FR2789448A1 - Propeller for moto-ventilator group of car has upstream zone divergent from propeller's rotation axis and joined to its adjacent zone with no overlapping - Google Patents
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Abstract
Description
II
La présente invention concerne une hélice, notamment pour groupe moto- The present invention relates to a propeller, in particular for a power unit
ventilateur. On connaît déjà dans l'état de la technique une hélice du type comprenant un bol central centré sur l'axe de rotation de l'hélice, des pales raccordées à une surface périphérique externe du bol avec un angle de calage non nul, cette surface périphérique externe comportant deux zones séparées axialement par les pales, disposées respectivement en amont et en aval en considérant le sens d'écoulement du flux d'air traversant l'hélice en fonctionnement, la zone amont étant délimitée, entre les pales, par fan. Already known in the prior art a propeller of the type comprising a central bowl centered on the axis of rotation of the propeller, blades connected to an external peripheral surface of the bowl with a non-zero pitch angle, this surface external device comprising two zones axially separated by the blades, arranged respectively upstream and downstream by considering the direction of flow of the air flow passing through the propeller in operation, the upstream zone being delimited, between the blades, by
une zone qui lui est adjacente.an area adjacent to it.
Habituellement, le bol a une forme générale de révolution autour de l'axe de Usually the bowl has a general shape of revolution around the axis of
rotation de l'hélice, en particulier une forme cylindrique circulaire. rotation of the propeller, in particular a circular cylindrical shape.
Une hélice pour groupe moto-ventilateur de véhicule automobile est fabriquée, généralement, en plastique moulé. On utilise à cet effet un moule en deux parties comportant des surfaces de moulage complémentaires délimitant, lorsque ces parties sont appliquées l'une contre l'autre, une surface appelée communément "plan de A propeller for a motor-driven fan assembly of a motor vehicle is generally made of molded plastic. A two-part mold is used for this purpose, comprising complementary molding surfaces delimiting, when these parts are applied one against the other, a surface commonly called "plane of
joint" bien qu'il ne s'agisse pas nécessairement d'un plan. attached "although this is not necessarily a plan.
Les zones amont et aval de la surface périphérique externe du bol sont formées respectivement par les première et seconde parties du moule. Les bords d'attaque The upstream and downstream areas of the external peripheral surface of the bowl are formed respectively by the first and second parts of the mold. Leading edges
et de fuite des pales sont compris dans le plan de joint. and leakage of the blades are included in the joint plane.
Pour faciliter le démoulage de l'hélice, il est connu de conférer aux zones amont et aval du bol des formes coniques de révolution respectivement divergente et convergente en considérant le sens d'écoulement du flux d'air traversant l'hélice en fonctionnement. Toutefois, l'angle entre l'axe de rotation de l'hélice et les génératrices engendrant les zones amont et aval (angle de dépouille) doit être limité à une valeur relativement faible ne dépassant généralement pas 1 . Dans le cas contraire, les zones amont et aval se rejoignent, entre les pales et au niveau du plan de joint de l'hélice, par l'intermédiaire d'un épaulement correspondant à un décalage radial important entre ces To facilitate demolding of the propeller, it is known to give the upstream and downstream areas of the bowl conical shapes of respectively divergent and convergent revolution by considering the direction of flow of the air flow passing through the propeller in operation. However, the angle between the axis of rotation of the propeller and the generators generating the upstream and downstream zones (clearance angle) must be limited to a relatively small value not generally exceeding 1. Otherwise, the upstream and downstream areas meet, between the blades and at the plane of the propeller joint, via a shoulder corresponding to a large radial offset between these
zones amont et aval.upstream and downstream areas.
Ce décalage radial, d'autant plus important que la divergence ou convergence des zones amont et aval est accentuée (angle des génératrices de ces zones par rapport à This radial offset, all the more important as the divergence or convergence of the upstream and downstream zones is accentuated (angle of the generatrices of these zones relative to
l'axe de rotation de l'hélice élevé), perturbe les performances aérauliques de l'hélice. the axis of rotation of the high propeller), disturbs the aeraulic performances of the propeller.
