Ventilateur pour le refroidissement d'un moteur La présente invention a pour objet un ventilateur pour le refroidissement d'un moteur.
Le ventilateur selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend des pales dont le pas est réglé automatiquement pendant la marche en réponse aux variations de sa vitesse de rotation, afin de maintenir à une valeur sensiblement constante le débit .d'air pendant au moins une grande partie de la gamme des vitesses de rotation du ventilateur.
Trois modes de réalisation de l'objet de l'inven tion seront décrits, à titre d'exemple, en se référant au dessin annexé auquel la fig. 1 est une vue en perspective d'un ventila teur de refroidissement à quatre pales, à pas automa tiquement variable, pour moteur de véhicule ; la fig. 2 est une vue, avec arrachement partiel, d'une pale du ventilateur de la fig. 1, vue dans le sens de la flèche II de cette figure ;
la fig. 3 est une vue, avec arrachement partiel, de la pale représentée à la fig. 2 et du moyeu du ventilateur, dans le sens de la flèche III de la fig. 1 ; la fig. 4 est une vue en perspective d'un ventila teur à quatre pales, sensible à la température cons tituant un second mode de réalisation, et la fig. 5 est une vue en perspective, avec arra chement partiel, d'une partie de la pale et du moyeu d'un ventilateur selon un troisième mode de réa lisation.
Dans le mode de réalisation représenté sur les fig. 1, 2 et 3, un ventilateuT de refroidis eurent 11 à quatre pales utilisable sur un véhicule automobile pour assurer le refroidissement du moteur, comprend un moyeu 12 qui peut être fixé à une poulie (non représentée) montée de manière à pouvoir être entrainée, par l'intermédiaire d'une courroie ou d'un élément analogue, par le moteur. Le moyeu est fixé à la poulie par des boulons (non représentés) qui passent dans les quatre trous 13 pratiqués dans le moyeu.
Le moyeu comprend deux éléments en acier embouti 14 et 15 dont la forme est telle que, lors qu'on les réunit par quatre rivets 16, ils constituent un moyeu avec quatre saillies tubulaires 17 dirigées radialement vers l'extérieur. Chacune de ces saillies porte une pale 18, réglable angulairement en ce qui concerne son pas, par rapport à la saillie tubulaire 17 et autour de l'axe longitudinal de changement de pas.
Chaque pale comprend une portion active en tô'_e 19 cambrée et une portion 20 qui est soudée par points à la portion 19 et profilée de façon à définir avec la portion 19 une douille permettant de monter la pale sur la saillie tubulaire 17, en ménageant le jeu indispensable pour le mouvement de changement de pas.
Sur la fig. 2, on voit que chaque saillie tubulaire 17 présente deux boutonnières dont l'une est repré sentée en 21, un organe d'arrêt constitué par une broche 22 étant fixé à la base de la pale et passant à travers ces deux boutonnières. Ainsi, la broche 22 coopère avec les boutonnières 21 pour limiter l'ampli tude du réglage de changement de pas de la pale correspondante 18.
Sur la fig. 3, on voit qu'un ressort de torsion à double boucle 23, prévu pour chaque pale 18, est attaché par son extrémité radialement intérieure au rivet correspondant 16, et, par suite, au moyeu 12, tandis que son extrémité radialement extérieure est reliée aux portions 24 et 25 des éléments emboutis 19 et 20 respectivement, en passant sur un rivet 26 qui passe dans un trou 27 percé dans les portions 24 et 25, ce qui assure une fixation solide de la partie terminale extérieure du ressort de torsion.
En plus de son rôle limitant l'amplitude du changement de pas des pales, chaque broche 22 en combinaison avec les boutonnières associées 21 constitue une butée de sécurité pour la pale 18 en cas de rupture du ressort de torsion 23. Il existe un jeu de 1,5 mm entre le diamètre de chaque bro che et la largeur des boutonnières, de sorte qu'en cas de rupture d'un ressort, la broche porte contre le côté radialement extérieur de la boutonnière corres pondante et que la pale ne peut se séparer du moyeu.
En service, aux faibles vitesses de rotation du moteur, les pales 18 ont un pas relativement grand, mais à mesure que le moteur prend de la vitesse, les moments centrifuges de torsion qui se développent dans les pales augmentent également, de sorte que les pales tournent, la direction réduisant leur pas à l'encontre de l'action des ressorts de torsion 23.
Aux vitesses de fonctionnement relativement fai bles, avec un grand pas des pales, le ventilateur débite un volume donné d'air de refroidissement. Lorsque la vitesse du ventilateur augmente, si le pas des pales restait le même, il se produirait un accrois sement du volume d'air débité par le ventilateur. Cependant, la réduction automatique du pas pro duite par les moments centrifuges de torsion déve loppés, s'opposant à l'action des ressorts de torsion, est telle que le volume d'air débité par le ventilateur reste sensiblement constant.
