Brevet FR3053625A1 — publié le 20180112

HELICE DE GROUPE MOTO-VENTILATEUR ET PROCEDE DE FABRICATION D'UNE TELLE HELICE [1] L'invention concerne, de façon générale, la gestion thermique et la respiration du moteur thermique d'un véhicule automobile, et plus précisément le groupe moto- ventilateur d'un véhicule. [2] Plus particulièrement, la présente invention propose un procédé de fabrication d'une hélice de groupe moto-ventilateur aux propriétés, notamment de tenue mécanique, améliorées. La présente invention vise aussi une hélice de groupe moto-ventilateur ainsi 10 fabriquée. [3] Les groupes moto-ventilateurs, comme cela est connu, consistent en des ensembles comprenant une hélice disposée à proximité de zones à ventiler. Les groupes moto-ventilateurs peuvent remplir différentes fonctions, comme la ventilation de l'habitacle d'un véhicule ou le rafraîchissement de zones chaudes du moteur thermique d'un véhicule 15 par exemple. Une hélice de groupe moto-ventilateur comprend un moyeu central, une virole extérieure et une pluralité de pales reliées d'une part au moyeu central et d'autre part à la virole extérieure. [4] L'hélice est configurée pour propulser de l'air, notamment à des fins de contrôle thermique et de régulation du flux d'air diffusé dans une zone. 20 [005] Intégré à un moteur thermique, le fonctionnement du groupe moto-ventilateur permet par conséquent d'assurer une respiration adéquate dudit moteur. [6] Actuellement, les hélices de tels groupes moto-ventilateurs sont généralement constituées de matériau thermoplastique mono-matière, en particulier en polyamide PA6- GF30 ou en polypropylène PP-GF30. Le plus souvent, dans l'état de la technique, les 25 hélices de groupes moto-ventilateurs en plastique sont réalisées par injection de matière plastique dans un moule, en une seule opération d'injection. [7] Un inconvénient majeur des hélices de groupes moto-ventilateurs fabriquées selon les techniques connues réside dans le fait que des zones de recollement de matière apparaissent, lors de l'injection de matériau plastique dans le moule d'injection, au niveau 3053625 2 de la virole extérieure de l'hélice. Ces zones de recollement de matière inter-pales constituent les zones les plus fragiles de l'hélice ainsi obtenue. [8] En effet, les procédés de fabrication connus impliquent l'injection de matériau plastique dans un moule en vue d'obtenir une hélice de groupe moto-ventilateur 5 comprenant un moyeu central et une virole extérieure, avec une pluralité de pales reliées d'une part au moyeu et d'autre part à la virole extérieure. Cela induit l'utilisation d'un moule dont la forme entraîne l'apparition desdites zones de recollement lors de l'injection de la matière plastique, au niveau l'interface entre chaque pale et la virole extérieure, du fait de la propagation de deux flux de matière antagonistes : en effet, il existe un flux de matière secondaire, dans le sens de la pale, orthogonal à la virole extérieure, qui se trouve de fait orthogonal au flux de matière principal, tangent à ladite virole extérieure. [9] Par conséquent, la matière injectée, telle que des fibres de verres, se retrouve avec des fibres orientées perpendiculairement au flux de matière principal dans les zones de recollement. Ce défaut d'orientation des fibres rend lesdites zones de recollement fragiles, diminuant ainsi les performances mécaniques de l'hélice. [0010] Une hélice de groupe moto-ventilateur mono-matière réalisée par injection plastique génère inévitablement de telles lignes de recollement à l'interface entre chaque pale et la virole extérieure. [0011] Pour tenter de pallier cet inconvénient, le document FR 2679606 B1 propose une méthode d'obtention d'une hélice équipée d'une virole extérieure à travers un procédé de fabrication en plusieurs temps, comprenant une phase de fabrication d'un ensemble constitué d'une pluralité de pales connectées à un moyeu central, suivi d'une phase d'insertion de cet ensemble dans une virole extérieure préparée séparément, afin d'obtenir l'hélice finale. [0012] Un avantage de cette solution connue décrite dans le document FR 2679606 B1 réside dans le fait qu'il apparaît possible d'éviter la formation de zones de recollement au niveau desquelles les fibres des pales et celles de la virole extérieure suivraient des orientations orthogonales entre elles, source de fragilité. Cependant, ce procédé de fabrication entraîne l'obtention d'une hélice dont l'interface entre la virole extérieure et les pales reste une zone de fragilité potentielle. 