Par ailleurs, les performances aérauliques de l'hélice sont d'autant meilleures que la zone amont du bol est fortement divergente (angle des génératrices de la zone Furthermore, the aeraulic performance of the propeller is all the better as the upstream zone of the bowl is strongly divergent (angle of the generatrices of the zone
amont par rapport à l'axe de rotation de l'hélice élevé). upstream with respect to the axis of rotation of the high propeller).
L'invention a pour but de fabriquer une hélice en plastique moulé munie d'un bol présentant une zone amont divergente afin d'améliorer les performances aérauliques de l'hélice, ceci en évitant le décalage radial évoqué plus haut entre les zones amont et The object of the invention is to manufacture a molded plastic propeller provided with a bowl having a divergent upstream zone in order to improve the aeraulic performance of the propeller, this by avoiding the radial offset mentioned above between the upstream zones and
aval adjacentes du bol.adjacent downstream of the bowl.
A cet effet, l'invention a pour objet une hélice, du type précité, caractérisée en ce que la zone amont est divergente par rapport à l'axe de rotation de l'hélice orienté suivant le sens d'écoulement du flux d'air, et en ce que l'une au moins parmi la zone amont et la zone qui lui est adjacente n'est pas de révolution autour de l'axe de rotation de l'hélice, de manière que la zone amont et la zone qui lui est adjacente se raccordent, sans To this end, the subject of the invention is a propeller, of the aforementioned type, characterized in that the upstream zone is divergent with respect to the axis of rotation of the propeller oriented in the direction of flow of the air flow , and in that at least one of the upstream zone and the zone which is adjacent to it is not of revolution around the axis of rotation of the propeller, so that the upstream zone and the zone which it is adjacent connect, without
épaulement, suivant une ligne commune. shoulder, following a common line.
Suivant d'autres caractéristiques de cette hélice - la zone adjacente à la zone amont est la zone aval; - la zone adjacente à la zone amont est une zone adjacente aux deux zones amont et aval s'étendant axialement entre ces zones amont et aval les zones amont et aval se raccordant à la zone qui leur est adjacente suivant deux lignes dont la première est commune à la zone amont et à celle qui lui est adjacente, et la seconde est commune à la zone aval et à celle qui lui est adjacente; - le profil de la zone amont, considéré dans un plan radial quelconque du bol, est délimité par une courbe comportant, en son point d'extrémité amont, une tangente faisant un angle par rapport à l'axe de rotation de l'hélice compris entre 3 et 30 , et, en tout point de courbure non nulle, une concavité tournée vers l'axe de rotation de l'hélice; - la zone aval est convergente vers l'axe de rotation de l'hélice orienté suivant le sens d'écoulement du flux d'air; - le profil de la zone aval, considéré dans un plan radial quelconque du bol, est délimité par une courbe comportant, en son point d'extrémité aval, une tangente faisant un angle par rapport à l'axe de rotation de l'hélice compris entre 0 et 5 , et, en tout point de courbure non nulle, une concavité tournée vers l'axe de rotation de l'hélice; - le profil de la zone adjacente à la zone amont, considéré dans un plan radial quelconque du bol, est délimité par une courbe comportant, en tout point, une concavité tournée vers l'axe de rotation de l'hélice et un rayon de courbure compris, de préférence, According to other characteristics of this propeller - the area adjacent to the upstream area is the downstream area; - the area adjacent to the upstream area is an area adjacent to the two upstream and downstream areas extending axially between these upstream and downstream areas, the upstream and downstream areas connecting to the area adjacent to them along two lines, the first of which is common to the upstream zone and to that which is adjacent to it, and the second is common to the downstream zone and to that which is adjacent to it; - The profile of the upstream zone, considered in any radial plane of the bowl, is delimited by a curve comprising, at its upstream end point, a tangent making an angle relative to the axis of rotation of the propeller included between 3 and 30, and, at any point of non-zero curvature, a concavity facing the axis of rotation of the propeller; - the downstream zone converges towards the axis of rotation of the propeller oriented in the direction of flow of the air flow; - The profile of the downstream zone, considered in any radial plane of the bowl, is delimited by a curve comprising, at its downstream end point, a tangent making an angle relative to the axis of rotation of the propeller included between 0 and 5, and, at any point of non-zero curvature, a concavity facing the axis of rotation of the propeller; the profile of the zone adjacent to the upstream zone, considered in any radial plane of the bowl, is delimited by a curve comprising, at all points, a concavity turned towards the axis of rotation of the propeller and a radius of curvature understood, preferably,
entre 0 et 100 mm.between 0 and 100 mm.
