Brevet FR2625274A1 — publié le 19890630

I Visco-coupleur La présente invention concerne un visco-coupleur, notamment pour un ventilateur de refroidissement d'un moteur à combustion interne, comprenant un arbre d'entrée entraîné en rotation autour d'un axe de rotation, un carter monté rotatif coaxialement à l'arbre d'entrée et subdivisé axialement par une paroi séparatrice en une chambre de réserve de fluide de cisaillement et une chambre de travail, un rotor disposé dans la chambre de travail, assemblé à l'arbre d'entrée, dont la périphérie extérieure forme, avec le carter, un espace annulaire et dont les faces latérales délimitent des fentes de cisaillement avec des faces latérales du carter et de la paroi séparatrice, une valve commandant l'apport de fluide de cisaillement de la chambre de réserve dans la chambre de travail, un corps de refoulement qui est fixé sur le carter et qui pénètre dans l'espace annulaire entre la périphérie extérieure du rotor et la périphérie intérieure du carter, et une ouverture de déborde- ment de fluide de cisaillement, disposée dans la paroi séparatrice derrière le corps de refoulement dans le sens de rotation d'entraînement du rotor, dans la région de l'espace annulaire. On connaît, par le brevet américain US-4 086 989, un visco-coupleur pour le ventilateur de refroidissement d'un moteur à combustion interne. Le visco-coupleur possède un carter muni d'ailettes de ventilateur, qui est monté rotatif sur un arbre d'entrée entraîné en rotation par le moteur à combustion interne. Le carter est subdivisé axialement par une paroi séparatrice en une chambre de réserve de fluide de cisaillement et une chambre de travail. Dans la chambre de travail est disposé un rotor en forme de disque, assemblé à l'arbre d'entrée, dont la périphérie extérieure forme, avec le carter, un espace ou fente annulaire. Les faces latérales du rotor délimitent, avec des faces latérales du carter et de la paroi séparatrice, des fentes de cisaille- ment qui, lorsqu'elles sont remplie du fluide de cisaillement visqueux, accouplent le rotor au carter. Le coupleur est actionné par une valve commandant, en fonction de la température, par exemple, l'apport de fluide de cisaillement de la chambre de réserve dans la chambre de travail. A des températures élevées, la valve s'ouvre, de sorte que du fluide de cisaillement peut déborder de la chambre de réserve dans la chambre de travail. A des températures basses, la valve est fermée, et un dispositif de pompage fonctionnant dyanmiquement refoule le fluide de cisaillement de la chambre de travail dans la chambre de réserve. Le dispositif de pompage comprend un corps de refoulement fixé sur le carter, qui pénètre dans l'espace annulaire formé entre la périphérie extérieure du rotor et la périphérie intérieure du carter. Une ouverture de débordement de fluide de cisaillement est disposée dans la paroi séparatrice, derrière le corps de refoulement dans le sens de rotation d'entraînement du rotor, dans la région de l'espace annulaire. Comme le carter, du fait du patinage entre le carter et le rotor, tourne constamment à une vitesse de rotation inférieure à celle du rotor, le fluide de cisaillement s'accumule dans l'espace annulaire derrière le corps de refoulement, et il est refoulé, par l'ouverture de débordement, dans la chambre de réserve. Le dispositif de pompage doit refouler le fluide de cisaillement de l'espace annulaire dans la chambre de réserve, à l'encontre de la pression du fluide de cisaillement. La pression dans la chambre de réserve augmente quand le niveau du fluide ou encore la quantité de fluide présente dans la chambre de réserve augmente, de sorte que peuvent apparaîtrent des situations dans lesquelles une quantité résiduelle de fluide de cisaillement ne peut plus être évacuée par pompage hors de l'espace annulaire. La quantité résiduelle de fluide de cisaillement dans la chambre de travail augmente la vitesse de