3053625 3 [0013] Il existe donc un besoin pour un procédé de fabrication d'une hélice de groupe moto-ventilateur qui permette l'obtention d'une hélice aux propriétés mécaniques améliorées. [0014] A cette fin, le procédé de fabrication selon l'invention prévoit la présence d'un 5 insert de renfort sur la virole extérieure de l'hélice obtenue, ledit insert étant adapté dans le moule d'injection et intégré à l'hélice finale par surmoulage. La virole extérieure et l'insert de l'hélice ainsi obtenue sont parfaitement liés mécaniquement. [0015] Selon l'invention, ledit insert est de préférence composé de fibres longues pré-imprégnées dans du matériau thermoplastique. 10 [0016] Plus précisément, la présente invention concerne un procédé de fabrication d'une hélice pour un groupe moto-ventilateur de véhicule, à partir d'un moule ayant une forme adaptée pour permettre la fabrication d'un ensemble formant une partie d'hélice pour un groupe moto-ventilateur, ledit ensemble comprenant un moyeu central, une virole extérieure et une pluralité de pales séparées entre elles et reliées au moyeu central d'une 15 part et à la virole extérieure d'autre part, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : la réalisation d'un insert en fibres longues continues, telles que des fibres de verre ou des fibres de carbone, enduites de matériau thermoplastique, la mise en place dans le moule de l'insert préchauffé, en vue de permettre le surmoulage de l'ensemble formé du moyeu central, de la virole extérieure et de 20 la pluralité de pales, ledit insert étant destiné à se trouver solidaire de ladite virole extérieure, l'injection de matière plastique dans le moule, de sorte que ledit insert forme un renfort adapté sur la virole extérieure de l'hélice issue du moule. 25 [0017] Le procédé selon l'invention permet par conséquent l'obtention d'une hélice de groupe moto-ventilateur aux propriétés mécaniques améliorées, notamment en termes de rigidité et de tenue mécanique au niveau de la virole extérieure. [0018] Selon un mode de réalisation préféré, la réalisation de l'insert comprend : l'imprégnation d'un ruban de fibres longues par un matériau thermoplastique, 30 tel que du polypropylène ou du polyamide, le préchauffage du ruban de fibres longues imprégné de thermoplastique, 3053625 4 l'enroulement sous contrainte d'écrasement de fibres longues imprégnées issues dudit ruban sur une pluralité de couches, autour d'un cercle central, de façon à former un insert en fibres longue imprégnées de thermoplastique, rigide et de forme circulaire. 5 [0019] Avantageusement, la réalisation de l'insert comprend en outre une étape de compression ou de laminage à chaud de l'insert avant la mise en place dudit insert dans le moule. [0020] Selon un autre mode de réalisation du procédé de fabrication d'une hélice selon l'invention, la réalisation de l'insert comprend : 10 l'imprégnation d'une toile de fibres longues par un matériau thermoplastique, tel que du polypropylène ou du polyamide, le préchauffage de la toile de fibres longues imprégnée de thermoplastique, l'enroulement sous contrainte d'écrasement de la toile de fibres longues imprégnées sur une pluralité de couches, autour d'un cercle central, de façon à 15 former un insert en fibres longue imprégnées de thermoplastique, rigide et de forme circulaire. [0021] Selon un mode de réalisation, les fibres longues sont des fibres de verre. [0022] Selon un mode de réalisation, les fibres longues sont des fibres de carbone. [0023] Selon un mode de réalisation, le matériau thermoplastique est du polypropylène. 20 [0024] Selon un mode de réalisation, le matériau thermoplastique est du polyamide. [0025] La présente invention vise aussi une hélice de groupe moto-ventilateur, comprenant un ensemble formé d'un moyeu central, d'une virole extérieure et d'une pluralité de pales séparées entre elles et reliées d'une part au moyeu central et d'autre part à la virole extérieure, ledit ensemble étant surmoulé sur un insert en fibres longues 25 pré-imprégnées de matériau thermoplastique, ladite virole extérieure étant solidaire dudit insert. [0026] Une telle hélice est en particulier obtenue au moyen la mise en oeuvre du procédé de fabrication brièvement écrit ci-dessus. 