FR2811035A1 - Dispositif d'accouplement de ventilateur commande de l'exterieur - Google Patents
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Abstract
Dans ce dispositif, l'intérieur d'un logement scellé (2) porté par un arbre rotatif (1) comportant un disque d'entraînement (3) fixé à celui-ci, est divisé par une plaque (4) comportant un trou d'ajustement d'alimentation en huile (7), en un réservoir d'huile (5), et une chambre de transmission de couple (6) où le disque d'entraînement est contenu et où un couple d'entraînement est transmis par de l'huile fournie à la chambre de transmission, un électroaimant (11) coopérant avec un aimant permanent (10) situé dans le voisinage du réservoir d'huile (5), l'élément de vanne étant actionné par l'électroaimant (11) pour commander l'ouverture et la fermeture du trou d'ajustement (7).
Description
La présente invention se rapporte d'une façon générale aux dispositifs
d'accouplement de ventilateur commandés de l'extérieur destinés à commander la vitesse de rotation d'un ventilateur destiné à refroidir un moteur d'une automobile ou autres conformément aux variations de la température ambiante ou aux variations de la rotation. Il existe un dispositif d'accouplement de ventilateur classique de ce type dans lequel l'intérieur d'un logement scellé, ou étanche, constitué d'un boîtier et d'un couvercle est divisé par une plaque de séparation comportant un trou d'ajustement d'alimentation en huile, en un réservoir d'huile et une chambre de transmission de couple contenant un disque d'entraînement, un élément d'arrêt et un canal de circulation contigu à l'élément d'arrêt qui établit une communication depuis la chambre de transmission de couple vers le réservoir d'huile, sont formés sur une partie d'une paroi circonférentielle intérieure du logement scellé en face d'une paroi circonférentielle extérieure du disque d'entraînement sur lequel de l'huile se recueille durant la rotation, et un élément de vanne est prévu pour ouvrir le trou d'ajustement d'alimentation sur la plaque de séparation lorsque la température ambiante dépasse une valeur établie et pour refermer le trou d'ajustement d'alimentation de la plaque de séparation lorsque la température est inférieure ou égale à la valeur établie afin de commander la transmission du couple depuis le côté d'entraînement vers le côté entraîné du boîtier scellé en augmentant et en diminuant une surface de contact effective de l'huile au niveau d'un intervalle de transmission de couple prévu entre le disque d'entraînement et une paroi du logement scellé opposée à celui-ci située à proximité de l'extérieur de celui-ci. Une paire d'électroaimants sont prévus sur une surface avant ou une surface arrière du logement scellé, un élément de vanne magnétique destiné à ouvrir et à refermer le trou d'ajustement d'alimentation est prévu à l'opposé de l'un des électroaimants, et un élément de sous-vanne magnétique destiné à ouvrir et à refermer le canal de circulation est prévu à l'opposé de l'autre électroaimant
(se reporter au brevet japonais n 2 911 623).
En général, un tel dispositif classique d'accouplement de ventilateur commandé de l'extérieur pose des problèmes en ce qu'il comporte un mécanisme complexe, consomme beaucoup de puissance, et résulte en un coût élevé en raison de ce qu'il est principalement commandé électriquement et en ce que le dispositif d'accouplement de ventilateur peut être endommagé du fait d'un arrêt de circulation de l'huile en fonctionnement résultant d'une panne du système électrique. Cependant, du fait qu'un dispositif d'accouplement de ventilateur commandé de l'extérieur est avantageux en ce que des facteurs de commande tels que la température d'eau, le régime du moteur, et des dispositifs auxiliaires tels qu'un dispositif de conditionnement d'air, peuvent être choisis de façon quelconque et en ce qu'une commande de ventilateur adéquate peut être exécutée, des besoins existaient pour des
améliorations destinées à résoudre les problèmes décrits ci-dessus.
L'invention a été réalisé en prenant une telle situation en considération, et c'est un but de l'invention de réaliser un dispositif d'accouplement de ventilateur commandé de l'extérieur qui présente un mécanisme simple pour permettre des économies de consommation d'énergie, qui comporte une fonction de "sécurité active" (une fonction permettant à l'huile d'actionnement d'être mise en circulation sans être arrêtée même dans le cas d'une défaillance d'un système électrique) et qui permet de commander librement et de façon appropriée la vitesse de rotation d'un ventilateur en ajustant de façon
précise la quantité d'huile conformément à diverses conditions d'exploitation.
La présente invention emploie fondamentalement un procédé dans lequel un élément de vanne destiné à ouvrir et refermer un trou d'ajustement d'alimentation en huile destiné à fournir de l'huile d'actionnement depuis un réservoir d'huile jusqu'à une chambre de transmission de couple est
commandé par un électroaimant non excité qui utilise un aimant permanent.
En principe, il est prévu un dispositif d'accouplement de ventilateur dans lequel l'intérieur d'un logement scellé, ou étanche, constitué d'un boîtier supporté et retenu par un corps d'arbre rotatif comportant un disque d'entraînement fixé à une extrémité de celui-ci par l'intermédiaire d'un roulement à billes et un couvercle fixé au boîtier est divisé par une plaque de séparation comportant un trou d'ajustement d'alimentation en huile en un réservoir d'huile et une chambre de transmission de couple contenant le disque d'entraînement, un élément d'arrêt et un canal de circulation contigu à l'élément d'arrêt qui établit une communication depuis la chambre de transmission de couple vers le réservoir d'huile sont formés sur une partie d'une paroi de circonférence intérieure du logement scellé en face d'une paroi circonférentielle extérieure du disque d'entraînement sur laquelle l'huile se recueille durant la rotation, et un élément de vanne est prévu dans le réservoir d'huile en vue d'ouvrir et fermer le trou d'ajustement d'alimentation en huile pour commander la transmission du couple de rotation depuis un côté entraînement vers un côté entraîné, en augmentant et en diminuant une surface de contact effective de l'huile au niveau d'un intervalle de transmission de couple défini par le côté entraînement et le côté entraîné, remarquable en ce qu'un électroaimant non excité utilisant un aimant permanent situé dans le voisinage du réservoir d'huile du boîtier scellé est supporté autour du corps d'arbre rotatif par l'intermédiaire d'un roulement afin d'actionner l'élément de vanne, en réalisant ainsi un mécanisme pour commander l'ouverture et la
fermeture du trou d'ajustement d'alimentation en huile.