L'invention a également pour objet un groupe moto-ventilateur pour véhicule The invention also relates to a motor-fan unit for a vehicle
automobile caractérisé en ce qu'il comprend une hélice telle que définie ci-dessus. automobile characterized in that it comprises a propeller as defined above.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, The invention will be better understood on reading the description which follows,
donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins dans lesquels: - la figure I est une vue schématique d'un bloc avant d'un véhicule automobile muni d'un groupe moto-ventilateur comportant une hélice selon l'invention; given only by way of example and made with reference to the drawings in which: - Figure I is a schematic view of a front unit of a motor vehicle fitted with a motor-fan unit comprising a propeller according to the invention ;
- les figures 2 et 3 sont des vues en perspective de l'hélice du groupe moto- - Figures 2 and 3 are perspective views of the propeller of the power unit
ventilateur représenté sur la figure 1, montrant, respectivement, les faces amont et aval de cette hélice (la figure 2 comporte un arrachement partiel du bol); - la figure 4 est une vue développée de la surface périphérique externe du bol de l'hélice représentée sur les figures précédentes; - les figures 5 à 7 sont des vues en coupe, schématiques, suivant les lignes 5 à 7delafigure4; - la figure 8 est une vue similaire à la figure 6 d'une première variante de réalisation de la surface périphérique externe du bol; - la figure 9 est une vue similaire à la figure 4 d'une seconde variante de réalisation de la surface périphérique externe du bol; - la figure 10 est une vue en coupe schématique suivant la ligne 10 de la figure 9. On a représenté schématiquement sur la figure 1 un bloc avant de véhicule automobile désigné par la référence générale 12. On reconnaît sur cette figure un moteur thermique 14, un échangeur thermique 16 et une groupe moto- ventilateur 18 muni d'une fan shown in Figure 1, showing, respectively, the upstream and downstream faces of this propeller (Figure 2 includes a partial cutaway of the bowl); - Figure 4 is a developed view of the outer peripheral surface of the bowl of the propeller shown in the previous figures; - Figures 5 to 7 are schematic sectional views along lines 5 to 7delafigure4; - Figure 8 is a view similar to Figure 6 of a first alternative embodiment of the outer peripheral surface of the bowl; - Figure 9 is a view similar to Figure 4 of a second alternative embodiment of the outer peripheral surface of the bowl; FIG. 10 is a schematic sectional view along line 10 of FIG. 9. A front block of a motor vehicle designated by the general reference 12 is shown diagrammatically in FIG. a heat exchanger 16 and a motor-fan unit 18 provided with a
hélice 20 selon l'invention en plastique moulé. propeller 20 according to the invention in molded plastic.
En se référant notamment aux figures 2 et 3, on voit que cette hélice 20 comprend un bol central 22, une virole périphérique 24 et des pales 26, régulièrement espacées entre elles, s'étendant entre le bol 22 et la virole 24. Chaque pale 26 a, lorsqu'elle est projetée dans un plan de rotation de l'hélice 20, une forme générale de chevron With particular reference to FIGS. 2 and 3, it can be seen that this propeller 20 comprises a central bowl 22, a peripheral ferrule 24 and blades 26, regularly spaced apart, extending between the bowl 22 and the ferrule 24. Each blade 26 a, when projected into a plane of rotation of the propeller 20, a general shape of a chevron
convergeant depuis un bord d'attaque BA vers un bord de fuite BF de la pale. converging from a leading edge BA towards a trailing edge BF of the blade.
Le bol 22 comporte une paroi 28 de forme générale annulaire, centrée sur l'axe The bowl 22 has a wall 28 of generally annular shape, centered on the axis
X de rotation de l'hélice. Cette paroi 28 est d'épaisseur sensiblement constante. X of rotation of the propeller. This wall 28 is of substantially constant thickness.
