Brevet FR2789448A1 — publié le 20000811

I La présente invention concerne une hélice, notamment pour groupe moto- ventilateur. On connaît déjà dans l'état de la technique une hélice du type comprenant un bol central centré sur l'axe de rotation de l'hélice, des pales raccordées à une surface périphérique externe du bol avec un angle de calage non nul, cette surface périphérique externe comportant deux zones séparées axialement par les pales, disposées respectivement en amont et en aval en considérant le sens d'écoulement du flux d'air traversant l'hélice en fonctionnement, la zone amont étant délimitée, entre les pales, par une zone qui lui est adjacente. Habituellement, le bol a une forme générale de révolution autour de l'axe de rotation de l'hélice, en particulier une forme cylindrique circulaire. Une hélice pour groupe moto-ventilateur de véhicule automobile est fabriquée, généralement, en plastique moulé. On utilise à cet effet un moule en deux parties comportant des surfaces de moulage complémentaires délimitant, lorsque ces parties sont appliquées l'une contre l'autre, une surface appelée communément "plan de joint" bien qu'il ne s'agisse pas nécessairement d'un plan. Les zones amont et aval de la surface périphérique externe du bol sont formées respectivement par les première et seconde parties du moule. Les bords d'attaque et de fuite des pales sont compris dans le plan de joint. Pour faciliter le démoulage de l'hélice, il est connu de conférer aux zones amont et aval du bol des formes coniques de révolution respectivement divergente et convergente en considérant le sens d'écoulement du flux d'air traversant l'hélice en fonctionnement. Toutefois, l'angle entre l'axe de rotation de l'hélice et les génératrices engendrant les zones amont et aval (angle de dépouille) doit être limité à une valeur relativement faible ne dépassant généralement pas 1 . Dans le cas contraire, les zones amont et aval se rejoignent, entre les pales et au niveau du plan de joint de l'hélice, par l'intermédiaire d'un épaulement correspondant à un décalage radial important entre ces zones amont et aval. Ce décalage radial, d'autant plus important que la divergence ou convergence des zones amont et aval est accentuée (angle des génératrices de ces zones par rapport à l'axe de rotation de l'hélice élevé), perturbe les performances aérauliques de l'hélice. Par ailleurs, les performances aérauliques de l'hélice sont d'autant meilleures que la zone amont du bol est fortement divergente (angle des génératrices de la zone amont par rapport à l'axe de rotation de l'hélice élevé). L'invention a pour but de fabriquer une hélice en plastique moulé munie d'un bol présentant une zone amont divergente afin d'améliorer les performances aérauliques de l'hélice, ceci en évitant le décalage radial évoqué plus haut entre les zones amont et aval adjacentes du bol. A cet effet, l'invention a pour objet une hélice, du type précité, caractérisée en ce que la zone amont est divergente par rapport à l'axe de rotation de l'hélice orienté suivant le sens d'écoulement du flux d'air, et en ce que l'une au moins parmi la zone amont et la zone qui lui est adjacente n'est pas de révolution autour de l'axe de rotation de l'hélice, de manière que la zone amont et la zone qui lui est adjacente se raccordent, sans épaulement, suivant une ligne commune. Suivant d'autres caractéristiques de cette hélice - la zone adjacente à la zone amont est la zone aval; - la zone adjacente à la zone amont est une zone adjacente aux deux zones amont et aval s'étendant axialement entre ces zones amont et aval les zones amont et aval se raccordant à la zone qui leur est adjacente suivant deux lignes dont la première est commune à la zone amont et à celle qui lui est adjacente, et la seconde est commune à la zone aval et à celle qui lui est adjacente; - le profil de la zone amont, considéré dans un plan radial quelconque du bol, est délimité par une courbe comportant, en son point d'extrémité amont, une tangente faisant un angle par rapport à l'axe de rotation de l'hélice compris entre 3 et 30 , et, en tout point de courbure non nulle, une concavité tournée vers l'axe de rotation de l'hélice; - la zone aval est convergente vers l'axe de rotation de l'hélice orienté