Brevet FR2954419A1 — publié le 20110624

RFR0544 Hélice de ventilateur et buse de ventilateur associée, en particulier pour véhicule automobile L'invention se rapporte aux dispositifs de ventilation, en particulier pour les véhicules automobiles. Un véhicule automobile comporte habituellement un ventilateur, appelé aussi groupe moto-ventilateur, constitué d'un moteur électrique propre à entraîner en rotation une hélice destinée à accélérer un flux d'air à des fins de refroidissement. L'hélice est généralement associée à une buse de ventilateur qui a pour fonction de canaliser le flux d'air pour qu'il traverse un ou plusieurs échangeurs de chaleur, principalement le radiateur de refroidissement du moteur du véhicule, en formant un module de refroidissement. La buse comporte à cet effet une paroi munie d'une ouverture circulaire disposée en regard de l'hélice pour être traversée par le flux d'air sous l'effet du mouvement de l'hélice et/ou de la vitesse du véhicule. La buse de ventilateur est placée soit devant, soit derrière le module de refroidissement, par référence au sens d'avancement du véhicule automobile. 30 La conception de tels ventilateurs pose de nombreuses difficultés en pratique, notamment pour ce qui concerne l'hélice et la buse qui doivent coopérer étroitement entre elles pour assurer le guidage du flux d'air destiné à refroidir le ou les échangeurs de chaleur du module de 35 refroidissement.25 Une hélice de ventilateur comprend habituellement un moyeu propre à être entraîné autour d'un axe de rotation, des pales s'étendant radialement vers l'extérieur à partir du moyeu et un anneau profilé reliant les extrémités extérieures des pales. Cet anneau profilé présente une paroi annulaire destinée à venir en vis-à-vis d'une bordure annulaire d'une buse de ventilateur. A son tour, la buse de ventilateur comprend une paroi munie d'une ouverture entourée par une bordure annulaire d'axe donné, laquelle bordure annulaire est destinée à venir en vis-à-vis d'un anneau profilé d'une hélice propre à faire circuler un flux d'air au travers de l'ouverture de la buse. Dans les solutions connues jusqu'à présent, l'anneau de l'hélice, que l'on appelle aussi "virole", a une forme généralement tubulaire, c'est-à-dire qu'il comporte une paroi cylindrique autour de l'axe de l'hélice. Cette paroi cylindrique peut éventuellement se prolonger par une collerette du côté amont ou aval, c'est-à-dire en vis-à-vis du flux d'air qui est mis en mouvement par l'hélice. De façon correspondante, la bordure annulaire de la buse, qui entoure l'ouverture destinée à l'entrée du flux d'air, est généralement cylindrique et disposée coaxialement avec l'anneau profilé de l'hélice. De cette manière, on crée un espace annulaire de forme tubulaire entre l'anneau profilé de l'hélice et la bordure annulaire de la buse de ventilateur. Du fait de la conception particulière de l'anneau profilé de l'hélice et de la bordure annulaire de la buse, le flux d'air qui est mis en mouvement par l'hélice a tendance à être guidé dans une direction généralement parallèle à l'axe de l'hélice. Cependant, dans certaines situations particulières, dues aux aménagements particuliers du véhicule dans le compartiment moteur, le moteur du véhicule et ses accessoires sont situés juste derrière l'hélice et quelquefois à très faible distance de cette dernière. Il en résulte qu'il est alors nécessaire de modifier la direction d'écoulement d'air rapidement vers une direction radiale, ou sensiblement radiale, de manière à ce que cet écoulement d'air puisse être évacué sur les côtés et en dessous du moteur. Ce changement de direction peut être difficile à gérer, aboutissant à des pertes de performance et à un blocage du flux d'air. L'invention a notamment pour but de surmonter cet inconvénient. Elle propose à cet effet, selon un premier aspect, une 25 hélice de ventilateur du type défini précédemment, dans laquelle la paroi annulaire de l'anneau profilé possède une forme plate ou tronconique en formant en coupe radiale, par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de rotation de l'hélice, un angle aigu compris entre 0 et 60°. 30 Il en résulte que le changement de direction du flux d'air n'est pas bloqué par l'anneau profilé de l'hélice et peut être effectué sur la pale elle-même. 35 Il en résulte une amélioration significative des performances tout particulièrement lorsqu'un obstacle au20 flux d'air se situe en aval de l'hélice et à proximité du ventilateur. Dans une première forme de réalisation de l'invention, la paroi annulaire de l'anneau profilé a une forme plate et est donc contenue dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation de l'hélice. Dans une deuxième forme de réalisation, cette paroi 10 annulaire a une forme tronconique. L'invention concerne, sous un deuxième aspect, une buse de ventilateur du type défini en introduction, dans laquelle la bordure annulaire de la buse est de forme plate ou 15 tronconique, en formant en coupe