Brevet FR2983432A1 — publié le 20130607

Hélice de ventilateur et module de refroidissement associé L'invention concerne une hélice de ventilateur comprenant un moyeu central et des pales s'étendant radialement à partir du moyeu vers l'extérieur de l'hélice. Une telle hélice est notamment utilisée pour le refroidissement du moteur d'entraînement de véhicule automobile. Dans ce cas, l'hélice peut se trouver placée en amont ou en aval d'un échangeur thermique, à savoir un radiateur de refroidissement du moteur d'entraînement. Selon une configuration connue, l'hélice est disposée entre l'échangeur thermique, ou un groupe d'échangeurs thermiques, et le bloc moteur à refroidir selon un alignement globalement axial. L'ensemble formé par le ou les échangeur(s) thermique(s) et le système de ventilation comprenant une ou plusieurs hélices est appelé module de refroidissement. L'hélice est caractérisée par l'écoulement du flux d'air qu'elle produit, et qui est utilisé pour forcer les échanges thermiques entre l'échangeur et l'air environnant. Pour cela, le système de ventilation crée un écoulement d'air qui aspire à l'amont au travers des échangeurs, et qui force le flux d'air en direction de l'aval dans le compartiment moteur. Plus le débit du flux d'air traversant le compartiment moteur est élevé et plus le 20 refroidissement du moteur est efficace. Par ailleurs, selon une solution connue, l'hélice présente un moyeu central en forme de bol avec des nervures internes rigidifiant le moyeu et permettant également de forcer la ventilation à l'intérieur du moyeu. Ceci permet d'améliorer le refroidissement du moteur électrique d' entrainement. 25 Toutefois, les nervures internes à l'intérieur du bol formé par le moyeu entraînent l'air en rotation sans que ce dernier ne puisse être expulsé radialement car il est bloqué par le bol. L'invention a pour objectif de pallier ces inconvénients de l'art antérieur en 30 proposant une hélice améliorée, de façon à améliorer les performances de ventilation et -2- de refroidissement du moteur électrique d' entrainement. À cet effet, l'invention a pour objet une hélice de ventilateur comprenant un moyeu central creux présentant une jupe périphérique, caractérisée en ce que ledit moyeu comporte des nervures internes de rigidification dépassant axialement ladite jupe périphérique dudit moyeu, parallèlement à l'axe de rotation de ladite hélice et selon le sens d'écoulement du flux d'air. L'hélice peut en outre comporter une ou plusieurs caractéristiques suivantes, prises séparément ou en combinaison : lesdites nervures présentent une forme générale sensiblement courbée; lesdites nervures présentent un bombement dans le sens de rotation de ladite hélice; lesdites nervures présentent une forme générale sensiblement droite; lesdites nervures sont régulièrement espacées selon un pas angulaire prédéfini; lesdites nervures internes dudit moyeu sont réalisées d'une seule pièce avec ladite hélice par injection plastique ; lesdites nervures sont réalisées par injection plastique et sont assemblées avec ladite hélice ; la longueur de dépassement axial desdites nervures est de l'ordre de 10% à 50% de l'épaisseur de ladite jupe périphérique. L'invention concerne aussi un module de refroidissement pour véhicule 20 automobile comprenant une hélice de ventilateur telle que définie ci-dessus. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels : 25 la figure la est une vue de face d'une hélice de ventilateur, la figure lb est une vue en perspective éclatée de l'hélice de ventilateur de la figure 1 a, la figure le est une vue arrière de l'hélice des figures la et lb, la figure 2 est une vue en perspective du moyeu de l'hélice de ventilateur, 30 la figure 3 est une vue de côté du moyeu de l'hélice de la figure 2, et -3- - la figure 4 est une vue arrière du moyeu de l'hélice des figures 2 et 3. Dans ces figures, les éléments sensiblement identiques portent les mêmes références. En référence aux figures la à 1 c, l'invention concerne une hélice 1 de ventilateur, comprenant un moyeu central 3, et une pluralité de pales 2 qui s'étendent radialement à partir du moyeu 3. L'hélice 1 peut encore comporter une virole