Brevet FR2724205A1 — publié le 19960308

L'invention concerne un ventilateur pour un système de refroidissement d'un véhicule automobile, com- prenant une roue mobile radiale de type fermé, qui pos- sède plusieurs aubes radiales disposées entre un fond de roue et un disque de recouvrement, le contour intérieur des aubes étant déterminé par leurs bords d'entrée d'aube et le contour extérieur des aubes étant déterminé par leurs bords de sortie d'aube. On connaît un ventilateur pour un système de refroidissement d'un véhicule automobile (DE 25 30 742 C3) qui comprend une roue mobile radiale placée dans le sens de l'écoulement derrière un échangeur de chaleur (radiateur) d'un circuit d'agent de refroidissement du système de refroidissement du véhicule. Cette roue mobile est d'exécution fermée et possède plusieurs aubes ra- diales disposées entre un disque de recouvrement et un fond de roue. La roue est entraînée en rotation, avec in- terposition d'un coupleur à frottement visqueux ou visco- coupleur, à l'arrêt du véhicule ou lorsque celui-ci avance lentement, ceci afin de garantir également une circulation d'air suffisante à travers l'échangeur de chaleur lorsqu'il n'y a pas suffisamment de vent relatif. Le contour intérieur des aubes radiales est déterminé par des bords d'entrée d'aube s'étendant parallèlement à l'axe de rotation, tandis que le contour extérieur est déterminé par des bords de sortie d'aube qui sont égale- ment parallèles à l'axe de rotation. Le but de l'invention est de créer un ventila- teur, du type mentionné au début, qui soit perfectionné quant à sa résistance et qui soit conformé favorablement sur le plan aérodynamique. On obtient ce résultat par le fait que les aubes sont orientées pour l'essentiel en direction ra- diale et qu'à la fois le diamètre extérieur du contour extérieur des aubes, déterminé par les bords de sortie d'aube, et le diamètre intérieur du contour intérieur des aubes, déterminé par les bords d'entrée d'aube, diminuent à partir du disque de recouvrement vers le fond de roue. Du fait que les aubes sont orientées pour l'essentiel en direction radiale, le moment fléchissant appliqué aux aubes et affectant la résistance, est réduit. En outre, l'écoulement de l'air vers les aubes radiales et son contact avec celles-ci sont améliorés. Comparativement à l'état actuel de la technique, on obtient à peu près les mêmes conditions favorables d'écoulement. Selon un perfectionnement de l'invention, les pieds des aubes radiales sont inclinés contrairement au sens de rotation. L'inclinaison est de préférence infé- rieure à 30 par rapport à un rayon partant de l'axe de rotation. L'inclinaison des aubes radiales réduit les pertes de charge dans le canal délimité chaque fois entre deux aubes voisines. Un autre perfectionnement de l'invention pré- voit que plusieurs aubes auxiliaires sont disposées sur une entrée incurvée du disque de recouvrement, avec ré- partition sur le pourtour de cette entrée, aubes auxi- liaires qui pénètrent dans la zone des aubes radiales et s'étendent sur la hauteur radiale de l'entrée incurvée du disque de recouvrement. Ceci améliore les conditions d'écoulement, en particulier dans l'entrée du disque de recouvrement, formant la paroi externe de la fente exis- tant entre le disque de recouvrement et la buse d'arri- vée. On obtient de cette manière un écoulement amélioré du courant aspiré. Selon un autre perfectionnement de l'invention, les aubes auxiliaires sont inclinées contrairement au sens de rotation de la roue radiale et/ou incurvées dans le sens de rotation. Ce mode de réalisation conduit à une réduction des pertes de charge dans la zone de l'entrée du disque de recouvrement. Selon un autre perfectionnement de l'invention, le disque de recouvrement, les aubes et le fond de roue sont réalisés d'un seul tenant en matière plastique et un anneau guide d'air séparé, coopérant avec une buse d'ar- rivée stationnaire, est prévu dans la zone de l'entrée du disque de recouvrement. Au cas o la roue radiale est fa- briquée en matière