L'invention est également remarquable en ce qu'une pluralité de trous d'ajustement d'alimentation en huile sont prévus pour former une structure de vanne double dans laquelle un élément de vanne est prévu pour chacun des
trous d'ajustement d'alimentation en huile.
L'aimant permanent peut être fixé soit au boîtier scellé soit à
l'électroaimant soit aux deux entre le boîtier scellé et l'électroaimant.
L'élément de vanne peut être constitué d'un ressort à lame et d'une pièce magnétique, et il peut en variante être constitué d'un ressort hélicoïdal et d'une pièce magnétique. En outre, l'invention est remarquable en ce que le
boîtier peut être fait d'un matériau non magnétique.
Conformément à l'invention, le mécanisme destiné à commander l'ouverture et la fermeture de l'élément de vanne qui emploie un système destiné à commander l'ouverture et la fermeture du trou d'alimentation en huile en utilisant l'électroaimant non excité utilisant un aimant permanent a le
même principe que celui d'une vanne d'actionnement non excitée courante.
Conformément au principe, lorsqu'un courant est appliqué à l'électroaimant pour générer un champ magnétique dans un sens opposé à celui du champ magnétique généré par l'aimant permanent, le champ magnétique de l'aimant permanent est annulé, et la force d'attraction de l'aimant permanent est neutralisée, ce qui fournit un mécanisme pour refermer le trou d'ajustement d'alimentation en huile en sollicitant l'élément de vanne contre la plaque de séparation grâce à l'action du ressort et en vue d'ouvrir le trou d'ajustement d'alimentation en huile en désactivant l'électroaimant en vue d'attirer l'élément
de vanne vers l'aimant permanent contre le ressort.
En appliquant un courant à l'électroaimant pour générer un champ magnétique dans la même direction que celle d'un champ magnétique généré par l'aimant permanent, le trou d'alimentation en huile peut être instantanément ouvert en tant que résultat d'un effet de synergie de la force
d'attraction de l'aimant permanent et de la force d'attraction de l'électroaimant.
De ce fait, I'utilisation du mécanisme de commande d'ouverture/fermeture rend possible d'entretenir un état de "sécurité active" soit un état dans lequel le trou d'ajustement d'alimentation en huile prévu sur la plaque de séparation est maintenu ouvert même lorsque l'électroaimant est désactivé en raison d'une panne du système électrique, ce qui permet à l'huile d'actionnement d'être mise en circulation, maintient le dispositif d'accouplement de ventilateur actif pour amener le ventilateur à continuer à tourner, et rend possible d'empêcher un endommagement du moteur dû à une surchauffe. Lorsqu'une pluralité de trous d'ajustement d'alimentation en huile sont prévus pour former une double structure de vanne, I'intensité du courant destiné à activer l'électroaimant peut être amenée à varier par palier pour ouvrir et fermer chacune des vannes par palier, ce qui rend possible d'augmenter la vitesse de rotation du ventilateur par palier ou de modifier la
cadence d'augmentation de la vitesse.
Le boîtier est fait d'un matériau non magnétique pour empêcher une fuite du flux magnétique. Dans le cas d'un boîtier fait de fer, une partie du boîtier est découpée pour empêcher une fuite du flux magnétique, et cette
même partie est scellée avec un agent d'étanchéité.
La figure 1 est une vue en coupe verticale d'un mode de réalisation d'un dispositif d'accouplement de ventilateur commandé de l'extérieur
conforme à l'invention.
La figure 2 est une vue en coupe verticale agrandie d'une partie
principale du même dispositif.
Les figures 3A et 3B sont des illustrations représentant les opérations d'ouverture et de fermeture d'un élément de vanne du même dispositif. La figure 3A représente un état dans lequel un trou d'ajustement d'alimentation en huile est ouvert en désactivant un électroaimant grâce à l'application d'un courant à l'électroaimant pour générer un champ magnétique dans la même direction que celle du champ magnétique généré par un aimant permanent, et la figure 3B représente un état dans lequel le trou d'ajustement d'alimentation en huile est fermé en appliquant un courant à l'électroaimant pour générer un champ magnétique dans un sens opposé à celui du champ magnétique
généré par l'aimant permanent.
La figure 4 est une vue en coupe d'une partie principale d'un autre mode de réalisation d'un dispositif d'accouplement de ventilateur commandé
de l'extérieur conforme à l'invention.
La figure 5 est une vue en coupe verticale d'une partie principale d'encore un autre mode de réalisation d'un dispositif d'accouplement de
ventilateur commandé de l'extérieur conforme à l'invention.
La figure 6 est une vue en coupe verticale d'une partie principale d'encore un autre mode de réalisation d'un dispositif d'accouplement de
ventilateur commandé à l'extérieur conforme à l'invention.
La figure 7 est une vue en coupe verticale d'une partie principale d'encore un autre mode de réalisation d'un dispositif d'accouplement de
ventilateur commandé de l'extérieur conforme à l'invention.
La figure 8 est une vue en coupe verticale d'un mode de réalisation d'un dispositif d'accouplement de ventilateur commandé de l'extérieur
comportant une double structure de vanne conforme à l'invention.
