FR2580031A1 - Heat-operated clutch, in particular for fans and similar applications - Google Patents

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Abstract

Heat-operated clutch for a fan arranged behind a heat exchanger so that the clutch is subjected to the hot air passing through the said exchanger, characterised in that it comprises a drive shaft 1 on which there is wedged a disc 12 inserted between two flat faces 25, 26 formed by a flange 17/plate 20 assembly mounted to revolve freely with respect to the shaft 1 and delimiting a chamber 28 at the periphery of the disc 12, the said chamber being filled with a viscous fluid with a high coefficient of expansion so that the heating of this fluid causes it to expand and be introduced into the spaces 25a, 26a separating the disc from the flat faces 25, 26 thereby rotationally driving the flange 17/plate 20 assembly and the fan 24 which it carries.

Description

a présente invention concerne un nouvel embrayage à commande thermique, utilisable en particulier pour l'entraînement de ventilateurs, notamment sur des véhicules dans lesquels il y a lieu d'activer la circulation de l'air à travers un ou des échangeurs de chaleur lorsque le fluide de circulation dépasse le seuil de température déterminé. The present invention relates to a new clutch with thermal control, usable in particular for driving fans, in particular on vehicles in which it is necessary to activate the circulation of air through one or more heat exchangers when the circulation fluid exceeds the determined temperature threshold.

La technique antérieure a fait connaître différents mécanismes commandés par un thermostat pour l'entraînement d'un ventilateur. Dans de très nombreux cas, on utilise un moteur électrique dont l'alimentation est commandée par le thermostat. Cette disposition valable pour des véhicules légers est inapplicable pour des véhicules poids-lourds dans lesquels la puissance à transmettre au ventilateur est élevée, c'est-à-dire qu'elle dépasse plusieurs kilowatts, ce qui conduirait à l'utilisation de moteurs électriques d'un prix de revient inacceptable. The prior art has made known various mechanisms controlled by a thermostat for driving a fan. In many cases, an electric motor is used, the supply of which is controlled by the thermostat. This provision valid for light vehicles is not applicable for heavy vehicles in which the power to be transmitted to the fan is high, that is to say that it exceeds several kilowatts, which would lead to the use of electric motors. an unacceptable cost price.

I1 a été proposé des mécanismes à commande hydraulique ou électromagétique qui permettent de relier le ventilateur à une prise de force du moteur ou directement au vilebrequin de ce moteur. Les mécanismes utilisés sont complexes et, par conséquent, d'un prix de revient élevé. I1 has been proposed hydraulic or electromagnetic control mechanisms which allow the fan to be connected to a PTO of the engine or directly to the crankshaft of this engine. The mechanisms used are complex and, consequently, of a high cost price.

La présente invention concerne un nouvel embrayage à commande thermique de réalisation simple et dont aucune des pièces n'est susceptible d'usure, ce qui fait que cet embrayage conserve ses qualités pendant un temps d'usage qui peut être extrêmement long. The present invention relates to a new clutch with thermal control which is simple to produce and in which none of the parts is susceptible to wear, which means that this clutch retains its qualities during a time of use which can be extremely long.

Conformément à l'invention, l'embrayage à commande thermique, en particulier pour ventilateurs diposé derrière un échangeur de chaleur de façon que l'embrayage soit soumis à l'air chaud passant à travers ledit échangeur comporte un arbre moteur sur lequel est calé un disque dont la périphérie est insérée entre deux glaces formées par un ensemble flasque-plateau monté pour tourner librement par rapport à l'arbre et délimitant une chambre à la périphérie du disque, ladite chambre étant remplie d'un fluide visqueux à haut coefficient de dilatation de sorte que l'échauffement de ce fluide provoque sa dilatation et son introduction dans des espaces séparant le disque des glaces en assurant l'entraînement en rotation de l'ensemble flasque-plateau et du ventilateur qu'il porte. According to the invention, the clutch with thermal control, in particular for fans located behind a heat exchanger so that the clutch is subjected to hot air passing through said exchanger comprises a motor shaft on which is wedged a disc whose periphery is inserted between two windows formed by a flange-plate assembly mounted to rotate freely relative to the shaft and delimiting a chamber at the periphery of the disc, said chamber being filled with a viscous fluid with high coefficient of expansion so that the heating of this fluid causes its expansion and its introduction into spaces separating the disc from the glass by ensuring the rotational drive of the flange-plate assembly and of the fan which it carries.

Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Various other characteristics of the invention will also emerge from the detailed description which follows.

Une forme de réalisation de l'objet de l'invention est représentée, à titre d'exemple non limitatif, au dessin annexé. An embodiment of the object of the invention is shown, by way of nonlimiting example, in the accompanying drawing.

La figure unique est une coupe-élévation d'un mode de réalisation de l'embrayage à commande thermique de l'invention. The single figure is a sectional elevation of an embodiment of the thermally controlled clutch of the invention.

Au dessin, 1 désigne un arbre moteur. L'arbre 1 présente un épaulement fileté 2 et une bride 3 destinée à être fixée à une prise de force d'un moteur thermique, par exemple à l'extrémité de son vilebrequin. In the drawing, 1 designates a drive shaft. The shaft 1 has a threaded shoulder 2 and a flange 3 intended to be fixed to a PTO of a heat engine, for example at the end of its crankshaft.

L'arbre 1 sert au support des bagues internes de deux paliers 4 et 5 séparés l'un de l'autre par une entretoise 6. Les paliers 4,5 sont avantageusement d'un type étanche ou associés à des éléments d'étanchéité.Un anneau d'appui 7 est également enfilé sur l'arbre 1 pour être interposé entre la bague interne du palier 4 et un écrou 8 vissé sur le filetage 2 et pouvant être immobilisé dans une position quelconque, par exemple par un mécanisme de freinage ou plus simplement par de la colle injectée dans les filets du filetage 2 par des trous d'injection 9. The shaft 1 is used to support the inner rings of two bearings 4 and 5 separated from each other by a spacer 6. The bearings 4,5 are advantageously of a sealed type or associated with sealing elements. A support ring 7 is also threaded on the shaft 1 to be interposed between the internal ring of the bearing 4 and a nut 8 screwed onto the thread 2 and which can be immobilized in any position, for example by a braking mechanism or more simply by glue injected into the threads of thread 2 by injection holes 9.

Une bague 10 et des ressorts annulaires 11, par exemple en forme de rondelles Belleville, sont interposés entre la bague interne du palier 5 et un disque 12 qui est fixé à l'extrémité de l'arbre 1 par des boulons 13 passés dans une rondelle d'appui 14. Un téton de centrage 15 est prévu à l'extrémité de l'arbre 1 pour être engagé dans un trou 16 du disque 12. A ring 10 and annular springs 11, for example in the form of Belleville washers, are interposed between the internal ring of the bearing 5 and a disc 12 which is fixed to the end of the shaft 1 by bolts 13 passed through a washer of support 14. A centering stud 15 is provided at the end of the shaft 1 to be engaged in a hole 16 of the disc 12.

Comme cela ressort de ce qui précède, le disque 12 est relié rigidement à l'arbre 1 tant axialement qu'en rotation et l'ensemble bague 10 - palier 5 - entretoise 6 - palier 4 et anneau d'appui 7 peut être déplacé axialement pour être réglé au moyen de l'écrou 8 avant que celui-ci soit arrêté. As is apparent from the above, the disc 12 is rigidly connected to the shaft 1 both axially and in rotation and the ring 10 - bearing 5 - spacer 6 - bearing 4 and support ring 7 assembly can be moved axially to be adjusted by means of nut 8 before it is stopped.

Les paliers 4 et 5 supportent un flasque 17 retenu par la bague extérieure du palier 5 au moyen d'un épaulement 18 et d'un jonc 19. Le flasque 17 supporte un plateau 20 qui y est fixé par des boulons 21. Le flasque 17 supporte également au moyen de boulons 22 le moyeu 23 d'un ventilateur 24. The bearings 4 and 5 support a flange 17 retained by the outer ring of the bearing 5 by means of a shoulder 18 and a rod 19. The flange 17 supports a plate 20 which is fixed there by bolts 21. The flange 17 also supports by means of bolts 22 the hub 23 of a fan 24.

Comme l'illustre le dessin, le flasque 17 et le plateau 20 forment respectivement des glaces d'embrayage 25 et 26 disposées de part et d'autre de la périphérie du disque 12. As illustrated in the drawing, the flange 17 and the plate 20 respectively form clutch plates 25 and 26 arranged on either side of the periphery of the disc 12.