3053625 5 [0027] La présente invention vise également un groupe moto-ventilateur, formant un groupe moto-ventilateur pour un moteur de véhicule, comprenant une hélice telle que brièvement décrite ci-dessus. [0028] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de 5 la description détaillée des modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple uniquement, et en référence aux dessins qui montrent : - la figure 1, le schéma d'une hélice comprenant un insert de renfort sur sa virole extérieure, - la figure 2, le schéma bloc représentant les étapes du procédé de fabrication selon 10 l'invention. [0029] Dans ce qui va suivre, les modes de réalisation décrits s'attachent plus particulièrement à une mise en oeuvre du procédé selon l'invention en vue de la fabrication d'un groupe moto-ventilateur pour un moteur de véhicule automobile. Cependant, toute mise en oeuvre dans un contexte différent, pour la fabrication de tout type de groupe moto- 15 ventilateur, est également visée par la présente invention. [0030] En référence à la figure 1, l'invention concerne la fabrication d'hélices 1 de groupes moto-ventilateurs, notamment destinés au domaine des véhicules automobiles. [0031] L'hélice de groupe moto-ventilateur 1 comprend un moyeu central 2, une virole extérieure 4 et une pluralité de pales 3 reliées d'une part au moyeu central 2 et à la virole 20 extérieure 4. [0032] Grace au procédé de fabrication selon l'invention, ladite hélice 1 est en outre renforcée d'un insert 10 solidaire de la virole extérieure 4. [0033] Pour obtenir une telle hélice 1 comprenant un insert de renfort 10 au niveau de la virole extérieure 4, la présente invention propose le procédé dont les étapes sont 25 symboliquement représentées par la figure 2. [0034] L'étape 1 concerne ainsi la réalisation d'un insert adapté. Selon un mode de réalisation, l'insert est réalisé au moyen d'un ruban de fibres longues continues, telles que des fibres de verre ou de carbone, ou au moyen d'une toile de fibres longues continues (verre ou carbone également), ledit ruban ou ladite toile étant préalablement imprégné 3053625 6 dans un matériau en polymère thermoplastique, tel que du polypropylène ou du polyamide. [0035] De préférence, le procédé selon l'invention prévoit l'utilisation d'un ruban de fibres longues enduit dudit polymère thermoplastique et enrubanné sur une ou plusieurs 5 couches, à chaud et sous effort d'écrasement, au moyen d'une machine adaptée, de façon à obtenir un insert circulaire rigide, formé de préférence d'une pluralité de couches, sur une épaisseur de quelques dixièmes de millimètres à plusieurs millimètres. [0036] L'insert 10 ainsi obtenu est ensuite préchauffé et, de préférence, compressé ou laminé à chaud, avant d'être placé (étape 2) dans un moule d'injection plastique pour 10 former, un insert de renfort 10 surmoulé d'un ensemble formé de la virole extérieure 4, dont ledit insert 10 est solidaire, du moyeu central 2 et de la pluralité de pales 3. [0037] L'hélice 1 issue du moule d'injection, dans lequel aura été placé l'insert 10, se trouve ainsi renforcée dans les zones fortement sollicitées mécaniquement, à l'interface entre chaque pale et la virole extérieure 4. 15 [0038] Ainsi, le moule d'injection utilisé est configuré pour permettre la formation d'une hélice de groupe moto-ventilateur comprenant un moyeu central 2, une virole extérieure 4 et une pluralité de pales 3 reliées d'une part au moyeu central 2 et d'autre part à la virole extérieure 4, de façon similaire aux moules d'injection de l'état de l'art. La mise en place, dans un tel moule, de l'insert 10 préalablement réalisé, comprimé et chauffé, permet la 20 fabrication d'une hélice 1 renforcée par la présence de l'insert 10 au niveau de la virole extérieure 4. [0039] L'étape 3 réside dans l'injection du matériau plastique, de préférence chargée de fibres courtes, dans le moule. Après démoulage, il est obtenu une hélice de groupe moto-ventilateur en plastique, renforcée par la présence de l'insert 10 solidaire de la virole 25 extérieure 4. [0040] Ce précédé de fabrication, en particulier dans le cas du mode de réalisation dans lequel l'insert est réalisé par enroulement d'une pluralité de couches de fibres longues pré-imprégnées de matériau thermoplastique, ledit enroulement étant comprimé ou laminé à chaud et chauffé avant insertion dans le moule d'injection, permet d'obtenir une hélice de 30 groupe moto-ventilateur présentant une très bonne cohésion entre le surmoulage formé du 3053625 7 moyeu central 2, de la virole extérieure 4 et des pales 3, et l'insert multicouches 10, l'ensemble formant ladite hélice 1. [0041] L'insert 10, notamment en ce qu'il est « composite », c'est-à-dire formé de fibres longues enduites de thermoplastique, et multicouche, comporte de nombreux avantages 5 intrinsèques, dont une amélioration de la rigidité de l'hélice obtenue, de sa résistance mécanique, de sa capacité à absorber de l'énergie et de sa tenue à l'impact. [0042] L'hélice fabriquée conformément à ce procédé peut par ailleurs être allégée car le renforcement obtenu grâce à l'insert permet d'utiliser un plastique de surmoulage plus léger. 