Les figures 9A et 9B sont des diagrammes de caractéristiques qui sont des illustrations comparatives des relations entre la rotation du ventilateur et le temps dans la structure à une seule vanne représentée sur la figure 1 et la structure à double vanne représentée sur la figure 8. La figure 9A est un diagramme de caractéristiques de la structure à une seule vanne, et la figure
9B est un diagramme de caractéristiques de la structure à double vanne.
La figure 10 est une vue en coupe verticale d'un autre mode de réalisation d'un dispositif d'accouplement de ventilateur commandé de
l'extérieur présentant une double structure de vanne conforme à l'invention.
Les figures 11A et 11B sont des diagrammes de caractéristiques qui sont des illustrations comparatives des relations entre la vitesse de rotation du ventilateur et le temps dans la structure de double vanne représentée sur la figure 10. La figure 11A est un diagramme de caractéristiques obtenu lorsque seule une vanne d'ajustement d'alimentation en huile présentant un plus petit diamètre est ouverte, et la figure 11B est un diagramme de caractéristiques obtenu lorsque les deux vannes d'ajustement d'alimentation en huile
présentant des diamètres plus petit et plus grand sont ouvertes.
Les figures 12A à 12C illustrent les opérations et les effets d'un système de commande d'ouverture/fermeture de vanne d'un dispositif d'accouplement de ventilateur présentant une structure de double vanne conforme à l'invention. La figure 12A est un schéma représentant une relation entre la vitesse de rotation de l'arbre d'entraînement (côté moteur) et la vitesse de rotation du ventilateur durant la commande en vue d'obtenir des vitesses de rotation par trois paliers, la figure 12B représente une relation entre la vitesse de rotation de l'arbre d'entraînement et la vitesse de rotation du ventilateur durant la commande pour obtenir des vitesses de rotation moyennes, la figure 12C représente une relation entre la vitesse de rotation de l'arbre d'entraînement et la vitesse de rotation du ventilateur durant la
commande en vue d'obtenir une vitesse de rotation quelconque.
La figure 13 est un schéma représentant un exemple d'une commande destinée à obtenir des vitesses de rotation de ventilateur par trois paliers dans le même dispositif, la vitesse de rotation de l'arbre d'entraînement étant
maintenue constante.
La figure 14 est un schéma représentant un exemple d'une commande destinée à empêcher un effet de roue libre du même dispositif au moment
d'une accélération.
La figure 15 est un schéma représentant un exemple d'une commande sur la vitesse de rotation du ventilateur du même dispositif lorsque le régime
de rotation du moteur est maintenu constant à 3 000 tr/min.
La figure 16 est un schéma représentant un exemple d'une commande sur la vitesse de rotation du ventilateur lorsque le régime de rotation du
moteur est maintenu constant à 3 500 tr/min.
La figure 17 est un schéma représentant un exemple d'une commande destinée à maintenir constante la rotation du ventilateur dans le même
dispositif lorsque le régime de rotation du moteur varie.
La figure 18 est un schéma représentant un exemple d'une commande destinée à maintenir une valeur limite supérieure de la vitesse de rotation du
ventilateur du même dispositif lorsque le régime de rotation du moteur varie.
La figure 19 est un schéma représentant un exemple d'une commande destinée à maintenir la vitesse de rotation du ventilateur du même dispositif à
une vitesse de rotation moyenne sans exécuter de commande à rétroaction.
Dans le présent mode de réalisation, la référence 1 représente un arbre d'entraînement, la référence 2 représente un logement scellé étanche, la référence 2-1 représente un boîtier, la référence 2-2 représente un couvercle, la référence 3 représente un disque d'entraînement, la référence 4 représente une plaque de séparation, la référence 5 représente un réservoir d'huile, la référence 6 représente une chambre de transmission de couple, la référence 7 représente un trou d'ajustement d'alimentation en huile, la référence 8 représente un canal de circulation, la référence 9 représente un élément de vanne, la référence 9-1 représente un ressort à lame, les références 9-2 et 19-2 représentent des pièces magnétiques, la référence représente un aimant permanent, la référence 11 représente un électroaimant, la référence 12 représente un corps supportant un électroaimant, les références 13 et 14 représentent des roulements à billes, la référence 15 représente un élément d'arrêt et la référence 19-1 représente
un ressort hélicoïdal.
Dans le dispositif d'accouplement de ventilateur commandé de l'extérieur (structure de vanne simple) représenté sur la figure 1, un logement scellé 2 constitué d'un boîtier 2-1 et d'un couvercle 2-2 est supporté autour d'un corps d'arbre rotatif (arbre d'entraînement) 1 grâce à un roulement 13, l'arbre d'entraînement 1 étant entraîné en rotation par une section d'entraînement (moteur), I'intérieur du logement scellé 2 est séparé par une plaque de séparation 4 comportant un trou d'ajustement d'alimentation en huile 7 dans un réservoir d'huile 5 et une chambre de transmission de couple 6, et un disque d'entraînement 3 fixé à une extrémité du corps d'arbre rotatif 1 est contenu dans le chambre de transmission de couple 6 de sorte qu'un intervalle de transmission de couple est formé entre le disque et une surface
circonférentielle intérieure de la chambre de transmission de couple.
Un élément de vanne 9 destiné à ouvrir et fermer le trou d'ajustement d'alimentation en huile 7 est constitué d'un ressort à lame 9-1 et d'une pièce magnétique 9-2, et comporte un mécanisme pour ouvrir et fermer le trou d'ajustement d'alimentation en huile 7 ménagé sur la plaque de séparation 4 avec le ressort à lame 9-1 qui est fixé à une paroi intérieure d'un réservoir d'huile au niveau d'une section de base de celui-ci et auquel une force en
direction de la plaque de séparation 4 est appliquée en permanence.
