Brevet FR2724204A1 — publié le 19960308

L'invention concerne un ventilateur pour un système de refroidissement d'un véhicule automobile, com- prenant une roue mobile radiale possédant plusieurs aubes disposées entre un fond de roue et un disque de recouvre- ment présentant une entrée de roue ayant un rayon de courbure, entrée dans laquelle pénètre axialement une buse d'arrivée stationnaire, avec formation d'une fente annulaire entre l'entrée du disque de recouvrement et la buse d'arrivée. Par le document DE 25 30 742 C3, on connaît un ventilateur pour un système de refroidissement d'un véhi- cule automobile, qui comprend une roue mobile radiale disposée derrière dans le sens de l'écoulement de l'air - un échangeur de chaleur (radiateur) d'un circuit d'agent de refroidissement du système de refroidissement. La roue est entraînée par l'intermédiaire d'un coupleur à frottement visqueux (viscocoupleur). Le ventilateur sert surtout à l'arrêt du véhicule ou lorsque celui-ci avance lentement, alors qu'il n'y a pas suffisamment de vent re- latif pour le refroidissement, pour produire une circula- tion d'air appropriée à travers l'échangeur de chaleur. En raison des grands nombres de ventilateurs à installer dans les voitures particulières dans les pro- ductions en série, ils sont généralement fabriqués par moulage par injection en une seule pièce en matière plas- tique (Bosch, Kraftfahrtechnisches Taschenbuch, page 413, 21ème édition, VDI-Verlag Dusseldorf, 1991). Le but de l'invention est de créer un ventila- teur, du type mentionné au début, qui convienne pour une fabrication en grands nombres et qui soit conformé favo- rablement sur le plan aérodynamique. On obtient ce résultat par le fait que le fond de la roue, les aubes et le disque de recouvrement de la roue mobile radiale sont réalisés d'un seul tenant en ma- tière plastique et qu'un anneau séparé de guidage de l'air est rapporté à fleur au disque de recouvrement dans la zone de l'entrée du disque de recouvrement. Grâce à la fabrication d'un seul tenant de la roue radiale en ma- tière plastique, il est possible également de fabriquer économiquement de grands nombres de tels ventilateurs. Pour que la roue puisse être démoulée d'un moule appro- prié pour le moulage par injection en matière plastique, il ne faut pas prévoir des contre-dépouilles empêchant le démoulage. De plus, des tiroirs du moule, définissant les aubes de la roue radiale, doivent avoir une forme de construction stable et à faible usure afin de permettre une réalisation fiable et soignée des aubes. Dans le but d'empêcher qu'en raison des impératifs de mise en forme de la matière plastique, la fente entre l'entrée du disque de recouvrement et la buse d'arrivée ne devienne trop grande, ce qui conduirait à des pertes de rendement et à des développements de bruits plus importants, l'an- neau guide d'air séparé est rapporté à fleur au disque de recouvrement dans la zone de l'entrée de ce disque. Grâce à l'anneau guide d'air produit au départ comme une pièce séparée pour la zone d'entrée du disque de recouvrement, la roue radiale peut être fabriquée comme une pièce en matière plastique répondant mieux aux besoins aérodyna- miques et en même temps démoulable parce que la zone cri- tique pour la fabrication en matière plastique, à savoir l'entrée du disque de recouvrement, est formée par une pièce séparée. Cette mesure permet d'obtenir une fente étroite et optimisée du point de vue aérodynamique entre le disque de recouvrement et la buse d'arrivée. Ceci pro- cure une amélioration du rendement et une diminution du bruit pendant le fonctionnement du ventilateur. L'inven- tion est en outre applicable à tous les types de roues mobiles radiales, qu'elles possèdent des aubes inclinées ou courbées en arrière, contrairement au sens de rota- tion, ou des aubes disposées radialement et/ou courbées dans le sens de rotation. Selon un développement de l'invention, le côté intérieur de l'anneau guide d'air est pourvu d'un rayon de courbure adapté à l'entrée du disque de recouvrement. Ce rayon de courbure est de préférence identique ou à peu près égal au rayon de courbure de l'entrée du disque de recouvrement. On crée ainsi dans la zone de cette