revendication 1 ou 2, caracté- risé en ce que la traverse (111, 211, 311) peut s'engager avec l'élé- ment de commande (110, 210, 310). 4. Coupleur de ventilateur selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'axe longitudinal (130, 230, 330) de la bilame oblongue (109, 209, 309) coupe l'axe commun (1) desdits rotors. 5. Coupleur de ventilateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la traverse (311) est radialement décalée par rapport à - ll - l'axe commun (1), en ce qu'au moins un rotor est fixé à un élément d'entraînement (39) par un moyen de fixation (14) coaxial à l'axe commun (1), en ce que l'élément de commande (310) est décalé par rap- port à l'axe commun (1), et en ce que la traverse (311) agit sur l'élément de commande (310). 6. Coupleur de ventilateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément de fixation (14) est accessible par la fente (305). 7. Coupleur de ventilateur selon une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les bandes partielles (114, 214, 314) ont des largeurs sensiblement constantes le long de l'axe longitudinal (130, 230, 330).