FR2557944A1

FR2557944A1 - Dispositif d'accouplement pour ventilateur de refroidissement d'un moteur a combustion interne et procede associe

Info

Publication number: FR2557944A1
Application number: FR8500465A
Authority: FR
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Sachs AG
Priority date: 1984-01-07
Filing date: 1985-01-04
Publication date: 1985-07-12
Also published as: DE3400396A1; GB8500133D0; GB2153980A

Abstract

CE DISPOSITIF D'ACCOUPLEMENT, POUR L'ENTRAINEMENT EN ROTATION DU VENTILATEUR DE REFROIDISSEMENT D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE, COMPREND UN ROTOR D'ENTRAINEMENT 3 TOURNANT A L'INTERIEUR D'UNE CAVITE 15 LIEE EN ROTATION AVEC LE VENTILATEUR, ET RACCORDEE A UN RESERVOIR DE LIQUIDE 16 PAR L'INTERMEDIAIRE D'UN PREMIER ET DE SECONDS PASSAGES. LE PREMIER PASSAGE 18 EST CONTROLE, EN REPONSE A LA TEMPERATURE AMBIANTE, DE MANIERE A PERMETTRE L'ADMISSION DE LIQUIDE DANS LA CAVITE 15 SEULEMENT A TEMPERATURE AMBIANTE ELEVEE. UNE POMPE 8, 9 EST ASSOCIEE AUX SECONDS PASSAGES 10, POUR ASSURER LE RETOUR DU LIQUIDE AU RESERVOIR 16. POUR EVITER TOUT EFFET DE REFROIDISSEMENT PAR LE VENTILATEUR IMMEDIATEMENT APRES LE DEMARRAGE DU MOTEUR, EN RAISON DE LA PRESENCE DE LIQUIDE DANS LA CAVITE 15, DES MOYENS DE CONTROLE SUPPLEMENTAIRES 11 AUGMENTENT LE DEBIT AU TRAVERS DES SECONDS PASSAGES 10 A BASSE TEMPERATURE, DE MANIERE A VIDER RAPIDEMENT LA CAVITE 15.

Description

"DISPOSITIF D'ACCOU ENT POUR VENTILATEUR

DE REFROIDISSEMENT D'UN M R A COMBUSTION INTERNE"

La présente invention concerne un dispositif d'ac-

couplement pour l'entraînement en rotation d'un ventila-

teur servant au refroidissement d'un moteur à combustion

interne, notamment sur un véhicule automobile.

Le système de refroidissement des moteurs à com-

bustion interne comprend un ventilateur qui fait passer un flux d'air de refroidissement tout autour du moteur,

ainsi qu'au contact du circuit de liquide de refroidis-

sement du moteur. Un tel ventilateur est mis en service seulement lorsque le refroidissement est nécessaire, ce

qui dépend de la température ambiante et/ou de la tempé-

rature du liquide de refroidissement du moteur. Pour mettre le ventilateur en service ou hors service, selon la température ambiante et/ou la température du liquide

de refroidissement, il est prévu un dispositif d'accou-

plement de ce ventilateur. Un tel dispositif d'accouple-

ment comprend un rotor d'entraînement monté tournant

dans une cavité qui est liée en rotation avec le ventila-

teur. Sur le côté de cette cavité est prévue une chambre

formant réservoir pour un liquide de transmission. Lors-

que le liquide est présent dans la cavité précitée, les

forces de cisaillement entre les faces situées en vis-à-

vis appartenant au rotor et à la cavité assurent une trans-

mission de couple entre le rotor et la cavité, de sorte que le ventilateur est entraîné en rotation. Lorsqu'aucun effet de refroidissement n'est demandé au ventilateur, le liquide de transmission est ramené de la cavité vers

la chambre formant réservoir. Dans des conditions de fonc-

tionnement normales, si un effet de refroidissement est

nécessaire, le liquide de transmission est admis en per-

manence dans la cavité, depuis la chambre formant réservoir, et il est pompé depuis la cavité pour revenir à la chambre

formant réservoir, de sorte qu'un volume constant de li-

quide est présent continuellement dans la cavité et assure l'entraînement du ventilateur à partir du rotor. S'il n'y a plus besoin de refroidissement, l'admission du

liquide de transmission dans la cavité, depuis la cham-

bre formant réservoir, est interrompue et le volume de liquide contenu dans la cavité est évacué, par pompage, vers la chambre formant réservoir. Si le moteur, étant froid, démarre à un instant o du liquide de transmission se trouve à l'intérieur de la cavité, le ventilateur est entraîné en raison de la présence de liquide dans cette cavité. Dans ces conditions,

la mise en service du ventilateur est tout-à-fait indési-

rable, parce que le réchauffage du moteur se trouve retardé.

