EP0524863A1

EP0524863A1 - Fan rotor

Info

Publication number: EP0524863A1
Application number: EP92402064A
Authority: EP
Inventors: Bernard Michel
Original assignee: Renault Vehicules Industriels SA
Current assignee: Renault Trucks SAS
Priority date: 1991-07-26
Filing date: 1992-07-17
Publication date: 1993-01-27
Also published as: FR2679606B1; FR2679606A1

Abstract

The fan rotor comprises a plurality of blades 1 which are securely fastened to a central hub 2, and a rotary outer cylindrical hoop 3 connecting the ends of the blades to one another. The hoop 3, made for example of aluminium, is a part separate from the assembly formed by the blades 1 and the central hub 2, obtained for example by moulding a synthetic material. The blades 1 are clamped under angular and circumferential stress inside the hoop 3 in order to form an assembly. Tenons 4 contribute to the assembly. The fan rotor may be used for cooling an internal combustion engine. <IMAGE>

Description

Des ventilateurs à hélice axiale sont utilisés dans de multiples applications chaque fois qu'il est nécessaire d'obtenir un brassage d'air. En particulier dans les dispositifs de refroidissement pour moteur à combustion interne utilisant l'eau comme liquide de refroidissement, il est classique d'accélérer les échanges de chaleur du radiateur ou de l'échangeur de chaleur eau/air, en disposant devant celui-ci un ventilateur à hélice.Axial propeller fans are used in multiple applications whenever it is necessary to obtain air mixing. In particular in cooling devices for an internal combustion engine using water as coolant, it is conventional to accelerate the heat exchanges of the radiator or of the water / air heat exchanger, by placing in front of it. a propeller fan.

Les hélices de ces ventilateurs comprennent généralement une pluralité de pales solidaires d'un moyeu central qui peut être fixe par tout moyen approprié sur un axe entraîne en rotation.The propellers of these fans generally comprise a plurality of blades integral with a central hub which can be fixed by any suitable means on an axis driven in rotation.

On améliore sensiblement les performances d'un tel ventilateur en disposant autour des pales une virole cylindrique. Une telle virole peut être fixe, le ventilateur étant entraîné en rotation à l'intérieur de la virole en laissant un écartement entre l'extrémité des pales tournantes et la virole fixe. On obtient cependant des performances aérodynamiques, nettement supérieures ainsi qu'un meilleur rendement et un niveau sonore plus faible lorsque la virole est solidaire des pales. On parle alors de virole tournante celle-ci étant entraînée en rotation avec les pales du ventilateur.The performance of such a fan is significantly improved by having a cylindrical ferrule around the blades. Such a ferrule can be fixed, the fan being driven in rotation inside the ferrule, leaving a gap between the end of the rotating blades and the fixed ferrule. However, aerodynamic performance is obtained, which is clearly superior, as well as better performance and a lower noise level when the shell is integral with the blades. This is called a rotating ferrule, this being driven in rotation with the blades of the fan.

Les viroles tournantes pour ventilateur à hélice sont actuellement réalisées de deux manières.Rotating shrouds for propeller fans are currently produced in two ways.

Selon un premier mode de réalisation, les différentes pales de l'hélice du ventilateur ainsi que la virole sont obtenues directement par moulage d'une matière synthétique. La fabrication d'une telle hélice de ventilateur présente cependant des inconvénients. en effet la virole étant intégrée dans le moule de fabrication de l'hélice il est nécessaire de prévoir autant de moules que de diamètre d'hélice.According to a first embodiment, the different blades of the fan propeller as well as the ferrule are obtained directly by molding a synthetic material. However, the manufacture of such a fan propeller has drawbacks. in fact, the shell being integrated into the propeller manufacturing mold, it is necessary to provide as many molds as there are propeller diameters.

