EP0183596B1 - Dispositif de refroidissement du fluide caloporteur d'un moteur thermique - Google Patents

Dispositif de refroidissement du fluide caloporteur d'un moteur thermique Download PDF

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EP0183596B1
EP0183596B1 EP19850402165 EP85402165A EP0183596B1 EP 0183596 B1 EP0183596 B1 EP 0183596B1 EP 19850402165 EP19850402165 EP 19850402165 EP 85402165 A EP85402165 A EP 85402165A EP 0183596 B1 EP0183596 B1 EP 0183596B1
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EP
European Patent Office
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radiator
cooling device
electric motor
fixed
fixing means
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EP19850402165
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Alain Rudi
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Original Assignee
Aciers et Outillage Peugeot SA
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/001—Casings in the form of plate-like arrangements; Frames enclosing a heat exchange core
    • F28F9/002—Casings in the form of plate-like arrangements; Frames enclosing a heat exchange core with fastening means for other structures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P5/00—Pumping cooling-air or liquid coolants
    • F01P5/02—Pumping cooling-air; Arrangements of cooling-air pumps, e.g. fans or blowers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2070/00—Details
    • F01P2070/50—Details mounting fans to heat-exchangers

Definitions

  • the invention relates to a device for cooling the heat transfer fluid of a heat engine comprising a radiator fixed to a chassis, for example of a motor vehicle, and at least one fan motor comprising an electric motor and a propeller fixed to the shaft of the electric motor.
  • the electric motor was generally fixed with the propeller fixed on its shaft, to a fixing frame comprising support arms and integral with a fixed part integral itself with the bodywork or chassis of the motor vehicle so as to constitute a fan.
  • This fixing frame occupies a significant thickness along the longitudinal axis of the vehicle, which adds to the necessary functional clearance, to be left with the nearest fixed member.
  • the invention proposes to eliminate these drawbacks without reducing the cooling efficiency.
  • the subject of the invention is a device for cooling the heat transfer fluid of a heat engine comprising a radiator fixed to a chassis, for example of a motor vehicle, and at least one fan motor comprising an electric motor and a propeller, the hub consists of a bowl, the edge of which surrounds part of the electric motor, said propeller being fixed on the shaft of the electric motor, characterized in that the electric motor is fixed directly to the radiator by means of fixing means located in line with the projection of the master torque of the bowl of the propeller and in that the edge of the bowl surrounds the part of the electric motor and the part of the fixing means projecting from the radiator.
  • the invention also relates to a device of the aforementioned type, characterized in that the radiator comprises as many housings as motor fans, adapted to receive a corresponding electric motor.
  • the radiator has a shape such that it approximately covers the angular sector described by the blades of the fan (s).
  • Fig. 1 is a top view of a first embodiment in which a fan motor is fixed directly to a honeycomb radiator 1.
  • the cooling device has been shown by way of example in front of an internal combustion engine 2 parallel to the front face of the latter and therefore perpendicular to an axis ⁇ A ', corresponding in the case of a motor vehicle, to the direction of travel.
  • the fan motor 4 comprises an electric motor 5, the shaft 6 of which extends in a direction opposite to the radiator along the axis AA ', and a propeller 7.
  • the propeller 7 consists of a circular bowl, the bottom 8 of which is fixed at its center to the shaft 6 and whose edge 9 extends towards the radiator around the electric motor and carries the blades 10 on its periphery.
  • the electric motor 5 has several fixing lugs 11 arranged at the periphery of its face opposite its shaft 6. Tie rods 12, one end of which is threaded, pass through cells formed by the cooling surfaces and fixing lugs and nuts 13 are tightened on the threaded ends, so that the electric motor is fixed to the front face of the radiator without contact with this face outside the fixing lugs 11.
