FR3073582A1

FR3073582A1 - Helice pour ventilateur de systeme thermique de vehicule automobile, ventilateur et systeme thermique comprenant une telle helice

Info

Publication number: FR3073582A1
Application number: FR1756203A
Authority: FR
Inventors: Manuel Henner; Bruno Demory
Original assignee: Valeo Systemes Thermiques SAS
Current assignee: Valeo Systemes Thermiques SAS
Priority date: 2017-06-30
Filing date: 2017-06-30
Publication date: 2019-05-17
Anticipated expiration: 2037-06-30
Also published as: US11078920B2; CN110998098B; WO2019002585A1; EP3728861A1; EP3728861B1; CN110998098A; FR3073582B1; US20200141420A1

Abstract

L'hélice (16) pour ventilateur (14) de système thermique (10) de véhicule automobile comprend un bol de réception (22) d'un moteur (18) de l'hélice (16) et au moins une pale (34) reliée au bol de réception (22), le bol de réception (22) comprenant en outre : - un organe central (26) comprenant au moins un orifice traversant (30), - une couronne (28) s'étendant autour de l'organe central (26), la pale (34) s'étendant radialement vers l'extérieur depuis la couronne (28), et - au moins une nervure (36) disposée sur une face avant de la couronne (28), en référence à un sens de circulation d'un flux d'air (F) généré par l'hélice (16), s'étendant radialement vers l'extérieur de façon à présenter une forme courbe orientée en sens inverse d'un sens de rotation de l'hélice (16).

Description

Hélice pour ventilateur de système thermique de véhicule automobile, ventilateur et système thermique comprenant une telle hélice

Domaine de l’invention

L’invention concerne les véhicules et notamment les véhicules automobiles. L’invention concerne également les systèmes thermiques des véhicules. Plus spécifiquement, l’invention concerne les hélices des ventilateurs de ces systèmes thermiques.

Arrière-plan technologique de l’invention

Un véhicule automobile comprend généralement au moins un système thermique. Par exemple, le véhicule automobile comprend un système thermique destiné à assurer une régulation thermique, refroidissement ou chauffage, d’un habitacle du véhicule automobile. Il peut s’agir par exemple d’un système de climatisation du véhicule. Le véhicule automobile comprend également un système thermique destiné à refroidir un moteur, généralement thermique, du véhicule.

Les systèmes thermiques de véhicule automobile comprennent souvent au moins un ventilateur. Le ventilateur est usuellement destiné à diriger un flux d’air au travers d’un échangeur de chaleur qui peut notamment être un échangeur de chaleur à tubes.

Le ventilateur comprend ainsi une hélice dont le travail mécanique nécessaire à sa rotation est fourni par un moteur qui est généralement électrique. L’hélice comprend un bol de réception depuis lequel s’étend une pluralité de pâles. En outre, le moteur de l’hélice est fixé au bol de réception.

Lors de son fonctionnement, le moteur chauffe, ce qui risque de le détériorer. C’est pourquoi, le bol de réception de l’hélice peut avoir deux architectures distinctes afin d’assurer un refroidissement du moteur.

Selon une première architecture, le bol de réception comprend au moins un orifice traversant en regard d’un orifice traversant du moteur. De tels bols de réception sont parfois désignés sous le vocable de « bols ouverts >>. Ainsi, une partie d’un flux d’air engendré par l’hélice traverse le moteur et le bol de réception en raison d’une différence de pression existant entre l’amont et l’aval de l’hélice. Ainsi, le moteur est refroidi de façon relativement efficace. Cependant, cette partie du flux d’air qui a traversé le moteur et le bol de réception, depuis l’aval vers l’amont de l’hélice, vient perturber le flux d’air allant de l’amont vers l’aval de l’hélice. Cette perturbation a pour effet de réduire le rendement de l’hélice.

