Brevet FR3082570A1 — publié le 20191220

Hélice pour ventilateur L'invention concerne une hélice de ventilateur comprenant un moyeu et des pales s'étendant radialement vers l'extérieur à partir du moyeu. L'invention est intéressante pour un véhicule automobile électrique ou à moteur à explosion. De telles hélices sont utilisées notamment pour le refroidissement du moteur d'entraînement de véhicules automobiles, l'hélice produisant un flux d'air à travers un échangeur de chaleur. Le moyeu de l'hélice, appelé aussi Dans le cas où une telle hélice est utilisée pour le refroidissement d'un moteur de véhicule automobile, elle se trouve placée soit en avant soit en arrière du radiateur servant au refroidissement du moteur. En raison de contraintes environnementales et économiques telles que la consommation de CO2, le poids des voitures doit être réduit. De cette façon, pour les échangeurs de chaleur et les ventilateurs, cette réduction de poids est principalement réalisée par une réduction de l'épaisseur du composant. Les ventilateurs actuels sont moulés avec du matériau PA6 pour la résine ou PA6.6 et une teneur en fibres de verre de 20%, 30% ou un autre taux, en fonction de la rigidité demandée et de la température d'utilisation. Il existe des systèmes de ventilation sont situés avant le module de refroidissement (ventilateur de poussée) ou entre le module de refroidissement et le moteur (ventilateur de traction). L'invention concerne notamment les ventilateurs de traction, situés dans le compartiment moteur. 2 Une façon de réduire le poids de la pièce est de changer de matériau avec une densité plus faible, comme les matériaux en polypropylène, renforcés avec des fibres de verre. Avec une plus grande compacité, ou downsizing en anglais, du moteur pour l'application automobile, la température ambiante sous le capot augmente et les limites d'application 5 avec le polypropylène sont atteintes. L'invention vise à proposer une hélice de ventilateur, notamment pour le refroidissement du moteur d'entraînement d'un véhicule automobile, comprenant un moyeu et des pales se raccordant au moyeu, hélice dans laquelle le moyeu comporte un élément de 10 montage agencé pour coopérer avec un arbre d'un moteur d'entrainement de l'hélice, le moyeu comporte une région centrale qui est adjacente à l'élément de montage et une région périphérique réalisées en matériaux différents d'une région à l'autre, le matériau de la région centrale présentant une température de fusion supérieure à la température de fusion de la région périphérique, les deux matériaux étant notamment à base de 15 matière plastique, laquelle pourrait être chargé ou pas avec des fibres de verre. Selon l'un des aspects de l'invention, la région périphérique entoure complètement la région centrale. Selon l'un des aspects de l'invention, la région périphérique et les pales sont dans 20 le même matériau. De préférence, le matériau de la région centrale est un mélange PA / PP (Polyamide/Polypropylène), de densité relativement faible. De préférence, le matériau de la région périphérique est du PP (Polypropylène), notamment du PP-GF 30, avec notamment un point de fusion plus chaud que celui du 25 PA / PP. L'invention permet ainsi de combiner deux matériaux, notamment PP et PA, sur un ventilateur pour résister aux températures d'utilisation, tout en réduisant la masse. L'intérêt principal de mouler la région centrale du moyeu avec le matériau PA / PP est que ce mélange de matériaux a une température de fusion largement supérieure 30 à la température de fusion du PP, autour de 220 ° C. 3 Le second intérêt est d'avoir une résistance mécanique élevée où la charge mécanique est élevée, proche du moyeu, au niveau de la région centrale. L'invention permet en outre de pouvoir avoir une adhérence élevée entre le PA / PP et le matériau à surmouler dans le PP-GF30. 5 Selon l'un des aspects de l'invention, le moyeu est réalisé en les deux matériaux qui sont notamment obtenus par surmoulage de l'une des régions sur l'autre ou par comoulage des régions. La température de fusion des deux matières plastiques peuvent différencier d'au moins 20° ou 50° notamment. 