Dans un autre mode de réalisation, les pales de l'hélice du ventilateur sont réalisées en métal notamment en métal léger tel que de l'aluminium. La virole tournante est alors soudée aux extrémités des différentes pales de l'hélice. Un tel mode de réalisation présente cependant l'inconvénient d'augmenter notablennent la complexité et la durée de fabrication. De plus, l'hélice munie de sa virole tournante soudée présente un poids important qui limite les caractéristiques de fonctionnement du ventilateur.In another embodiment, the blades of the fan propeller are made of metal, in particular light metal such as aluminum. The rotating ferrule is then welded to the ends of the different blades of the propeller. However, such an embodiment has the disadvantage of significantly increasing the complexity and the duration of manufacture. In addition, the propeller fitted with its rotating ferrule welded has a significant weight which limits the operating characteristics of the fan.

La présente invention a pour objet une hélice de ventilateur qui supprime les inconvénients des modes de réalisation de l'art antérieur et qui permette en particulier de simplifier la fabrication et autorise de manière simple la réalisation d'une pluralité d'hélices de diamètres différents comportant chacune une virole tournante à partir d'un seul type d'hélice de grand diamètre.The subject of the present invention is a fan propeller which eliminates the drawbacks of the embodiments of the prior art and which in particular makes it possible to simplify the manufacture and simply authorizes the production of a plurality of propellers of different diameters comprising each a rotating ferrule from a single type of large diameter propeller.

L'invention permet ainsi la fabrication par moulage en matière synthétique dans un seul moule des pales et du moyeu central d'une hélice pouvant être utilisée dans des ventilateurs de différents diamètres.The invention thus allows the manufacture by molding of synthetic material in a single mold of the blades and of the central hub of a propeller which can be used in fans of different diameters.

L'hélice de ventilateur selon l'invention comprend une pluralité de pales solidaires d'un moyeu central et une virole cylindrique externe tournante reliant entre elles l'extrémité des pales. Selon l'invention, la virole est une pièce distincte de l'ensemble formé par les pales et le moyeu central et les pales sont serrées avec une contrainte circonférentielle et angulaire à l'intérieur de la virole de façon à former un assemblage.The fan propeller according to the invention comprises a plurality of blades secured to a central hub and a rotating external cylindrical shell connecting the ends of the blades to each other. According to the invention, the ferrule is a separate part from the assembly formed by the blades and the central hub and the blades are tightened with a circumferential and angular stress inside the ferrule so as to form an assembly.

Après fabrication, par exemple par moulage, du moyeu et des pales, celles-ci peuvent être découpées au diamètre final souhaité pour l'hélice de ventilateur.After manufacture, for example by molding, of the hub and the blades, these can be cut to the final diameter desired for the fan propeller.

La mise en place de la virole rapportée avec précontrainte des pales renforce la tenue mécanique des pales notamment par serrage radial de celles-ci.The fitting of the attached ferrule with prestressed blades increases the mechanical strength of the blades, in particular by radial tightening of the latter.

L'assemblage de la virole avec les pales peut être complété, dans un mode de réalisation avantageux, par des tenons prévus aux extrémités d'au moins certaines des pales et coopérant avec des évidements correspondants pratiqués sur la virole.The assembly of the ferrule with the blades can be completed, in an advantageous embodiment, by studs provided at the ends of at least some of the blades and cooperating with corresponding recesses made on the ferrule.

Les tenons peuvent être prévus au voisinage d'un bord des pales respectives, la virole comportant alors des évidements en forme de fente ouverte.The pins can be provided in the vicinity of an edge of the respective blades, the shell then having recesses in the form of an open slot.

Dans un autre mode de réalisation les tenons peuvent être prévus dans la partie centrale des pales respectives, la virole comportant alors des évidements en forme d'orifice traversant.In another embodiment, the studs can be provided in the central part of the respective blades, the ferrule then comprising recesses in the form of a through orifice.

Ces tenons d'assemblage peuvent être prévus soit sur toutes les pales soit seulement sur certaines d'entre elles.These assembly studs can be provided either on all the blades or only on some of them.

Dans un mode de réalisation préféré de l'invention l'ensemble formé par les pales et le moyeu central est obtenu par moulage d'une matière synthétique.In a preferred embodiment of the invention, the assembly formed by the blades and the central hub is obtained by molding a synthetic material.