Du côté section d'entraînement du logement scellé 2, un électroaimant 11 est supporté sur un corps de support d'électroaimant 12 qui est porté par un corps d'arbre rotatif 1 par l'intermédiaire d'un roulement 14 et un aimant permanent 10 qui est apparié à l'électroaimant 11 est fixé à une surface extérieure du boîtier 2-1 en regard de l'élément de vanne 9. La référence 1 1 -1 représente un matériau magnétique en forme de couronne. C'est-à-dire que lorsqu'un courant est appliqué à l'électroaimant 11 pour générer un champ magnétique dans un sens opposé à celui d'un champ magnétique généré par l'aimant permanent 10, le champ magnétique de l'aimant permanent 10 est neutralisé. Il en résulte que la force d'attraction de l'aimant permanent 10 est neutralisée, et l'aimant de vanne 9 est chargé contre la plaque de séparation 4 par le ressort à lame 9-1 pour refermer le trou d'ajustement d'alimentation en huile 7. Lorsque l'électroaimant 11 est désactivé ou lorsqu'un courant est appliqué à l'électroaimant 11 pour générer un champ magnétique dans la même direction que celle d'un champ magnétique généré par l'aimant permanent 10, l'élément de vanne 9 est attiré vers l'aimant permanent 10 contre le ressort à lame 9-1 pour ouvrir le trou
d'ajustement d'alimentation en huile 7.
Dans le dispositif d'accouplement de ventilateur présentant la configuration décrite ci-dessus, lorsque l'électroaimant 11 est désactivé ou lorsqu'un courant est appliqué à l'électroaimant 11 pour générer un champ magnétique dans la même direction que celle du champ magnétique généré par l'aimant permanent 10, une pièce magnétique 9-2 de l'élément de vanne 9 est attirée contre le ressort à lame 9-1 en tant que résultat de l'action de l'aimant permanent 10 comme indiqué sur la figure 3A, pour ouvrir le trou d'ajustement d'alimentation en huile 7 et pour maintenir le trou ouvert. Il en résulte que l'huile dans le réservoir d'huile 5 est appliquée à la chambre de transmission de couple 6 par l'intermédiaire du trou d'ajustement d'alimentation en huile 7 sur la plaque de séparation 4. L'huile appliquée à la chambre de transmission de couple 6 transmet le couple d'entraînement du disque d'entraînement 3 au boîtier 2-1 afin d'augmenter la vitesse de rotation
d'un ventilateur de refroidissement (non représenté) fixé au boîtier.
Lorsqu'un courant est appliqué à l'électroaimant 11 pour générer un champ magnétique dans une direction opposée à celle du champ magnétique généré par l'aimant permanent 10, du fait que la force d'attraction de l'aimant permanent 10 est neutralisée car les champs magnétiques de l'aimant permanent 10 et de l'électroaimant 11 s'annulent l'un l'autre comme indiqué sur la figure 3B, l'élément de vanne 9 est sollicité contre la plaque de séparation 4 grâce à la force du ressort à lame 9-1 pour refermer le trou d'ajustement d'alimentation en huile 7 et le maintenir fermé. Il en résulte que l'alimentation en huile depuis le réservoir d'huile 5 vers la chambre de transmission de couple 6 est arrêtée, et l'huile dans la chambre de transmission de couple 6 est renvoyée par un élément d'arrêt 15 au réservoir d'huile 5 par l'intermédiaire d'un canal de circulation 8, ce qui diminue le taux de transmission du couple et réduit la vitesse de rotation du boîtier 2-1, en
réduisant ainsi la vitesse du ventilateur de refroidissement.
En se référant à d'autres modes de réalisation de l'invention représentés sur les figures 4 à 6, le dispositif d'accouplement de ventilateur représenté sur la figure 4 présente une configuration dans laquelle le mécanisme destiné à commander l'ouverture et la fermeture du trou d'ajustement d'alimentation en huile 7 en actionnant l'élément de vanne 9 en utilisant l'électroaimant 11 comprend un aimant permanent 20 comportant un trou d'alimentation en huile 20-1 fixé à la plaque de séparation 4 de manière à aider à l'ouverture et à la fermeture de l'élément de vanne 9 et à la rétention des états ouvert et fermé. Dans ce cas, la force d'attraction de l'aimant permanent 20 est plus faible que celle de l'aimant permanent 10 qui est
combiné à l'électroaimant 11.
Dans ce dispositif d'accouplement de ventilateur, lorsqu'un courant est appliqué à l'électroaimant 11 pour générer un champ magnétique dans une direction opposée à celle d'un champ magnétique généré par l'aimant permanent 10, les champs magnétiques de l'aimant permanent 10 et de l'électroaimant 11 s'annulent l'un l'autre comme décrit ci-dessus pour neutraliser la force d'attraction de l'aimant permanent 10. Il en résulte que l'élément de vanne 9 est sollicité contre la plaque de séparation 4 par la force du ressort à lame 9-1 afin de fermer le trou d'ajustement d'alimentation en huile 7 et, en même temps, le ressort à lame 9-1 est attiré par l'aimant permanent 20 disposé sur la plaque de séparation 4, ce qui permet que le trou d'ajustement d'alimentation en huile 7 soit refermé avec une fiabilité améliorée et aide au maintien de l'état fermé. Lorsque l'électroaimant 11 est désactivé ou lorsqu'un courant est appliqué à l'électroaimant 11 pour générer un champ magnétique dans la même direction que celle du champ magnétique généré par l'aimant permanent 10, une pièce magnétique 9-2 de l'élément de vanne 9 est attirée par l'action de l'aimant permanent 10 qui est prévu sur le boîtier 2-1 en s'opposant à la force d'attraction de l'aimant permanent 20 pour ouvrir
le trou d'ajustement d'alimentation en huile 7.
Dans le dispositif d'accouplement de ventilateur représenté sur la figure , un élément de vanne 19 est formé par un ressort hélicoïdal 19-1 et une pièce magnétique 19-2 en tant que moyen pour ouvrir et fermer le trou
d'ajustement d'alimentation en huile 7 disposé sur la plaque de séparation 4.
