Brevet FR2757908A1 — publié le 19980703

Roue de ventilateur centrifuge pour installation de chauffaqe/ventilation et/ou de climatisation de véhicule L'invention concerne -s turbines centrifuges, telles que celles qui sont notamment utilisées dans les systèmes 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 périphérique. Ces roues sont généralement réalisées monobloc en une matière synthétique moulée, d'où un certain nombre de contraintes de tenue mécanique et de moulabilité lors de la conception des différentes parties de la roue de turbine. Ces aspects sont particulièrement importants en ce qui concerne les bras reliant le moyeu à la couronne périphérique. En effet, ces bras doivent être suffisamment rigides pour permettre une bonne transmission du couple de rotation du moyeu vers la couronne périphérique sans contrainte mécanique excessive qui pourrait conduire à terme à une fatigue du matériau et à une rupture d'un bras. D'autre part, ils doivent perturber le moins possible par leur présence le flux d'air aspiré et refoulé par la roue de turbine. En pratique, les bras présentent généralement, en section, une forme oblongue, voir même aplatie, afin de tenter de concilier ces impératifs de rigidité et d'aérodynamisme. Néanmoins, ces formes présentent une certaine difficulté de réalisation en ce qui concerne la moulabilité, et des défauts peuvent conduire à une mauvaise tenue mécanique d'un ou plusieurs bras de la roue de turbine. L'invention propose une autre forme de section pour des telles roues de turbine, qui permette de concilier de manière optimale les différents impératifs exposés plus haut. 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, est caractérisée en ce que la section des bras, dans un plan perpendiculaire à leur direction longitudinale, est une section essentiellement circulaire sur au moins la majeure partie de la longueur des bras. Selon un certain nombre de formes de réalisation avantageuses - le diamètre de ladite section est essentiellement constant sur au moins ladite majeure partie de la longueur des bras - le rapport entre diamètre de ladite section et longueur des bras est compris entre 4 % et 10 % - le nombre de bras est r nombre premier ; et - le nombre de bras et le nombre de pales sont premiers entre eux. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée cidessous 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 coupe transversale, en section selon III III des figures 1 et 2, de l'un des bras reliant moyeu et couronne périphérique. Sur les figures 1 et 2, la référence 10 désigne de façon générale une roue de turbine centrifuge, qui est typiquement réalisée monobloc par moulage-injection d'une résine synthétique. 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 circulaire, 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. 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 où 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 participent au refroidissement du moteur 14, en faisant circuler un flux d'air dans le volume interne de la turbine où se trouve ce moteur. De façon caractéristique de la présente invention, et comme on peut le voir sur la coupe de la figure 3, on choisit pour les bras 26 une section circulaire, avec un diamètre D de préférence sensiblement constant sur toute la longueur L de ces bras. Le choix d'une section circulaire permet notamment d'améliorer les caractéristiques aérodynamique des bras, avec une importante réduction corrélative du bruit de fonctionnement. Avec les valeurs de l'exemple typique indiqué plus haut d'une roue de turbine de diamètre hors-tout 140 mm, pour une longueur de bras de 75 mm, on a trouvé qu'un diamètre compris entre 3 et 7 mm (soit 4 à 10 % environ de la longueur L) permet à la fois de garantir la tenue mécanique, de procurer une bonne moulabilité, et d'assurer des performances optimales pour le refroidissement du moteur. Pour réduire encore le bruit, en évitant notamment les phénomènes vibratoires de résonance et d'harmoniques, on choisit pour le nombre de bras un nombre premier, par exemple treize bras, comme illustré sur la figure 2. En variante ou en complament, on choisit un nombre de bras qui ne concorde pas avec le nombre de pales (c'est-à-dire que le nombre de bras et celui de pales sont premiers entre eux, par exemple treize bras pour quarante-sept pales dans l'exemple illustré sur les figures) et/ou avec le nombre de commutations par tour du moteur électrique. Bien entendu, le terme circulaire peut s'appliquer à une autre forme que celle d'un cercle parfait, telle que par exemple une forme ovale. 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 (268 reliant le moyeu et la couronne périphérique, roue caractérisée en ce que la section des bras, dans un plan perpendiculaire à leur direction longitudinale, est une section essentiellement circulaire sur au moins la majeure partie (L) de la longueur des bras. 2. Roue de turbine selon la revenaication ', caractérisée en ce que le diamètre (D) de ladite section est essentiellement constant sur au moins ladite majeure partie de la longueur des bras. 3. Roue de turbine selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle le rapport entre le diamètre (D) de ladite section et la longueur (L) des bras est compris entre 4 % et 10 %. 4. Roue de turbine selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle le nombre de bras (26) est un nombre premier. 5. Roue de turbine selon l'une des revendications 1 à 4, dans laquelle le nombre de bras (26) et le nombre de pales (20) sont premiers entre eux.