10 [0043] Il est par conséquent possible d'utiliser du polypropylène plutôt que du polyamide, de baisser la charge en fibres de verre de 30% à 15%, d'affiner l'hélice, ou encore d'utiliser des fibres végétales. [0044] Ces gains induisent par ailleurs une diminution des coûts, ainsi qu'une amélioration de l'acoustique, notamment grâce à une hélice affinée. 15 [0045] La présence de l'insert au niveau de la virole extérieure empêche par ailleurs la survenance de déformation de l'hélice à chaud, permettant d'obtenir une amélioration des performances aérauliques et acoustiques, ainsi qu'un meilleur équilibrage du groupe moto-ventilateur. REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'une hélice (1) pour un groupe moto-ventilateur de véhicule, à partir d'un moule ayant une forme adaptée pour permettre la fabrication d'un ensemble formant une partie d'hélice pour un groupe moto-ventilateur, ledit ensemble comprenant un moyeu central (2), une virole extérieure (4) et une pluralité de pales (3) séparées entre elles et reliées au moyeu central (2) d'une part et à la virole extérieure (4) d'autre part, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : la réalisation d'un insert (10) en fibres longues continues, telles que des fibres de verre ou des fibres de carbone, enduites de matériau thermoplastique, la mise en place dans le moule de l'insert (10) préchauffé, en vue de permettre le surmoulage de l'ensemble formé du moyeu central (2), de la virole extérieure (4) et de la pluralité de pales (3), ledit insert (10) étant destiné à se trouver solidaire de ladite virole extérieure (4), l'injection de matière plastique dans le moule, de sorte que ledit insert (10) forme un renfort adapté sur la virole extérieure (4) de l'hélice (1) issue du moule. 2. Procédé de fabrication d'une hélice (1) selon la revendication 1, dans lequel la réalisation de l'insert comprend : l'imprégnation d'un ruban de fibres longues par un matériau thermoplastique, tel que du polypropylène ou du polyamide, le préchauffage du ruban de fibres longues imprégné de thermoplastique, l'enroulement sous contrainte d'écrasement de fibres longues imprégnées issues dudit ruban sur une pluralité de couches, autour d'un cercle central, de façon à former un insert (10) en fibres longue imprégnées de thermoplastique, rigide et de forme circulaire. 3. Procédé de fabrication d'une hélice (1) selon la revendication précédente, dans lequel la réalisation de l'insert comprend en outre une étape de compression ou de laminage à chaud de l'insert (10) avant la mise en place dudit insert (10) dans le moule. 4. Procédé de fabrication d'une hélice (1) selon la revendication 1, dans lequel la réalisation de l'insert (10) comprend : - l'imprégnation d'une toile de fibres longues par un matériau thermoplastique, tel que du polypropylène ou du polyamide, 3053625 9 le préchauffage de la toile de fibres longues imprégnée de thermoplastique, l'enroulement sous contrainte d'écrasement de la toile de fibres longues imprégnées sur une pluralité de couches, autour d'un cercle central, de façon à former un insert (10) en fibres longue imprégnées de thermoplastique, rigide et 5 de forme circulaire. 5. Procédé de fabrication d'une hélice (1) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les fibres longues sont des fibres de verre. 6. Procédé de fabrication d'une hélice (1) selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel les fibres longues sont des fibres de carbone. 10 7. Procédé de fabrication d'une hélice (1) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le matériau thermoplastique est du polypropylène. 8. Procédé de fabrication d'une hélice (1) selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel le matériau thermoplastique est du polyamide. 9. Hélice de groupe moto-ventilateur, comprenant un ensemble formé d'un moyeu central 15 (2), d'une virole extérieure (4) et d'une pluralité de pales (3) séparées entre elles et reliées d'une part au moyeu central (2) et d'autre part à la virole extérieure (4), ledit ensemble étant surmoulé sur un insert (10) en fibres longues pré-imprégnées de matériau thermoplastique, ladite virole extérieure (4) étant solidaire dudit insert (10). 10. Groupe moto-ventilateur, formant un groupe moto-ventilateur pour un moteur de 20 véhicule, comprenant une hélice (1) selon la revendication précédente.