Le plateau 20 délimite une chambre médiane 27 et une chambre annulaire périphérique 28 qui communiquent entre elles par des intervalles 25a, 26a séparant les glaces 25, 26 du flasque 17 et du plateau 20, ces intervalles étant de très faible épaisseur, de l'ordre du millimètre. The plate 20 delimits a central chamber 27 and a peripheral annular chamber 28 which communicate with each other by intervals 25a, 26a separating the glasses 25, 26 from the flange 17 and from the plate 20, these intervals being of very small thickness, of the order of the millimeter.

Les chambres ci-dessus sont destinées à contenir un liquide visqueux, par exemple une huile à haut indice de viscosité de l'ordre de 12 500 à 30 000 centi-stokes à'250C amenée par un conduit de remplissage 29 débouchant par un canal 30 au niveau de la périphérie du disque 12. The above chambers are intended to contain a viscous liquid, for example an oil with a high viscosity index of the order of 12,500 to 30,000 centi-stokes at 250 ° C brought by a filling duct 29 opening out through a channel 30 at the periphery of the disc 12.

Le conduit de remplissage 29 est fermé par une vis-pointeau 31 qui peut être soulevée pour que le canal 30 soit mis en communication avec un conduit d'évacuation 32.  The filling duct 29 is closed by a needle screw 31 which can be raised so that the channel 30 is placed in communication with a discharge duct 32.

Un joint d'étanchéité 33 est interposé entre le flasque 17 et le plateau 20 pour éviter toute fuite de liquide. La quantité de liquide mise en place est déterminée pour que ce liquide remplisse juste la chambre annulaire 28 lorsque ce liquide se trouve à la température ambiante, par exemple 200C et que les flasque et plateau sont entraînés en rotation à une vitesse suffisante pour que le liquide soit centrifugé dans ladite chambre annulaire 28 et qu'il n'en demeure plus dans la chambre médiane 27. A seal 33 is interposed between the flange 17 and the plate 20 to prevent any leakage of liquid. The quantity of liquid put in place is determined so that this liquid just fills the annular chamber 28 when this liquid is at ambient temperature, for example 200C and that the flange and plate are rotated at a speed sufficient for the liquid is centrifuged in said annular chamber 28 and it no longer remains in the middle chamber 27.

Pour faciliter l'échange thermique entre le liquide et l'air embiant extérieur au flasque 17 et au plateau 20, par exemple l'air ayant traversé un échangeur de chaleur, il est avantageux que le plateau 20 soit muni d'ailettes 34 et que d'autres ailettes soient également prévues à l'intérieur de la chambre annulaire 28. To facilitate the heat exchange between the liquid and the ambient air outside the flange 17 and the plate 20, for example the air having passed through a heat exchanger, it is advantageous that the plate 20 is provided with fins 34 and that other fins are also provided inside the annular chamber 28.

Pour faciliter le passage du liquide entre la chambre médiane 27 et la chambre annulaire périphérique 28 des canaux radiaux 36 sont prévus dans le disque 12 ainsi que des lumières axiales 37. To facilitate the passage of the liquid between the central chamber 27 and the peripheral annular chamber 28, radial channels 36 are provided in the disc 12 as well as axial slots 37.

L'embrayage décrit ci-dessus fonctionne de la façon suivante
Au moment du montage, on règle tout d'abord la position-du flasque 17 et du plateau 20 qu'il porte en agissant sur l'écrou 8 pour que les intervalles séparant les deux faces du disque 12 des glaces 25, 26 soient équivalents. On immobilise alors l'écrou 9. On charge alors le liquide comme expliqué ci-dessus.The clutch described above operates as follows
At the time of assembly, the position of the flange 17 and of the plate 20 that it carries is first of all adjusted by acting on the nut 8 so that the intervals separating the two faces of the disc 12 from the glasses 25, 26 are equivalent. . The nut 9 is then immobilized. The liquid is then charged as explained above.