  • fixing means for example studs, welded to the circulation channels of the heat transfer fluid.
  • a plate 14 has been placed against the rear face of the radiator, so that the tie rods 12 passing through it, the clamping force is applied to this plate and not directly to the cells.
  • This plate 14 may have the shape of a crown, a disc or the like.
  • This plate has the function of reducing the unit compression on the beam dimpled, due to the fastening of the fixing means and, when it is made of elastic or soft material, of damping the vibrations generated by a possible lack of balance of the fan motor 4.
  • the bowl of the propeller has a diameter such that it surrounds this engine as well as the fixing means protruding from the front face of the radiator.
  • the efficiency of the fan is practically not reduced by the fact that the engine masks part of the radiator, since the zones located axially on either side of the central part devoid of propeller blades 7 , formed by the bowl thereof, are practically not traversed by the air flow A generated by the rotating propeller.
  • the corresponding area of the radiator therefore practically does not participate in the heat exchange.
  • the fan motor can of course be placed upstream or downstream of the radiator relative to the direction of movement of the vehicle.
  • FIGS. 2A and 2B show a cooling device according to the invention in which a special non-standard radiator is used.
  • the cooling device 15 is placed upstream of an engine (not shown) relative to the direction of movement.
  • the cooling device 15 comprises a radiator 16, perpendicular to the axis ⁇ ⁇ ′ of the motor vehicle, on one face of which is fixed a fan motor 17 consisting of an electric motor 18 whose shaft 19 is directed opposite the radiator and a propeller 20 whose bowl is fixed by its bottom 21 to the shaft 19, the edge 22 of the bowl carrying blades 23.
  • a housing 24 is provided in the radiator 16 opposite the master torque of the bowl 21, 22 of the propeller 20.
  • This housing has a diameter greater than that of the electric motor 18, so that the latter is introduced partially along its axis longitudinal and along the axis AA 'and fixed on the periphery of the housing 24 formed for example by a central manifold 25 of the circulation channels of the heat transfer fluid.
  • fixing lugs 26 provided on the periphery of the motor 18, are crossed by studs 27 fixed on the periphery of the housing on the opposite face of the propeller 20. Nuts 28 are tightened against the lugs on the threaded ends of studs 27.
  • the studs can also be fixed on opening flow channels to form the housing 24.
  • the bowl of the propeller has a diameter such that its edge 22 surrounds the part of the electric motor projecting from the housing and the means for fixing this motor.
  • Such a device has the same advantages as the device of FIG. 1 and the axial size of the fan is reduced to the width of the edge 22 of the bowl of the propeller, that is to say practically to the width of the blades 23.
  • Fig. 3 shows a schematic front view of a cooling device 30 comprising a radiator 31 on which are fixed two motor fans 32 in order to evacuate a greater number of calories as is sometimes necessary for diesel engines with turbocharger and for vehicles with air conditioning devices.
  • These two fan motors each include an electric motor 33, fixed to the radiator according to the mode of FIG. 1 or of FIG. 2A, and a propeller 34, fixed to the shaft of the electric motor.
  • the radiator has the form of two thick discs or cylindrical parts 35 joined by a throttled part 36 of the same thickness.
  • Such a shape is particularly advantageous because it allows a significant gain in material and weight compared to a conventional rectangular radiator 37 shown in broken lines.
  • the discs 35 have approximately the same diameter as the master torque of each propeller 34, the areas removed with respect to a rectangular radiator practically not participating in the heat exchange.
  • a radiator therefore has an efficiency substantially identical to that of a rectangular radiator within the perimeter of which it fits. It goes without saying that such a radiator can be designed for a single fan. It would then have the shape of a thick disc.