entrée un rayon d'arrivée plus avantageux sur le plan aérodyna- mique, qui assure un guidage d'entrée sans décollement du courant renvoyé à travers la fente, ainsi que du courant principal dans la roue. Selon un autre développement de l'invention, l'anneau guide d'air et le disque de recouvrement sont pourvus d'arrondis dans la zone de leur raccordement côté écoulement. Ceci est avantageux au cas o l'anneau guide d'air est positionné dans une certaine mesure de façon excentrée par rapport au disque de recouvrement. Les ar- rondis évitent alors le décollement du courant guidé à travers la fente au point de jonction - côté écoulement - entre l'anneau guide d'air et le disque de recouvrement, ce qui évite des mises en tourbillonnement réduisant le rendement de la roue radiale. Selon un mode de réalisation préféré de l'in- vention, les aubes sont inclinées ou incurvées en arrière par rapport au sens de rotation de la roue radiale. Une autre caractéristique de l'invention prévoit que l'anneau guide d'air porte, dans le prolongement de chaque bord d'entrée d'une aube de la roue radiale, un nombre corres- pondant de prolongements d'aubes qui sont alignés avec les aubes coordonnées. De cette manière, le bord d'entrée des aubes est prolongé vers l'avant, en direction de l'entrée du disque de recouvrement et en sens contraire à la direction d'écoulement, ce qui évite l'impact défavo- rable sur les bords d'extrémité (bords radiaux) des aubes inclinées ou incurvées en arrière de l'air passant par la fente. Encore une autre caractéristique de l'invention prévoit que l'anneau guide d'air est pourvu d'un collet d'appui périphérique pouvant être fixé à l'aide de moyens d'assemblage à une nervure de support correspondante du disque de recouvrement. Ainsi est créée une fixation stable de l'anneau guide d'air au disque de recouvrement, fixation qui apporte en plus un effet de soutien réci- proque. Lorsque, selon une autre caractéristique, l'an- neau guide d'air est fabriqué en matière plastique, il peut être relativement mince, de sorte qu'il n'a qu'un faible poids. De cette manière, même s'il est positionné de façon excentrée par rapport à la roue, l'anneau peut seulement engendrer un faible balourd. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'anneau guide d'air est fabriqué d'un matériau ayant une résistance spécifique, rapportée au poids, plus élevée que celle de la matière plastique. Le magnésium convient particulièrement dans ce but. L'anneau guide d'air pré- sente ainsi une résistance relativement élevée et assure une fonction portante, ce qui accroît la résistance de la roue mobile. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'exemples de réalisation préférés, mais nullement limitatifs, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une coupe axiale partielle d'un mode de réalisation d'un ventilateur selon l'inven- tion fabriqué en matière plastique; - la figure 2 est une vue partielle prise sui- vant la flèche II de la figure 1 d'un anneau guide d'air mis en place sur un disque de recouvrement de la roue mo- bile radiale du ventilateur selon la figure 1; - la figure 3 montre un autre mode de réalisa- tion d'une roue radiale pour un ventilateur semblable à celui de la figure 1; et - la figure 4 représente à plus grande échelle une partie d'un ventilateur semblable à ceux des figures 1 et 3 dans la zone d'une fente prévue entre une entrée du disque de recouvrement et une buse d'arrivée d'air. Le ventilateur selon la figure 1 est prévu pour le système de refroidissement d'un véhicule automobile et installé derrière un échangeur de chaleur (radiateur) dans le sens de l'écoulement. Le ventilateur aspire de l'air à travers l'échangeur lorsque le véhicule est à l'arrêt ou ne roule que lentement, l'aspiration s'effec- tuant suivant la direction d'écoulement de l'air - à tra- vers l'échangeur - produit par le vent relatif. L'échan- geur est suivi d'un capotage ou tuyère d'échangeur 1 qui s'ouvre par une buse d'arrivée stationnaire 2, pourvue d'un rayon d'entrée, vers une roue mobile radiale 3. Cette roue est entraînée de manière non représentée par l'intermédiaire d'un viscocoupleur. La roue 3 possède un fond 4, un disque de recouvrement 6 et