Par le brevet européen 9 959, il est connu de pré-

voir, pour le pompage du liquide de transmission depuis la cavité en direction de la chambre formant réservoir,

un passage qui est placé, par rapport à l'axe du disposi-

tif d'entraînement, en une position telle que durant l'ar-

rêt du ventilateur, le retour du liquide depuis la chambre

formant réservoir vers la cavité est empêché. Ceci inter-

dit toute mise en service du ventilateur au démarrage du moteur froid, à condition que la cavité se soit trouvée

vide au moment o le moteur a été arrêté.

Le but de l'invention est de fournir un dispositif d'accouplement pour ventilateur de refroidissement, dans lequel la mise hors service du ventilateur est accélérée

même si, au moment du démarrage, du liquide de transmis-

sion se trouve à l'intérieur de la cavité.

A cet effet, la présente invention a pour objet

un dispositif d'accouplement pour ventilateur de refroidis-

sement d'un moteur à combustion interne, comprenant un rotor d'entraînement possédant un axe, et un rotor entraîné monté tournant par rapport au rotor d'entraînement autour de l'axe. Le rotor entraîné possède une cavité recevant au moins une partie du rotor d'entraînement. Des zones de cisaillement sont formées à l'intérieur de la cavité entre des faces situées en vis-à-vis appartenant respectivement au rotor d'entraînement et au rotor entraîné. Une chambre

formant réservoir est prévue à l'intérieur du rotor entrai-

né. Un certain volume de liquide de transmission est con-

tenu au moins dans l'une des capacités que sont la cavi-

té précitée et la chambre formant réservoir. Des premiers moyens de passage sont prévus entre la chambre formant réservoir et la cavité, permettant l'écoulement du liqui- de de transmission depuis la chambre formant réservoir vers

la cavité, dans des conditions de fonctionnement prédéter-

minées. Des premiers moyens de contrôle d'écoulement, sensibles à la température, sont associés aux premiers moyens de passage. Des seconds moyens de passage sont prévus entre la cavité et la chambre formant réservoir, permettant le retour du liquide de transmission depuis ladite cavité vers la chambre formant réservoir, dans des conditions de fonctionnement prédéterminées. Des moyens

de pompage sont associés aux seconds moyens de passage.

Selon l'invention, des seconds moyens de contrôle sensibles à la température, sont associés aux seconds

moyens de passage. Ces seconds moyens de contrôle, sensi-

bles à la température réduisent le débit de liquide au travers des seconds moyens de passage, en réponse à une

élévation de la température.

Ainsi, le débit de liquide au travers des seconds moyens de passage, à basse température, par exemple lors du démarrage du moteur froid, est relativement élevé de sorte que la cavité est rapidement vidée du liquide de transmission qu'elle peut renfermer. Par ailleurs, ce débit élevé n'influence pas l'équilibre de liquide de transmission à l'intérieur de la cavité, lorsqu'à la suite d'un accroissement de la température, une mise en service

du ventilateur est nécessaire, étant donné qu'à tempéra-

ture élevée le débit de liquide au travers des seconds moyens de passage est réduit par les seconds moyens de

contrôle sensibles à la température.

De préférence, les moyens de pompage comprennent une pluralité d'unités de pompage, dont une partie est

rendue inactive par les seconds moyens de contrôle, sensi-

bles à la température, en réponse à une élévation de la température. Dans une forme de réalisation particulière, une

cloison de séparation est prévue entre la cavité préci-

tée et la chambre formant réservoir, les seconds moyens de passage comprennent une pluralité d'ouvertures ména- gées dans la cloison, les moyens de pompage comprennent

une pluralité de zones d'augmentation de la pression dy-

namique à l'intérieur de la cavité et à proximité des ouvertures de la cloison, les seconds moyens de contrôle, sensibles à la température, agissant par obturation d'une partie des ouvertures de la cloison en réponse à une

élévation de la température.