rotation à vide du coupleur désaccouplé, ce qui est indésirable, notamment à des basses températures ou encore lors d'un démarrage à froid du moteur à combustion interne. La présente invention a pour but d'améliorer l'action de pompage d'un visco-coupleur, notamment en présence de faibles volumes résiduels de fluide de cisaillement dans la chambre de travail. Selon l'invention, la paroi séparatrice possède, sur le côté du corps de refoulement qui est voisin de l'axe de rotation, un bossage qui s'étend dans la fente de cisaillement, entre la paroi séparatrice et le rotor, et rétrécit la fente de cisaillement. Ce rétrécissement rend plus difficile l'échappement du liquide de cisaillement radialement vers l'intérieur hors de la région de pompage, et il augmente ainsi la capacité de pompage. Le rétrécisement améliore les caractéristiques à vide du visco-coupleur, sans modification notable des autres caractéristiques de performance. Le bossage possède opportunément la forme d'un secteur d'anneau de cercle qui se raccorde directement au côté du corps de refoulement qui est voisin de l'axe de rotation du rotor et qui s'étend, dans le sens périphérique, au moins jusqu'à l'ouverture de débordement de liquide de cisaillement de la paroi séparatrice. Le bossage peut aussi s'étendre, dans le sens périphérique, au-delà du corps de refoulement dans le sens de rotation d'entraînement du rotor. La hauteur radiale et la longueur, dans le sens périphérique, du bossage sont opportunément dimensionnées de manière à obtenir, tant lors du démarrage à froid qu'en marche à vide du coupleur, une pression de pompage suffisamment importante pour évacuer les quantités résiduelles de fluide de cisaillement. Le bossage s'étend, de préférence, sur une plage angulaire d'environ 30 au-delà du corps de refoulement, à l'encontre du sens de rotation d'entraînement du rotor et la longueur radiale du bossage est, de préférence, choisie de telle sorte que le bossage est distant de l'axe de rotation de plus de 75% du rayon extérieur du rotor. Dans la mesure o la paroi séparatrice est réalisée en tôle métallique, le bossage peut, afin de faciliter la fabrication, être réalisé par repoussage du matériau en tôle. L'exposé qui suit décrit plus en détails un exemple de réalisation de l'invention à l'aide du dessin annexé, dans lequel: Figure I est une vue en coupe longitudinale axiale de la moitié d'un visco-coupleur pour le ventilateur de refroidissement d'un moteur à combustion interne, vu le long de la ligne I-I de la figure 2; et Figure 2 est une vue en coupe partielle du visco-coupleur, vu le long de la ligne Il-II de la figure 1. Sur un arbre d'entrée 3 entraîné autour d'un axe de rotation 1 par le moteur à combustion interne, un carteur de coupleur 7 est monté coaxialement rotatif sur un palier 5. Le carter de coupleur 7 porte, sur sa périphérie extérieure, des ailettes de ventilateur 9 et il est fermé par un couvercle 11 sur le côté axialement éloigné de l'arbre d'entrée 3. Une paroi séparatrice 13, en tôle, subdibvise un espace intérieur formé par le carter 7 et le couvercle 11 en une chambre de réserve 15 de fluide de cisaillement visqueux, délimitée par le couvercle Il et la paroi séparatrice 13, et une chambre de travail 17 axialement voisine, délimitée par la paroi séparatrice 13 et le carter 7. Dans la chambre de travail 17 est disposé un rotor 19 sensiblement en forme de disque, qui est assemblé fixement à l'arbre d'entrée 3, et qui est entraîné par ce dernier. Des fentes de cisaillement 21, 23 sont formées, d'une part, par les faces latérales mutuellement en vis-à-vis de la paroi séparatrice 13 et du rotor 19 et, d'autre part, par les faces latérales mutuellement en vis-à-vis du rotor 19 et du carter 7. Le visco-coupleur est accouplé lorsque les fentes de cisaillement 21, 23 sont remplies de fluide de cisaillement provenant de la chambre de réserve et il est désaccouplé lorsque le fluide de cisaillement