Selon une seconde architecture, le bol de réception ne comprend pas d’orifice traversant tandis que le moteur en comprend un. Toutefois, le bol de réception comprend un conduit qui mène aux pieds des pâles en aval de l’hélice. De tels bols de réception sont qualifiés de « bols fermés ». Ainsi, une partie du flux d’air engendré par l’hélice traverse le moteur et le conduit. La partie du flux d’air utilisée pour refroidir le moteur est donc confinée dans la partie aval de l’hélice ce qui a pour effet de ne pas altérer le rendement de l’hélice. Cependant, le refroidissement est moins efficace que dans le cas d’un bol de réception ouvert car la partie du flux d’air utilisée pour refroidir le moteur ne présente pas le même débit que dans le cas d’un bol ouvert.

Objet de l’invention

Un but de l’invention est de fournir une hélice pour ventilateur de système thermique qui conserve un bon rendement et dont le moteur peut être refroidi efficacement.

Brève description de l’invention

Pour ce faire, on prévoit selon l’invention une hélice pour ventilateur de système thermique de véhicule automobile caractérisée en ce qu’elle comprend un bol de réception d’un moteur de l’hélice et au moins une pale reliée au bol de réception, le bol de réception comprenant en outre :

- un organe central comprenant au moins un orifice traversant,

- une couronne s’étendant autour de l’organe central, la pale s’étendant radialement vers l’extérieur depuis la couronne, et

- au moins une nervure disposée sur une face avant de la couronne, en référence à un sens de circulation d’un flux d’air généré par l’hélice, s’étendant radialement vers l’extérieur de façon à présenter une forme courbe orientée en sens inverse d’un sens de rotation de l’hélice.

Ainsi, l’organe central du bol de réception comprend un orifice traversant qui est destiné à être disposé en regard d’un orifice traversant du moteur afin de générer un flux d’air destiné à refroidir le moteur. Ce flux d’air présente un débit suffisant pour refroidir efficacement le moteur car il est lié à une différence de pression entre l’amont et l’aval de l’hélice.

De plus, lorsque ce flux d’air quitte l’orifice traversant de l’organe central, il débouche sur une face avant de l’organe central, en amont de l’hélice. On désigne sous les termes « face avant >> de l’organe central ou de la couronne, les faces de l’organe central et de la couronne en regards avec l’amont de l’hélice. Ainsi, des faces opposées de l’organe central et de la couronne sont désignées par les termes « face arrière >>. Le flux d’air gagne donc la face avant de la couronne. La nervure disposée sur la face avant de la couronne est orientée en sens inverse du sens de rotation de l’hélice. C’est pourquoi, la nervure compense une giration transférée au flux d’air en raison de la rotation de l’hélice. Ainsi, lorsque le flux d’air quitte la couronne pour venir au pied de la pâle, il perturbe peu un flux d’air allant de l’amont vers l’aval de l’hélice. En conséquence, le rendement de l’hélice est peu affecté par ce flux d’air.

L’hélice selon l’invention permet donc de refroidir efficacement le moteur en conservant un rendement satisfaisant.

En outre, dans divers modes de réalisation de l'invention, on peut avoir également recours à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes :

un angle formé par une droite tangente à la nervure et passant par une extrémité radiale extérieure de la nervure et une droite passant par un centre de la couronne et l’extrémité radiale extérieure de la nervure est compris entre 15° et 100° et de préférence entre 20° et 80° ; l’angle peut aussi être compris entre 20° et 70° ; de façon générale l’angle est au moins égal à 20° ; il a en effet été constaté que de telles valeurs angulaires permettent de préserver un rendement satisfaisant de l’hélice ;

la couronne s’étend à distance de l’organe central de façon à ménager un passage entre la couronne et l’organe central ;

l’hélice comprend au moins une seconde nervure disposée sur la face avant de la couronne et s’étendant partiellement sur le passage ménagé entre la couronne et l’organe central, la seconde nervure s’étendant radialement vers l’extérieur de façon à présenter une forme courbe orientée en sens inverse du sens rotation de l’hélice ; cette seconde nervure permet aussi de compenser la giration transférée au flux d’air mais également de renforcer structurellement le bol de réception de l’hélice ;

l’organe central est décalé par rapport à la couronne, selon une direction orthogonale à la couronne ;

l’organe central présente une forme de disque ;

l’orifice traversant de l’organe central est ménagé au centre de l’organe central ; et l’organe central, la couronne et la pâle sont venus de matière.