suivant le sens d'écoulement du flux d'air; - le profil de la zone aval, considéré dans un plan radial quelconque du bol, est délimité par une courbe comportant, en son point d'extrémité aval, une tangente faisant un angle par rapport à l'axe de rotation de l'hélice compris entre 0 et 5 , et, en tout point de courbure non nulle, une concavité tournée vers l'axe de rotation de l'hélice; - le profil de la zone adjacente à la zone amont, considéré dans un plan radial quelconque du bol, est délimité par une courbe comportant, en tout point, une concavité tournée vers l'axe de rotation de l'hélice et un rayon de courbure compris, de préférence, entre 0 et 100 mm. L'invention a également pour objet un groupe moto-ventilateur pour véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comprend une hélice telle que définie ci-dessus. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins dans lesquels: - la figure I est une vue schématique d'un bloc avant d'un véhicule automobile muni d'un groupe moto-ventilateur comportant une hélice selon l'invention; - les figures 2 et 3 sont des vues en perspective de l'hélice du groupe moto- ventilateur représenté sur la figure 1, montrant, respectivement, les faces amont et aval de cette hélice (la figure 2 comporte un arrachement partiel du bol); - la figure 4 est une vue développée de la surface périphérique externe du bol de l'hélice représentée sur les figures précédentes; - les figures 5 à 7 sont des vues en coupe, schématiques, suivant les lignes 5 à 7delafigure4; - la figure 8 est une vue similaire à la figure 6 d'une première variante de réalisation de la surface périphérique externe du bol; - la figure 9 est une vue similaire à la figure 4 d'une seconde variante de réalisation de la surface périphérique externe du bol; - la figure 10 est une vue en coupe schématique suivant la ligne 10 de la figure 9. On a représenté schématiquement sur la figure 1 un bloc avant de véhicule automobile désigné par la référence générale 12. On reconnaît sur cette figure un moteur thermique 14, un échangeur thermique 16 et une groupe moto- ventilateur 18 muni d'une hélice 20 selon l'invention en plastique moulé. En se référant notamment aux figures 2 et 3, on voit que cette hélice 20 comprend un bol central 22, une virole périphérique 24 et des pales 26, régulièrement espacées entre elles, s'étendant entre le bol 22 et la virole 24. Chaque pale 26 a, lorsqu'elle est projetée dans un plan de rotation de l'hélice 20, une forme générale de chevron convergeant depuis un bord d'attaque BA vers un bord de fuite BF de la pale. Le bol 22 comporte une paroi 28 de forme générale annulaire, centrée sur l'axe X de rotation de l'hélice. Cette paroi 28 est d'épaisseur sensiblement constante. Le bol 28 est fermé par exemple à son extrémité amont (en considérant le sens d'écoulement du flux d'air traversant l'hélice en fonctionnement représenté par la flèche F sur la figure 4) par une paroi 30 sensiblement plane et parallèle à un plan de rotation de l'hélice. Les pales 26 sont raccordées à une surface périphérique externe SE, délimitant la paroi annulaire 28 du bol, avec un angle de calage non nul. La surface périphérique SE comporte deux zones Z1,Z2 séparées axialement par les pales 26. En considérant le sens F d'écoulement du flux d'air, la zone ZI est disposée en amont et la zone Z2 est disposée en aval. On notera que l'extrados des pales est tourné vers la zone amont Zl 1 alors que l'intrados des pales est tourné vers la zone aval Z2. Afin d'améliorer les performances aérauliques de l'hélice, la zone amont Z1 est divergente par rapport à l'axe X de rotation de l'hélice orienté suivant le sens F d'écoulement du flux d'air. Entre les pales 26, la zone amont Z1 est délimitée par une zone qui lui est adjacente. Dans le cas de l'exemple illustré plus particulièrement sur les figures 4 à 7, cette zone adjacente est la zone aval Z2. Selon l'invention, l'une au moins parmi la zone amont Z1 et la zone qui lui est adjacente n'est pas de révolution autour de l'axe de rotation de l'hélice, de manière que ces zones amont et adjacente puissent se raccorder suivant une ligne commune L, sans épaulement ou décalage radial des deux zones s'étendant de part et d'autre de la ligne commune L. Le cas échéant, les