Brevet FR2757907A1 — publié le 19980703

Roue de turbine centrifuge, notamment pour un système de chauffage/ventilation et/ou de climatisation de véhicule automobile L'invention concerne les turbines centrifuges, telles que celles qui sont notamment utilisées dans les systèmes de chauffage/ventilation et/ou de climatisation des véhicules automobiles. Ces roues comportent, de manière en elle-même classique, un moyeu central destiné à être monté sur un arbre de moteur, une couronne périphérique pourvue d'une succession de pales pour aspirer l'air axialement par l'intérieur de la couronne et le refouler radialement vers l'extérieur, ainsi qu'une pluralité de bras reliant le moyeu et la couronne péri- phérique. Ces roues sont généralement réalisées monobloc en une matière synthétique moulée, d'o un certain nombre de contraintes de tenue mécanique et de moulabilité lors de la conception des différentes parties de la roue de turbine. Comme on le comprendra aisément, les bras sont soumis à des contraintes mécaniques importantes, qui doivent être prises en compte lors de la conception et du choix du matériau. L'un des buts de l'invention est de permettre un renforcement de la tenue mécanique d'ensemble de la roue, particulièrement au niveau des bras de manière à accroître la rigidité mécanique de ceux-ci et/ou de permettre l'élargissement du choix du matériau à des matières plastiques présentant des propriétés mécaniques moindres. À cet effet, la roue de turbine centrifuge de l'invention, qui est du type général précité comportant un moyeu central apte à être monté sur un arbre de moteur, une couronne périphérique pourvue d'une succession de pales pour aspirer l'air axialement par l'intérieur de la couronne et le refouler radialement vers l'extérieur, ainsi qu'une pluralité de bras reliant le moyeu et la couronne périphérique, la série de bras définissant une enveloppe généralement concave en forme de bol, les bras se raccordant avec le moyeu au centre du bol et avec la couronne à la périphérie du bol, est caractérisée en ce qu'au moins certains des bras portent, dans la région voisine du raccordement au moyeu, des nervures de renforcement s'étendant dans un plan axial dans la direction de la concavité du bol. Selon un certain nombre de formes de réalisation avantageu- ses: - les nervures de renforcement ont une forme généralement triangulaire, avec un premier côté, court, se raccordant à une génératrice du moyeu, un deuxième côté, plus long, se raccordant au bras et un troisième côté libre tourné vers l'intérieur de la concavité du bol, le rapport entre la longueur du deuxième côté et la longueur totale du bras étant avantageusement compris entre 30 % et 70 % - le rapport entre l'épaisseur de la nervure et l'épais- seur du bras est compris entre 15 % et 40 %; - les bras présentent, dans la région adjacente à leur raccordement au moyeu, une région d'épaisseur moindre s'étendant sur une partie de la longueur de la nervure. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci- dessous d'un exemple de réalisation, faite en référence aux dessins annexés. La figure 1 est une vue en coupe, selon I-I de la figure 2, d'une roue de turbine centrifuge selon la présente invention. La figure 2 est une vue en plan selon II-II de la figure 1, de cette même roue de turbine centrifuge. La figure 3 est une vue agrandie de la figure 1, au niveau d'une nervure de renforcement d'un bras. La figure 4 est une vue de dessus, selon IV-IV, du centre de la roue de turbine, montrant notamment les différents bras et leur nervure. Sur les figures 1 et 2, la référence 10 désigne de façon gé- nérale une roue de turbine centrifuge, qui est typiquement réalisée monobloc par moulage-injection d'une résine synthé- tique. Cette roue de turbine est destinée à être montée sur l'arbre 12 d'un moteur d'entraînement 14 par l'intermédiaire d'un moyeu 16 dans lequel l'arbre 12 est inséré à force. La roue de turbine 10 présente une forme générale de cylindre aplati, dont le diamètre est nettement supérieur à la hauteur. Un exemple typique d'une telle roue, bien entendu non limitatif, présente un diamètre hors-tout de 140 mm pour une hauteur de la partie cylindrique de 70 mm. La partie externe de la roue de turbine 10 est constituée d'une couronne circulaire périphérique 18 portant une pluralité de pales 20. Ces pales individuelles sont réunies entre elles par un élément commun 22 en forme de couronne circulaire (côté inférieur avec les conventions de la figure 1) et, de l'autre côté, par un élément raidisseur 24 de forme cylindrique. La couronne périphérique 18 est réunie, via l'élément 22 en forme de disque circulairn, au moyeu 16 par une série de bras 26. Pour assurer une compacité maximale, le moyeu 16 est placé, en direction axiale, du côté opposé à celui de l'élément 22 en forme de disque, afin de loger une partie du carter moteur 14 dans le volume central de la roue de turbine. Cette configuration particulière donne à l'ensemble des bras une forme générale