Brevet FR3077339A1 — publié le 20190802

VENTILATEUR POUR VEHICULE AUTOMOBILE L'invention a pour objet un ventilateur pour un groupe moto-ventilateur de véhicule automobile. De façon générale, un tel ventilateur comprend une hélice munie d'une pluralité de pales, l'hélice étant montée pivotante autour d'un axe de rotation. Ce type de ventilateur, dit ventilateur axial, permet de générer un fort débit d'air, et trouve une application par exemple dans le refroidissement d'échangeurs pour le refroidissement moteur ou encore en entrée d'un dispositif de ventilation, de chauffage et/ou climatisation d'un flux d'air à destination de l'habitacle du véhicule automobile. Toutefois, selon l'état de fonctionnement du véhicule, la présente même de ce ventilateur constitue un inconvénient. C'est le cas en particulier quand le mouvement de déplacement du véhicule crée un débit d'air suffisant pour assurer la fonction refroidissement ; alors, le ventilateur forme un obstacle à l'écoulement de l'air, réduisant de ce fait le débit d'air utile au refroidissement. C'est également le cas lorsqu'il n'est pas du tout nécessaire, voire préjudiciable, d'avoir un flux d'air sur des échangeurs, par temps froid notamment. En effet, le moteur étant froid, il est préférable de laisser le liquide de refroidissement monter rapidement en température pour limiter la consommation de carburant (et donc les émissions de dioxyde de carbone) due à des frottements importants dans le moteur. Au contraire, le ventilateur contribue à refroidir le moteur au lieu de laisser le liquide de refroidissement moteur se réchauffer. De plus, à grande vitesse, il peut ne pas être nécessaire d'avoir un flux d'air sur les échangeurs. Dans ce cas, l'air s'engouffrant dans le compartiment moteur en passant par les échangeurs et le ventilateur 2 contribue fortement à augmenter le coefficient de frottement du véhicule, ce qui entraine une augmentation de la consommation de carburant et donc des émissions de dioxyde de carbone plus importantes. Le but de l'invention est de remédier au moins partiellement à cet 5 inconvénient. A cet effet, l'invention a pour objet un ventilateur pour un groupe moto-ventilateur de véhicule automobile, comprenant une hélice munie d'une pluralité de pales, l'hélice étant montée pivotante autour d'un axe de rotation, au moins l'une des pales, dite pale à surface variable, comprenant io une surface variable dans un plan orthogonal à l'axe de rotation. Ainsi, avantageusement, la surface de propulsion s'adapte aux besoins en refroidissement du véhicule automobile. Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite au moins une pale à surface variable est montée pivotante autour d'un axe de pivotement faisant 15 un angle non nul avec l'axe de rotation de l'hélice, entre une première position et une deuxième position, la pale à surface variable laissant passer plus d'air dans la première position que dans la deuxième position. Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite au moins une pale à surface variable présente une section comprenant un bord d'attaque, un 20 bord de fuite, opposé au bord d'attaque, un premier et un deuxième profils, s'étendant chacun entre le bord d'attaque et le bord de fuite, la première position correspondant à une position dans laquelle la surface variable est délimitée essentiellement par le bord d'attaque, dite position d'ouverture et la deuxième position correspondant à une position dans laquelle la surface 25 variable est délimitée essentiellement entre le bord d'attaque et le bord de fuite, dite position de fermeture. Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque pale est à surface variable. L'invention a également pour objet un groupe moto-ventilateur 3 comprenant un ventilateur tel que décrit précédemment. L'invention a également pour objet un module d'échange de chaleur pour véhicule automobile, comprenant un groupe moto-ventilateur tel que décrit précédemment, et au moins un échangeur de chaleur, le ventilateur et 5 l'échangeur de chaleur étant positionnés l'un relativement à l'autre de sorte qu'un flux d'air mis en mouvement par le ventilateur alimente en air l'échangeur de chaleur. L'invention a également pour objet un procédé de ventilation d'un flux d'air mis en mouvement par le module d'échange comprenant le ventilateur 10 tel que décrit précédemment, comprenant une étape de positionnement de chacune des pales de surface variable selon un état de fonctionnement du véhicule. Selon une autre caractéristique de l'invention, chacune des pales de surface variable est positionnée en position d'ouverture quand le véhicule 15 se déplace dans des conditions telles que le débit d'air généré par le déplacement suffit au refroidissement moteur. Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé comprend une étape d'arrêt de pivotement de l'hélice. Selon une autre caractéristique de l'invention, chacune des pales de 20 surface variable est positionnée en position de fermeture quand aucun refroidissement moteur n'est nécessaire. Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé comprend une étape d'arrêt de pivotement de l'hélice. Selon une autre caractéristique de l'invention, chacune des pales de 25 surface variable est positionnée dans une position intermédiaire entre la position d'ouverture et la position de fermeture quand un refroidissement moteur est nécessaire et qu'un refroidissement par le déplacement du véhicule seul ne suffit pas. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la 4 lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 illustre une vue en perspective d'un module d'échanges de chaleur équipé d'un ventilateur selon la présente invention ; 5 - la figure 2 illustre une vue en perspective d'un détail du ventilateur de la figure 1 dans une première position, et une coupe transversale de ce dit détail; - la figure 3 illustre une vue en perspective d'un détail du ventilateur de la figure 1 dans une deuxième position ; 10 - les figures 4 à 9 illustrent le ventilateur de la figure 1 selon la première position pour les figures 4 et 5 (respectivement vu de face et de côté), une autre position intermédiaire pour les figures 6 et 7 (respectivement vu de face et de côté) et la deuxième position pour les figures 8 et 9 (respectivement vu de face et de côté) ; et 15 - les figures 10 et 11 illustrent des courbes schématiques représentant respectivement une évolution d'une pression statique et un rendement en fonction d'un débit d'air. Module d'échange de chaleur L'invention a pour objet un ventilateur 1 pour un groupe moto-ventilateur 20 2 de véhicule automobile. L'invention a également pour objet un module d'échange de chaleur 3, comprenant le groupe moto-ventilateur 2 et au moins un échangeur de chaleur 4. L'échangeur de chaleur 4 permet le conditionnement thermique d'un 25 fluide faisant partie d'une boucle thermodynamique du véhicule automobile, comme pour le refroidissement du moteur ou le traitement thermique de l'air à destination de l'habitacle. Comme visible sur la figure 1, le groupe moto-ventilateur 2 et l'échangeur 5 de chaleur 4 sont positionnés l'un relativement à l'autre de sorte qu'un flux d'air mis en mouvement par le ventilateur 1 alimente en air l'échangeur de chaleur 4. Le ventilateur 1 est disposé en amont de l'échangeur de chaleur 4 sur la 5 figure 1 relativement à un flux d'air provenant de l'extérieur du véhicule, le ventilateur 1 permettant de générer un débit d'air dans l'échangeur de chaleur 4. Ventilateur Comme visible sur les figures 2 à 9, le ventilateur 1 comprend une hélice 10 H munie d'une pluralité de pales 6. L'hélice H est montée pivotante autour d'un arbre moteur 7 s'étendant selon une direction R et formant un axe de rotation R de l'hélice 6. En d'autres termes, le ventilateur 1 est de type axial. Sur les modes de réalisation illustrés, chacun des pales 6 présente une 15 surface variable dans un plan P orthogonal à l'axe de rotation R, référencée 8, comme il va être détaillé ultérieurement. Comme particulièrement visible sur la figure 2, chaque pale présente une section transversale délimitée par un bord d'attaque 11, un bord de fuite 15, opposé au bord d'attaque 11 et un premier et un deuxième profils 12, 14, 20 s'étendant chacun entre le bord d'attaque 11 et le bord de fuite 15. Comme visible sur les figures 2 et 3, chaque pale 6 est montée pivotante autour d'un axe L sécant de l'axe de rotation R. Un angle 0 de calage entre une corde C de la pale 6 et le plan de rotation est donc variable selon la position de pivotement de la pale 6. 25 Chaque pale 6 est solidaire par une extrémité 9 d'une couronne 10 centrée sur l'arbre moteur 7. Un actionneur 16, tel qu'un servomoteur, commande le pivotement des 6 pales 6. Chaque pale 6 pivote entre une première position, dite position d'ouverture, et une deuxième position, dite position de fermeture, la pale laissant passer plus d'air dans la première position que dans la deuxième 5 position. Dans la position d'ouverture, illustrée sur les figures 2, 4 et 5, la surface variable 8 de chaque pale 6 est essentiellement délimitée par le bord d'attaque 11. Ainsi, dans cette position, la résistance de la pale à l'écoulement de l'air 10 F est minimale. Dans la position de fermeture, illustrée sur les figures 3, 8 et 9, la surface variable 8 de chaque pale 6 est essentiellement délimitée entre le bord d'attaque 11 et le bord de fuite 12. Ainsi, dans cette position, la résistance de la pale à l'écoulement de l'air 15 F est maximale. Comme il ressort également des figures 3, 8 et 9, les pales 6 sont espacées les unes des autres de sorte que dans la position de fermeture, l'air soit bloqué et ne puisse pas traverser le ventilateur 1. Entre la position d'ouverture et la position de fermeture, de préférence, 20 plusieurs positions intermédiaires sont possibles, dont l'une est illustrée sur les figures 6 et 7. Dans cette position intermédiaire illustrée, la surface variable 8 présente une aire intermédiaire entre celle des positions d'ouverture et de fermeture, ce qui permet d'adapter le débit généré, selon le niveau de refroidissement 25 souhaité par exemple. Procédé de ventilation L'invention a également pour objet un procédé de ventilation d'un flux d'air mis en mouvement par le module d'échange 3. 