Dans ce cas, lorsqu'un courant est appliqué à l'électroaimant 1 1 pour générer un champ magnétique dans une direction opposée à celle d'un champ magnétique généré par l'aimant permanent 10, les champs magnétiques de l'aimant permanent 10 et de l'électroaimant 11 s'annulent l'un l'autre comme on l'a décrit ci-dessus, pour neutraliser la force d'attraction de l'aimant permanent 10. Il en résulte que la pièce magnétique 19-2 est sollicitée contre la plaque de séparation 4 grâce à l'action du ressort hélicoïdal 19-1 pour refermer le trou d'ajustement d'alimentation en huile 7. Lorsque l'électroaimant 11 est désactivé ou bien lorsqu'un courant est appliqué à l'électroaimant 11 pour générer un champ magnétique dans la même direction que celle du champ magnétique généré par l'aimant permanent 10, les pièces magnétiques 19-2 de l'élément de vanne 19 sont attirées grâce à l'action de l'élément permanent 10 contre le ressort hélicoïdal 19-1 pour ouvrir le trou d'alimentation en huile 7. Le dispositif d'accouplement de ventilateur représenté sur la figure 6 représente un exemple dans lequel l'aimant permanent 10 est prévu du même côté que l'électroaimant 11. Dans ce cas, I'aimant permanent 10 et l'électroaimant Il sont fixés de façon solidaire au corps de support d'électroaimant 12. Dans une telle configuration, lorsqu'un courant est appliqué à l'électroaimant 11 pour générer un champ magnétique dans une direction opposée à celle du champ généré par l'aimant permanent 10, les champs magnétiques de l'aimant permanent 10 et de l'électroaimant 11 s'annulent l'un l'autre pour neutraliser la force d'attraction de l'aimant permanent 10 de la même manière que celle de la configuration indiquée sur la figure 1. Il en résulte que la pièce magnétique 9-2 est sollicitée contre la plaque de séparation 4 grâce à l'action du ressort à lame 9-1 pour refermer le trou d'ajustement d'alimentation en huile 7. Lorsque l'électroaimant 11 est désactivé ou lorsqu'un courant est appliqué à l'électroaimant 11 pour générer un champ magnétique dans la même direction que celle du champ généré par l'aimant permanent 10, la pièce magnétique 19-2 de l'élément de vanne 19 est attirée grâce à l'action de l'aimant permanent 10 contre le ressort à lame
9-1 pour ouvrir le trou d'ajustement d'alimentation en huile 7.
Le dispositif d'accouplement de ventilateur représenté sur la figure 7 représente un exemple dans lequel un corps magnétique 21 présentant une configuration de type bloc à la place de la configuration de type couronne et présentant une largeur similaire à celle du matériau magnétique en forme de couronne 1 1 -1 est prévu sur le boîtier 2-1 du logement scellé 2. Le corps magnétique 21 peut être prévu sur la surface arrière du boîtier 2-1 autour de I'arbre d'entraînement 1 (se reporter à la figure 1). Dans ce cas, lorsqu'un courant est appliqué à l'électroaimant 11 pour générer un champ magnétique dans une direction opposée d'un champ magnétique généré par l'aimant permanent 10, les champs magnétiques de l'aimant permanent 10 et de l'électroaimant 1 1 s'annulent l'un l'autre pour neutraliser la force d'attraction de I'aimant permanent 10. Il en résulte que la pièce magnétique 9-2 est sollicitée contre la plaque de séparation 4 grâce à l'action du ressort à lame 9-1 pour refermer le trou d'ajustement d'alimentation en huile 7. Lorsque l'électroaimant 11 est désactivé ou lorsqu'un courant est appliqué à l'électroaimant 11 pour générer un champ magnétique dans la même direction que celle du champ magnétique généré par l'aimant permanent 10, la pièce magnétique 9-2 de l'élément de vanne 9 est attirée grâce à l'action de l'aimant permanent 10 contre le ressort à lame 9-1 pour ouvrir le trou d'ajustement d'alimentation en
huile 7.
Les dispositifs d'accouplement de ventilateur représentés sur les figures 8 et 10 sont de même structure que le dispositif d'accouplement de ventilateur avec une structure à une seule vanne représentée sur la figure 1 à I'exception de ce qu'il est prévu deux ensembles de trous d'ajustementd'alimentation en huile 7, 7-1 et 7-2 et des éléments de vanne 9 et deux ensembles de mécanismes chacun étant constitué d'un élément de vanne 9 et d'un aimant permanent 10 destinés à commander l'ouverture et la fermeture
des trous d'ajustement d'alimentation en huile, 7, 7-1 et 7-2.
Plus particulièrement, dans le dispositif d'accouplement de ventilateur présentant une structure de double vanne représentée sur la figure 8, deux trous d'ajustement d'alimentation en huile 7 sont prévus au niveau de la plaque de séparation 4 sur un diamètre rectiligne de l'élément d'arrêt. Les deux trous d'ajustement d'alimentation en huile 7 sont prévus à des distances différentes par rapport au centre de la plaque de séparation dans la direction radiale de celle-ci. Dans le dispositif d'accouplement de ventilateur présentant une structure de double vanne représentée sur la figure 10, les trous d'ajustement d'alimentation en huile 7-1 et 7-2 présentant des diamètres différents sont prévus au niveau de la plaque de séparation 4 et de préférence
sur un diamètre rectiligne de celle-ci.