10 Selon l'un des aspects de l'invention, la région centrale s'étend sur une zone du moyeu qui présente des températures les plus élevées du moyeu, températures élevées dues à la chaleur venant de l'arbre du moteur d'entrainement lors du fonctionnement de ce moteur. Selon l'un des aspects de l'invention, les régions centrale et périphérique se 15 raccordent entre elles via une ligne de jonction, laquelle ligne de jonction est par exemple circulaire, ou présente une forme avec des pétales ou ondulations. Selon l'un des aspects de l'invention, la région centrale présente un pourtour avec des formes agencées pour mieux ancrer mécaniquement les région centrale et périphérique entre elles, ces formes étant par exemple un ou des pétales, ou un ou des 20 créneaux. Selon l'un des aspects de l'invention, la région centrale est formée par surmoulage sur l'élément de montage. Selon l'un des aspects de l'invention, l'élément de montage est en métal, par exemple en acier ou aluminium. 25 Selon l'un des aspects de l'invention, l'élément de montage comporte sur son pourtour des créneaux, et la matière surmoulée épouse ces créneaux. Selon l'un des aspects de l'invention, l'élément de montage comporte une bague avec notamment des dents pour coopérer avec l'arbre du moteur d'entrainement. 4 Selon l'un des aspects de l'invention, l'élément de montage, ou insert, comporte des oreilles à travers lesquelles le matériau de la région centrale s'étend pour assurer un ancrage solide. L'invention a encore pour objet un système de ventilation comportant l'hélice 5 selon l'invention et un échangeur de chaleur avec un fluide réfrigérant qui y circule, l'hélice étant notamment disposée entre l'échangeur de chaleur et le moteur du véhicule. L'invention a encore pour objet un procédé de fabrication de l'hélice selon l'invention, comportant l'étape suivante : 10 surmouler l'élément de montage, encore appelé insert, avec le matériau de la région centrale. Selon l'un des aspects de l'invention, les matériaux des régions centrale et périphérique sont moulés en même temps. 15 En variante, les matériaux des régions centrale et périphérique sont moulés en deux opérations successives. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, donnée à titre d'exemple préféré, mais non limitatif, en référence aux dessins annexés, 20 sur lesquels : - la figure 1 est une vue de face d'une hélice selon un exemple de l'invention. L'hélice 1 représentée sur la figure 1 comprend de façon classique une pluralité de pales 2 s'étendant généralement radialement à partir du moyeu central 3 et reliées entre elles, 25 à la périphérie de l'hélice 1, par une virole 4. Le moyeu 3 présente une paroi annulaire cylindrique de révolution 5, à laquelle se raccordent les pieds 6 de pales 2, et une paroi frontale plane 7, tournée vers l'amont. Les termes amont et aval se référent ici au sens du flux d'air produit par la rotation de 30 l'hélice 1. Les parois frontale 7 et annulaire 5 sont reliées entre elles par un arrondi à profil en arc de cercle, ou d'un autre profil. 5 En direction de l'axe de l'hélice, la paroi frontale 7 se raccorde à un manchon central 20 surmoulé sur un insert annulaire métallique 8 destiné à la liaison de l'hélice 1 à l'arbre d'un moteur d'entraînement non représenté. Des nervures de renforcement sont prévues à l'intérieur du moyeu 3. 5 La virole 4 présente également une paroi annulaire cylindrique de révolution 10, à laquelle se raccordent les têtes 11 aux extrémités des pales 2. La paroi frontale 7 du moyeu 3 comporte une région centrale 21 qui est adjacente à 10 l'élément de montage ou insert 8 et une région périphérique 22 réalisées en matériaux différents d'une région à l'autre, le matériau de la région centrale présentant une température de fusion supérieure à la température de fusion de la région périphérique. La région périphérique 22 entoure complètement la région centrale 21. La région périphérique 22 et les pales 2 sont dans le même matériau, et sont 15 réalisées lors d'une même opération de moulage. Le matériau de la région centrale 21 est un mélange PA / PP (Polyamide/Polypropylène), de densité relativement faible. Le matériau de la région périphérique 22 est du PP (Polypropylène), notamment du PP-GF 30, avec un point de fusion plus chaud que celui du PA / PP. 20 Selon l'un des aspects de l'invention, le moyeu est réalisé en les deux matériaux qui sont notamment obtenus par surmoulage de l'une des régions sur l'autre ou par comoulage des régions. La région centrale 21 s'étend sur une zone Z du moyeu 3 qui présente des températures les plus élevées du moyeu 3, températures élevées dues à la chaleur 25 venant de l'arbre du moteur d'entrainement lors du fonctionnement de ce moteur électrique. Les régions centrale 21 et périphérique 22 se raccordent entre elles via une ligne de jonction 23, laquelle ligne de jonction présente une forme avec des pétales 24. Dans l'exemple décrit, il y a 3 pétales. Bien entendu, d'autres formes sont tout à fait 30 envisageables. 