Le bol 28 est fermé par exemple à son extrémité amont (en considérant le sens d'écoulement du flux d'air traversant l'hélice en fonctionnement représenté par la flèche F sur la figure 4) par une paroi 30 sensiblement plane et parallèle à un plan de rotation de l'hélice. Les pales 26 sont raccordées à une surface périphérique externe SE, délimitant The bowl 28 is closed for example at its upstream end (considering the direction of flow of the air flow passing through the propeller in operation represented by the arrow F in FIG. 4) by a wall 30 substantially flat and parallel to a propeller rotation plane. The blades 26 are connected to an external peripheral surface SE, delimiting
la paroi annulaire 28 du bol, avec un angle de calage non nul. the annular wall 28 of the bowl, with a non-zero wedging angle.
La surface périphérique SE comporte deux zones Z1,Z2 séparées axialement par les pales 26. En considérant le sens F d'écoulement du flux d'air, la zone ZI est The peripheral surface SE has two zones Z1, Z2 separated axially by the blades 26. Considering the direction F of flow of the air flow, the zone ZI is
disposée en amont et la zone Z2 est disposée en aval. arranged upstream and the zone Z2 is arranged downstream.
On notera que l'extrados des pales est tourné vers la zone amont Zl 1 alors que It will be noted that the upper surface of the blades is turned towards the upstream zone Zl 1 while
l'intrados des pales est tourné vers la zone aval Z2. the lower surface of the blades faces the downstream zone Z2.
Afin d'améliorer les performances aérauliques de l'hélice, la zone amont Z1 est divergente par rapport à l'axe X de rotation de l'hélice orienté suivant le sens F In order to improve the aeraulic performance of the propeller, the upstream zone Z1 is divergent with respect to the axis X of rotation of the propeller oriented in the direction F
d'écoulement du flux d'air.flow of air flow.
Entre les pales 26, la zone amont Z1 est délimitée par une zone qui lui est adjacente. Dans le cas de l'exemple illustré plus particulièrement sur les figures 4 à 7, Between the blades 26, the upstream zone Z1 is delimited by a zone which is adjacent to it. In the case of the example illustrated more particularly in FIGS. 4 to 7,
cette zone adjacente est la zone aval Z2. this adjacent zone is the downstream zone Z2.
Selon l'invention, l'une au moins parmi la zone amont Z1 et la zone qui lui est adjacente n'est pas de révolution autour de l'axe de rotation de l'hélice, de manière que ces zones amont et adjacente puissent se raccorder suivant une ligne commune L, sans épaulement ou décalage radial des deux zones s'étendant de part et d'autre de la ligne commune L. Le cas échéant, les tangentes des zones séparées par la ligne commune L sont According to the invention, at least one of the upstream zone Z1 and the zone which is adjacent to it is not of revolution around the axis of rotation of the propeller, so that these upstream and adjacent zones can be connect along a common line L, without shoulder or radial offset of the two zones extending on either side of the common line L. Where appropriate, the tangents of the zones separated by the common line L are
distinctes le long de cette ligne L de manière à former une arête. distinct along this line L so as to form an edge.
La ligne commune L s'étend entre les points A et B représentés sur les figures 4 à 6. Ces points A et B sont les points d'intersection avec la surface périphérique SE, The common line L extends between the points A and B represented in FIGS. 4 to 6. These points A and B are the points of intersection with the peripheral surface SE,
respectivement, du bord d'attaque BA et du bord de fuite BF de deux pales 26 successives. respectively, from the leading edge BA and from the trailing edge BF of two successive blades 26.
Lors du moulage de l'hélice dans un moule classique en deux parties, la ligne When molding the propeller in a conventional two-part mold, the line
commune L s'étend dans la surface appelée communément "plan de joint". commune L extends in the surface commonly called "joint plane".