plastique, pour qu'elle puisse être démoulée d'un moule à injection approprié, il n'est pas possible de réaliser également l'entrée incurvée du disque de recouvrement pour qu'elle soit d'un seul tenant avec la roue. Dans le but d'obtenir néanmoins de bonnes conditions d'écoulement, l'anneau guide d'air est simple- ment prévu comme une pièce séparée au départ. Encore un autre perfectionnement de l'invention prévoit que les aubes radiales sont incurvées chacune dans le sens de rotation de la roue à partir d'un pied d'aube raccordé au fond de roue et avec un rayon de cour- bure constant dans le sens de l'étendue radiale de l'aube. Cet agencement permet l'extraction de tiroirs au cas o la roue radiale est fabriquée en matière plastique par moulage par injection. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation préfé- rés, mais nullement limitatifs, ainsi que des dessins an- nexés, sur lesquels: - la figure 1 montre par une coupe axiale par- tielle un mode de réalisation d'un ventilateur selon l'invention pour un système de refroidissement d'un véhi- cule automobile, comprenant une roue radiale en matière plastique; - la figure 2 montre un autre mode de réalisa- tion d'un ventilateur semblable à celui de la figure 1, comprenant également une roue radiale en matière plas- tique et possédant plusieurs aubes auxiliaires dans la zone de l'entrée du disque de recouvrement; - la figure 3 est une vue de détail de l'entrée du disque de recouvrement selon la figure 2, prise sui- vant la flèche III de cette figure; - la figure 4 montre un autre mode de réalisa- tion d'un ventilateur semblable à celui de la figure 1, mais dans lequel le bord d'entrée de chaque aube radiale est avancé jusque dans la zone courbe de l'entrée du disque de recouvrement; - la figure 5 est une vue de dessus schématique du fond de roue, prise suivant la flèche V de la figure 1, le disque de recouvrement n'étant pas représenté pour plus de clarté; la figure 6 est une vue de dessus partielle d'une roue radiale selon la figure 1, 2 ou 4, prise sui- vant les flèches VI sur ces figures, d'o ressort la courbure des aubes radiales dans le sens de rotation de la roue; - la figure 7 est une représentation analogue à la figure 6, mais selon laquelle les aubes radiales sont pourvues d'une courbure constante dans le sens de la lar- geur de la roue; et - la figure 8 est une autre représentation ana- logue aux figures 6 et 7, mais selon laquelle les aubes radiales s'étendent à peu près en diagonale entre le fond de roue et le disque de recouvrement. Le ventilateur selon la figure 1 est prévu pour un système de refroidissement d'un véhicule automobile. Ce système comporte un échangeur de chaleur (radiateur) 1 derrière lequel on a prévu - dans le sens de l'écoulement de l'air de refroidissement - un capotage de radiateur 2. Sur son côté opposé à l'échangeur de chaleur 1, le capo- tage 2 est pourvu d'une buse d'arrivée stationnaire 3 qui pénètre axialement dans une roue mobile radiale 4 du ven- tilateur. Cette roue est montée rotative autour d'un axe 8, avec interposition d'un viscocoupleur non représenté, et peut être entraînée dans le sens de rotation 9 par un entraînement adéquat. La roue radiale 4 est d'exécution fermée et comporte un disque de recouvrement 5 et un fond de roue 7 de forme discoïde, entre lesquels plusieurs aubes radiales 6 sont disposées de façon répartie dans le sens de la périphérie. Les aubes 6, 6a, 6b et 6c selon les figures 1 à 8 sont orientées pour l'essentiel en di- rection radiale. Le disque de recouvrement 5 est pourvu d'une entrée d'air 11 de la roue, présentant un rayon d'entrée et s'étendant axialement autour d'une partie de la buse d'arrivée 3 du capotage 2 du radiateur, avec for- mation d'une fente radiale 10 de passage d'air. Le ventilateur est fabriqué en matière plas- tique. Le disque de recouvrement 5, les aubes radiales 6 et le fond de roue 7 sont réalisés d'un seul tenant comme une pièce moulée en matière plastique. Dans une telle exécution en matière plastique de la roue