Ce volume d'air sensi blement constant est déterminé par la surface utile des pales, les caractéristiques des ressorts de torsion et la gamme des vitesses dans laquelle le ventilateur doit fonctionner.
En réglant ainsi le volume d'air débité par le ventilateur, la puissance qu'il absorbe sur toute l'étendue de sa gamme de vitesses n'augmente que très faiblement depuis sa plus faible vitesse de rota tion jusqu'au régime de vitesse le plus élevé, contrai rement à la puissance relativement accrue consom mée par les ventilateurs à pas fixe sur une gamme de vitesses de rotation semblable.
Bien que les pales 18 soient attachées au moyeu 12 par les ressorts de torsion 23, lorsque la charge due à la force centrifuge sur les pales augmente avec l'accroissement de la vitesse du ventilateur, il se pro duit un léger allongement des ressorts de torsion, de l'ordre de 0,1 à 0,2 mm, que permet le jeu ménagé entre chaque broche 22 et les boutonnières 21.
Du fait que les ressorts de torsion 23 ne servent pas seulement à s'opposer aux moments de torsion dus à la force centrifuge mais constituent également des éléments de retenue des pales dans le sens radial, il est évident que le frottement dans le ventilateur est très faible, si bien que la sensibilité du ventilateur au changement de pas est grande.
Par suite du bouclage des ressorts de torsion, un élément de ressort à deux fils présentant les caractéristiques nécessaires est prévu pour chaque pale. Lorsqu'on utilise le ventilateur décrit sur un véhicule relativement rapide, l'effet de la pression de l'air sur le ventilateur doit être pris, au moins par tiellement, en considération pour déterminer les caractéristiques des ressorts de torsion et obtenir du ventilateur le débit d'air sensiblement constant néces- saire pour refroidir le moteur.
Dans une variante légèrement modifiée du mode de réalisation qui a été décrit à propos des fig. 1 à 3, les dimensions des boutonnières et des broches et les caractéristiques des ressorts de torsion sont détermi nées de telle façon qu'en cas de vitesse de rotation excessive indésirable, les ressorts de torsion ne soient pas soumis à une traction résultante excessive, mais que cette charge soit transmise directement par chaque broche 22 au côté radialement extérieur de chaque boutonnière 21 et, donc, au moyeu 12. On empêche ainsi une surtension des ressorts de torsion.
A la fi-. 4, on a représenté un ventilateur de refroidissement pour moteur de véhicule, dont la construction est fondamentalement la même que celle du ventilateur selon les fig. 1 à 3. Cependant, ce ventilateur est pourvu d'un dispositif sensible à la température, désigné dans son ensemble par 31, de sorte que le réglage angulaire du pas des pales ne dépend plus seulement des moments de torsion engen drés par la force centrifuge sur les pales elles-mêmes, mais aussi de la température de l'air traversant le ventilateur.
Le dispositif sensible à la température comprend un absorbeur de chaleur formé par un .disque 32 muni d'une série d'ailettes 33 dirigées radialement vers l'avant. Ce disque est fixé rigidement par des boulons 34 à la face antérieure du moyeu 12 du ventilateur, ces boulons servant également à monter le ventilateur sur sa poulie d'entraînement (non représentée). Le disque est espacé légèrement de l'avant du moyeu par des entretoises 35 portées par les boulons 34.
Un second disque 36, qui est par tiellement représenté sur la figure dans la partie arra chée du disque 32, est monté par rapport aux élé ments d'espacement 35 de façon à pouvoir effectuer un mouvement angulaire limité autour de l'axe de rotation du ventilateur et par rapport au disque 32, des fentes allongées appropriées 37 étant prévues dans ce but. Le second disque 36 est percé de quatre ouvertures dont l'une est représentée en 38, et les broches d'arrêt 22, fixées aux bases des pales, sont plus longues que dans le précédent mode de réalisa- tion et s'engagent vers l'avant chacune dans une ouverture 38.
Le second disque 36 est découpé en deux parties diamétralement opposées, dont l'une est représentée en 39 sur la figure.
La face postérieure du disque 32 porte deux thermositats à cire, dont l'un est représenté en 40. Les pistons 41 des deux thermostats sont respectivement en contact, par l'intermédiaire de ressorts à lames dont l'un est indiqué en 42, avec les faces radiales 43 (dont une seule est visible sur la figure) formées par les parties découpées 39 du second disque 36.
