FR2983432A1

FR2983432A1 - Fan impeller for cooling module for car, has hub comprising internal ribs projecting axially from peripheral skirt according to direction of flow of air, where hub is parallel to rotation axis of impeller

Info

Publication number: FR2983432A1
Application number: FR1161058A
Authority: FR
Inventors: Manuel Henner; Bruno Demory; Elias Tannoury; Youssef Beddadi; David Bonneau; Herve Crevel
Original assignee: Valeo Systemes Thermiques SAS
Current assignee: Valeo Systemes Thermiques SAS
Priority date: 2011-12-01
Filing date: 2011-12-01
Publication date: 2013-06-07
Anticipated expiration: 2031-12-01
Also published as: FR2983432B1

Abstract

The impeller (1) has a hollow central hub (3) comprising a peripheral skirt (7). The hub comprises internal ribs (9) projecting axially from the peripheral skirt according to the direction of flow of air, where the hub is parallel to a rotation axis (A) of the impeller. The internal ribs comprise convexity in the direction of rotation (F) of the impeller, and are produced by a plastic injection and assembled with the impeller. Multiple blades are extended radially from the hub. A peripheral ring is connected with free ends of the blades.

Description

Hélice de ventilateur et module de refroidissement associé L'invention concerne une hélice de ventilateur comprenant un moyeu central et des pales s'étendant radialement à partir du moyeu vers l'extérieur de l'hélice. The invention relates to a fan propeller comprising a central hub and blades extending radially from the hub to the outside of the propeller.

Une telle hélice est notamment utilisée pour le refroidissement du moteur d'entraînement de véhicule automobile. Dans ce cas, l'hélice peut se trouver placée en amont ou en aval d'un échangeur thermique, à savoir un radiateur de refroidissement du moteur d'entraînement. Selon une configuration connue, l'hélice est disposée entre l'échangeur thermique, ou un groupe d'échangeurs thermiques, et le bloc moteur à refroidir selon un alignement globalement axial. L'ensemble formé par le ou les échangeur(s) thermique(s) et le système de ventilation comprenant une ou plusieurs hélices est appelé module de refroidissement. L'hélice est caractérisée par l'écoulement du flux d'air qu'elle produit, et qui est utilisé pour forcer les échanges thermiques entre l'échangeur et l'air environnant. Pour cela, le système de ventilation crée un écoulement d'air qui aspire à l'amont au travers des échangeurs, et qui force le flux d'air en direction de l'aval dans le compartiment moteur. Plus le débit du flux d'air traversant le compartiment moteur est élevé et plus le 20 refroidissement du moteur est efficace. Par ailleurs, selon une solution connue, l'hélice présente un moyeu central en forme de bol avec des nervures internes rigidifiant le moyeu et permettant également de forcer la ventilation à l'intérieur du moyeu. Ceci permet d'améliorer le refroidissement du moteur électrique d' entrainement. 25 Toutefois, les nervures internes à l'intérieur du bol formé par le moyeu entraînent l'air en rotation sans que ce dernier ne puisse être expulsé radialement car il est bloqué par le bol. L'invention a pour objectif de pallier ces inconvénients de l'art antérieur en 30 proposant une hélice améliorée, de façon à améliorer les performances de ventilation et -2- de refroidissement du moteur électrique d' entrainement. À cet effet, l'invention a pour objet une hélice de ventilateur comprenant un moyeu central creux présentant une jupe périphérique, caractérisée en ce que ledit moyeu comporte des nervures internes de rigidification dépassant axialement ladite jupe périphérique dudit moyeu, parallèlement à l'axe de rotation de ladite hélice et selon le sens d'écoulement du flux d'air. L'hélice peut en outre comporter une ou plusieurs caractéristiques suivantes, prises séparément ou en combinaison : lesdites nervures présentent une forme générale sensiblement courbée; lesdites nervures présentent un bombement dans le sens de rotation de ladite hélice; lesdites nervures présentent une forme générale sensiblement droite; lesdites nervures sont régulièrement espacées selon un pas angulaire prédéfini; lesdites nervures internes dudit moyeu sont réalisées d'une seule pièce avec ladite hélice par injection plastique ; lesdites nervures sont réalisées par injection plastique et sont assemblées avec ladite hélice ; la longueur de dépassement axial desdites nervures est de l'ordre de 10% à 50% de l'épaisseur de ladite jupe périphérique. L'invention concerne aussi un module de refroidissement pour véhicule 20 automobile comprenant une hélice de ventilateur telle que définie ci-dessus. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels : 25 la figure la est une vue de face d'une hélice de ventilateur, la figure lb est une vue en perspective éclatée de l'hélice de ventilateur de la figure 1 a, la figure le est une vue arrière de l'hélice des figures la et lb, la figure 2 est une vue en perspective du moyeu de l'hélice de ventilateur, 30 la figure 3 est une vue de côté du moyeu de l'hélice de la figure 2, et -3- - la figure 4 est une vue arrière du moyeu de l'hélice des figures 2 et 3. Dans ces figures, les éléments sensiblement identiques portent les mêmes références. Such a propeller is used in particular for cooling the drive motor of a motor vehicle. In this case, the propeller may be placed upstream or downstream of a heat exchanger, namely a cooling radiator of the drive motor. According to a known configuration, the helix is disposed between the heat exchanger, or a group of heat exchangers, and the engine block to be cooled in a generally axial alignment. The assembly formed by the heat exchanger (s) (s) and the ventilation system comprising one or more propellers is called cooling module. The propeller is characterized by the flow of the air flow that it produces, which is used to force the heat exchange between the exchanger and the surrounding air. For this, the ventilation system creates a flow of air that sucks upstream through the exchangers, and which forces the flow of air downstream in the engine compartment. The higher the flow rate of air flowing through the engine compartment, the more efficient the engine cooling. Furthermore, according to a known solution, the propeller has a central hub-shaped bowl with internal ribs stiffening the hub and also forcing the ventilation inside the hub. This improves the cooling of the electric drive motor. However, the internal ribs inside the bowl formed by the hub cause the air to rotate without the latter being able to be expelled radially because it is blocked by the bowl. The object of the invention is to overcome these disadvantages of the prior art by proposing an improved helix so as to improve the ventilation and cooling performance of the electric drive motor. For this purpose, the subject of the invention is a fan propeller comprising a hollow central hub having a peripheral skirt, characterized in that said hub comprises internal stiffening ribs projecting axially beyond said peripheral skirt of said hub, parallel to the axis of the hub. rotation of said helix and in the direction of flow of the air flow. The propeller may further comprise one or more of the following features, taken separately or in combination: said ribs have a generally curved general shape; said ribs have a bulge in the direction of rotation of said helix; said ribs have a substantially straight overall shape; said ribs are regularly spaced according to a predefined angular pitch; said internal ribs of said hub are made in one piece with said propeller by plastic injection; said ribs are made by plastic injection and are assembled with said propeller; the length of axial projection of said ribs is of the order of 10% to 50% of the thickness of said peripheral skirt. The invention also relates to a cooling module for a motor vehicle comprising a fan impeller as defined above. Other features and advantages of the invention will emerge more clearly on reading the following description, given by way of illustrative and non-limiting example, and the appended drawings in which: FIG. 1a is a front view of a fan propeller, Fig. 1b is an exploded perspective view of the fan propeller of Fig. 1a, Fig. 1a is a rear view of the propeller of Figs. 1a and 1b, Fig. 2 is a bottom view of Figure 3 is a side view of the hub of the propeller of Figure 2; and Figure 3 is a rear view of the hub of the propeller of the figures. 2 and 3. In these figures, the substantially identical elements bear the same references.