tangentes des zones séparées par la ligne commune L sont distinctes le long de cette ligne L de manière à former une arête. La ligne commune L s'étend entre les points A et B représentés sur les figures 4 à 6. Ces points A et B sont les points d'intersection avec la surface périphérique SE, respectivement, du bord d'attaque BA et du bord de fuite BF de deux pales 26 successives. Lors du moulage de l'hélice dans un moule classique en deux parties, la ligne commune L s'étend dans la surface appelée communément "plan de joint". La divergence de la zone amont Z1 forme, dans la partie du moule destinée au moulage de cette zone Z1, un angle de dépouille favorisant le démoulage de cette zone Z1i. Dans un but analogue, la zone aval Z2 est de préférence convergente vers l'axe X orienté suivant le sens F d'écoulement du flux d'air. Cette convergence de la zone aval Z2 facilite en effet le démoulage de cette zone Z2 de la partie du moule destinée à la former. Dans l'exemple illustré plus particulièrement sur les figures 4 à 7, la zone amont ZI est délimitée par un cône de révolution autour de l'axe X et la zone aval Z2 est délimitée par une surface qui n'est pas de révolution autour de cet axe X. Plus précisément, les génératrices de la zone ZI sont inclinées par rapport à l'axe X d'un angle ca constant compris de préférence entre 3 et 30 (voir figures5 à 7). Le profil de la zone aval Z2, considéré dans un plan radial quelconque du bol, est délimité par une droite faisant un angle 13 compris de préférence entre 0 et 5 . Cet angle 13 varie lorsque l'on tourne autour de l'axe, c'est-à-dire qu'il prend des valeurs différentes dans des plans radiaux du bol différents. Sur la figure 1, on a représenté, dans un plan radial du bol donné, les distances d,d2 et d3, par rapport à l'axe X, respectivement de l'extrémité amont du profil de la zone amont Zl (d,), des extrémités communes aux profils des zones amont ZI et aval Z2 (d2) et de l'extrémité aval du profil de la zone aval Z2 (d3). On notera que dl est constant alors que d2 et d3 augmentent lorsque l'on tourne autour de l'axe X du point A vers le point B. En se référant à la figure 7, on notera que la section de la pale 26 dans certains plans radiaux du bol, par exemple dans celui de cette figure 7, est éventuellement décalée par rapport au point d'intersection théorique des droites engendrant les zones amont ZI et aval Z2. Ceci est dû en particulier à la forme générale courbe de la section transversale de la pale telle qu'elle est représentée notamment sur la figure 4. Sur la figure 8, on a représenté une première variante de réalisation de la surface périphérique externe SE du bol 22. Dans cette variante, les profils des zones amont ZI et aval Z2, considérés dans un plan radial quelconque du bol, sont délimités par des courbes présentant en tout point, une courbure non nulle et une concavité tournée vers l'axe X. De préférence. la tangente au point d'extrémité amont du profil de la zone amont Z1 fait un angle {t par rapport à l'axe X compris entre 3 et 30 , et la tangente au point d'extrémité aval du profil de la zone aval fait un angle 13 par rapport à l'axe X compris entre 0 et 5 . Sur les figures 9 et 10, on a représenté une seconde variante de réalisation de la surface périphérique externe SE du bol 22. Dans ce cas la zone qui, entre les pales 26, est adjacente à la zone amont Z1 est une zone Z3 adjacente aux deux zones amont Z1 et aval Z2 s'étendant axialement entre ces zones Z1 et Z2. La zone Z3 est délimitée par deux lignes L,L' s'étendant entre les points A et B. La première ligne L est commune aux zones Z3 et ZI. La seconde ligne L' est commune aux zones Z3 et Z2. Les zones amont Z1 et aval Z2 sont délimitées par exemple par des cônes de révolution. Par contre, la zone 3 adjacente aux deux zones précédentes est délimitée par une surface qui n'est pas de révolution autour de l'axe X. Le "plan de joint" intersecte la zone Z3 le long de la ligne passant par les points des profils radiaux de Z3 les plus éloignés de l'axe X. De préférence, le profil de la zone Z3, considéré dans un plan radial quelconque du bol, est délimité par une courbe comportant, en tout point, une concavité tournée vers l'axe X et un rayon de courbure compris, par exemple, entre 