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Description

  • L'invention concerne un dispositif de refroidissement du fluide caloporteur d'un moteur thermique comprenant un radiateur fixé sur un châssis par exemple de véhicule automobile, et au moins un motoventilateur comprenant un moteur électrique et une hélice fixée sur l'arbre du moteur électrique.
  • Dans la technique antérieure, comme par exemple dans le dispositif décrit dans le FR-A-2 252 030, on fixait généralement le moteur électrique avec l'hélice fixée sur son arbre, à un châssis de fixation comportant des bras supports et solidaire d'une partie fixe solidaire elle-même de la carrosserie ou du châssis du véhicule automobile de manière à constituer une soufflante. Ce châssis de fixation occupe une épaisseur importante selon l'axe longitudinal du véhicule, qui s'ajoute au jeu fonctionnel nécessaire, à laisser avec l'organe fixe le plus proche.
  • Une telle configuration entraîne un encombrement important ainsi qu'un poids élevé du dispositif de refroidissement. De plus, les bras-supports sont source de bruits aérauliques audibles, en particulier du fait que, l'hélice étant alors éloignée du radiateur, il se crée des tourbillons entre les pales de l'hélice et le radiateur. Ces tourbillons empêchent également l'obtention d'un écoulement d'air parallèle aux parois de refroidissement. Enfin, le montage de chacun des éléments du dispositif de refroidissement doit être effectué séparément sur le châssis du véhicule automobile, ce qui rend l'assemblage compliqué et difficilement automatisable.
  • L'invention se propose de supprimer ces inconvénients sans diminuer l'efficacité du refroidissement.
  • A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de refroidissement du fluide caloporteur d'un moteur thermique comprenant un radiateur fixé sur un châssis, par exemple de véhicule automobile, et au moins un motoventilateur comprenant un moteur électrique et une hélice dont le moyeu est constitué par un bol dont le bord entoure une partie du moteur électrique, ladite hélice étant fixée sur l'arbre du moteur électrique, caractérisé en ce que le moteur électrique est fixé directement sur le radiateur par l'intermédiaire de moyens de fixation situés au droit de la projection du maître-couple du bol de l'hélice et en ce que le bord du bol entoure la partie du moteur électrique et la partie des moyens de fixation faisant saillie du radiateur.
  • L'invention a également pour objet un dispositif du type précité, caractérisé en ce que le radiateur comporte autant de logements que de motoventilateurs, adaptés pour recevoir un moteur électrique correspondant.
  • Avantageusement, le radiateur a une forme telle qu'il couvre approximativement le secteur angulaire décrit par les pales du ou des motoventilateurs.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et en se référant aux dessins annexés sur lesquels:
    • - la Fig. 1 est une vue de côté en coupe d'un premier mode de réalisation d'un dispositif de refroidissement selon l'invention et du moteur thermique;
    • - la Fig. 2A est une vue de côté en coupe d'un deuxième mode de réalisation d'un dispositif de refroidissement selon l'invention;
    • - la Fig. 2B est une vue arrière selon la flèche F1 du radiateur et du moteur électrique du dispositif de refroidissement de la Fig. 2A;
    • - la Fig. 3 est une vue schématique de face d'un dispositif de refroidissement selon l'invention à deux ventilateurs.
  • La Fig. 1 est une vue de dessus d'un premier mode de réalisation dans lequel un motoventilateur est fixé directement sur un radiateur 1 à faisceau alvéolé.
  • Le dispositif de refroidissement a été représenté à titre d'exemple en avant d'un moteur à combustion interne 2 parallèlement à la face avant de ce dernier et donc perpendiculairement à un axe Δ A', correspondant dans le cas d'un véhicule automobile, à la direction de déplacement.
  • Le motoventilateur 4 comprend un moteur électrique 5 dont l'arbre 6 s'étend dans une direction opposée au radiateur selon l'axe A A', et une hélice 7. L'hélice 7 est constituée par un bol circulaire dont le fond 8 est fixé en son centre à l'arbre 6 et dont le bord 9 s'étend en direction du radiateur autour du moteur électrique et porte les pales 10 sur sa périphérie.
  • Le moteur électrique 5 comporte plusieurs pattes de fixation 11 disposées à le périphérie de sa face opposée à son arbre 6. Des tirants 12, dont une extrémité est filetée, passent au travers d'alvéoles formés par les surfaces de refroidissement et des pattes de fixation et des écrous 13 sont serrés sur les extrémités filetées, de sorte que le moteur électrique est fixé sur la face avant du radiateur sans contact avec cette face en dehors des pattes de fixation 11.
  • Il est également possible de prévoir des tubes entretoises traversant le radiateur, les moyens de fixation passant au travers de ces tubes. Dans ce cas, on peut fixer le motoventilateur sur tout genre de radiateur moyennant une adaptation pour le passage des tubes.
  • Il est également possible de prévoir des moyens de fixation, par exemple des goujons, soudés sur les canaux de circulation du fluide caloporteur.
  • Avantageusement, une plaque 14 a été placée contre la face arrière du radiateur, de sorte que les tirants 12 passant à travers elle, la force de serrage est appliquée sur cette plaque et non directement sur les alvéoles. Cette plaque 14 peut avoir la forme d'une couronne, d'un disque ou autre. Cette plaque a pour fonction de diminuer la compression unitaire sur le faisceau alvéolé, due au serraqe des moyens de fixation et, lorsqu'elle est réalisée en matière élastique ou tendre, d'amortir les vibrations engendrées par un défaut d'équilibrage éventuel du motoventilateur 4.