Chacun des trous d'ajustement d'alimentation en huile 7, 7-1 et 7-2 est muni d'un élément de vanne 9 qui est constitué d'un ressort à lame 9-1 et d'une pièce magnétique 9-2 et qui sert de mécanisme pour ouvrir et fermer le trou d'ajustement d'alimentation en huile respectif 7, 7-1 ou 7-2 en utilisant le ressort à lame 9-1 qui est fixé à une paroi intérieure du réservoir d'huile 5 au niveau d'une section de base de celui-ci et auquel une force en direction de la plaque de séparation 4 est appliquée en permanence. En association avec chaque élément de vanne 9, un aimant permanent 10 qui est apparié avec un électroaimant 11 prévu du côté de la section d'entraînement du logement scellé 2 est fixé à une surface extérieure du boîtier 2-1 suivant une relation face à face avec l'élément de vanne 9. La référence 1 1 -1 représente
un matériau magnétique en forme de couronne.
Les dispositifs d'accouplement de ventilateur dans une structure de double vanne représentée sur les figures 8 et 10 présentant la configuration décrite ci-dessus sont similaires au dispositif d'accouplement de ventilateur avec une structure à seule vanne représentée sur la figure 1, en ce que, lorsque l'électroaimant 11 est désactivé ou lorsqu'un courant est appliqué à l'électroaimant 1 1 pour générer un champ magnétique dans la même direction que celle d'un champ magnétique généré par chacun des aimants permanents 10, les pièces magnétiques 9-2 des éléments de vanne 9 sont attirées grâce à l'action des aimants permanents 10 contre le ressort à lame 9 -1 pour ouvrir les trous d'ajustement d'alimentation en huile 7, 7-1 et 7-2 et pour maintenir l'état ouvert. Il en résulte que l'huile qui est dans le réservoir d'huile 5 est appliquée à la chambre de transmission de couple 6 par l'intermédiaire des trous d'ajustement d'alimentation en huile 7, 7- 1 et 7-2 de la plaque de séparation 4. L'huile fournie à la chambre de transmission de couple 6 transmet un couple d'entraînement du disque d'entraînement 3 au boîtier 2-1, pour augmenter la vitesse de rotation du ventilateur de refroidissement (non représenté) fixé au boîtier. Au contraire, lorsqu'un courant est appliqué à l'électroaimant 11 pour générer un champ magnétique dans une direction opposée à celle des champs magnétiques générés par les aimants permanents 10, les champs magnétiques des aimants permanents 10 et de l'électroaimant 11 s'annulent l'un l'autre pour neutraliser la force d'attraction des aimants permanents 10. Il en résulte que les éléments de vanne 9 sont sollicités contre la plaque de séparation 4 grâce à la force des ressorts à lame 9-1 pour refermer les trous d'ajustement d'alimentation en huile 7 et pour maintenir l'état fermé. Comme l'alimentation en huile depuis le réservoir d'huile 5 vers la chambre de transmission de couple 6 est ainsi arrêtée et que l'huile dans la chambre de transmission de couple 6 est renvoyée au réservoir d'huile 5 par l'intermédiaire du canal de circulation 8 en raison de la présence de l'élément d'arrêt 15, le taux de transmission de couple est diminué pour réduire la vitesse de rotation du boîtier 2-1, ce qui
résulte en une réduction de la vitesse du ventilateur de refroidissement.
Chaque vanne d'un dispositif d'accouplement de ventilateur comportant une structure à double vanne est ainsi ouverte et fermée grâce à l'activation de l'électroaimant 1 1 et les deux vannes peuvent être ouvertes et fermées par palier en modifiant l'intensité du courant pour activer l'électroaimant 11 pour chaque vanne, par palier. Plus particulièrement, en se référant aux figures 9A, 9B, 11A et 11B, alors que dans le dispositif d'accouplement de ventilateur présentant une structure à une seule vanne représentée sur la figure 1 dans lequel une augmentation de l'intensité du courant pour activer l'électroaimant 11 amène la vitesse de rotation du ventilateur de refroidissement à sauter à une vitesse de rotation prédéterminée comme indiqué par la ligne continue, dans le cas du dispositif d'accouplement de ventilateur présentant une structure de double vanne sur la figure 8, au contraire, chaque vanne peut être ouverte et fermée par palier pour modifier l'intensité du courant pour activer l'électroaimant 11 par palier ou bien en modifiant la polarité (polarité positive ou polarité négative) de la source d'alimentation. Il en résulte que la vitesse de rotation du ventilateur de refroidissement peut être augmentée par palier jusqu'à une vitesse de rotation prédéterminée comme indiqué par la ligne en traits interrompus sur la figure 9B. De ce fait, le dispositif d'accouplement de ventilateur présentant une structure à double vanne permet que la vitesse de rotation du ventilateur soit commandée dans divers
modes.
Dans le cas du dispositif d'accouplement de ventilateur comportant une structure de vanne double représentée sur la figure 10, I'une ou l'autre ou les deux vannes présentant des diamètres différents est ouverte et fermée simultanément pour ajuster la quantité d'huile fournie en modifiant l'intensité du courant pour activer l'électroaimant 11 par palier ou bien en modifiant la polarité (polarité positive ou négative) de la source d'alimentation, ce qui rend possible de modifier la cadence d'augmentation de la vitesse de rotation de ventilateur comme indiqué par les lignes en traits interrompus sur les figures 11A et 11B (la figure 11A représente une cadence qui est obtenue lorsque seul le trou d'ajustement d'alimentation en huile 7-1 de la figure 10 est ouvert, et la figure 11B représente une cadence qui est obtenue lorsque les trous
d'ajustement d'alimentation en huile 7-1 et 7-2 de la figure 10 sont ouverts).
Une description plus spécifique sera maintenant faite du
fonctionnement et des effets du système de commande d'ouverture/fermeture de vanne dans le dispositif d'accouplement de ventilateur décrit ci-dessus
présentant une structure de double vanne.