La virole peut être une pièce fermée obtenue par tout procédé de fabrication approprie par exemple par moulage ou matriçage. Elle peut être réalisée en matière synthétique de rigidité appropriée ou en métal par exemple en métal léger tel que de l'aluminium.The ferrule can be a closed part obtained by any suitable manufacturing process, for example by molding or stamping. It can be made of synthetic material of suitable rigidity or of metal, for example of light metal such as aluminum.

La virole peut également être réalisée à l'aide d'une ou de plusieurs portions de bande enroulées par exemple en aluminium dont les extrémités sont assemblées entre elles pour former une circonférence fermée. Dans ce mode de réalisation la virole peut être découpée dans une bande métallique puis cintrée sur l'hélice, les extrémités de la bande étant assemblées après rapprochement réalisant la précontrainte des pales. L'assemblage peut se faire par soudure ou par un dispositif d'accrochage approprié des extrémités de la bande.The ferrule can also be produced using one or more portions of strip wound, for example of aluminum, the ends of which are joined together to form a closed circumference. In this embodiment, the ferrule can be cut from a metal strip and then bent on the propeller, the ends of the strip being assembled after bringing together the prestressing of the blades. The assembly can be done by welding or by an appropriate device for hanging the ends of the strip.

L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples non limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lesquels :

la figure 1 est une vue extérieure en élévation d'un premier mode de réalisation d'un hélice de ventilateur selon l'invention;
la figure 2 est une vue en coupe partielle selon un plan radial de l'hélice de la figure 1 montrant la fixation d'une pale sur la virole;
la figure 3 est une vue partielle de dessus selon la flèche F de la figure 2;
la figure 4 est une vue en coupe analogue à celle de la figure 2 d'un autre mode de réalisation de l'invention; et
la figure 5 est une vue partielle de dessus selon la flèche F de la figure 4.

The invention will be better understood on studying the detailed description of some embodiments taken by way of nonlimiting examples and illustrated by the appended drawings in which:

Figure 1 is an external elevational view of a first embodiment of a fan propeller according to the invention;
Figure 2 is a partial sectional view along a radial plane of the propeller of Figure 1 showing the attachment of a blade on the ferrule;
Figure 3 is a partial top view along arrow F of Figure 2;
Figure 4 is a sectional view similar to that of Figure 2 of another embodiment of the invention; and
FIG. 5 is a partial top view along the arrow F in FIG. 4.

Telle qu'elle est illustrée sur les figures 1 à 3, l'hélice de ventilateur selon l'invention, comprend quatre pales 1 solidaires d'un moyeu central 2 l'ensemble étant réalisé par moulage d'une matière synthétique. Une virole cylindrique externe 3 réalisée ici à titre d'exemple en aluminium est rendue solidaire des extrémités des pales 1 de façon à constituer une virole tournante. La virole 3 est une pièce cylindrique obtenue par exemple par matriçage.As illustrated in Figures 1 to 3, the fan propeller according to the invention comprises four blades 1 secured to a central hub 2 the assembly being produced by molding a synthetic material. An external cylindrical shell 3 produced here by way of example in aluminum is made integral with the ends of the blades 1 so as to constitute a rotating ferrule. The ferrule 3 is a cylindrical part obtained for example by stamping.

L'assemblage de la virole 3 avec les extrémités des pales 1 est complété par des tenons 4 prévus au voisinage d'un bord de chaque pale 1. Comme on peut le voir sur les figures 2 et 3 les tenons 4 viennent s'insérer dans des évidements 5 en forme de fente ouverte prévus sur l'un des bords de la périphérie de la virole 3.The assembly of the ferrule 3 with the ends of the blades 1 is completed by studs 4 provided in the vicinity of an edge of each blade 1. As can be seen in FIGS. 2 and 3, the studs 4 are inserted in open slots 5 in the form of an open slot provided on one of the edges of the periphery of the ferrule 3.