périphérique 4 à laquelle se 10 raccordent les extrémités libres des pales 2. Il s'agit notamment d'une hélice 1 d'un module de refroidissement d'un bloc moteur de véhicule automobile (non représenté). Un tel module de refroidissement comprend généralement un échangeur thermique tel qu'un radiateur de refroidissement. L'hélice 1 peut être agencée soit en 15 avant soit en arrière de ce radiateur de refroidissement. L'hélice 1 est montée à rotation autour de l'axe de rotation A (cf figure lb). Le sens de rotation de l'hélice 1 est illustré de façon schématique par la flèche F. Lorsque l'hélice 1 est entraînée en rotation, par exemple par un moteur électrique 6, l'hélice 1 crée un écoulement d'air de l'amont vers l'aval en lui communicant son énergie de 20 rotation. L'hélice 1 est par exemple réalisée par injection plastique. L'hélice 1 et le moyeu 3 sont par exemple réalisés ensemble par le même procédé d'injection plastique dans le même moule. 25 Le moyeu central 3 est creux et est encore appelé « bol ». Il présente par exemple une paroi frontale 5 amont, par rapport au sens d'écoulement du flux d'air produit par la rotation de l'hélice 1, et une jupe 7 périphérique s'étendant vers l'aval. Les pales (non représentées) de l'hélice 1 sont généralement raccordées à cette jupe 7. Dans la présente, les termes « amont » et « aval » se référent au sens 30 d'écoulement du flux d'air. -4- La paroi frontale 5 présente une forme sensiblement de disque. De plus, le moyeu 3 comporte des nervures internes 9. Ces nervures internes 9 s'étendent radialement par rapport à l'axe de rotation A de l'hélice 1. Ces nervures internes 9 permettent de rigidifier le moyeu 3. Ces nervures internes 9 servent également à forcer la ventilation à l'intérieur du moyeu 3 de façon à refroidir le moteur électrique (non représenté) d'entraînement de l'hélice 1. En effet, lorsque l'hélice 1 est entraînée en rotation, les nervures internes 9 brassent l'air présent à l'intérieur du moyeu 3. Cet air est donc évacué vers l'extérieur du moyeu 3 en aval, et de plus, la force aérodynamique induite par les nervures internes 9 permet d'aspirer l'air à l'intérieur du moteur électrique 6 avant de l'évacuer également vers l'extérieur du moyeu 3. Comme cela est mieux visible sur les figures 1 et 2, les nervures internes 9 dépassent axialement du moyeu 3, plus précisément dépassent axialement la jupe 15 périphérique 7. Ce dépassement se fait parallèlement à l'axe de rotation de l'hélice et selon le sens d'écoulement du flux d'air. Les nervures 9 dépassent d'une longueur 1 (cf figure 2). Cette longueur de dépassement 1 est de l'ordre de 10% à 50% de l'épaisseur de la jupe 7. De plus, selon le mode de réalisation illustré, les nervures 9 sont sensiblement 20 courbées. En étant courbées, les nervures 9 présentent donc chacune un angle évolutif de l'entrée à la sortie par rapport au plan général défini par le moyeu 3. Les angles évolutifs des nervures sont adaptés en fonction de l'écoulement du flux d'air. Une telle adaptation se fait de manière classique selon les règles de l'art de conception des turbomachines, qui considèrent le débit passant et la vitesse de rotation. 25 Pour ce faire, l'angle d'entrée est donné selon le triangle des vitesses, qui détermine une vitesse débitante, la vitesse radiale dans ce cas, et une vitesse d'entrainement, la vitesse tangentielle. Dans un repère relatif aux nervures 9, la somme vectorielle des deux vitesses, radiale et tangentielle, détermine l'angle d'entrée des aubes formées par les nervures 9. Cet angle peut de plus être légèrement modifié pour donner plus ou moins 30 d'incidence relative entre le bord d'attaque des aubes et l'écoulement d'entrée ainsi -5- calculé. A partir de ce bord d'attaque qui se situe sur le rayon le plus petit des nervures, les nervures 9 s'étendent radialement vers l'extérieur pour communiquer de la vitesse à l'écoulement et forcer le débit. La courbure que prennent les aubes dépend de l'angle de sortie, situé au bord de fuite. Cet angle de sortie peut être choisi en fonction de l'énergie qui doit être communiquée au fluide, soit en privilégiant le débit, soit la pression. Plus précisément, les nervures 9 