est refoulé de la chambre de travail 17 dans la chambre de réserve 15. L'apport de fluide de cisaillement de la chambre de réserve 15 dans la chambre de travail 17 est commandé en fonction de la température par une valve 25. La valve 25 est actionnée par un élément bimétallique 27 par l'intermédiaire d'une tige 29 guidée en coulissement axial dans le couvercle 11, et elle ouvre à des températures élevées une ouverture 31 dans la paroi séparatrice 13, par laquelle le fluide de cisaillement peut débbrder de la chambre de réserve 15 dans la chambre de travail 17. A des températures basses, la valve 25 ferme l'ouverture 31. Dans la région de la périphérie extérieure du rotor 19 est p,.-"vu un dispositif de pompage fonctionnant dynamiquement, qui refoule en continu le fluide de cisaillement de la chambre de travail dans la chambre de réserve 15, du fait de la rotation relative entre le rotor 19 et le carter 7. Le dispositif de pompage vide la chambre de travail 17, alors que le valve 25 est fermée, et désaccouple le coupleur. Le dispositif de pompage comprend un corps de refoulement 35 partant en saillie radialement vers l'intérieur depuis la périphérie intérieure 33 du carter 7, corps qui s'étend à l'intérieur d'un espace annulaire 39 formé dans la chambre de travail entre la périphérie intérieure 33 du carter 7 et la périphérie extérieure 37 du rotor 19. Le corps de refoulement 35 refoule le fluide de cisaillement dans la chambre annulaire 39, du fait du patinage entre le carter 7 et le rotor 19, sur le côté opposé au sens de rotation d'entraînement du rotor 19 (flèche F). Sur le côté opposé au sens de rotation d'entraînement F, une ouverture de débordement 41 est prévue dans la paroi :Séparatrice 13 dans la région de l'espace annulaire 39, ouverture par laquelle le fluide de cisaillement de la chambre de travail 17 est, du fait de la pression de refoulement, refoulé dans la chambre de réserve 15. Tandis que le niveau de remplissage dans la chambre de travail 17 diminue, le niveau de remplissage de fluide de cisaillement dans la chambre de travail 15 augmente et, par suite, la contre-pression, à l'encontre de laquelle doit travailler le dispositif de pompage, augmente également. Il peut ainsi s'établir, notamment à de faibles températures extérieures et lorsque la valve 25 est fermée, un état d'équilibre entre la pression de refoulement du dispositif de pompage et la contre-pression du fluide de cisaillement dans la chambre de travail 15, de sorte que le dispositif de pompage ne peut plus évacuer un volume résiduel de fluide de cisaillement demeurant dans la chambre de travail i7. Ce volume résiduel augmente, d'une manière indésirable, la vitesse de rotation à vide du carter 7. Afin de pouvoir abaisser. la vitesse de rotation à vide, un bossage 43 de la paroi séparatrice 13 se raccorde directement au corps de refoulement 35, en direction de l'axe de rotation 1, bossage qui rétrécit la fente de cisaillement 21 entre la paroi séparatrice 13 et le rotor 19. Dans l'exemple de réalisation représenté, le bossage 43 est repoussé dans la paroi séparatrice 13, il a la forme d'un secteur d'anneau de cercle concentrique à l'axe de rotation 1 et il s'étend, à l'encontre du sens de rotation d'entraînement F du rotor 19, sur une plage angulaire d'environ 30 à partir du bord périphérique 45 du corps de refoulement 35 qui est voisin de l'ouverture de débordement 41. Ce faisant, le bossage 43 recouvre l'ouverture de débordement 41 du côté éloigné de l'axe de rotation 1 et il rend plus difficile l'échappement vers l'axe de rotation 1 du fluide de cisaillement accumulé dans l'espace annulaire 39. Dans le sens de rotation d'entraînement F, il est suffisant que le bossage 43 s'étende sur une distance inférieure, correspondant à une plage angulaire d'environ 15 . Le bord intérieur 47 du bossage 43, vers l'axe de rotation 3, reste distant de ce dernier d'une distance r (rayon) supérieure à