Selon une autre caractéristique de l'invention,

les seconds moyens de contrôle, sensibles à la tempéra-

ture, comprennent au moins un élément bimétallique. Dans

le cas o les moyens de pompage sont réalisés comme indi-

qué ci-dessus, un tel élément bimétallique est associé

à chacune des ouvertures, prévues obturables, de la cloi-

son de séparation.

Les premiers moyens de contrôle d'écoulement, sen-

sibles à la température, sont avantageusement exposés à

la température de l'air ambiant, qui dépend de l'échauf-

fement du moteur à combustion interne. Quant aux seconds moyens de contrôle, sensibles à la température, ceux-ci peuvent être placés à l'intérieur de la chambre formant

réservoir, en étant mis de préférence au contact du li-

quide de transmission.

Selon un autre aspect de l'invention, le débit de liquide de transmission au travers des seconds moyens de passage, tel que déterminé par la section de ces seconds moyens de passage et par les moyens de pompage est - aussi longtemps qu'il n'est pas réduit par les seconds moyens de contrôle, sensibles à la température - plus grand

que le débit nécessaire pour faire tourner le rotor entrai-

né, dans des conditions de fonctionnement normales.

L'invention a également pour objet un procédé d'uti-

lisation d'un dispositif d'accouplement pour ventilateur

de refroidissement, tel que défini ci-dessus, dans le-

quel le débit de liquide de transmission au travers des seconds moyens de passage est réduit d'une première valeur à une seconde valeur, en réponse à une élévation de température, la seconde valeur du débit de liquide correspondant à une valeur de fonctionnement normale, nécessaire pour maintenir le dispositif d'accouplement

à l'état "embrayé".

De toute façon, l'invention sera mieux comprise

à l'aide de la description qui suit, en référence au

dessin schématique annexé représentant, à titre d'exem-

ple non limitatif, une forme d'exécution de ce dispositif d'accouplement pour ventilateur de refroidissement: Figure 1 est une vue en coupe passant par l'axe d'un dispositif d'accouplement pour ventilateur conforme à la présente invention; Figure 2 montre, à échelle agrandie, le détail

"Z" de la figure 1.

La figure 1 représente, en vue en coupe très sché-

matique, un accouplement (1) pour ventilateur de refroi-

dissement d'un moteur à combustion interne. Un arbre d'entraînement (2) entraîne en rotation un rotor (3), rigidement lié à l'arbre (2). Un boîtier (4), rigidement lié à des ailettes de ventilateur (non représentées), est monté tournant autour de l'arbre d'entraînement (2) par l'intermédiaire d'un roulement (5), le boîtier (4) étant fermé par un capot (6). Une cloison de séparation (7) est

disposée sur le côté du boîtier (4) opposé au rotor (3).

La cloison (7) sépare une cavité (15), délimitée par le

boîtier (4) et par cette cloison (7), d'une chambre for-

mant réservoir (16), qui est délimitée par la cloison (7)

et par le capot (6).

Sur la face extérieure du capot (6) est disposé

un élément bimétallique (14), apte à agir par l'intermé-

diaire d'un organe de transmission (13) sur un levier for-

mant clapet (12) qui est fixé sur la cloison (7) et influ-

ence des premiers moyens de passage, constitués par une

ouverture (18) ménagée dans la cloison (7).

Dans l'exemple de réalisation représenté, deux unités de pompage (8 et 9) sont prévuessur le boîtier (4), dans une position radialement adjacente au rotor (3). I1 est aussi possible de prévoir un nombre plus éle- vé de telles unités de pompage, réparties autour de la circonférence du rotor (3). La structure de l'unité de

pompage (8) est plus particulièrement visible sur la re-

présentation à échelle agrandie donnée par la figure 2.

Cette unité de pompage (8) comporte un élément déflecteur (17), qui définit une zone d'augmentation de la pression dynamique à l'intérieur de la cavité (15), radialement à

l'extérieur du rotor (3), près de ce dernier.

En avant du déflecteur (17), dans le sens de la rotation, des seconds moyens de passage, constitués par une ouverture (10>, réalisent une communication entre la

cavité (15) et la chambre formant réservoir (16). L'ouver-

ture (10) est modulable, en fonction de la température, au moyen d'un élément bimétallique (11) dans le cas de

l'unité de pompage (8) ici considérée. L'élément bimétal-

lique (11) est fixé sur la cloison (7) et est soumis à la

température qui règne à l'intérieur du dispositif d'accou-

plement.