En disposant les deux vannes à des distances différentes dans la direction radiale pour une rotation INTERMEDIAIRE et une PLEINE rotation, la commande peut être exécutée de façon à obtenir <1> des vitesses de rotation avec trois paliers (figure 12A), <2> des vitesses de rotation moyennes (figure 12B) et <3> une vitesse de rotation quelconque (figure 12C). La rotation INTERMEDIAIRE peut être obtenue en ouvrant uniquement la vanne pour la rotation INTERMEDIAIRE, et une transition continue depuis la rotation intermédiaire jusqu'à la PLEINE rotation peut être obtenue en ouvrant les deux vannes, c'est-à-dire les vannes pour la rotation INTERMEDIAIRE et pour
la PLEINE rotation afin d'obtenir la PLEINE rotation (figure 13).
<1> Commande destinée à obtenir trois paliers Comme indiqué sur la figure 12A, une commande peut être exécutée pour obtenir trois profils stables de rotation en appliquant un signal de commande présentant une seule variation à un électroaimant. Plus particulièrement, I'ouverture et la fermeture des deux vannes peuvent être commandées en commutant trois profils de tension, c'est-à-dire 0 V (inactif), +12 V (actif) et -12 V (actif) pour commander la rotation du ventilateur afin d'obtenir trois profils stables de rotation, c'est-à-dire la PLEINE rotation (pour laquelle la tension de +12 V est appliquée pour ouvrir les deux vannes), la rotation INTERMEDIAIRE (pour laquelle la tension de 0 V est appliquée pour n'ouvrir que la vanne destinée à la rotation INTERMEDIAIRE) et la rotation INACTIVE ou coupée (pour laquelle la tension de -12 V est appliquée pour refermer les deux vannes). 12 V représente la même tension que la tension
de la batterie.
<2> Commande pour obtenir une vitesse de rotation moyenne Comme indiqué sur la figure 12B, les deux vannes peuvent être commutées suivant un rapport cyclique prédéterminé (qui représente en principe une largeur d'impulsion) pour commander la vitesse de rotation du ventilateur afin d'obtenir une vitesse de rotation moyenne située entre la rotation INACTIVE et la rotation INTERMEDIAIRE (qui est obtenue par une commande pour ouvrir et fermer uniquement la vanne pour la rotation INTERMEDIAIRE) et une vitesse de rotation moyenne située entre la rotation INTERMEDIAIRE et la PLEINE rotation (qui est obtenue par la commande destinée à refermer la vanne pour la PLEINE rotation, la vanne pour la
rotation INTERMEDIAIRE étant dans un état complètement ouvert).
<3> Commande destinée à obtenir une vitesse de rotation quelconque Comme indiqué sur la figure 12C, la différence entre les vitesses de rotation relatives de l'arbre d'entraînement (section de rotation) et l'électroaimant (section fixe) peut être mesurée en utilisant un capteur magnétique ou autres. Ainsi, la vitesse de rotation peut être commandée avec une rétroaction des vitesses de rotation en ouvrant et en refermant uniquement la vanne pour la rotation INTERMEDIAIRE lorsqu'une vitesse de rotation spécifiée est située entre la rotation INACTIVE et la rotation INTERMEDIAIRE et en ouvrant et en refermant la vanne pour la PLEINE rotation, la vanne pour la rotation INTERMEDIAIRE étant dans un état complètement ouvert lorsque la vitesse de rotation spécifiée est située entre
la rotation INTERMEDIAIRE et la PLEINE rotation.
La figure 13 représente un exemple de la commande de la rotation d'un ventilateur dans lequel le système destiné à la commande en trois paliers est utilisé. L'ouverture et la fermeture des deux vannes sont commandées en
commutant trois profils de tension, c'est-à-dire 0 V (inactif), +12 V (actif) et -
12 V (actif), ce qui permet une commande stable pour obtenir des transitions depuis la rotation INACTIVE jusqu'à la rotation INTERMEDIAIRE, depuis la rotation INTERMEDIAIRE jusqu'à la PLEINE rotation, depuis la PLEINE rotation jusqu'à la rotation INTERMEDIAIRE, depuis la rotation INTERMEDIAIRE jusqu'à la rotation INACTIVE, depuis la rotation INACTIVE jusqu'à la PLEINE rotation et depuis la PLEINE rotation jusqu'à la rotation INACTIVE, la vitesse de rotation de l'arbre d'entraînement étant maintenue constante. Lorsque la rotation du ventilateur est dans l'état actif durant un ralenti comme indiqué sur la figure 14, un effet de roue libre du ventilateur se produira durant une accélération même s'il est mis de façon forcée dans l'état inactif en refermant la vanne. Cependant, la structure de double vanne conforme à l'invention rend possible d'empêcher un effet de roue libre en
utilisant les procédés suivants.
(1) Si seule la vanne destinée à la rotation INTERMEDIAIRE est prévue à l'extérieur du disque dans la direction radiale de celui-ci, du fait qu'aucune huile en excès n'est fournie, la rotation INTERMEDIAIRE peut être entretenue
durant une accélération sans roue libre.
(2) Si l'état intermédiaire est maintenu durant un ralenti, du fait que la rotation du ventilateur peut être désactivée instantanément en refermant les vannes au moment d'une accélération, il est possible d'empêcher un effet de
roue libre durant l'accélération.
En outre, la vitesse de rotation du ventilateur peut être commandée par l'ouverture et la fermeture des vannes pour obtenir une vitesse de rotation quelconque comme cela est spécifié en fournissant une rétroaction des vitesses de rotation de ventilateur (commande destinée à obtenir une vitesse
de rotation quelconque).