La divergence de la zone amont Z1 forme, dans la partie du moule destinée au moulage de cette zone Z1, un angle de dépouille favorisant le démoulage de cette zone Z1i. Dans un but analogue, la zone aval Z2 est de préférence convergente vers l'axe X orienté suivant le sens F d'écoulement du flux d'air. Cette convergence de la zone aval Z2 facilite en effet le démoulage de cette zone Z2 de la partie du moule destinée à la former. Dans l'exemple illustré plus particulièrement sur les figures 4 à 7, la zone amont ZI est délimitée par un cône de révolution autour de l'axe X et la zone aval Z2 est délimitée par une surface qui n'est pas de révolution autour de cet axe X. Plus précisément, les génératrices de la zone ZI sont inclinées par rapport à The divergence of the upstream zone Z1 forms, in the part of the mold intended for molding this zone Z1, a clearance angle favoring the release of this zone Z1i. For a similar purpose, the downstream zone Z2 is preferably convergent towards the axis X oriented along the direction F of flow of the air flow. This convergence of the downstream zone Z2 in fact facilitates the demolding of this zone Z2 from the part of the mold intended to form it. In the example illustrated more particularly in FIGS. 4 to 7, the upstream zone ZI is delimited by a cone of revolution around the axis X and the downstream zone Z2 is delimited by a surface which is not of revolution around this X axis. More precisely, the generatrices of the zone ZI are inclined relative to
l'axe X d'un angle ca constant compris de préférence entre 3 et 30 (voir figures5 à 7). the X axis with a constant angle ca preferably between 3 and 30 (see Figures 5 to 7).
Le profil de la zone aval Z2, considéré dans un plan radial quelconque du bol, est délimité par une droite faisant un angle 13 compris de préférence entre 0 et 5 . Cet angle 13 varie lorsque l'on tourne autour de l'axe, c'est-à-dire qu'il prend des valeurs The profile of the downstream zone Z2, considered in any radial plane of the bowl, is delimited by a straight line forming an angle 13 preferably between 0 and 5. This angle 13 varies when we turn around the axis, that is to say that it takes values
différentes dans des plans radiaux du bol différents. different in different radial planes of the bowl.
Sur la figure 1, on a représenté, dans un plan radial du bol donné, les distances d,d2 et d3, par rapport à l'axe X, respectivement de l'extrémité amont du profil de la zone amont Zl (d,), des extrémités communes aux profils des zones amont ZI et aval Z2 (d2) et de l'extrémité aval du profil de la zone aval Z2 (d3). On notera que dl est constant alors que d2 et d3 augmentent lorsque l'on tourne autour de l'axe X du point A vers le point B. En se référant à la figure 7, on notera que la section de la pale 26 dans certains plans radiaux du bol, par exemple dans celui de cette figure 7, est éventuellement décalée par rapport au point d'intersection théorique des droites engendrant les zones amont ZI et aval Z2. Ceci est dû en particulier à la forme générale courbe de la section transversale de In Figure 1, there is shown, in a radial plane of the given bowl, the distances d, d2 and d3, relative to the axis X, respectively of the upstream end of the profile of the upstream zone Zl (d,) , ends common to the profiles of the upstream ZI and downstream zones Z2 (d2) and of the downstream end of the profile of the downstream zone Z2 (d3). It will be noted that dl is constant while d2 and d3 increase when one turns around the axis X from point A to point B. With reference to FIG. 7, it will be noted that the section of the blade 26 in certain radial planes of the bowl, for example in that of this FIG. 7, is optionally offset with respect to the theoretical point of intersection of the lines generating the upstream zones ZI and downstream Z2. This is due in particular to the generally curved shape of the cross section of
la pale telle qu'elle est représentée notamment sur la figure 4. the blade as shown in particular in FIG. 4.
Sur la figure 8, on a représenté une première variante de réalisation de la In Figure 8, there is shown a first alternative embodiment of the
surface périphérique externe SE du bol 22. external peripheral surface SE of the bowl 22.
Dans cette variante, les profils des zones amont ZI et aval Z2, considérés dans un plan radial quelconque du bol, sont délimités par des courbes présentant en tout point, une courbure non nulle et une concavité tournée vers l'axe X. De préférence. la tangente au point d'extrémité amont du profil de la zone amont Z1 fait un angle {t par rapport à l'axe X compris entre 3 et 30 , et la tangente au point d'extrémité aval du profil de la zone aval fait un angle 13 par rapport à l'axe X In this variant, the profiles of the upstream zones ZI and downstream Z2, considered in any radial plane of the bowl, are delimited by curves having at all points, a non-zero curvature and a concavity turned towards the axis X. Preferably. the tangent to the upstream end point of the profile of the upstream zone Z1 makes an angle {t with respect to the axis X of between 3 and 30, and the tangent to the downstream end point of the profile of the downstream zone makes an angle 13 relative to the X axis
compris entre 0 et 5 .between 0 and 5.