Ainsi, l'absorbeur de chaleur ou disque 32 est en rapport de conduction thermique avec les deux thermostats 40 et, lorsque la température de l'air tra versant le ventilateur augmente, l'absorbeur élève la température des thermostats et il en résulte un dépla cement des pistons 41 provoquant un déplacement angulaire du second disque 36 autour de l'axe de rotation du ventilateur. Comme le disque 36 est relié aux prolongements des broches 22, ce mouvement se traduit par un mouvement simultané des pales 18 dans le sens augmentant le pas.
Lorsque le ventilateur tourne aux faibles vitesses de rotation du moteur, les pales ont un pas relative ment grand, mais à mesure que le moteur prend de la vitesse, les moments de torsion développés par la force centrifuge dans les pales augmentent également, comme il a été décrit à propos des fig. 1 à 3, de façon que les pales tournent dans le sens diminuant le pas à l'encontre de l'action des ressorts de torsion à l'intérieur des pales.
Avant de traverser le ventilateur, l'air de refroi dissement du moteur passe à travers un radiateur à eau classique faisant partie du moteur. Ainsi, l'air servant au refroidissement du moteur absorbe une quantité de chaleur qui dépend de la température de marche du moteur.
Lorsque cet air atteint une tem pérature déterminée, les thermostats 40 interviennent pour faire tourner le second disque 36 dans le sens augmentant le pas des pales. ;'agencement est tel que le mouvement tendant à augmenter le pas qui s'effectue dans le sens inverse de celui réduisant le pas sous l'action des moments de torsion dus à la force centrifuge se produit à une température d'envi ron 5,60 C au-dessus de la température de réglage des thermostats. Lorsque les pales se déplacent vers la position de grand pas, le débit d'air augmente pour assurer un surcroit de refroidissement, comme cela peut être nécessaire lorsque le véhicule roule lentement sur une route encombrée, avec des arrêts fréquents.
Lorsque la vitesse de rotation du ventilateur aug mente ensuite, les ressorts à lames 42 procurent suf fisamment d'élasticité dans la liaison entre les ther mostats et les pales pour permettre à celles-ci de se mouvoir dans le sens réduisant le pas proportionnel lement à la vitesse de rotation, mais le déplacement des thermostats ayant cependant augmenté la valeur de la vitesse de rotation à laquelle commence ce mouvement de réduction du pas.
Ainsi, avec un ventilateur du type représenté à la fi-. 4, à un régime relativement lent avec un grand pas des pales, le ventilateur débite un volume d'air donné pour le refroidissement. Lorsque la vitesse du ventilateur augmente avec celle du moteur, si le pas des pales était resté le même, le volume d'air débité par le ventilateur serait augmenté. Toutefois, la réduc tion automatique du pas, obtenue par les moments de torsion dus à la force centrifuge à l'encontre de l'action des ressorts de torsion est telle que l'on maintient sensiblement constant, pendant le régime normal du véhicule, le volume d'air fourni par le ventilateur.
Si toutefois la vitesse devient très lente, avec tendance du moteur à surchauffer, le dispositif sensible à la température entre en action pour main tenir le moteur sensiblement entre des limites de températures prédéterminées.
En réglant ainsi le volume d'air traversant le ventilateur, la puissance absorbée par le ventilateur sur toute sa gamme de vitesses de marche n'augmente que faiblement entre la petite vitesse et la grande vitesse de rotation par rapport à la puissance relati vement plus importante qui est absorbée par le ven tilateur du type à pas fixe entre des limites de vites ses de marche similaires.
Sur la fig. 5, on a représenté une partie d'un moyeu et d'une pale d'un ventilateur dont la cons truction est similaire à celle des fig. 1 à 3. Cepen dant, ce ventilateur diffère du précédent en ce qu'il permet deux réglages sélectifs minimums du pas des pales 18.
Le dispositif comprend un disque 50, monté sur un @ergot 51 faisant saillie en avant du moyeu 12 du ventilateur. Ce disque présente quatre doigts diri gés radialement vers l'extérieur, un pour chaque pale, et l'un de ces doigts est représenté en 52 sur la figure.
Chaque doigt 52 coopère avec la broche d'arrêt 22 de la pale correspondante. De même qu'à la fig. 4, la broche 22 est prolongée vers l'avant et à l'extérieur de la base de la pale.
Un bonhomme à ressort 53 est monté dans le moyeu, le ressort 54 de celui-ci poussant normale ment la tête 55 vers l'avant du moyeu 12 pour l'engager dans l'une ou l'autre des deux ouvertures 56 et 57 formées dans le disque 50. De cette façon, le disque peut être calé dans l'une ou l'autre de deux positions angulaires suivant celle des ouvertures 56 ou 57 dans laquelle la tête 55 du bonhomme est enga gée.