On prévoit également selon l’invention un ventilateur pour système thermique de véhicule automobile comprenant une hélice telle que précédemment décrite et un moteur électrique comprenant un orifice traversant disposé en regard de l’orifice traversant de l’organe central de l’hélice.

On prévoit enfin un système thermique pour véhicule automobile comprenant un ventilateur tel que décrit ci-dessus.

Brève description des dessins

On va maintenant décrire, à titre d’exemple non limitatif, un mode de réalisation de l’invention à l’aide des figures suivantes :

- la figure 1 est une illustration schématique d’une portion d’un système thermique selon l’invention,

- la figure 2 est une vue en perspective d’une hélice du système thermique,

- la figure 3 est une vue en perspective et en coupe de l’hélice et d’un moteur de l’hélice, et

- la figure 4 est une vue en perspective de l’hélice similaire à celle de la figure 2 mais rapprochée de façon à zoomer sur un organe central de l’hélice.

Description détaillée d’un mode de réalisation de l’invention

On a représenté de façon schématique à la figure 1 une portion d’un système thermique 10 selon l’invention. Le système thermique 10 est disposé dans un véhicule automobile. Il a pour fonction de refroidir un moteur thermique qui produit un travail mécanique pour mettre en mouvement le véhicule automobile. On notera que selon l’invention, le système thermique 10 du véhicule automobile peut avoir tout type de fonction et peut par exemple être destiné à assurer une régulation thermique d’un habitacle du véhicule automobile. De même, le système thermique 10 peut être disposé dans tout type de véhicule.

Le système thermique 10 comprend un échangeur de chaleur à plaques 12. Cet échangeur de chaleur à plaques 12 est relié à d’autres parties du système thermique 10. En outre, le système thermique 10 comporte un ventilateur 14. Le ventilateur 14 a pour fonction de diriger un flux d’air F, représenté schématiquement à l’aide d’une flèche sur la figure 1, vers l’échangeur à plaques 12.

Le ventilateur 14 comprend une hélice 16 et un moteur électrique 18. Le moteur électrique 18 délivre un travail mécanique de façon à permettre à l’hélice 16 de produire le flux d’air F. Comme illustré sur la figure 1, l’hélice 16 démarque un espace amont 19 et un espace aval 20. Lorsque le ventilateur 14 fonctionne, une pression est plus importante dans l’espace aval 20 que dans l’espace amont 19.

On va maintenant décrire plus précisément l’hélice 16 à l’aide des figures 2 à 4. Sur ces figures, on a représenté une face dite « avant >> de l’hélice 16. Cette face est en regard de l’espace amont 19. Une face opposée de l’hélice, dite face « arrière >> est en regard de l’espace aval 20. Ainsi, les faces avant et arrière sont définies en référence au sens de circulation du flux d’air F généré par l’hélice 16 lorsque cette dernière est en fonctionnement.

L’hélice 16 comprend un bol de réception 22. Le bol de réception 22 permet de fixer le moteur électrique 18 à l’hélice 16 comme illustré sur la figure 3. Comme l’indique cette figure, le moteur électrique 18 comporte une carcasse 24 longiligne dont une extrémité longitudinale est fixée à une face arrière du bol de réception 22.

Le bol de réception 22 comprend un organe central 26 et une couronne 28. L’organe central 26 présente une forme de disque plan et comprend un orifice traversant 30 ménagé en son centre. Le moteur électrique 18 comprend également un orifice traversant 31 s’étendant le long d’une direction longitudinale du moteur électrique 18. Ainsi, comme on l’observe sur la figure 3, l’orifice traversant 31 du moteur électrique 18 est en regard de l’orifice traversant 30 de l’organe central 26 du bol de réception 22. Ces deux orifices traversant 30, 31 sont de plus disposés l’un à la suite de l’autre de façon à former un circuit pneumatique comme il sera décrit plus en détail plus loin.