plusieurs aubes 5 réparties entre eux sur la périphérie de la roue 3. Le fond 4, les aubes 5 et le disque 6 sont fabriqués en une seule pièce en matière plastique dans un moule approprié pour le moulage par injection. Les aubes 5 sont inclinées vers l'arrière, contrairement au sens de rotation 18 de la roue radiale 3. L'entrée 9 du disque de recouvrement, consti- tuant l'entrée d'air de la roue 3, est formée par un an- neau séparé de guidage de l'air 7, lequel se raccorde au disque de recouvrement 6 du côté de l'entrée du courant d'air. L'anneau 7 présente un collet d'appui périphérique 13 fixé rigidement, extérieurement, à une nervure de sup- port 14 faisant axialement saillie du disque 6. Le collet d'appui 13 s'étend radialement vers l'extérieur à partir de la partie de l'anneau 7 alignée avec le disque 6 et s'appuie axialement, dans la zone d'une transition 12, à la fois sur un bord d'extrémité du disque 6 et sur la face d'extrémité de la nervure de support 14. Dans la zone de son collet d'appui 13, l'anneau 7 est relié rigi- dement et de façon indétachable au disque 6, ainsi qu'à sa nervure de support 14, par soudage ou collage notam- ment. D'autres moyens d'assemblage sont prévus pour la fixation rigide et indétachable de l'anneau guide d'air au disque de recouvrement dans des exemples de réalisa- tion non représentés. Le rayon de courbure de l'anneau 7 dans la zone de l'entrée de disque 9 correspond au rayon de courbure du disque 6, de manière que la paroi interne de l'anneau 7 se raccorde sans solution de continuité à la paroi interne du disque 6. La buse d'arrivée 2 pénètre de façon connue dans l'entrée de disque 9 de la roue ra- diale 3, de sorte qu'il se forme entre l'anneau 7 et la buse 2 une fente annulaire 8 à travers de laquelle une partie du courant d'air est renvoyée. Grâce à la prévi- sion de l'anneau guide d'air séparé 7, le bord d'entrée 19 de chaque aube 5 se termine, sur le côté d'extrémité du disque 6, dans la zone de la transition 12, à une faible distance axiale de la buse d'arrivée 2. Chaque aube 5 de la roue 3 est formée à l'aide de deux tiroirs du moule pour le moulage par injection, tiroirs qui se joignent mutuellement, à l'intérieur du moule, suivant une ligne de séparation 15 (ligne en trait discontinu). Les deux tiroirs sont extraits l'un après l'autre. Pour des motifs liés à la fabrication et à l'utilisation du moule, un bord d'extrémité 11 de chaque aube 5 s'étend radialement vers l'intérieur à partir du disque de recou- vrement 6. Si le disque 6 se prolongeait d'un seul tenant vers l'avant jusqu'à l'entrée 9, le bord d'extrémité 11 serait également avancé axialement davantage en direction de l'entrée et se trouverait ainsi dans la zone de la fente 8, c'est-à-radialement au-dessus ou à l'extérieur de la buse d'arrivée 2. Avec une telle conformation, il faudrait agrandir considérablement la fente 8, par rap- port à l'exécution selon l'invention montrée par la fi- gure 1, afin que la roue 3 soit démoulable. Dans le but d'éviter l'impact défavorable sur le bord d'extrémité 11 de chaque aube 5 de l'air passant par la fente 8, on a doté l'anneau de guidage d'air 7 de prolongements d'aubes 10 dont le nombre correspond à ce- lui des aubes 5, qui prolongent vers l'avant le bord d'entrée 19 des aubes et sont alignés chacun avec l'aube 5 correspondante (figure 2). La roue radiale 3a selon la figure 3 est presque identique à la roue 3 selon la figure 1. Cepen- dant, son anneau guide d'air 7a n'est pas pourvu, contrairement à l'anneau 7 selon les figures 1 et 2, de prolongements d'aubes 10 pour prolonger le bord d'entrée 19 vers l'avant. Au lieu de cela, l'entrée de disque 9, formée par l'anneau 7a, présente une paroi interne lisse. A la fois l'anneau guide d'air 7 et l'anneau guide d'air 7a des exemples de réalisation montrés sont fabriqués en magnésium. De ce fait, les anneaux 7 et 7a possèdent une résistance relativement élevée et contri- buent, en raison de la liaison rigide au disque 6, à une résistance accrue de la roue mobile. Il s'ensuit qu'aussi bien l'anneau 7 que l'anneau 7a assurent une fonction portante sur la roue radiale 3 ou 3a concernée. Pour des exemples de réalisation non représentés de l'invention, les