Brevet FR2816378A1 — publié le 20020510

Groupe moto-ventilateur pour un échangeur de chaleur de véhicule automobile L'invention concerne un groupe moto-ventilateur pour un échangeur de chaleur, tel qu'un radiateur de refroidissement ou un condenseur de climatisation pour un véhicule automobile. Plus particulièrement, elle concerne un groupe moto-ventilateur destiné à faire circuler un flux d'air dans un échangeur de chaleur de véhicule automobile, comprenant une hélice munie de pales montée tournante sur un stator muni d'éléments aérodynamiques juxtaposés aux pales dans la direction de l'axe de rotation, les pales ayant un bord d'attaque et un bord de fuite, la distance axiale maximale entre le bord d'attaque et le bord de fuite étant appelée corde de l'hélice. Dans les véhicules à moteur thermique, le refroidissement du moteur est réalisé au moyen d'une boucle qui prélève de la chaleur sur le moteur et qui l'évacue dans un échangeur de chaleur, le radiateur de refroidissement, traversé par un flux d'air frais. La circulation de l'air peut être forcée, en particulier lorsque la vitesse du véhicule est insuffisante, au moyen d'un groupe moto-ventilateur qui aspire l'air à travers le faisceau de l'échangeur. Par ailleurs, il est prévu sur certains véhicules un circuit de climatisation qui refroidit l'intérieur de l'habitacle en cas de température extérieure élevée. Le circuit de climatisation comporte un condenseur qui est disposé parallèlement au radiateur de refroidissement. Dans ce cas, le groupe motoventilateur permet également de faire circuler un flux d'air forcé dans le condenseur du circuit de climatisation. Pour des raisons d'espace disponible sous le capot moteur, on cherche à réduire le plus possible l'encombrement de l'ensemble constitué par le groupe moto-ventilateur, l'échangeur de chaleur et éventuellement le condenseur. C'est pourquoi on dispose généralement l'hélice du groupe moto-ventilateur aussi près que possible du faisceau d'un échangeur. Il en résulte de multiples inconvénients : - le convergent, également appelé buse, qui relie le groupe moto-ventilateur à la périphérie du radiateur n'a pas une profondeur suffisante ; - l'aspiration de l'hélice est mauvaise ; - la répartition de l'écoulement du flux d'air ne se fait pas sur toute la surface du faisceau de l'échangeur, mais se limite à un cercle dont le diamètre est égal à celui de l'hélice ; - le compromis entre l'encombrement du groupe moto-ventilateur et les performances de l'hélice n'est pas optimal. La présente invention a pour objet un groupe moto-ventilateur et un ensemble échangeur de chaleur/groupe moto-ventilateur qui remédient à ces inconvénients. Elle doit permettre d'augmenter la distance entre l'hélice et l'échangeur, et ceci sans augmenter l'encombrement de l'ensemble échangeur/ groupe moto-ventilateur. Ce résultat est obtenu, conformément à l'invention, par le fait que lesdits éléments aérodynamiques sont disposés en regard du bord d'attaque l'échangeur de chaleur et l'hélice lorsque le groupe moto-ventilateur se trouve en position de fonctionnement en regard de l'échangeur. Grâce à cette caractéristique, la distance entre le bord d'attaque de l'hélice et l'échangeur est augmentée. Il en résulte une meilleure aspiration et une amélioration des performances thermiques en termes de refroidissement de l'échangeur. Les formes de la buse et des bras du stator peuvent être optimisées. Le flux d'air se répartit sur toute la surface de l'échangeur. Enfin, on a noté une diminution du bruit du groupe moto-ventilateur. De préférence, la distance entre le bord d'attaque et les éléments aérodynamiques est voisine du tiers de la corde de l'hélice. L'invention a également pour objet un ensemble comportant un échangeur de chaleur et un groupe moto-ventilateur tel que défini ci-dessus, dans lequel le bord d'attaque des pales de l'hélice est tourné vers l'échangeur de chaleur avec interposition desdits éléments aérodynamiques. Avantageusement, la distance entre l'échangeur de chaleur et lesdits éléments aérodynamiques est comprise entre zéro et trois fois la corde de l'hélice. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui suit d'un exemple de réalisation donnée à titre illustratif en référence aux figures annexées. Sur ces figures : - la figure 1 est une vue en coupe d'un ensemble radiateur/ groupe moto-ventilateur conforme à la présente invention ; - la figure 2 est une courbe qui illustre les variations des performances thermiques du groupe moto-ventilateur en fonction de la distance entre l'hélice et le radiateur. L'ensemble représenté sur la figure 1 comprend un radiateur 2 qui fait partie du circuit de refroidissement d'un moteur thermique. Ce radiateur comporte, de manière classique, un faisceau de tubes parcourus par un fluide de refroidissement tel qu'une solution aqueuse d'éthylèneglycol. Il est traversé par un flux d'air perpendiculaire au faisceau de tubes. Le moteur du véhicule est refroidi par un échange de chaleur entre le flux d'air qui traverse le faisceau et le fluide du circuit de refroidissement. Afin d'assurer une circulation forcée du flux d'air au travers du radiateur 2, un groupe moto-ventilateur, désigné dans