De plus, l’organe central 26 comporte trois orifices 32 qui ont pour fonction d’accueillir des moyens de fixation de l’organe central 26 au moteur électrique 18. La couronne 28 est également plane et s’étend autour et à distance de l’organe central 26 de façon à ménager un passage entre la couronne 28 et l’organe central 26. L’organe central 26 est décalé vers l’avant par rapport à la couronne 28, dans une direction parallèle au flux d’air F qui est aussi une direction orthogonale à la couronne 28.

L’hélice 16 comprend également une pluralité de pâles 34. Chaque pâle 34 s’étend radialement vers l’extérieur depuis un contour périphérique externe 29 de la couronne 28. L’hélice 16 comprend également une couronne externe 35 qui relie la pluralité de pâles 34 en leurs extrémités radiales extérieures.

En outre, la couronne 28 comprend une première série de nervures 36. Ces nervures 36 sont disposées sur la face avant de la couronne 28. Les nervures 36 s’étendent uniquement sur la face avant de la couronne 28. Ces nervures 36 ont toutes la même forme. Elles s’étendent radialement vers l’extérieur de façon à présenter une forme courbe orientée en sens inverse d’un sens de rotation de la pluralité de pâles 34 de l’hélice 16.

La couronne 28 comporte également une seconde série de nervures 38. Ces nervures 38 comprennent chacune une extrémité radiale intérieure qui est fixée à un contour périphérique 27 de l’organe central 26 comme on le voit notamment sur les figures 3 et 4. En outre, les nervures 38 s’étendent en partie sur la face avant de couronne 28. Ainsi, les nervures 38 s’étendent partiellement sur le passage ménagé entre l’organe central 26 et la couronne 28. En outre, les nervures 38 ont une forme courbe identique à celles des nervures 36. Elles s’étendent donc également radialement vers l’extérieur de façon à présenter une forme courbe orientée en sens inverse d’un sens de rotation de la pluralité de pâles 34 de l’hélice 16. De plus, les nervures 38 ont en outre une fonction de renforcement structurel du bol de réception 22. Elles ont également une fonction de liaison entre l’organe central 26 et la couronne 28.

Dans ce mode de réalisation, la première série de nervures 36 et la seconde série de nervures 38 présentent une courbure identique. Ainsi, un angle formé par une droite tangente à l’une des nervures 36, 38 et passant par son extrémité radiale extérieure et une droite passant par un centre de la couronne 28 et cette extrémité radiale extérieure est au moins égale à 15° ou à 20°. De préférence, cet angle est compris entre 20° et 70° ou encore entre 20° 80°. Cet angle peut également être compris plus généralement entre 15° et 100°. De même, dans ce mode de réalisation, la première série de nervures 36 et la seconde série de nervures 38 ont des épaisseurs identiques.

On notera par ailleurs que selon une variante du présent mode de réalisation, la première série de nervures 36 et la seconde série de nervures 38 peuvent présenter des courbures différentes. En outre, deux nervures 36 peuvent avoir des courbures différentes entre elles. De même, deux nervures 38 peuvent aussi avoir des courbures différentes entre elles. Par ailleurs, les nervures 36 et 38 peuvent ne pas avoir des épaisseurs identiques. De la même façon, deux nervures 36 ou deux nervures 38 peuvent avoir des épaisseurs ou des longueurs différentes entre elles.

Dans ce mode de réalisation, l’hélice 16 est formée par injection. Ainsi, l’organe central 26, la couronne 28, la pluralité de pâles 34 et la couronne externe 35 sont venus de matière. L’hélice est alors formée en une seule et même pièce, formant une pièce monobloc, qui peut être obtenue notamment par injection de matière plastique dans un moule. Selon des variantes, au moins l’un parmi l’organe central 26, la couronne 28, la pluralité de pâles 34 et la couronne externe 35 peut être formé séparément puis assemblé aux autres parties de l’hélice 16.

On va maintenant décrire un refroidissement du moteur électrique 18 lorsque le ventilateur 14 est actionné.