anneaux correspondants sont fabriqués en matérière plastique, ce qui leur donne un poids relativement faible, avec le résultat que même s'ils sont disposés de façon excentrée, ils confèrent seulement un faible ba- lourd à la roue en question. La roue radiale 3b selon la figure 4 correspond essentiellement à la roue 3 selon la figure 1. Cependant, la transition 12 entre l'anneau guide d'air séparé 7b et le disque de recouvrement 6b est pourvue, dans cette exécution, d'arrondis 16, 17 côté écoulement. Plus exactement, le bord de l'anneau 7b, joignant bout à bout le bord d'extrémité du disque 6b, présente un arrondi 17 et le bord mentionné du disque 6b présente également un arrondi 16 qui s'incurve de faqçon analogue vers l'anneau 7b. Les deux arrondis 16 et 17 garantissent, même si l'anneau guide d'air 7b est disposé de façon légèrement excentrée sur le disque de recouvrement 6b, qu'il n'y ait pas de décollement de l'écoulement de la paroi dans la zone des rayons de courbure du disque et de l'entrée de celui-ci. Les conditions d'écoulement de l'air dans la roue radiale 3b sont ainsi améliorées. Des exemples de réalisation - non représentés - de l'invention se rapportent à d'autres roues radiales avec une entrée de disque de recouvrement formée par un anneau guide d'air séparé ayant une conformation aérody- namique. Ces roues possèdent des aubes orientées radiale- ment, des aubes orientées radialement et incurvées dans le sens de rotation, ou encore des aubes incurvées contrairement au sens de rotation. Suivant les besoins sur le plan aérodynamique, ces roues radiales présentent des particularités supplémentaires quant à la conforma- tion des aubes ou du fond de la roue. REVENDICATIONS 1. Ventilateur pour un système de refroidisse- ment d'un véhicule automobile, comprenant une roue mobile radiale possédant plusieurs aubes disposées entre un fond de roue et un disque de recouvrement présentant une en- trée de roue ayant un rayon de courbure, entrée dans laquelle pénètre axialement une buse d'arrivée station- naire, avec formation d'une fente annulaire entre l'en- trée du disque de recouvrement et la buse d'arrivée, caractérisé en ce que le fond (4) de la roue, les aubes (5) et le disque de recouvrement (6, 6b) de la roue mobile radiale (3, 3a, 3b) sont réalisés d'un seul tenant en matière plastique et qu'un anneau séparé de guidage de l'air (7, 7a, 7b) est rapporté à fleur au disque de recouvrement (6, 6b) dans la zone de l'entrée (9) du disque de recouvrement. 2. Ventilateur selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le côté intérieur de l'anneau guide d'air (7, 7a, 7b) est pourvu d'un rayon de courbure adapté à l'entrée (9) du disque de recouvrement. 3. Ventilateur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'anneau guide d'air (7, 7a, 7b) est relié rigidement au disque de recouvrement (6, 6b). 4. Ventilateur selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'à la fois l'anneau guide d'air (7b) et le disque de recouvrement (6b) sont pourvus d'arrondis (16, 17) dans la zone de leur raccordement ou transition (12) côté écoulement. 5. Ventilateur selon la revendication 1, carac- térisé en ce que les aubes (5) sont inclinées ou incurvées en arrière par rapport au sens de rotation (18) de la roue radiale. 6. Ventilateur selon la revendication 5, carac- térisé en ce que l'anneau guide d'air (7, 7b) porte, dans le prolongement de chaque bord d'entrée (19) d'une aube de la roue radiale (3, 3b), un nombre correspondant de prolongements d'aubes (10) qui sont alignés avec les aubes (5) coordonnées. 7. Ventilateur selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'anneau guide d'air (7, 7a, 7b) est pourvu d'un collet d'appui périphérique (13) pouvant être fixé à l'aide de moyens d'assemblage à une nervure de support (14) correspondante du disque de recouvrement (6, 6b). 8. Ventilateur selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'anneau guide d'air est fabriqué en matière plastique. 9. Ventilateur selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'anneau guide d'air (7, 7a, 7b) est fabriqué d'un matériau ayant une résis- tance spécifique, rapportée au poids, plus élevée que celle de la matière plastique.