radiale, par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de l'ouverture, un angle aigu compris entre 0° et 60°. Là aussi, la bordure circulaire peut avoir une forme plate 20 ou une forme tronconique. Enfin, l'invention concerne, sous un troisième aspect, un dispositif de ventilation comprenant une hélice de ventilateur telle que définie précédemment et une buse de 25 ventilateur telle que définie précédemment, la paroi annulaire de l'anneau profilé et la bordure annulaire de la buse étant disposées en vis-à-vis en faisant coïncider l'axe de rotation de l'hélice avec l'axe de l'ouverture de la buse. 30 Ainsi, la paroi annulaire et la bordure annulaire font sensiblement le même angle aigu en coupe radiale par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe, ce qui permet de ménager un jeu sensiblement constant sur toute l'étendue 35 radiale. Le jeu défini par l'espace existant entre la paroi annulaire de l'hélice et la bordure annulaire de la buse est, par exemple, de 2 à 5 mm, pour définir un l'entrefer satisfaisant entre partie tournante et fixe.` Ce jeu contribue aussi à former un conduit, en section transverse, qui doit limiter les effets de recirculation entre la zone aval et la zone amont, cette dernière étant à plus faible pression. Grâce aux caractéristiques précitées, le flux d'air périphérique, qui passe dans l'intervalle compris entre la paroi annulaire de l'anneau profilé et la bordure annulaire de la buse est dirigé radialement vers l'extérieur, soit dans une direction perpendiculaire à l'axe de l'hélice, soit dans une direction faiblement inclinée par rapport à cet axe, ceci avec une solution présentant un encombrement axial limité. Dans la description qui suit, faite seulement à titre 20 d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une demi-vue en coupe axiale et partielle d'une hélice de ventilateur et d'une buse de ventilateur associée ; - la figure 2 est un détail à échelle agrandie de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue analogue à la figure 2 dans une 30 variante de réalisation ; - la figure 4 est une vue en perspective avant d'une hélice selon l'invention ; et 35 - la figure 5 est une vue en perspective arrière de l'hélice de la figure 4. 25 On se réfère d'abord à la figure 1 qui montre une hélice de ventilateur 10 et une buse de ventilateur 12 associée. L'hélice 10 comprend un moyeu 14, encore appelé "bol", propre à être entraîné en rotation autour d'un axe de rotation XX. Le moyeu 14 est calé sur un arbre moteur 16 faisant partie d'un moteur électrique (non représenté) destiné à entraîner l'hélice en rotation. Des pales 18 s'étendent radialement vers l'extérieur à partir du moyeu 14 et elles sont reliées à leurs extrémités extérieures 20 par un anneau profilé 22. Cet anneau profilé 22 présente une paroi annulaire 24 qui possède une forme plate ou tronconique en formant en coupe radiale, par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de rotation XX, un angle aigu compris entre 0° et 60°, par exemple 45°. Dans la forme de réalisation de la figure 1, cet angle est de 0°, c'est-à-dire que l'anneau profilé 22 est réalisé plat, sa paroi 24 s'étendant dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation XX. La buse 12 comprend une paroi 26 (représentée partiellement) au travers de laquelle est ménagée une ouverture circulaire 28 dont l'axe coïncide avec l'axe XX de l'hélice. Cette ouverture est entourée par une bordure annulaire 30, ayant une forme de celle de la paroi annulaire 24. Cette bordure annulaire 30 est destinée à venir en vis-à-vis de l'anneau profilé 22, c'est-à-dire plus particulièrement de sa paroi annulaire 24. Dans la forme de réalisation de la figure 1, cet angle est de 0°, c'est-à-dire que la bordure annulaire 30 est réalisée plat et qu'elle s'étend dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation XX. Comme pour la paroi annulaire 24 de l'anneau profilé, cette bordure annulaire 30 peut être réalisée plate ou35 tronconique en formant en coupe radiale, par un plan perpendiculaire à l'axe XX, un angle aigu compris entre 0 et 60°, par exemple 45°. La valeur angulaire choisie est la même pour la paroi annulaire de l'anneau profilé et pour la bordure annulaire de la buse, ce qui permet de ménager un espace ou intervalle avec un jeu sensiblement constant sur toute l'étendue radiale. Comme on peut le voir sur le détail de la figure 2, le flux d'air périphérique qui passe dans l'intervalle précité s'étend radialement vers l'extérieur dans la direction de la flèche F1, si bien qu'il ne peut bloquer le flux d'air qui passe au travers de l'hélice comme montré par la flèche F2. Ainsi, à la différence de la technique antérieure où le flux d'air périphérique était guidé dans une direction généralement parallèle à l'axe de rotation XX, ce flux d'air périphérique est envoyé ici dans une direction généralement radiale. Le flux d'air principal qui est mis en mouvement par l'hélice et qui passe au travers des pales peut être guidé dans