Lorsque l'arbre 1 est immobile, et lorsque le flasque 17 et le plateau 20 sont également immobiles, le liquide occupe partiellement la chambre annulaire 28 et la chambre médiane 27. Au moment du démarrage du moteur thermique 11 arbre 1 entraîne le disque 12, ce qui a pour effet que le liquide qui se trouve dans la chambre 27 est aspiré par les lumières 37 et refoulé par les canaux 36 dans la chambre annulaire 28 car, à ce moment, le disque 12 agit comme une turbine centrifuge. Lorsque tout le liquide est centrifugé dans la chambre annulaire 28, le disque 12 continue à tourner mais il n'y a pas d'entraî- nement du flasque 17 et du plateau 20 tant que la température reste basse. When the shaft 1 is stationary, and when the flange 17 and the plate 20 are also stationary, the liquid partially occupies the annular chamber 28 and the central chamber 27. When the heat engine 11 starts, shaft 1 drives the disc 12, which has the effect that the liquid which is in the chamber 27 is sucked in through the ports 37 and discharged through the channels 36 into the annular chamber 28 because, at this time, the disc 12 acts as a centrifugal turbine. When all the liquid is centrifuged in the annular chamber 28, the disc 12 continues to rotate but there is no entrainment of the flange 17 and of the plate 20 as long as the temperature remains low.

Lorsque l'air ambiant est chauffé, par exemple après avoir traversé un échangeur de chaleur se trouvant devant le ventilateur 24, cela provoque le chauffage du plateau 20 et, par conséquent, celui du liquide qui se trouve dans la chambre 28. Il en résulte une dilatation du liquide qui pénètre progressivement dans les intervalles séparant les deux faces du disque 12 des glaces 25,26 et, par conséquent, il en résulte également un entraine- ment du plateau 20 et du flasque 17, ce dernier entraînant à son tour le ventilateur 24, ce qui provoque le refroidissement accéléré de l'échangeur de chaleur et, par conséquent, le refroidissement de. l'air soufflé sur le plateau 20. When the ambient air is heated, for example after passing through a heat exchanger located in front of the fan 24, this causes the heating of the plate 20 and, consequently, that of the liquid which is in the chamber 28. This results dilation of the liquid which gradually penetrates into the intervals separating the two faces of the disc 12 from the glasses 25, 26 and, consequently, this also results in a entrainment of the plate 20 and of the flange 17, the latter in turn causing the fan 24, which causes the accelerated cooling of the heat exchanger and, therefore, the cooling of. the air blown on the plate 20.

Si le refroidissement est suffisant, le liquide se contracte à nouveau et est ramené dans la chambre annulaire périphérique 28 de sorte qu'il n'y a plus entraînement du plateau 20 et du flasque 17. If the cooling is sufficient, the liquid contracts again and is brought back into the peripheral annular chamber 28 so that there is no longer entrainment of the plate 20 and the flange 17.

Il est avantageux, en outre, de prévoir une gorge 38 ouvrant dans l'alésage du flasque 17 et dont le fond communique avec le canal 30 par un conduit 39. On fait en sorte que la gorge 38 soit plus proche de l'axe de l'arbre T que les lumières axiales 37. De cette façon si de l'huile passe au-delà des paliers elle est centrifugée et ramenée dans la chambre 28. It is advantageous, moreover, to provide a groove 38 opening in the bore of the flange 17 and the bottom of which communicates with the channel 30 by a conduit 39. It is made so that the groove 38 is closer to the axis of the shaft T as the axial lights 37. In this way if the oil passes beyond the bearings it is centrifuged and brought back into the chamber 28.

L'invention n'est pas limité à l'exemple de réalisation représenté et décrit en détail, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre.  The invention is not limited to the embodiment shown and described in detail, since various modifications can be made without departing from its scope.

Claims (9)