  • On peut noter qu'une autre plaque (non représentée) peut être placée contre la face avant du radiateur dans le même but. Avantageusement, on a utilisé ici un moteur électrique dit "plat", dont l'épaisseur selon l'axe A A' est inférieure à son diamètre de sorte que l'encombrement selon t'axe A A' est faible.
  • Le bol de l'hélice a un diamètre tel qu'il entoure ce moteur ainsi que les moyens de fixation dépassant de la face avant du radiateur.
  • Avec un tel dispositif l'efficacité du motoventilateur n'est pratiquement pas diminuée par le fait que le moteur masque une partie du radiateur, car les zones situées axialement de part et d'autre de la partie centrale dépourvue de pales de l'hélice 7, constituée par le bol de celle-ci, ne sont pratiquement pas parcourues par le flux d'air A généré par l'hélice en rotation. La zone correspondante du radiateur ne participe donc pratiquement pas à l'échange thermique.
  • Avec un tel mode de réalisation, il est possible de fixer le motoventilateur sur tout radiateur standard comportant un faisceau d'alvéoles sans le modifier, en réduisant ainsi l'encombrement du motoventilateur 4 selon l'axe A A' à l'épaisseur du bol de l'hélice 7 plus un jeu fonctionnel. De plus, il est possible de rapprocher les pales 10 aussi près du radiateur que désiré. Il est ainsi possible de fournir des dispositifs de refroidissement montés (moteur-hélice-radiateur), facilement mis en place sur le châssis d'un véhicule.
  • Le motoventilateur peut bien entendu être placé en amont ou en aval du radiateur par rapport au sens de déplacement du véhicule.
  • Les figures 2A et 2B représentent un dispositif de refroidissement selon l'invention dans lequel on utilise un radiateur spécial non standard.
  • Comme dans l'exemple précédent, le dispositif de refroidissement 15 est placé en amont d'un moteur (non représenté) par rapport au sens du déplacement.
  • Le dispositif de refroidissement 15 comprend un radiateur 16, perpendiculaire à I'axe Δ Λ' du véhicule automobile, sur une face duquel est fixé un motoventilateur 17 constitué d'un moteur électrique 18 dont l'arbre 19 est dirigé à l'opposé du radiateur et d'une hélice 20 dont le bol est fixé par son fond 21 à l'arbre 19, le bord 22 du bol portant des pales 23.
  • Un logement 24 est prévu dans le radiateur 16 en regard du maître-couple du bol 21, 22 de l'hélice 20. Ce logement a un diamètre supérieur à celui du moteur électrique 18, de sorte que ce dernier est introduit partiellement selon son axe longitudinal et selon l'axe A A' et fixé sur la périphérie du logement 24 formé par exemple par un collecteur central 25 des canaux de circulation du fluide caloporteur. A cet effet, des pattes de fixation 26 prévues sur la périphérie du moteur 18, sont traversées par des goujons 27 fixés sur la périphérie du logement sur la face en regard de l'hélice 20. Des écrous 28 sont serrés contre les pattes sur les extrémités filetées des goujons 27.
  • Les goujons peuvent egalement être fixés sur des canaux d'écoulement s'épanouissant pour former le logement 24.
  • Le bol de l'hélice a un diamètre tel que son bord 22 entoure la partie du moteur électrique dépassant du logement et les moyens de fixation de ce moteur.
  • Afin d'avoir une fixation sûre, il est nécessaire de prévoir au moins trois ensembles de fixation 26, 27 et 28. Des dispositifs de centrage et d'amortissement 29 sont prévus sur la partie du moteur électrique introduite dans le logement. Il est nécessaire de prévoir au moins trois dispositifs de centrage, comme représenté sur la Fig. 2B, qui peuvent par exemple être en matériau elastique et serrés dans le logement 24 lors du montage du moteur électrique. Ces dispositifs de centrage permettent en même temps l'amortissement des vibrations.
  • Un tel dispositif présente les mêmes avantages que le dispositif de la Fig. 1 et l'encombrement axial du motoventilateur se trouve réduit à la largeur du bord 22 du bol de l'hélice c'est-à-dire pratiquement à la largeur des pales 23.
  • Dans un tel dispositif il n'est pas nécessaire d'utiliser un moteur "plat" ce qui permet donc de réduire le diamètre du moteur électrique et par cela, celui de la zone du radiateur ne participant pas à l'échange thermique, c'est-à-dire le zone centrale de l'hélice dépourvue un pales.
  • La Fig. 3 représente une vue de face schématique d'un dispositif de refroidissement 30 comprenant un radiateur 31 sur lequel sont fixés deux motoventilateurs 32 afin d'évacuer un plus grand nombre de calories comme c'est parfois nécessaire pour des moteurs diesel avec turbocompresseur et pour des véhicules munis de dispositifs de conditionnement d'air.
  • Ces deux motoventilateurs comprennent chacun un moteur électrique 33, fixé au radiateur selon le mode de la Fig. 1 ou de la Fig. 2A, et une hélice 34, fixée à l'arbre du moteur électrique.
  • Le radiateur a la forme de deux disques épais ou parties cylindriques 35 réunis par une partie étranglée 36 de même épaisseur.
  • Une telle forme est particulièrement avantageuse car elle permet un gain de matière et de poids important par rapport à un radiateur rectangulaire classique 37 représenté en traits interrompus.
  • En effet, les disques 35 ont approximativement le même diamètre que le maître couple de chaque hélice 34, les zones supprimées par rapport à un radiateur rectangulaire ne participant pratiquement pas à l'échange thermique. Un tel radiateur présente donc une efficacite sensiblement identique à celle d'un radiateur rectangulaire dans le périmètre duquel il s'inscrit. Il va de soi qu'un tel radiateur peut être conçu pour un seul motoventilateur. Il aurait alors la forme d'un disque épais.