une direction non parallèle à l'axe XX, ce qui permet à ce flux d'air d'être dévié immédiatement à la sortie de l'hélice pour pouvoir contourner le moteur du véhicule et/ou ses accessoires, si l'implantation particulière de ces derniers l'exige dans l'application considérée. La figure 3 montre une variante de réalisation dans laquelle la paroi annulaire 24 de l'anneau profilé 22 a une forme tronconique, de même que la bordure annulaire 30 de la buse 12. L'angle A ainsi formé est, dans l'exemple, voisin de 30°. Toutefois, il est possible d'avoir des valeurs différentes, l'intervalle angulaire étant situé entre 0 et 60°, par exemple 45°. L'hélice est avantageusement réalisée par moulage en une seule pièce, de préférence en matière plastique. Une matière plastique appropriée est un polyamide chargé de fibres ou de billes de verre. Les extrémités extérieures 20 des pales 18 sont reliées chacune à un bord intérieur 32 de la paroi annulaire 24 de l'anneau profilé 22 comme le montrent les figures 4 et 5. 10 Dans la forme de réalisation de ces deux figures, l'anneau est réalisé plat, sa paroi annulaire 24 s'étendant dans un plan perpendiculaire à l'axe XX. Les extrémités extérieures 20 des pales 18 sont reliées 15 chacune au bord intérieurs 32 de la paroi annulaire 24 par une paroi de liaison 34 qui forme entretoise. Ces parois de liaison 34 sont venues de moulage et possèdent une forme sensiblement triangulaire. Elles constituent des portions de paroi cylindriques centrées sur l'axe XX au niveau du 20 raccordement des extrémités extérieures 20 des pales 18 avec le bord intérieur 32 de l'anneau profilé. On réalise ainsi des formes de liaison avec renfort. L'invention trouve une application particulière aux 25 ventilateurs de refroidissement des véhicules automobiles, sans toutefois être limitée à cette application particulière.5 Revendications1. Hélice de ventilateur comprenant un moyeu (14) propre à être entraîné autour d'un axe de rotation (XX), des pales (18) s'étendant radialement vers l'extérieur à partir du moyeu et un anneau profilé (22) reliant les extrémités extérieures (20) des pales (18), cet anneau profilé présentant une paroi annulaire (24) destinée à venir en vis-à-vis d'une bordure annulaire (30) d'une buse (26) de ventilateur, caractérisée en ce que la paroi annulaire (24) de l'anneau profilé (22) possède une forme plate ou tronconique en formant en coupe radiale, par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de rotation (XX), un angle aigu compris entre 0° et 60°. 2. Hélice de ventilateur selon la revendication 1, caractérisée en ce que la paroi annulaire (24) de l'anneau profilé (22) a une forme plate et est contenue dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation (XX). 3. Hélice de ventilateur selon la revendication 1, caractérisée en ce que la paroi annulaire (24) de l'anneau 25 profilé (22) a une forme tronconique. 4. Hélice de ventilateur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les extrémités extérieures (20) des pales (18) sont reliées chacune à un bord intérieur 30 (32) de la paroi annulaire (24) de l'anneau profilé (22). 5. Hélice de ventilateur selon la revendication 4, caractérisée en ce que les extrémités extérieures (20) des pales (18) sont reliées chacune au bord intérieur (32) de 35 la paroi annulaire (24) par une paroi de liaison (34). 6. Hélice de ventilateur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle est réalisée d'une seule pièce par moulage d'une matière plastique. 7. Buse de ventilateur comprenant une paroi (26) munie d'une ouverture (28) entourée par une bordure annulaire (30) d'axe (XX), laquelle est destinée à venir en vis-à-vis d'un anneau profilé (22) d'une hélice (10) propre à faire circuler un flux d'air au travers de l'ouverture (28) de la buse, caractérisée en ce que la bordure annulaire (30) de la buse est de forme plate ou tronconique en formant en coupe radiale, par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe (XX), un angle aigu compris entre 0° et 60°. 8. Buse de ventilateur selon la revendication 7, caractérisée en ce que la bordure annulaire (30) a une forme plate et est contenue dans un plan perpendiculaire à l'axe (XX). 9. Buse de ventilateur selon la revendication 7, caractérisée en ce que la bordure annulaire (30) a une forme tronconique. 10. Dispositif de ventilation comprenant une hélice de ventilateur (10) selon l'une des revendications 1 à 6 en combinaison avec une buse de ventilateur (12) selon l'une des revendications 7 à 9, la paroi annulaire (24) de l'anneau profilé (22) et la bordure annulaire (30) de la buse (12) étant disposées en vis-à-vis en faisant coïncider l'axe de rotation de l'hélice avec l'axe de l'ouverture (28) de la buse, la paroi annulaire (24) et la bordure annulaire (30) faisant sensiblement le même angle (A) en coupe radiale par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe (XX), de manière à ménager entre elles un jeu sensiblement constant sur toute l'étendue radiale.