REVENDICATIONS 1. Embrayage à commande thermique, en particulier pour ventilateur disposé derrière un échangeur de chaleur de façon que l'embrayage soit soumis à l'air chaud passant à travers ledit échangeur, caractérisé en ce qu'il comporte un arbre moteur (1) sur lequel est calé un disque (12) dont la périphérie est insérée entre deux glaces (25,26) formées par un ensemble flasque (17) - plateau (20) monté pour tourner librement par rapport à l'arbre (1) et délimitant une chambre (28) à la périphérie du disque (12), ladite chambre étant remplie d'un fluide visqueux à fort coefficient de dilatation de sorte que l'échauffement de ce fluide provoque sa dilatation et son introduction dans les espaces (25a, 26a) séparant le disque des glaces (25, 26) en assurant l'entraînement en rotation de l'ensemble flasque (17) - plateau (20) et du ventilateur (24) qu'il porte. 1. Clutch with thermal control, in particular for fan arranged behind a heat exchanger so that the clutch is subjected to hot air passing through said exchanger, characterized in that it comprises a motor shaft (1) on which is wedged a disc (12) whose periphery is inserted between two windows (25,26) formed by a flange assembly (17) - plate (20) mounted to rotate freely relative to the shaft (1) and delimiting a chamber (28) at the periphery of the disc (12), said chamber being filled with a viscous fluid with a high coefficient of expansion so that the heating of this fluid causes its expansion and its introduction into the spaces (25a, 26a) separating the disc from the windows (25, 26) while ensuring the rotational drive of the flange assembly (17) - plate (20) and of the fan (24) which it carries. 2. Embrayage suivant la revendication 1, caractérisé par des ailettes (35) formées à l'intérieur de la chambre annulaire (28) contenant le liquide visqueux. 2. Clutch according to claim 1, characterized by fins (35) formed inside the annular chamber (28) containing the viscous liquid. 3. Embrayage suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le disque (12) est relié rigidement à l'arbre (1) tandis que l'ensemble flasque (17)-plateau (20) est relié à l'arbre (1) par des paliers réglables axialement. 3. Clutch according to one of claims 1 or 2, characterized in that the disc (12) is rigidly connected to the shaft (1) while the flange assembly (17) -plate (20) is connected to the 'shaft (1) by axially adjustable bearings. 4. Embrayage suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, pour le réglage axial des paliers de support de l'ensemble flasque (17) - plateau (20), l'arbre (1) supporte un ressort annulaire (11) appliqué contre le disque (12) par un jeu de bagues (10, 5, 6, 4, 7) empilées les unes contre les autres autour de l'arbre (1) et déplaçables au moyen d'un écrou (8) vissé sur un épaulement fileté (2) de cet arbre. 4. Clutch according to one of claims 1 to 3, characterized in that, for the axial adjustment of the support bearings of the flange assembly (17) - plate (20), the shaft (1) supports an annular spring (11) applied against the disc (12) by a set of rings (10, 5, 6, 4, 7) stacked against each other around the shaft (1) and movable by means of a nut (8 ) screwed onto a threaded shoulder (2) of this shaft. 5. Embrayage suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la chambre médiane (27) communique supplémentairement avec la chambre annulaire périphérique (28) par des canaux radiaux (36) et des lumières axiales t37) percés dans le disque (12) de sorte que ledit disque agit à la manière d'une turbine centrifuge lors de l'entraînement de l'arbre (1) qui le porte et l'entraîne pour maintenir le liquide visqueux dans la chambre annulaire périphérique (28).  5. Clutch according to one of claims 1 to 4, characterized in that the middle chamber (27) communicates additionally with the peripheral annular chamber (28) by radial channels (36) and axial slots t37) drilled in the disc (12) so that said disc acts in the manner of a centrifugal turbine during the drive of the shaft (1) which carries it and drives it to keep the viscous liquid in the annular peripheral chamber (28). 6. Embrayage suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par un conduit de remplissage (29) fermé par une vis-pointeau (31) pour amener le liquide visqueux par un canal (30) dans la chambre annulaire (28), un conduit d'évacuation (32) dont l'ouverture est contrôlée par la vis-pointeau (31) étant prévu pour régler avec précision la quantité de liquide mise en place dans la chambre annulaire (28). 6. Clutch according to one of claims 1 to 5, characterized by a filling duct (29) closed by a needle screw (31) for bringing the viscous liquid through a channel (30) into the annular chamber (28), a discharge conduit (32), the opening of which is controlled by the needle screw (31) being provided for precisely adjusting the quantity of liquid placed in the annular chamber (28). 7. Embrayage suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par des ailettes (34) formées à l'extérieur du plateau (20). 7. Clutch according to one of claims 1 to 6, characterized by fins (34) formed outside the plate (20). 8. Embrayage suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'alésage du flasque qui contient les paliers (4, 5) présente une gorge (38) communiquant par un conduit (39) avec la chambre (28), la gorge (38) étant plus proche de l'axe de l'arbre (1) que les lumières (37). 8. Clutch according to one of claims 1 to 7, characterized in that the bore of the flange which contains the bearings (4, 5) has a groove (38) communicating by a conduit (39) with the chamber (28) , the groove (38) being closer to the axis of the shaft (1) than the slots (37). 9. Embrayage suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les paliers (4, 5) sont étanches.  9. Clutch according to one of claims 1 to 8, characterized in that the bearings (4, 5) are sealed.
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