L'autre unité de pompage (9), diamétralement oppo-

sée à la précédente, est dépourvue d'élément bimétallique

tel que l'élément (11).

Le mode de fonctionnement du dispositif d'accou-

plement pour ventilateur de refroidissement, précédemment décrit, est le suivant: - Lorsque le moteur à combustion interne démarre, en partant de l'état froid, l'ouverture d'admission (18) est obturée par le levier formant clapet (12), du fait que l'élément bimétallique (14) est fléchi en direction du dispositif d'accouplement. L'autre élément bimétallique (11), prévu sur l'unité de pompage (18), est ouvert comme représenté en traits mixtes sur la figure 2. Ainsi, dans cet état froid, les deux unités de pompage (8 et 9) sont

actives à partir du démarrage et elles permettent l'éva-

cuation, vers la chambre formant réservoir (16), du liquide de transmission qui a pénétré dans la chambre (15)

pendant la phase d'arrêt du moteur. Le dispositif d'accou-

plement du ventilateur peut, de cette manière, être "dé- brayé" en un temps très court, ce qui réduit la durée de réchauffage du moteur à combustion interne et minimise

aussi la consommation d'énergie du dispositif d'accouple-

ment et le bruit engendré par ce dernier.

Avec l'augmentation de température du moteur à

combustion interne, entraînant une élévation de la tempé-

rature de l'air ambiant entourant le dispositif d'accouple-

ment, ce dernier se réchauffe également et, lorsqu'une

température spécifique, prédéterminée, est dépassée l'élé-

ment bimétallique (11) se déplace en direction de la cloison (7) et vient obturer l'ouverture (10) de l'unité de pompage (8). Lorsque la température ambiante s'élève au-dessus d'un second niveau prédéterminé, l'élément bimétallique (14) est sollicité et exerce une poussée moins forte sur l'organe de transmission (13). Ainsi, lors du dépassement de ce second seuil de température, le levier formant clapet (12) est libéré et il peut se soulever de

la cloison (7) pour dégager l'ouverture d'admission (18).

A ce moment, le dispositif d'accouplement est "embrayé", du fait que le liquide de transmission peut passer de la chambre formant réservoir (16) vers la cavité (15), au travers de l'ouverture d'admission (18), ce qui permet une transmission de couple entre le rotor (3) et le boîtier (4). Lorsque le dispositif d'accouplement se trouve dans cette position "embrayée", l'unité de pompage (9) reste active pour maintenir un débit de retour du liquide de transmission. Pour obtenir une puissance de pompage convenable, il est possible de prévoir plus de deux unités de pompage, réparties sur la circonférence du dispositif, et de rendre plusieurs de ces unités obturables au moyen d'éléments bimétalliques. L'arbre (2) est lui-même entraîné en rotation par le moteur à combustion interne, qui doit être refroidi

par le ventilateur considéré.

Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce dispositif d'accouple- ment pour ventilateur de refroidissement qui a été décrite

ci-dessus, à titre d'exemple; elle en embrasse, au con-

traire, toutes les variantes de réalisation et d'applica-

tion respectant les mêmes principes.

Claims

REVENDICATIONS

1. Dispositif d'accouplement pour l'entraînement en rotation d'un ventilateur servant au refroidissement d'un moteur à combustion interne, comprenant un rotor d'entraînement (2,3) possédant un axe, et un rotor entral-

né (4,7,6) monté tournant par rapport au rotor d'entraî-

nement (2,3) autour de l'axe, le rotor entraîné (4,7,6) possédant une cavité (15) recevant au moins une partie