radiale 4, l'entrée 11 ne pourrait pas être réalisée d'un seul te- nant avec le disque de recouvrement 5 car la pièce ainsi formée ne serait pas démoulable, de sorte que l'entrée 11 de l'exemple de réalisation montré est constituée par un anneau guide d'air 14 séparé. Cet anneau peut être fabri- qué aussi en matière plastique, mais il est possible éga- lement de le réaliser d'un matériau ayant une plus grande résistance spécifique, rapportée au poids, que la matière plastique, par exemple de magnésium, comme c'est le cas dans cet exemple. L'anneau guide d'air 14 possède un col- let d'appui 15 qui est rabattu extérieurement et radiale- ment par-dessus une nervure de support 16 appropriée du disque de recouvrement 5. La paroi interne de l'anneau 14 est incurvée suivant le rayon de courbure de l'entrée du disque de recouvrement, de manière que de conditions d'entrée favorables soient obtenues pour l'écoulement à travers la fente d'air 10 et pour le courant principal, et qu'un décollement du courant de l'entrée 11 soit évité. L'anneau guide d'air 14 forme toute la courbure de l'entrée 11 du disque de recouvrement 5, de sorte que la paroi interne de ce disque, se raccordant à fleur à l'an- neau 14, s'étend seulement dans un plan en direction ra- diale vers l'extérieur. L'anneau 14 est relié rigidement au disque 5. Chaque aube radiale 6 présente, dans la zone de l'entrée du courant d'air dans la roue radiale 4, un bord d'entrée d'aube 12, de même que, dans la zone de la sor- tie radiale du courant hors de la roue 4, un bord de sor- tie d'aube 13. Les bords d'entrée déterminent donc le contour intérieur et les bords de sortie 13 déterminent le contour extérieur des aubes 6. En raison de la réali- sation d'un seul tenant en matière plastique, chaque aube radiale 6 est attachée à la fois au disque de recouvre- ment 5 et au fond de roue 7. Le bord latéral de chaque aube 6 se raccordant au fond 7, est appelé pied d'aube 19 (figure 5). Sur toutes les aubes 6, 6a, 6b et 6c, le pied 19 est orienté suivant un rayon 20 partant de l'axe de rotation 8 et s'étend perpendiculairement à partir du fond de roue 7. Chaque aube 6 est incurvée dans le sens de rotation 9 sur son étendue vers le disque de re- couvrement 5 (figure 6). En d'autres exemples de réalisation, selon les figures 7 et 8, les aubes radiales 6b et 6c sont égale- ment incurvées suivant le sens de rotation 9. Dans l'exemple montré par la figure 7, un rayon de courbure constant, prenant naissance perpendiculairement au fond de roue 7b, est prévu entre ce fond et le disque de re- couvrement 5b. La figure 8 montre un exemple dans lequel chaque aube radiale 6c se raccorde sous un angle aigu au fond de roue 7c et s'étend à peu près en diagonale vers le disque de recouvrement 5c. La figure 5 montre - seulement schématiquement - encore un autre exemple de réalisation d'une roue ra- diale, comportant des aubes radiales 6a qui sont incli- nées par rapport à un rayon 20 partant de l'axe de rota- tion 8. Chaque aube 6a de cet exemple possède un pied 19a incliné, contrairement au sens de rotation 9, sous un angle aigu de tout au plus 30 environ par rapport au rayon 20. Cet agencement réduit les pertes de charge dans le ventilateur. Du fait que les aubes sont orientées pour l'es- sentiel radialement, leur sollicitation en flexion, pro- voquée par les forces centrifuges, est réduite dans une large mesure, ce qui procure une résistance nettement améliorée de la roue radiale et permet ainsi de la faire tourner à des vitesses plus élevées. Dans le cas de la roue 4 selon la figure 1, le bord d'entrée d'aube 12 s'étend, depuis le point de jonc- tion entre le disque de recouvrement 5 et l'entrée 11 de ce disque, pour l'essentiel suivant une ligne droite di- rigée obliquement vers l'intérieur et vers l'arrière en direction du fond de roue 7. Le bord de sortie 13 de chaque aube 6 s'étend également, mais suivant une courbe, depuis le disque 5 vers le fond 7 en direction radiale obliquement vers l'intérieur et en direction axiale obli- quement vers