7 Le procédé comprend une étape de positionnement de chacune des pales 6 selon un état de fonctionnement du véhicule, par exemple selon le niveau de refroidissement moteur. Chacune des pales 6 est avantageusement positionnée en position 5 d'ouverture quand le véhicule se déplace dans des conditions telles que le débit d'air généré par le déplacement suffit au refroidissement moteur. Le ventilateur offre dans cette position une résistance minimale à l'air, ce qui réduit les pertes de charge et augmente le débit d'air pénétrant dans l'échangeur de chaleur 4. 10 De préférence, le procédé comprend également une étape d'arrêt de pivotement de l'hélice, le pivotement de l'hélice n'étant pas souhaité. Avantageusement, les pales 6 sont positionnées en position de fermeture quand aucun refroidissement moteur n'est nécessaire. De préférence, dans cette situation, l'hélice est à l'arrêt. 15 Le blocage de l'air dans cette position permet d'isoler l'échangeur de chaleur de l'extérieur du véhicule, ce qui assure un réchauffement plus rapide du fluide de travail circulant dans l'échangeur 4. Quand un refroidissement moteur est nécessaire et qu'un refroidissement par le déplacement du véhicule seul ne suffit pas, les pales 6 sont 20 positionnées dans l'une des positions intermédiaires entre la position d'ouverture et la position de fermeture, selon le débit et la pression d'air souhaités au niveau de l'échangeur 4. Le changement de l'angle de calage des pâles au cours du pivotement des pales 6 dans les positions intermédiaires permet d'assurer une bonne 25 performance de refroidissement tout en maximisant le rendement aérodynamique de l'hélice pour plusieurs points de fonctionnement, comme visible sur les figures 10 et 11. Comme il ressort de ces figures, la pale est positionnée pour un débit 8 donné selon la position intermédiaire dont le rendement est maximal, ce qui permet d'améliorer la performance de ventilation. Au contraire, cela n'est pas faisable pour une hélice à calage fixe puisqu'une REVENDICATIONS1. Ventilateur pour un groupe moto-ventilateur de véhicule automobile, comprenant une hélice munie d'une pluralité de pales (6), l'hélice étant montée pivotante autour d'un axe de rotation (R), au moins l'une des pales, dite pale à surface variable, comprenant une surface (8) variable dans un plan (P) orthogonal à l'axe de rotation (R). 2. Ventilateur selon la revendication 1, dans lequel ladite au moins une pale (6) à surface variable (8) est montée pivotante autour d'un axe de pivotement (L) faisant un angle non nul avec l'axe de rotation (R) de l'hélice entre une première position et une deuxième position, la pale à surface variable (6) laissant passer plus d'air dans la première position que dans la deuxième position. 3. Ventilateur selon la revendication précédente, dans lequel ladite au moins une pale (6) à surface variable (6) présente une section comprenant un bord d'attaque (1 1 ), un bord de fuite (15), opposé au bord d'attaque (11), un premier et un deuxième profils (12, 14), s'étendant chacun entre le bord d'attaque (11) et le bord de fuite (15), la première position correspondant à une position dans laquelle la surface variable (8) est délimitée essentiellement par le bord d'attaque, dite position d'ouverture, et la deuxième position correspondant à une position dans laquelle la surface variable (8) est délimitée essentiellement entre le bord d'attaque (11) et le bord de fuite (15). 4. Ventilateur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel chaque pale (6) est à surface variable. 5. Groupe moto-ventilateur comprenant un ventilateur (1) selon l'une des revendications précédentes. 6. Module d'échange de chaleur pour véhicule automobile, comprenant un groupe moto-ventilateur (2) selon la revendication précédente, et au 10 moins un échangeur de chaleur (4), le ventilateur (1) et l'échangeur de chaleur (4) étant positionnés l'un relativement à l'autre de sorte qu'un flux d'air mis en mouvement par le ventilateur (1) alimente en air l'échangeur de chaleur (4). 5 7. Procédé de ventilation d'un flux d'air mis en mouvement par le module d'échange de la revendication 6 comprenant le ventilateur selon la revendication 3 ou la revendication 4 dans sa dépendance à la revendication 3, le procédé comprenant une étape de positionnement de chacune des pales de surface variable selon un état de fonctionnement du 10 véhicule. 8. Procédé de ventilation selon la revendication 7, dans lequel chacune des pales (6) de surface variable (8) est positionnée en position d'ouverture quand le véhicule se déplace dans des conditions telles que le débit d'air généré par le déplacement suffit au refroidissement moteur. 15 9. Procédé selon la revendication précédente, comprenant une étape d'arrêt de pivotement de l'hélice. 10. Procédé selon la revendication 7, dans lequel chacune des pales (6) de surface variable (8) est positionnée en position de fermeture quand aucun refroidissement moteur n'est nécessaire. 20 11. Procédé selon la revendication précédente, comprenant une étape d'arrêt de pivotement de l'hélice. 12. Procédé selon la revendication 7, dans lequel chacune des pales de surface variable est positionnée dans une position intermédiaire entre la position d'ouverture et la position de fermeture quand un refroidissement 25 moteur est nécessaire et qu'un refroidissement par le déplacement du véhicule seul ne suffit pas.