présentent un bombement dans le sens de rotation de l'hélice. En effet, les nervures 9 sont courbées selon une direction de courbure sensiblement perpendiculaire à la direction radiale dans le plan du moyeu 3. Cette courbure ou bombement est adapté pour un sens de rotation donné; ici le 10 sens de rotation représenté schématiquement par la flèche F. Bien sûr, on pourrait envisager que les nervures 9 soient courbées dans le sens opposé au sens de rotation. En alternative, les nervures 9 peuvent s'étendre radialement en présentant une forme générale sensiblement droite. Cette variante est avantageuse lorsque la vitesse de 15 rotation est réversible, et que l'hélice 1 fonctionne donc pour les deux sens de rotation. En outre, les nervures 9 peuvent être régulièrement espacées selon un pas angulaire prédéfini. Bien sûr, les nervures 9 peuvent ne pas être régulièrement espacées. Par ailleurs, les nervures 9 sont par exemple réalisées par injection plastique 20 dans le même moule que le reste de l'hélice 1.En particulier, les nervures 9 internes sont réalisées d'une seule pièce avec le moyeu 3 par moulage. En effet, le prolongement des nervures 9 ne modifie pas les propriétés de moulage du moyeu. On peut donc réaliser à l'aide d'un même moule le moyeu 3 et ses nervures internes 9 prolongées par injection plastique et démoulage selon une seule direction axiale. 25 En variante, les nervures 9 peuvent être réalisées de façon distincte du reste de l'hélice 1 puis être assemblées à l'hélice 1. Dans ce cas, on peut prévoir notamment un moulage de l'hélice 1 par exemple en deux parties et un assemblage de ces deux parties. On peut en alternative réaliser les nervures 9 de façon séparée et les assembler 30 ensuite au moyeu 3, par exemple par collage, ou par clipsage, ou encore par un montage -6- en force. Bien entendu, tout moyen d'assemblage des nervures internes 9 au moyeu 3 peut être envisagé. Ainsi, une hélice 1 présentant un moyeu 3 tel que décrit ci-dessus avec des 5 nervures internes 9 prolongées axialement, permet d'augmenter les débits d'écoulement du flux d'air en son moyeu. On améliore ainsi de façon simple le refroidissement du moteur d'entraînement 6. En outre, les nervures 9 prolongées axialement permettent de produire le moyeu 3 selon un procédé classique par injection plastique et selon un démoulage axial. Ces 10 nervures 9 prolongées ne requièrent donc pas de modification du procédé de moulage et ne nécessite que de très peu de matière additionnelle. REVENDICATIONS1. Hélice de ventilateur comprenant un moyeu central (3) creux présentant une jupe périphérique (7), caractérisée en ce que ledit moyeu (3) comporte des nervures internes (9) de rigidification dépassant axialement ladite jupe périphérique (7) dudit moyeu (3), parallèlement à l'axe de rotation (A) de ladite hélice et selon le sens d'écoulement du flux d'air. 2. Hélice selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdites nervures (9) présentent une forme générale sensiblement courbée. 3. Hélice selon la revendication 2, caractérisée en ce que lesdites nervures (9) présentent un bombement dans le sens de rotation de ladite hélice. 4. Hélice selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdites nervures (9) présentent une forme générale sensiblement droite. 5. Hélice selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que lesdites nervures (9) sont régulièrement espacées selon un pas angulaire prédéfini. 6. Hélice selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que lesdites nervures internes (9) dudit moyeu sont réalisées d'une seule pièce avec ladite hélice par injection plastique. 7. Hélice selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que lesdites nervures (9) sont réalisées par injection plastique et sont assemblées avec ladite hélice. 8. Hélice selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la longueur (1) de dépassement axial desdites nervures (9) est de l'ordre de 10% à 50% de l'épaisseur de ladite jupe périphérique (7). 9. Module de refroidissement pour véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comporte une hélice de ventilateur (1) selon l'une quelconque des revendicationsprécédentes. -8-