0 et 100 mm (voir figure 10). De préférence également, les zones amont ZI et aval Z2 comportent, en tout point des lignes L, L', sauf éventuellement aux points A et B, une tangente qui est commune respectivement, aux zones Z1,Z3, et aux zones Z2,Z3. L'invention ne se limite pas aux exemples de réalisation décrits cidessus. En particulier, c'est la zone adjacente à la zone amont qui peut être de révolution alors que cette zone amont ne l'est pas. De plus, la zone amont et la zone qui lui est adjacente peuvent toutes les deux ne pas être de révolution autour de l'axe de rotation de l'hélice. Parmi les avantages de l'invention, on notera en particulier qu'elle permet de conformer la zone amont du bol de façon à ce que cette zone présente une divergence relativement prononcée optimisant les performances aérauliques de l'hélice et facilitant son démoulage, ceci en évitant tout décalage radial entre les zones amont et aval du bol. Par ailleurs, l'invention permet de conformer la zone aval du bol de façon à ce que cette zone présente une convergence facilitant le démoulage de l'hélice. REVENDICATIONS 1. Hélice du type comprenant: - un bol central (22) centré sur l'axe (X) de rotation de l'hélice, - des pales (26) raccordées à une surface périphérique externe (SE) du bol (22) avec un angle de calage non nul, cette surface périphérique externe (SE) comportant deux zones (ZI,Z2) séparées axialement par les pales (26), disposées respectivement en amont et en aval en considérant le sens (F) d'écoulement du flux d'air traversant l'hélice en fonctionnement, la zone amont (Z 1) étant délimitée, entre les pales (26), par une zone qui lui est adjacente, caractérisée en ce que la zone amont (Zl) est divergente par rapport à l'axe (X) de rotation de l'hélice orienté suivant le sens (F) d'écoulement du flux d'air, et en ce que l'une au moins parmi la zone amont (Z1) et la zone qui lui est adjacente n'est pas de révolution autour de l'axe (X) de rotation de l'hélice, de manière que la zone amont (Z1) et la zone qui lui est adjacente se raccordent, sans épaulement, suivant une ligne commune (L;L'). 2. Hélice selon la revendication 1, caractérisée en ce que la zone adjacente à la zone amont (Z1) est la zone aval (Z2). 3. Hélice selon la revendication 1, caractérisée en ce que la zone adjacente à la zone amont (Zl) est une zone (Z3) adjacente aux deux zones amont (Z1) et aval (Z2) s'étendant axialement entre ces zones amont (Z1) et aval (Z2) les zones amont (Z1) et aval (Z2) se raccordant à la zone (Z3) qui leur est adjacente suivant deux lignes dont la première (L) est commune à la zone amont et à celle qui lui est adjacente, et la seconde (L') est commune à la zone aval et à celle qui lui est adjacente. 4. Hélice selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le profil de la zone amont (Z1), considéré dans un plan radial quelconque du bol, est délimité par une courbe comportant, en son point d'extrémité amont, une tangente faisant un angle (ca) par rapport à l'axe (X) de rotation de l'hélice compris entre 3 et 30 , et, en tout point de courbure non nulle, une concavité tournée vers l'axe (X) de rotation de l'hélice. 5. Hélice selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la zone aval (Z2) est convergente vers l'axe (X) de rotation de l'hélice orienté suivant le sens (F) d'écoulement du flux d'air. 6. Hélice selon la revendication 5, caractérisée en ce que le profil de la zone aval (Z2), considéré dans un plan radial quelconque du bol, est délimité par une courbe comportant, en son point d'extrémité aval, une tangente faisant un angle (3) par rapport à l'axe (X) de rotation de l'hélice compris entre O et 5 , et, en tout point de courbure non nulle, une concavité tournée vers l'axe (X) de rotation de l'hélice. 7. Hélice selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le profil de la zone adjacente à la zone amont (Z1), considéré dans un plan radial quelconque du bol, est délimité par une courbe comportant, en tout point, une concavité tournée vers l'axe de rotation de l'hélice et un rayon de courbure compris, de préférence, entre O et 100 mm. 8. Groupe moto-ventilateur pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend une hélice selon l'une quelconque des revendications précédentes.