Sur les figures 9 et 10, on a représenté une seconde variante de réalisation de In FIGS. 9 and 10, a second alternative embodiment of
la surface périphérique externe SE du bol 22. the outer peripheral surface SE of the bowl 22.
Dans ce cas la zone qui, entre les pales 26, est adjacente à la zone amont Z1 est une zone Z3 adjacente aux deux zones amont Z1 et aval Z2 s'étendant axialement entre In this case, the zone which, between the blades 26, is adjacent to the upstream zone Z1 is a zone Z3 adjacent to the two zones upstream Z1 and downstream Z2 extending axially between
ces zones Z1 et Z2.these zones Z1 and Z2.
La zone Z3 est délimitée par deux lignes L,L' s'étendant entre les points A et B. La première ligne L est commune aux zones Z3 et ZI. La seconde ligne L' est Zone Z3 is delimited by two lines L, L 'extending between points A and B. The first line L is common to zones Z3 and ZI. The second line is
commune aux zones Z3 et Z2.common to zones Z3 and Z2.
Les zones amont Z1 et aval Z2 sont délimitées par exemple par des cônes de révolution. Par contre, la zone 3 adjacente aux deux zones précédentes est délimitée par une surface qui n'est pas de révolution autour de l'axe X. Le "plan de joint" intersecte la zone Z3 le long de la ligne passant par les points des profils radiaux de Z3 les plus éloignés de l'axe X. De préférence, le profil de la zone Z3, considéré dans un plan radial quelconque du bol, est délimité par une courbe comportant, en tout point, une concavité tournée vers l'axe X et un rayon de courbure compris, par exemple, entre 0 et 100 mm The upstream zones Z1 and downstream Z2 are delimited for example by cones of revolution. On the other hand, zone 3 adjacent to the two preceding zones is delimited by a surface which is not of revolution around the axis X. The "joint plane" intersects zone Z3 along the line passing through the points of radial profiles of Z3 furthest from the X axis. Preferably, the profile of zone Z3, considered in any radial plane of the bowl, is delimited by a curve comprising, at all points, a concavity turned towards the axis X and a radius of curvature, for example, between 0 and 100 mm
(voir figure 10).(see figure 10).
De préférence également, les zones amont ZI et aval Z2 comportent, en tout point des lignes L, L', sauf éventuellement aux points A et B, une tangente qui est Preferably also, the upstream zones ZI and downstream Z2 comprise, at any point of the lines L, L ′, except possibly at points A and B, a tangent which is
commune respectivement, aux zones Z1,Z3, et aux zones Z2,Z3. common respectively, to zones Z1, Z3, and to zones Z2, Z3.
L'invention ne se limite pas aux exemples de réalisation décrits cidessus. The invention is not limited to the embodiments described above.
En particulier, c'est la zone adjacente à la zone amont qui peut être de révolution alors que cette zone amont ne l'est pas. De plus, la zone amont et la zone qui lui est adjacente peuvent toutes les deux ne pas être de révolution autour de l'axe de In particular, it is the zone adjacent to the upstream zone which can be of revolution whereas this upstream zone is not. In addition, the upstream zone and the zone adjacent to it may not both be of revolution around the axis of
rotation de l'hélice.rotation of the propeller.
Parmi les avantages de l'invention, on notera en particulier qu'elle permet de conformer la zone amont du bol de façon à ce que cette zone présente une divergence relativement prononcée optimisant les performances aérauliques de l'hélice et facilitant Among the advantages of the invention, it will be noted in particular that it makes it possible to conform the upstream zone of the bowl so that this zone has a relatively pronounced divergence optimizing the aeraulic performance of the propeller and facilitating
son démoulage, ceci en évitant tout décalage radial entre les zones amont et aval du bol. its release from the mold, this avoiding any radial offset between the upstream and downstream zones of the bowl.
Par ailleurs, l'invention permet de conformer la zone aval du bol de façon à ce Furthermore, the invention makes it possible to shape the downstream zone of the bowl so that
que cette zone présente une convergence facilitant le démoulage de l'hélice. that this zone presents a convergence facilitating the demolding of the propeller.
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