son ensemble par la référence 4, est placé en regard du faisceau du radiateur. Le groupe moto-ventilateur comporte une hélice 6 montée tournante sur un stator 8 et entraînée en rotation par un moteur électrique 10 placé au centre du stator 8. Le stator 8 est lui-même fixé sur une jupe 12 raccordée à la périphérie du radiateur 2. L'hélice 6 est constituée de plusieurs pales 14 montées sur un bol 16 et entourées par un carénage circulaire 18 logé lui-même à l'intérieur d'un carénage 20 faisant partie du stator 8. Chacune des pales de l'hélice comporte un bord d'attaque 22 et un bord de fuite 24. La distance axiale maximale entre le bord d'attaque et le bord de fuite est appelée corde de l'hélice. Le bol 16 de l'hélice est rendu solidaire d'un axe 26 sur lequel il est fixé par l'intermédiaire d'un écrou central 28. La partie centrale du stator 8 est reliée au carénage 20 de manière classique par des bras radiaux 9 ou par une grille de tranquillisation. La jupe 12 comporte une lèvre 30 qui a pour fonction d'améliorer l'écoulement du flux d'air en évitant un écoulement turbulent à la liaison entre la jupe et le carénage 20. Dans un ensemble de ce type, la distance critique est la distance axiale 32 entre le radiateur 2 et le bord d'attaque 22 des pales de l'hélice. De manière traditionnelle, l'hélice 6 est disposée, dans la direction axiale, entre les bras 8 et le radiateur 2. On conçoit que dans ces conditions, le bord d'attaque 22 se trouve très près du faisceau de l'échangeur. Ou bien, si l'on veut augmenter la distance 32, il est nécessaire d'augmenter considérablement l'encombrement global 34 de l'ensemble constitué par le groupe moto-ventilateur et la jupe. Au contraire, selon l'invention, les bras 9 sont interposés entre le bord d'attaque 22 de l'hélice 6 et le radiateur 2. La distance critique 32 peut ainsi être augmentée de manière significative sans que l'encombrement global 34 de l'ensemble constitué par la jupe 12 et le groupe motoventilateur soit augmenté. Cet encombrement peut même être réduit. Ainsi, dans un exemple de réalisation, on a réduit cet encombrement de 30 mm en le faisant passer de 200 mm à 170 mm pour une même distance critique 32. Enfin, comme on peut le voir sur la figure 1, un condenseur 36, faisant partie d'un circuit de climatisation de l'habitacle du véhicule automobile, est disposé parallèlement à l'échangeur de chaleur 2. La présence de ce condenseur est facultative. Lorsqu'il est présent, le groupe moto-ventilateur 4 sert à la fois au refroidissement forcé du radiateur 2 et du condenseur 36. On a représenté sur la figure 2 une courbe qui montre les variations de l'efficacité du refroidissement assuré par le groupe moto-ventilateur 4 en fonction de la distance 32 entre le bord d'attaque de l'hélice et le radiateur 2. On constate que pour une distance égale à 25 mm il est nécessaire de fournir une puissance électrique de 480 watts environ au groupe moto-ventilateur pour obtenir un refroidissement donné de l'échangeur de chaleur 2. La puissance nécessaire à refroidissement égal diminue de manière continue lorsque la distance X augmente. Pour une distance égale à 75 mm, la puissance électrique nécessaire n'est plus que de 325 watts environ, ce qui représente une diminution d'environ 32 % par rapport à la puissance nécessaire pour une distance égale à 25 mm. On constate ainsi que pour obtenir la même efficacité de refroidissement, la puissance électrique nécessaire est considérablement diminuée. En d'autres termes, l'efficacité du refroidissement a été augmentée de manière très appréciable. Ce résultat peut être obtenu sans augmentation de l'encombrement de l'ensemble, et même avec une diminution de cet encombrement, comme on l'a expliqué précédemment. En outre, on a observé une amélioration des performances acoustiques du groupe moto-ventilateur, celui s'étant révélé moins bruyant. Revendications 1. Groupe moto-ventilateur, destiné notamment à faire circuler un flux d'air dans un échangeur de chaleur (2) de véhicule automobile, comprenant une hélice (6) munie de pales (24) montée tournante sur un stator (8) muni d'éléments aérodynamiques (9) juxtaposés aux pales dans la direction de l'axe de rotation, les pales ayant un bord d'attaque (22) et un bord de fuite (24), la distance axiale maximale entre le bord d'attaque (22) et le bord de fuite (24) étant appelée corde de l'hélice, caractérisé en ce que lesdits éléments aérodynamiques sont disposés en regard du bord d'attaque. 2. Groupe moto-ventilateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la distance entre le bord d'attaque et les éléments aérodynamiques est voisine du tiers de la corde de l'hélice. 3. Ensemble comportant un échangeur de chaleur (2) et un groupe moto-ventilateur (4) selon l'une des revendications 1 et 2 monté en regard de l'échangeur de chaleur (2), dans lequel le bord d'attaque (22) des pales (14) de l'hélice (6) est tourné vers l'échangeur de chaleur (2) avec interposition desdits éléments aérodynamiques (9). 4. Ensemble selon la revendication 3, caractérisé en ce que la distance entre l'échangeur de chaleur (2) et lesdits éléments aérodynamiques est comprise entre zéro et trois fois la corde de l'hélice.