(3) du rotor d'entraînement (2,3), des zones de cisaille-

ment étant formées à l'intérieur de la cavité (15) entre des faces situées en vis-à-vis appartenant respectivement au rotor d'entraînement (2,3) et au rotor entraîné (4,7,6),

une chambre formant réservoir (16) étant prévue à l'inté-

rieur du rotor entraîné (4,7,6). un certain volume de li-

quide de transmission étant contenu dans au moins l'une

des capacités que sont la cavité précitée (15) et la cham-

bre formant réservoir (16), des premiers moyens de-passa-

ge (18) étant prévus entre la chambre formant réservoir (16) et la cavité (15), permettant l'écoulement du liquide de transmission depuis la chambre formant réservoir (16) vers la cavité (15), dans des conditions de fonctionnement

prédéterminées, des premiers moyens de contrôle d'écoule-

ment (12,13,14), sensibles à la température, étant associés aux premiers moyens de passage (18), tandis que des seconds moyens de passage (10) sont prévus entre la cavité (15) et la chambre formant réservoir (16), permettant le retour du liquide de transmission depuis ladite cavité (15) vers la chambre formant réservoir (16), dans des conditions de fonctionnement prédéterminées, des moyens de pompage (8, 9) étant associés aux seconds moyens de passage (10), caractérisé en ce que des seconds moyens de contrôle (11), sensibles à la température, sont associés à ces seconds

moyens de passage (10), lesdits seconds moyens de contrô-

le (11), sensibles à la température, réduisant le débit de liquide au travers des seconds moyens de passage (10),

en réponse à une élévation de la température.

2. Dispositif d'accouplement pour ventilateur de refroidissement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de pompage comprennent une pluralité d'unités de pompage (8,9), une partie de ces unités de pompage (8) étant rendues inactives par les seconds moyens de contrôle (11), sensibles à la température, en réponse

à une élévation de la température.

3. Dispositif d'accouplement pour ventilateur de refroidissement selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une cloison de séparation (7) est prévue entre la cavité précitée (15) et la chambre formant réservoir (16), en ce que les seconds moyens de passage comprennent une pluralité d'ouvertures (10) ménagées dans la cloison (7),

en ce que les moyens de pompage (8,9) comprennent une plu-

ralité de zones d'augmentation de la pression dynamique

à l'intérieur de la cavité (15), et à proximité des ouver-

tures (10), les seconds moyens de contrôle (11), sensibles à la température, obturant une partie des ouvertures (10)

en réponse à une élévation de la température.

4. Dispositif d'accouplement pour ventilateur de

refroidissement selon l'une quelconque des revendications

1 à 3, caractérisé en ce que les seconds moyens de contrô-

le sensibles à la température, comprennent au moins un

élément bimétallique (11).

5. Dispositif d'accouplement pour ventilateur de

refroidissement selon l'ensemble des revendications 3 et

4, caractérisé en ce qu'un élément bimétallique (11) est

associé à chacune des ouvertures (10) prévues obturables.

6. Dispositif d'accouplement pour ventilateur de

refroidissement selon l'une quelconque des revendications

1 à 5, caractérisé en ce que les premiers moyens de con-

trôle d'écoulement (12,13,14), sensibles à la température,

sont exposés à la température de l'air ambiant.

7. Dispositif d'accouplement pour ventilateur de

refroidissement selon l'une quelconque des revendications

1 à 6, caractérisé en ce que les seconds moyens de con-

trôle (11), sensibles à la température, sont placés à

l'intérieur de la chambre formant réservoir (16).

8. Dispositif d'accouplement pour ventilateur de

refroidissement selon l'une quelconque des revendications

1 à 7, caractérisé en ce que les seconds moyens de con-

trôle (11), sensibles à la température, sont mis au con-

tact du liquide de transmission.

9. Dispositif d'accouplement pour ventilateur de

refroidissement selon l'une quelconque des revendications

1 à 8, caractérisé en ce que le débit de liquide de trans-

mission au travers des seconds moyens de passage (10), tel

que déterminé par la section de ces seconds moyens de pas-

sage (10) et par les moyens de pompage (8,9) est- aussi longtemps qu'il n'est pas réduit par les seconds moyens de contrôle (11), sensibles à la température - plus grand

que le débit nécessaire pour faire tourner le rotor entrai-

né (4,7,6), dans des conditions de fonctionnement normales.

10. Procédé d'utilisation d'un dispositif d'accou-

plement pour ventilateur de refroidissement selon l'une

quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce

que le débit de liquide de transmission au travers des seconds moyens de passage (10) est réduit d'une première valeur à une seconde valeur, en réponse à une élévation de température, la seconde valeur du débit de liquide

correspondant à une valeur de fonctionnement normale, né-

cessaire pour maintenir le dispositif d'accouplement à

l'état "embrayé".