Dans la première position, dans laquelle la tête est engagée dans l'ouverture 56, les doigts extérieurs 52 sont placés à distance des broches 22 à la base des pales, de manière qu'en marche les pales puissent tourner sur toute l'étendue du changement de pas déterminée par la longueur complète des boutonniè res 21 dans les saillies tubulaires 17. Cette position correspond au réglage d'hiver du ventilateur nécessi tant une plus grande étendue de changement de pas qu'en été.
Lorsque le disque 50 est calé angulairement à sa seconde position par l'enfoncement de la tête 55 pour la dégager de l'ouverture 56 et par rotation du disque 50 jusqu'au moment où la tête 55 s'engage dans l'ouverture 57, le ventilateur est à son réglage d'été.
Dans ce cas, les doigts extérieurs 52 occupent une position par rapport aux boutonnières 21 dans les saillies tubulaires 17, telle que le mouvement des pales 18 dans le sens de la réduction du pas soit limité du fait que les broches 22 ne peuvent plus se mouvoir complètement jusqu'aux extrémités des boutonnières 21 correspondant au petit pas, mais sont arrêtées dans ce mouvement par les doigts 52 dans une position angulaire qui est d'environ 180 au-dessus de l'angle minimum du petit pas conve nant au réglage d'hiver.
Grâce au disque 50, on obtient un réglage du petit pas minimum relativement élevé de 350 pour l'été, assurant un excès de refroidissement pour les régimes de rotation rapides du moteur. Pour le réglage d'hiver, les pales peuvent tourner jusqu'à un petit pas de 170 et, dans ce cas, le refroidissement supplémentaire d'été est supprimé, puisque les pales atteignent leur position du pas minimum déterminée par toute la longueur des boutonnières 21.
Bien que le passage du réglage d'hiver au réglage d'été ou réciproquement soit relativement facile, puisqu'il ne nécessite que l'enfoncement de la tête 55 et un mouvement angulaire du disque 50 autour de l'ergot 51, on pourrait effectuer le réglage au moyen de cames appropriées de réglage ou d'éléments analogues facilement accessibles pour le conducteur du véhicule dans lequel le ventilateur est installé.
Par ailleurs, bien que, dans le mode de réalisa tion décrit ci-dessus, le nombre des réglages soit limité à deux, on peut envisager des variantes comportant plus de deux réglages, lorsque le véhicule dans lequel le ventilateur est installé doit tourner dans des régions où les températures extérieures varient entre de -rail- des limites.
Bien que le réglage de la gamme du changement de pas ait été prévu uniquement pour les petits pas, on pourrait envisager d'autres réalisations dans les quelles ce réglage serait effectué dans la partie des grands pas de l'étendue de la variation.
Dans .autres réalisations possibles, en plus du disque qui a été décrit à propos de la forme de réalisation précédente, on prévoit un autre disque similaire dont le réglage est indépendant pour per mettre de modifier le réglage du pas vers l'extrémité des grands pas de l'étendue des variations.
Dans une autre variante encore possible, l'agen cement du disque est semblable à celui du mode de réalisation précédent mais ce disque peut être en outre ca'_é angulairement de façon que les doigts radiaux extérieurs puissent être utilisés pour modifier les réglages du pas, aussi bien vers l'extrémité -des grands pas que vers l'extrémité des petits pas de la gamme des réglages.
Cet agencement est tel que, pour passer de la position efficace avec les petits pas, à la position efficace avec les grands pas, cha que doigt est déplacé de façon à passer de l'extrémité des petits pas de la boutonnière 21 d'une pale à l'extrémité des grands pas de la boutonnière 21 de la pale adjacente. De cette manière, chaque doigt occupe des positions prédéterminées dans lesquelles il est associé avec une pale, pour ajuster le réglage des petits pas,.: et il est associé avec une pale voisine pour ajuster les réglages des grands pas.
Bien que, dans tous les modes de réalisation qui ont été décrits en regard du dessin, on ait supposé que le ventilateur était appliqué au moteur d'un véhicule, il est aussi bien applicable avec tous ses avantages aux moteurs des installations fixes.
De plus, bien que tous les ventilateurs décrits comportent quatre pales, on peut envisager des ven tilateurs ayant le nombre désiré de pales.
De plus et bien que, dans les réalisations décri tes, les pales comportent des douilles à l'aide des quelles elles sont montées sur des saillies s'étendant radialement vers l'extérieur du moyeu, il est égale ment possible de munir les pales elles-mêmes de par ties tubulaires montées dans des logements ou douil les formés dans le moyeu.
Enfin, dans d'autres modes de réalisation, au lieu de former le moyeu à l'aide de deux éléments emboutis et réunis l'un à l'autre, il est possible de prévoir une autre forme de construction, par exemple un moyeu usiné dans la masse, et lorsque le moyeu comporte des saillies dirigées radialement vers l'exté rieur, celles-ci peuvent être des pièces rapportées, par exemple soudées ou fixées autrement au moyeu.