environ 75% du rayon R de la périphérie extérieure 37 du rotor 19. Le bossage 43 rétrécit opportunément la fente de cisaillement 21 à environ la moitié de sa largeur axiale. On a constaté qu'un tel dimensionnement du bossage 43 permettait d'obtenir une amélioration optimale de l'action de pompage. REVENDICATIONS 1. Visco-coupleur, notamment pour un ventilateur de refroidissement d'un moteur à combustion interne, comprenant un arbre d'entrée (3) entraîné en rotation autour d'un axe de rotation (1), un carter (7) qui est monté rotatif coaxialement à l'arbre d'entrée (3) et qui est subdivisé, axialement, par une paroi séparatrice (13) en une chambre de réserve (15) de fluide de cisaillement et une chambre de travail (17), un rotor (19), disposé dans la chambre de travail (17), assemblé à l'arbre d'entrée (3), dont la périphérie extérieure (37) forme avec le carter (7) un espace annulaire (39) et dont les faces latérales délimitent des fentes de cisaillement (21, 23) avec des faces latéralas du carter (7) et de la paroi séparatrice (13), une valve (25) commandant l'apport de fluide de cisaillement de la chambre de réserve (15) dans la chambre de travail (17) , un corps de refoulement (35) qui est fixé sur le carter (7) et qui pénètre dans l'espace annulaire (39) entre la périphérie extérieure (37) du rotor (19) et la périphérie intérieure (33) du carter (7) et une ouverture de débordement (41) de fluide de cisaillement, disposée dans la paroi séparatrice (13) derrière le corps de refoulement (35) dans le sens de rotation d'entraînement du rotor (19), dans la région de l'espace annulaire (39), c a r a c t é r i s é en ce que la paroi séparatrice (13) possède, sur le côté du corps de refoulement (35) qui est voisin de l'axe de rotation (1), un bossage (43) qui s'étend dans la fente de cisaillement (21) entre la paroi séparatrice (13) et le rotor (19), et rétrécit la fente de cisaillement (21). 2. Visco-coupleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bossage (43) s'étend, dans le sens périphérique du carter (7), depuis le corps de refoulement (35) jusque dans la région de l'ouverture de débordement de fluide de cisaillement (41) qui est tournée vers l'axe de rotation (1). 3. Visco-coupleur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le bossage (43) s'étend, à l'encontre du sens de rotation d'entraînement (F) du rotor (19), sur une plage angulaire () d'environ 30 au-delà du corps de refoulement (35). 4. Visco-coupleur selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le bossage (43) s'étend, dans le sens périphérique du carter (7) sur une plus petite plage angulaire (), sur le côté du corps de refoulement (35) qui est situé en vis-à-vis de l'ouverture de débordement de fluide de cisaillement (41), qu'à l'encontre du sens de rotation d'entraînement (F) du rotor (19) . 5. Visco-coupleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le bossage (43) se raccorde, radialement vers l'intérieur, directement au corps de refoulement (35). 6. Visco-coupleur selon l'une quelconque des revendications I à 5, caractérisé en ce que le bossage (43) possède un bord extérieur en forme d'arc de cercle, concentrique à l'axe de rotation (1). 7. Visco-coupleur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le contour du bossage (43) a la forme d'un secteur d'anneau de cercle. 8. Visco-coupleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la distance (r) entre l'axe de rotation (1) et le bord (47) du bossage (43), qui est voisin de l'axe de rotation (1), est supérieure à 75% du rayon extérieur (R) du rotor (19). 9. Visco-coupleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le bossage (43) rétrécit environ de moitié la largeur axiale de la fente de cisaillement (21) entre la paroi séparatrice (13) et le rotor (19). 10. Visco-coupleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la paroi séparatrice (13) est réalisée en tôle, et le bossage (43) par repoussage.