En référence aux figures la à 1 c, l'invention concerne une hélice 1 de ventilateur, comprenant un moyeu central 3, et une pluralité de pales 2 qui s'étendent radialement à partir du moyeu 3. L'hélice 1 peut encore comporter une virole périphérique 4 à laquelle se 10 raccordent les extrémités libres des pales 2. Il s'agit notamment d'une hélice 1 d'un module de refroidissement d'un bloc moteur de véhicule automobile (non représenté). Un tel module de refroidissement comprend généralement un échangeur thermique tel qu'un radiateur de refroidissement. L'hélice 1 peut être agencée soit en 15 avant soit en arrière de ce radiateur de refroidissement. L'hélice 1 est montée à rotation autour de l'axe de rotation A (cf figure lb). Le sens de rotation de l'hélice 1 est illustré de façon schématique par la flèche F. Lorsque l'hélice 1 est entraînée en rotation, par exemple par un moteur électrique 6, l'hélice 1 crée un écoulement d'air de l'amont vers l'aval en lui communicant son énergie de 20 rotation. L'hélice 1 est par exemple réalisée par injection plastique. L'hélice 1 et le moyeu 3 sont par exemple réalisés ensemble par le même procédé d'injection plastique dans le même moule. 25 Le moyeu central 3 est creux et est encore appelé « bol ». Il présente par exemple une paroi frontale 5 amont, par rapport au sens d'écoulement du flux d'air produit par la rotation de l'hélice 1, et une jupe 7 périphérique s'étendant vers l'aval. Les pales (non représentées) de l'hélice 1 sont généralement raccordées à cette jupe 7. Dans la présente, les termes « amont » et « aval » se référent au sens 30 d'écoulement du flux d'air. -4- La paroi frontale 5 présente une forme sensiblement de disque. De plus, le moyeu 3 comporte des nervures internes 9. Ces nervures internes 9 s'étendent radialement par rapport à l'axe de rotation A de l'hélice 1. Ces nervures internes 9 permettent de rigidifier le moyeu 3. With reference to FIGS. 1a to 1c, the invention relates to a fan propeller 1, comprising a central hub 3, and a plurality of blades 2 which extend radially from the hub 3. The propeller 1 may further comprise a peripheral ferrule 4 to which the free ends of the blades 2 are connected. These include a propeller 1 of a cooling module of a motor vehicle engine block (not shown). Such a cooling module generally comprises a heat exchanger such as a cooling radiator. The propeller 1 may be arranged either in front of or behind this cooling radiator. The propeller 1 is rotatably mounted about the axis of rotation A (cf. FIG. 1b). The direction of rotation of the helix 1 is schematically illustrated by the arrow F. When the propeller 1 is rotated, for example by an electric motor 6, the propeller 1 creates an air flow of the upstream downstream by communicating to it its rotational energy. The propeller 1 is for example made by plastic injection. The propeller 1 and the hub 3 are for example made together by the same plastic injection method in the same mold. The central hub 3 is hollow and is still called "bowl". It has for example an upstream front wall 5, with respect to the direction of flow of the air flow produced by the rotation of the propeller 1, and a peripheral skirt 7 extending downstream. The blades (not shown) of the propeller 1 are generally connected to this skirt 7. In the present, the terms "upstream" and "downstream" refer to the direction of flow of the airflow. The front wall 5 has a substantially disk-like shape. In addition, the hub 3 comprises internal ribs 9. These internal ribs 9 extend radially with respect to the axis of rotation A of the helix 1. These internal ribs 9 serve to stiffen the hub 3.