Comme précédemment indiqué, lorsque le ventilateur 14 est actionné, un flux d’air F est généré par la pluralité de pâles 34 depuis l’espace amont 19 vers l’espace aval 20. Ce flux d’air F entraîne donc l’apparition d’une pression plus importante dans l’espace aval 20 que dans l’espace amont 19.

C’est pourquoi, un second flux d’air, dont le débit est largement inférieur au flux d’air F, traverse l’orifice traversant 31 du moteur électrique 18, puis l’orifice traversant 30 de l’organe central 26. Il refroidit donc le moteur électrique 18. En outre, il gagne donc la face avant de 5 l’organe central 26 d’où il est dirigé radialement vers l’extérieur. Il rencontre donc les nervures 38 puis les nervures 36. Comme elles sont orientées en sens inverse du sens de rotation de la pluralité de pâles 34, ces nervures 36, 38 compensent la giration conférée par la rotation de l’hélice 16 au second flux d’air. En conséquence, lorsque ce second flux d’air gagne les pieds de la pluralité de pâles 34, il perturbe peu le flux d’air F. Ainsi, un rendement 10 de l’hélice 16 est peu affecté.

Bien entendu, on pourra apporter à l’invention de nombreuses modifications sans sortir du cadre de celle-ci.

L’organe central 26 pourra avoir une forme carrée ou encore une forme quelconque.

Claims

Revendications

1. Hélice (16) pour ventilateur (14) de système thermique (10) de véhicule automobile caractérisée en ce qu’elle comprend un bol de réception (22) d’un moteur (18) de l’hélice (16) et au moins une pale (34) reliée au bol de réception (22), le bol de réception (22) comprenant en outre :

- un organe central (26) comprenant au moins un orifice traversant (30),

- une couronne (28) s’étendant autour de l’organe central (26), la pale (34) s’étendant radialement vers l’extérieur depuis la couronne (28), et

- au moins une nervure (36) disposée sur une face avant de la couronne (28), en référence à un sens de circulation d’un flux d’air (F) généré par l’hélice (16), s’étendant radialement vers l’extérieur de façon à présenter une forme courbe orientée en sens inverse d’un sens de rotation de l’hélice (16).
2. Hélice (16) selon la revendication précédente, dans laquelle un angle formé par une droite tangente à la nervure (36) et passant par une extrémité radiale extérieure de la nervure (36) et une droite passant par un centre de la couronne (28) et l’extrémité radiale extérieure de la nervure (36) est compris entre 15° et 100° et de préférence entre 20 ° et 80 °.
3. Hélice (16) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la couronne (28) s’étend à distance de l’organe central (26) de façon à ménager un passage entre la couronne (28) et l’organe central (26).
4. Hélice (16) selon la revendication précédente, comprenant au moins une seconde nervure (38) disposée sur la face avant de la couronne (28) et s’étendant partiellement sur le passage ménagé entre la couronne (28) et l’organe central (26), la seconde nervure (38) s’étendant radialement vers l’extérieur de façon à présenter une forme courbe orientée en sens inverse du sens rotation de l’hélice (16).
5. Hélice (16) selon la revendication précédente, dans laquelle l’organe central (26) est décalé par rapport à la couronne (28), selon une direction orthogonale à la couronne (28).
6. Hélice (16) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l’organe central (26) présente une forme de disque.
7. Hélice (16) selon la revendication précédente, dans laquelle l’orifice traversant (30) de l’organe central (26) est ménagé au centre de l’organe central (26).
8. Hélice (16) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l’organe central (26), la couronne (28) et la pâle (34) sont venus de matière.
9. Ventilateur (14) pour système thermique (10) de véhicule automobile comprenant une
10 hélice (16) selon l’une quelconque des revendications précédentes et un moteur électrique (18) comprenant un orifice traversant (31) disposé en regard de l’orifice traversant (30) de l’organe central (26) de l’hélice (16).

10. Système thermique (10) pour véhicule automobile comprenant un ventilateur (14)
15 selon la revendication précédente.