l'arrière. Le diamètre extérieur du disque 5 est plus grand que le diamètre extérieur du fond 7, ce dernier correspondant de préférence à 70 % - 80 % du dia- mètre extérieur du disque 5. De plus, dans ce mode de réalisation notamment, la diminution du diamètre exté- rieur du contour extérieur des aubes 6 est plus petite que la diminution du diamètre intérieur du contour inté- rieur des aubes 6. La roue radiale 4a selon la figure 2 présente de meilleures conditions d'écoulement que la roue radiale 4 selon la figure 1 pour des caractéristiques de résis- tance identiques. La roue 4a est également fabriquée en matière plastique. Chacune de ses aubes radiales 6a pré- sente un bord d'entrée 12a qui s'étend pour l'essentiel en ligne droite - comme le bord d'entrée 12 des aubes se- Ion la figure 1 - obliquement vers l'intérieur et vers l'arrière. La courbure du bord de sortie d'aube 13a correspond essentiellement à celle du bord de sortie d'aube 13 selon la figure 1, de sorte qu'une description plus détaillée à cet égard n'est pas nécessaire. Comme l'entrée lla du disque de recouvrement est formée par un anneau guide d'air 14a séparé qui est monté sur le disque a après la fabrication de la roue 4a, les aubes 6a sont séparées de l'anneau guide d'air 14a dans la zone de l'entrée lla. A cet effet, chaque aube radiale 6a pré- sente un bord de guidage d'air 18 qui est incurvé en conformité avec la courbure de l'entrée lla du disque de recouvrement. Le bord de guidage d'air 18 commence, ra- dialement à l'extérieur, à la hauteur de la jonction entre le disque de recouvrement 5a et l'anneau guide d'air 14a et s'avance, sur presque tout le rayon de cour- bure de l'entrée lia, le long de la paroi interne de l'anneau 14a vers le point d'entrée du courant. Afin d'améliorer les conditions d'écoulement dans la zone de la fente d'air 10, la roue radiale 4a porte un certain nombre d'aubes auxiliaires 17 (figures 2 et 3) correspondant au nombre des aubes radiales 6a. Dans un autre exemple de réalisation, non représenté, le nombre des aubes auxiliaires est nettement plus élevé que celui des aubes radiales. Chaque aube auxiliaire 17 s'étend, à partir de la paroi interne de l'anneau guide d'air 14a, axialement dans la zone des aubes radiales 6a et est incurvée contrairement au sens de rotation 9 de la roue 4a. Radialement, chaque aube auxiliaire 17 s'étend entre le diamètre intérieur de l'anneau guide d'air 14a et le diamètre intérieur du disque de recouvrement 5a. En direction axiale, chaque aube auxiliaire 17 pénètre entre les aubes radiales 6a sur à peu près un quart jusqu'à en- viron la moitié de la distance entre le fond de roue 7a et le disque 5a. La roue radiale 4 selon la figure 4 correspond à la roue radiale 4 selon la figure 1. Elle présente ce- pendant, comme indiqué par un trait discontinu, un bord d'entrée d'aube 12b avancé vers le point d'entrée du cou- rant; ce bord rejoint à peu près perpendiculairement la paroi interne de l'anneau 14 à mi-longueur environ du rayon de courbure de l'entrée 11 du disque de recouvre- ment et s'étend - dans la représentation selon la figure 4 - en ligne droite obliquement vers l'intérieur et axia- lement vers l'arrière jusqu'au fond 7 de la roue. Comme l'anneau guide d'air 14 de cet exemple de réalisation est une pièce à part, qui n'est pas d'un seul tenant avec le disque de recouvrement 5, le bord de chaque aube radiale 6 rejoignant ce disque, est pourvu d'une portion d'entrée 18a s'étendant parallèlement à la paroi interne de l'en- trée 11 du disque vers l'avant, à partir du diamètre in- térieur du disque 5 jusqu'à la fente 10. On obtient de cette manière un meilleur écoulement d'arrivée de l'air aspiré à travers la fente 10 et un meilleur contact de cet air avec le bord d'entrée d'aube 12b dans la zone d'écoulement d'air le long de l'entrée courbe 11. REVENDICATIONS 1. Ventilateur pour un système de refroidisse- ment d'un véhicule automobile, comprenant une roue mobile radiale de type fermé, qui possède plusieurs aubes ra- diales disposées entre un fond de