Claims (9)

1. Dispositif de refroidissement du fluide caloporteur d'un moteur thermique comprenant un radiateur (1; 16; 31) fixé sur un châssis, par exemple de véhicule automobile, et au moins un motoventilateur (4; 17; 32) comprenant un moteur électrique (5; 18; 33) et une hélice (7, 20, 34) dont le moyeu est constitué par un bol dont le bord (9; 22) entoure une partie du moteur électrique, ladite hélice étant fixée sur l'arbre du moteur électrique, caractérisé en ce que le moteur électrique (5; 18; 33) est fixé directement sur le radiateur par l'intermédiaire de moyens de fixation (11, 12, 13, 25, 26, 27) situés au droit de la projection du maître-couple du bol de l'hélice et en ce que le bord du bol entoure la partie du moteur électrique (5; 18; 33) et la partie des moyens de fixation faisant saillie du radiateur.
2. Dispositif de refroidissement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de fixation (11, 12, 13) passent au travers d'alvéoles formés par les surfaces de refroidissement du radiateur (5; 31) ou au travers des tubes entretoises disposés dans l'épaisseur du radiateur.
3. Dispositif de refroidissement selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'au moins une plaque (14) en matière élastique d'amortissement des vibrations est disposée sur l'un ou l'autre des côtés du radiateur, les moyens de fixation prenant appui sur cette ou ces plaques.
4. Dispositif de refroidissement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de fixation sont fixés sur des canaux de circulation du fluide caloporteur.
5. Dispositif de refroidissement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le radiateur (16; 31) comporte autant de logements (24) que de motoventilateurs (15 ; 32) adaptés pour recevoir chacun un moteur électrique (18, 33) correspondant.
6. Dispositif de refroidissement selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de fixation (26) sont fixés sur la périphérie d'un collecteur central (29) du radiateur, qui forme le logement (24).
7. Dispositif de refroidissement selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de fixation sont fixés sur des canaux d'écoulement s'épanouissant pour former le logement (24).
8. Dispositif de refroidissement selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que le moteur électrique (18 ; 33) est muni de dispositifs élastiques de centrage et d'amortissement (28) précontraints au montage entre le moteur et la paroi du logement (24).
9. Dispositif de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le radiateur (31) est constitué d'autant de parties cylindriques ou de disques épais (36) que de motoventilateurs (32), reliés entre eux par des étranglements (35).
EP19850402165 1984-11-14 1985-11-08 Dispositif de refroidissement du fluide caloporteur d'un moteur thermique Expired EP0183596B1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

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FR8417386 1984-11-14
FR8417386A FR2573128B1 (fr) 1984-11-14 1984-11-14 Dispositif de refroidissement du fluide caloporteur d'un moteur thermique.

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Publication Number Publication Date
EP0183596A1 EP0183596A1 (fr) 1986-06-04
EP0183596B1 true EP0183596B1 (fr) 1988-05-18

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EP19850402165 Expired EP0183596B1 (fr) 1984-11-14 1985-11-08 Dispositif de refroidissement du fluide caloporteur d'un moteur thermique

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EP (1) EP0183596B1 (fr)
JP (1) JPS61126316A (fr)
DE (1) DE3562794D1 (fr)
ES (1) ES290506Y (fr)
FR (1) FR2573128B1 (fr)

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