C'est-à-dire que comme la structure à double vanne comporte la vanne pour la rotation INTERMEDIAIRE et la vanne pour la PLEINE rotation qui sont séparées l'une de l'autre, la vitesse de rotation de ventilateur est commandée en ouvrant et en fermant la vanne pour la rotation INTERMEDIAIRE lorsque la rotation spécifiée est située entre la rotation INACTIVE et la rotation INTERMEDIAIRE et l'ouverture et la fermeture de la vanne destinée à la PLEINE rotation (la vanne destinée à la rotation INTERMEDIAIRE étant dans un état complètement ouvert) lorsqu'une rotation spécifiée est située entre la rotation INTERMEDIAIRE et la PLEINE rotation. Dans ce cas, comme chacune des vannes présente une plage de commande séparée, I'amplitude du pompage peut être plus faible que celle que l'on rencontre lorsque la vitesse de rotation est commandée par une seule vanne. Une telle commande destinée à obtenir une vitesse de rotation quelconque donne les avantages suivants. (1) La rotation du ventilateur peut être commandée et ajustée à une vitesse de rotation quelconque depuis l'état inactif jusqu'à un état actif et depuis l'état actif jusqu'à l'état inactif en maintenant constante le régime de
rotation du moteur (300 tr/min) (se reporter aux figures 15 et 16).
(2) La vitesse de rotation du ventilateur peut être toujours maintenue constante (par exemple à 1 000 tr/min) pendant que le régime de rotation du
moteur varie (se reporter à la figure 17).
(3) La vitesse de rotation du ventilateur peut être maintenue à une valeur limite supérieure (par exemple 2 000 tr/min) alors que le régime de
rotation du moteur varie (se reporter à la figure 18).
(4) Les vitesses de rotation entre la rotation INACTIVE et la rotation INTERMEDIAIRE et entre la rotation INTERMEDIAIRE et la PLEINE rotation peuvent être maintenues en ouvrant et en refermant les vannes avec un certain rapport cyclique sans rétroaction des vitesses de rotation du
ventilateur (se reporter à la figure 19).
Une commande plus stable peut être obtenue en utilisant la technique décrite dans la publication de brevet japonais n 2000-74 098 appliquée à la
vanne destinée à la rotation INTERMEDIAIRE au niveau du réservoir d'huile.
Comme on l'a décrit ci-dessus, le dispositif d'accouplement de ventilateur commandé de l'extérieur conforme à l'invention emploie le système destiné à commander l'élément de vanne pour ouvrir et fermer le trou d'ajustement d'alimentation en huile en utilisant une combinaison d'un électroaimant et d'un aimant permanent. Il en résulte que, même lorsque l'électroaimant est désactivé en raison d'une défaillance du système électrique, I'effet de sécurité active peut être avantageusement obtenu en ce que l'huile d'actionnement est encore mise en circulation pour empêcher un endommagement du moteur (surchauffe) car le trou d'ajustement
d'alimentation en huile prévu sur la plaque de séparation est maintenu ouvert.
En outre, I'alimentation en huile de l'intervalle de transmission de couple entre le disque d'entraînement et le logement scellé peut être commandée de façon rapide et précise conformément aux conditions d'entraînement de la section d'entraînement, et le couple d'entraînement du disque d'entraînement peut
être toujours transmis du côté entraîné dans un état de transmission optimum.
Du fait que la vitesse de rotation d'un ventilateur de refroidissement peut de ce fait être commandée conformément à diverses conditions de conduite, il est possible de réduire les bruits provenant du ventilateur et de diminuer la
consommation de carburant.
Claims (5)
1. Dispositif d'accouplement de ventilateur dans lequel l'intérieur d'un logement scellé (2) constitué d'un boîtier supporté et retenu par un corps d'arbre rotatif (1) comportant un disque d'entraînement (3) fixé à une extrémité de celui-ci par l'intermédiaire d'un roulement à billes (13) et d'un couvercle fixé au boîtier, est divisé par une plaque de séparation (4) comportant un trou d'ajustement d'alimentation en huile (7) , en un réservoir d'huile (5) et une chambre de transmission de couple (6) contenant le disque d'entraînement (3), un élément d'arrêt (15) et un canal de circulation (8) contigu à l'élément d'arrêt (15) qui établit une communication depuis la chambre de transmission de couple (6) vers le réservoir d'huile (5) sont formés sur une partie de la paroi circonférentielle intérieure du logement scellé (2) en face d'une paroi circonférentielle extérieure du disque d'entraînement (3) sur lequel se recueille l'huile durant la rotation, et un élément de vanne (9) est prévu dans le réservoir d'huile pour ouvrir et fermer le trou d'ajustement d'alimentation en huile (7) afin de commander la transmission du couple de rotation depuis un côté d'entraînement vers un côté entraîné en augmentant et en diminuant la surface de contact effective de l'huile au niveau d'un intervalle de transmission de couple défini par le côté d'entraînement et le côté entraîné, caractérisé en ce qu'un électroaimant (11) non excité utilisant un aimant permanent (10) situé dans le voisinage du réservoir d'huile (5) du logement scellé est supporté autour du corps d'arbre rotatif par l'intermédiaire d'un roulement à billes (14) afin d'actionner l'élément de vanne (9), en réalisant ainsi un mécanisme pour commander l'ouverture et la fermeture du trou d'ajustement
d'alimentation en huile.
2. Dispositif d'accouplement de ventilateur commandé de l'extérieur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'aimant permanent (10) est fixé soit au logement scellé (2), soit à l'électroaimant (11), soit à la fois au
logement scellé et à l'électroaimant.
3. Dispositif d'accouplement de ventilateur commandé de l'extérieur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de vanne (9;19) est constitué d'un ressort à lame (9-1) et d'une pièce magnétique (9-2) ou d'un
ressort hélicoïdal (19-1) et d'une pièce magnétique (19-2).
4. Dispositif d'accouplement de ventilateur commandé de l'extérieur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le boîtier est fait d'un matériau
non magnétique.
5. Dispositif d'accouplement de ventilateur commandé de l'extérieur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une pluralité de trous d'ajustement (7; 7-1, 7-2) d'alimentation en huile sont prévus et dans lequel l'élément de vanne (9) et l'électroaimant (11) non excité sont prévus pour chacun des trous d'ajustement (7; 7-1,7-2) d'alimentation en huile afin de
former une structure à double vanne.
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