roue et un disque de recouvrement, le contour intérieur des aubes étant déter- miné par leurs bords d'entrée d'aube et le contour exté- rieur des aubes étant déterminé par leurs bords de sortie d'aube, caractérisé en ce que les aubes (6, 6a, 6b, 6c) sont orientées pour l'essentiel en direction radiale et que à la fois le diamètre extérieur du contour extérieur des aubes (6, 6a, 6b, 6c), déterminé par les bords de sortie d'aube (13, 13a), et le diamètre intérieur du contour intérieur des aubes (6, 6a, 6b, 6c), déterminé par les bords d'entrée d'aube (12, 12a, 12b), diminuent à partir du disque de recouvrement (5, 5a, 5b, 5c) vers le fond de roue (7, 7a, 7b, 7c). 2. Ventilateur selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la diminution du diamètre extérieur du contour extérieur des aubes (6, 6a, 6b, 6c) est plus faible que la diminution du diamètre intérieur du contour intérieur des aubes (6, 6a, 6b,6c). 3. Ventilateur selon la revendication 2, carac- térisé en ce que, par rapport à l'étendue axiale des aubes, les bords de sortie d'aube (13, 13a) s'étendent obliquement vers l'intérieur suivant une courbe et les bords d'entrée d'aube (12, 12a, 12b) s'étendent oblique- ment vers l'intérieur suivant une ligne essentiellement droite. 4. Ventilateur selon la revendication 3, carac- térisé en ce que les pieds (19) des aubes (6) sont incli- nes contrairement au sens de rotation (9). 5. Ventilateur selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que plusieurs aubes auxi- liaires (17) sont disposées sur une entrée incurvée (11a) du disque de recouvrement (5), avec répartition sur le pourtour de cette entrée, aubes auxiliaires (17) qui pénètrent dans la zone des aubes radiales (6a) et s'étendent sur la hauteur radiale de l'entrée incurvée (lia) du disque de recouvrement (5). 6. Ventilateur selon la revendication 5, carac- térisé en ce que les aubes auxiliaires (17) sont incli- nées contrairement au sens de rotation (9) de la roue mo- bile (4a) et/ou sont incurvées dans le sens de rotation. 7. Ventilateur selon la revendication 6, carac- térisé en ce que le nombre des aubes auxiliaires (19) correspond au moins au nombre des aubes radiales (6a). 8. Ventilateur selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bord d'entrée (12a, 12b) de chaque aube radiale (6a, 6b) commence dans la zone du rayon de courbure de l'entrée (lia, 11) du disque de recouvrement (5). 9. Ventilateur selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le disque de recouvre- ment (5, 5b, 5c), les aubes (6, 6a, 6b, 6c) et le fond de roue (7, 7b, 7c) sont réalisés d'un seul tenant en ma- tière plastique et qu'un anneau guide d'air séparé (14, 14a), coopérant avec une buse d'arrivée (3) stationnaire, est prévu dans la zone de l'entrée (11, lia) du disque de recouvrement. 10. Ventilateur selon la revendication 9, carac- térisé en ce que l'anneau d'air (14, 14a) est pourvu d'un rayon de courbure adapté à l'entrée (11, lia) du disque de recouvrement. 11. Ventilateur selon la revendication 10, ca- ractérisé en ce que l'anneau guide d'air (14, 14a) est relié rigidement au disque de recouvrement (5, 5a, 5b, c) par un collet d'appui (15) qui entoure et est rabattu extérieurement derrière une nervure (16) du disque de recouvrement. 12. Ventilateur selon la revendication 11, ca- ractérisé en ce que l'anneau guide d'air (14, 14a) est fabriqué d'un matériau ayant une plus grande résistance spécifique, rapportée au poids, que le matériau de la partie restante de la roue (4a, 4b, 4c). 13. Ventilateur selon la revendication 6 et l'une des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que les aubes auxiliaires (17) font saillie de l'anneau guide d'air (14) et sont reliées rigidement à cet anneau. 14. Ventilateur selon la revendication 10, ca- ractérisé en ce que les aubes radiales (6b) sont incur- vées chacune dans le sens de rotation (9) de la roue (4b) à partir d'un pied d'aube (19) raccordé au fond de roue (7b) et avec un rayon de courbure constant dans le sens de l'étendue radiale de l'aube.