Comme on peut le noter en particulier sur la figure 2, la virole 3 présente un profil convexe vers l'intérieur, l'ensemble ayant donc une forme torique améliorant les caractéristiques aérodynamiques du ventilateur.As can be noted in particular in FIG. 2, the ferrule 3 has a profile which is convex inwards, the assembly therefore having a toroidal shape improving the aerodynamic characteristics of the fan.

Pour la fabrication d'une telle hélice de ventilateur, on réalise tout d'abord au moyen d'un moule unique l'ensemble constitué par les pales 1 et le moyeu 2 en résine synthétique ou en tout autre matériau moulable léger. Les dimensions totales des pales 1 peuvent être supérieures à celles de l'hélice illustrée sur les figures 1 à 3. Dans ce cas il suffit, pour obtenir le diamètre souhaité, de découper les extrémités des pales 1 en laissant subsister les tenons 4. Ce découpage est particulièrement aisé à pratiquer lorsqu'on utilise une matière synthétique. On comprend qu'il est ainsi possible d'utiliser un seul moule pour divers diamètres d'hélice. La virole est quant à elle fabriquée indépendamment, par exemple en aluminium, et, dans le mode de réalisation illustré, sous la forme d'une pièce cylindrique fermée.For the manufacture of such a fan propeller, first of all, by means of a single mold, the assembly consisting of the blades 1 and the hub 2 is made of synthetic resin or any other light moldable material. The total dimensions of the blades 1 can be greater than those of the propeller illustrated in FIGS. 1 to 3. In this case it suffices, in order to obtain the desired diameter, to cut the ends of the blades 1 while leaving the studs 4. This cutting is particularly easy to practice when using a synthetic material. We understand that it is thus possible to use a single mold for various propeller diameters. The ferrule is itself independently produced, for example from aluminum, and, in the illustrated embodiment, in the form of a closed cylindrical part.

Pour procéder à l'assemblage des pales 1 à l'intérieur de la virole 3 on soumet les pales 1 à un effort de cambrage au moyen d'une presse. La presse peut par exemple venir s'appuyer axialement sur le moyeu 2 tandis que les extrémités des pales sont maintenues en position. Compte tenu de la souplesse du matériau utilisé pour la réalisation des pales 1 celles-ci se cambrent et il devient possible, en bénéficiant de la diminution du diamètre total de l'hélice, d'introduire celle-ci à l'intérieur de la virole 3. Après positionnement correct des différents tenons 4 dans les fentes 5, on relâche l'effort exercé sur les pales qui se trouvent automatiquement assemblées avec une contrainte évitant tout risque de jeu en fonctionnement. Cette contrainte est de préférence créée à la fois suivant la circonférence, le diamètre de l'hélice avant montage dans la virole étant supérieur au diamètre de la virole et suivant une direction angulaire entraînant une contrainte de torsion des différentes pales 1. L'extrémité de la pale 1 illustrée sur la figure 2 est donc serrée à force contre l'alésage de la virole 3. De la même manière, on voit sur la figure 3 que l'une des faces du tenon 4 est serrée sur le bord de la fente 5 sur lequel elle vient prendre appui.To proceed with the assembly of the blades 1 inside the shell 3, the blades 1 are subjected to a bending force by means of a press. The press can for example come to bear axially on the hub 2 while the ends of the blades are held in position. Taking into account the flexibility of the material used for the production of the blades 1 these are arched and it becomes possible, by taking advantage of the reduction in the total diameter of the propeller, to introduce it inside the ferrule 3. After correct positioning of the different tenons 4 in the slots 5, the force exerted on the blades which are automatically assembled with a stress is released, preventing any risk of play in operation. This constraint is preferably created both along the circumference, the diameter of the propeller before mounting in the ferrule being greater than the diameter of the ferrule and in an angular direction causing a torsional stress of the different blades 1. The end of the blade 1 illustrated in FIG. 2 is therefore forcibly tightened against the bore of the ferrule 3. In the same way, it can be seen in FIG. 3 that one of the faces of the tenon 4 is tightened on the edge of the slot 5 on which it comes to support.