de bol, dont le centre se confond avec le moyeu et dont le pourtour se raccorde en 22 avec la couronne périphérique 18. Lorsque la roue de turbine est entraînée en rotation, l'air est entraîné par les pales 30 en direction radiale vers l'extérieur (effet centrifuge), ce qui produit une aspiration (flèches 28) de l'air axialement du côté de la turbine opposé à celui o se trouve le moteur 14, et un refoulement en direction radiale (flèches 30) de l'air ainsi aspiré. On voit ainsi, si l'on considère la figure 1, que le flux d'air qui est aspiré depuis le haut (avec les conventions de la figure) et qui est refoulé latéralement, présente un trajet qui suit sensiblement les bras 26, et c'est la raison pour laquelle la forme de ces bras n'est pas neutre du point de vue aérodynamique. En outre, par un effet d'entraînement de la couche d'air qui leur est adjacente, ces bras partici- pent au refroidissement du moteur 14, en faisant circuler un flux d'air dans le volume interne de la turbine o se trouve ce moteur. De façon caractéristique de l'invention, au moins une partie, et de préférence la totalité, des bras 26 est pourvue d'une nervure de renforcement 32 dans la région du raccordement avec le moyeu 16, nervures qui sont situées dans la région concave du bol, c'est-à-dire qu'elles sont tournées vers le moteur 14. La figure 3 montre, en vue agrandie, la configuration des nervures 32, qui ont chacune une forme sensiblement tri- angulaire, avec un petit côté 34 se raccordant à une généra- trice du moyeu 16, un grand côté 36 se raccordant au bras 26 suivant la plus grande direction de celui-ci, comme on peut le voir sur la vue en plan de dessous de la figure 4, et un troisième côté 38, libre, ourne vers la concavité du bol. Dans l'exemple dimensionnel indiqué plus haut, les nervures peuvent s'étendre sur une lcngueur 1 (figure 1) d'environ 30 mm pour une longueur totale L du bras d'environ 75 mm. Le petit côté 34 attenant au moyeu, quant à lui, peut avoir une longueur de l'ordre de 10 mm. On notera que le bord libre 38 a été conformé de manière à lui donner un léger arrondi qui permet de suivre la forme du carter du moteur 14, illustré en tiretés sur la figure 1. Pour une dimension d en direction transversale des bras (épaisseur) de 5 mm, on peut prévoir pour la nervure une épaisseur e de l'ordre de 1,5 mm. Une telle configuration permet de renforcer très notablement la tenue mécanique de la roue; si on le souhaite, la région du bras 40 située à proximité du moyeu 16 peut être d'épais- seur réduite afin de faciliter le raccordement de la plura- lité de bras au moyeu. On notera que la localisation des nervures côté concave du bol, contrairement aux réalisations habituelles, permet un gairn notable en bruit par rapport à des nervures qui seraient placées du côté opposé. Au surplus, en plaçant ainsi les nervures, on permet un bras- sage important de l'air situé dans le volume compris entre le moteur 14 et l'intérieur du bol formé par les bras 26, avec pour conséquence une excellente ventilation de la région supérieure du moteur, et tout particulièrement de son palier supérieur 42 (figure 1). o Revendications 1. Roue (10) de turbine centrifuge, notamment pour un système de chauffage/ventilation et/ou de climatisation de véhicule automobile, comportant: un moyeu central (16) apte à être monté sur un arbre (12) de moteur (14); une couronne périphérique (18) pourvue d'une succession de pales (20) pour aspirer l'air axialement (28) par l'intérieur de la couronne et le refouler radialement (30) vers l'extérieur; ainsi qu'une pluralité de bras (26) reliant le moyeu et la couronne périphérique, la série de bras définissant une enveloppe gé- néralement concave en forme de bol, les bras se raccordant avec le moyeu au centre du bol et avec la couronne à la périphérie du bol, roue caractérisée en ce qu'au moins certains des bras portent, dans la région voisine du raccordement au moyeu, des nervures de renforcement (32) s'étendant dans un plan axial dans la direction de la concavité du bol. 2. Roue de turbine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les nervures de renforcement ont une forme générale- ment triangulaire, avec un premier côté (34), court, se raccordant à une génératrice du moyeu, un deuxième côté (36), plus long, se raccordant au bras et un troisième côté (38) libre tourné vers l'intérieur de la concavité du bol. 3. Roue de turbine selon la revendication 2, caractérisée en ce que le rapport entre la longueur (1) du deuxième côté et la longueur totale (L) du bras est compris entre 30 % et 70 %. 4. Roue de turbine selon la revendication 2 ou 3, caractéri- sée en ce que le rapport entre l'épaisseur (e) de la nervure et l'épaisseur (d) du bras est compris entre 15 % et 40 %. 5. Roue de turbine selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les bras présentent, dans la région adjacente à leur raccordement au moyeu, une région d'épais- -7 seur moindre (40) s'étendant sur une partie de la longueur de la nervure.