6 La région centrale 21 est formée par surmoulage sur l'insert 8 qui est en métal, par exemple en acier ou aluminium. L'insert 8 comporte sur son pourtour des créneaux, et la matière surmoulée de la région 21 épouse ces créneaux. 5 L'insert 8 comporte une bague avec notamment des dents pour coopérer avec l'arbre du moteur d'entrainement. L'arbre du moteur chauffe la l'insert 8 qui lui-même chauffe la région centrale 21 lors du fonctionnement du système de ventilation. L'invention a encore pour objet un procédé de fabrication de l'hélice 1, 10 comportant l'étape suivante : - surmouler l'élément de montage 8 avec le matériau de la région centrale 21. Selon l'un des aspects de l'invention, les matériaux des régions centrale 21 et périphérique 22 sont moulés en même temps. 15 En variante, REVENDICATIONS1. Hélice de ventilateur, notamment pour le refroidissement du moteur d'entraînement d'un véhicule automobile, comprenant un moyeu (3) et des pales (2) se raccordant au moyeu (3), hélice dans laquelle le moyeu comporte un élément de montage agencé pour coopérer avec un arbre d'un moteur d'entrainement de l'hélice, le moyeu comporte une région centrale (21) qui est adjacente à l'élément de montage et une région périphérique réalisées en matériaux différents d'une région à l'autre, le matériau de la région centrale présentant une température de fusion supérieure à la température de fusion de la région périphérique (22), les deux matériaux étant notamment à base de matière plastique. 2. Hélice selon la revendication 1, dans laquelle la région périphérique (22) entoure complètement la région centrale (21). 3. Hélice selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la région périphérique et les pales sont dans le même matériau. 4. Hélice selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le matériau de la région centrale est du PA / FP (PolyamideiPolypropylène) 5. Hélice selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le matériau de la région périphérique est du PR (Polypropylène), notamment du PP-GF 30. 6. Hélice selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le moyeu est réalisé en les deux matériaux qui sont notamment obtenus par surmoulage de l'une des régions sur l'autre ou par co-moulage des régions. 7. Hélice selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle les régions centrale et périphérique se raccordent entre elles via une ligne de jonction (23), laquelle ligne de jonction est par exemple circulaire, ou présente une forme avec des pétales ou ondulations. 8. Hélice selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle la région centrale (21) présente un pourtour avec des formes agencées pour mieux ancrer mécaniquement les région centrale et périphérique entre elles, ces formes étant par exemple un ou des pétales, ou un ou des créneaux. 9. Hélice selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle l'élément de montage ou insert (8) est en métal, par exemple en acier ou aluminium. 10. Système de ventilation comportant l'hélice selon l'une des revendications précédentes et un échangeur de chaleur avec un fluide réfrigérant qui y circule, l'hélice étant disposée entre l'échangeur de chaleur et le moteur du véhicule. 10 11. Procédé de fabrication d'une hélice selon Tune des revendications 1 à 9, comportant l'étape suivante : - Surmouler l'élément de montage, encore ppelé insert, avec le matériau de la 15 région centrale. 12. Procédé selon la revendication 11, dans lequel les matériaux des régions centrale et périphérique sont moulés en même temps. 20 13. Procédé selon la revendication 11, dans lequel les matériaux des régions centrale et périphérique sont moulés en deux opérations successives. 25