Bien que ces différentes contraintes puissent être obtenues par simple frottement des extrémités des pales sur l'alésage de la virole, on comprend cependant qu'il est préférable de prévoir, au moins sur certaine des pales 1, les tenons 4 illustrés à titre d'exemple sur les figures 1 à 3. L'existence de ces tenons permet de fixer avec précision les contraintes exercées sur les pales lors de l'assemblage.Although these various constraints can be obtained by simple rubbing of the ends of the blades on the bore of the ferrule, it is however understood that it is preferable to provide, at least on some of the blades 1, the pins 4 illustrated by way of example in FIGS. 1 to 3. The existence of these tenons makes it possible to precisely fix the stresses exerted on the blades during assembly.

Dans un autre mode de réalisation non illustré sur les figures, la virole est découpée initialement sous la forme d'une bande métallique puis cintrée sur l'hélice, le serrage réalisant les contraintes mentionnées précédemment. La fixation des extrémités de la bande peut être faite par soudure ou par encliquetage ou tout autre moyen approprié.In another embodiment not illustrated in the figures, the ferrule is initially cut in the form of a metal strip and then bent on the propeller, the tightening realizing the constraints mentioned above. The ends of the strip can be fixed by welding or by snap-fastening or any other suitable means.

En fonction des exigences de tenue mécanique de l'assemblage il peut être approprié de placer les tenons, non plus sur l'un des bords des pales 1 comme illustré sur les figures 1 et 3, mais au contraire en position centrale comme illustré sur la variante des figures 4 et 5 sur lesquelles les pièces identiques portent les mêmes références.Depending on the mechanical strength requirements of the assembly, it may be appropriate to place the studs, no longer on one of the edges of the blades 1 as illustrated in FIGS. 1 and 3, but on the contrary in the central position as illustrated in the variant of Figures 4 and 5 in which the identical parts have the same references.

Dans cette variante, les tenons 4 pénètrent dans des évidements 6 en forme d'orifice traversant pratiqués à des emplacements appropriés sur la périphérie de la virole 3 et s'appuient sur l'un des bords des évidements 6.In this variant, the tenons 4 penetrate into recesses 6 in the form of through orifices made at appropriate locations on the periphery of the shell 3 and rest on one of the edges of the recesses 6.

L'invention peut être avantageusement appliquée en particulier à la réalisation d'un ventilateur de refroidissement pour moteur à combustion interne.The invention can be advantageously applied in particular to the production of a cooling fan for an internal combustion engine.

Claims

Fan propeller comprising a plurality of blades (1) integral with a central hub (2) and a rotating external cylindrical ferrule (3) connecting the ends of the blades, characterized in that the ferrule (3) is a separate part of the assembly formed by the blades (1) and the central hub (2), the blades (1) being tightened with circumferential and angular stress inside the ferrule (3) so as to form an assembly.

Propeller according to claim 1, characterized in that the assembly of the ferrule (3) with the blades (1) is completed by studs (4) provided at the ends of at least some of the blades (1) and cooperating with corresponding recesses made in the shell.

Propeller according to claim 2, characterized in that the pins (4) are provided in the vicinity of an edge of the respective blades (1), the ferrule comprising recesses (5) in the form of an open slot (5).

Propeller according to claim 2, characterized in that the pins (4) are provided in the central part of the respective blades (1), the ferrule (3) comprising recesses (6) in the form of a through orifice (6).

Propeller according to any one of claims 2 to 4, characterized in that the pins (4) are provided on all the blades (1).

Propeller according to any one of the preceding claims, characterized in that the assembly formed by the blades (1) and the central hub (2) is obtained by molding a synthetic material.

Propeller according to any one of the preceding claims, characterized in that the ferrule is a closed part obtained by molding or stamping.

Propeller according to any one of Claims 1 to 6, characterized in that the ferrule is produced using one or more portions of coiled strip, the ends of which are joined together to form a closed circumference.

Propeller according to claims 8, characterized in that the assembly of the strip ends is made by welding.

Application of a propeller according to any one of the preceding claims to the production of a cooling fan for an internal combustion engine of a motor vehicle.