Ces nervures internes 9 servent également à forcer la ventilation à l'intérieur du moyeu 3 de façon à refroidir le moteur électrique (non représenté) d'entraînement de l'hélice 1. En effet, lorsque l'hélice 1 est entraînée en rotation, les nervures internes 9 brassent l'air présent à l'intérieur du moyeu 3. Cet air est donc évacué vers l'extérieur du moyeu 3 en aval, et de plus, la force aérodynamique induite par les nervures internes 9 permet d'aspirer l'air à l'intérieur du moteur électrique 6 avant de l'évacuer également vers l'extérieur du moyeu 3. Comme cela est mieux visible sur les figures 1 et 2, les nervures internes 9 dépassent axialement du moyeu 3, plus précisément dépassent axialement la jupe 15 périphérique 7. Ce dépassement se fait parallèlement à l'axe de rotation de l'hélice et selon le sens d'écoulement du flux d'air. Les nervures 9 dépassent d'une longueur 1 (cf figure 2). Cette longueur de dépassement 1 est de l'ordre de 10% à 50% de l'épaisseur de la jupe 7. De plus, selon le mode de réalisation illustré, les nervures 9 sont sensiblement 20 courbées. En étant courbées, les nervures 9 présentent donc chacune un angle évolutif de l'entrée à la sortie par rapport au plan général défini par le moyeu 3. Les angles évolutifs des nervures sont adaptés en fonction de l'écoulement du flux d'air. Une telle adaptation se fait de manière classique selon les règles de l'art de conception des turbomachines, qui considèrent le débit passant et la vitesse de rotation.These internal ribs 9 also serve to force the ventilation inside the hub 3 so as to cool the electric motor (not shown) driving the propeller 1. Indeed, when the propeller 1 is rotated, the internal ribs 9 stir the air present inside the hub 3. This air is thus discharged to the outside of the hub 3 downstream, and moreover, the aerodynamic force induced by the internal ribs 9 makes it possible to suck the air inside the electric motor 6 before also discharging it towards the outside of the hub 3. As is better seen in FIGS. 1 and 2, the internal ribs 9 protrude axially from the hub 3, more precisely protrude axially. the circumferential skirt 7. This overshoot is parallel to the axis of rotation of the helix and in the direction of flow of the air flow. The ribs 9 protrude by a length 1 (see FIG. 2). This excess length 1 is of the order of 10% to 50% of the thickness of the skirt 7. In addition, according to the illustrated embodiment, the ribs 9 are substantially curved. Being curved, the ribs 9 thus each have an evolutionary angle of the inlet to the outlet relative to the general plane defined by the hub 3. The evolution angles of the ribs are adapted according to the flow of the air flow. Such an adaptation is done in a conventional manner according to the rules of the art of design of turbomachines, which consider the flow rate and the speed of rotation.

25 Pour ce faire, l'angle d'entrée est donné selon le triangle des vitesses, qui détermine une vitesse débitante, la vitesse radiale dans ce cas, et une vitesse d'entrainement, la vitesse tangentielle. Dans un repère relatif aux nervures 9, la somme vectorielle des deux vitesses, radiale et tangentielle, détermine l'angle d'entrée des aubes formées par les nervures 9. Cet angle peut de plus être légèrement modifié pour donner plus ou moins 30 d'incidence relative entre le bord d'attaque des aubes et l'écoulement d'entrée ainsi -5- calculé. A partir de ce bord d'attaque qui se situe sur le rayon le plus petit des nervures, les nervures 9 s'étendent radialement vers l'extérieur pour communiquer de la vitesse à l'écoulement et forcer le débit. La courbure que prennent les aubes dépend de l'angle de sortie, situé au bord de fuite. Cet angle de sortie peut être choisi en fonction de l'énergie qui doit être communiquée au fluide, soit en privilégiant le débit, soit la pression. Plus précisément, les nervures 9 présentent un bombement dans le sens de rotation de l'hélice. En effet, les nervures 9 sont courbées selon une direction de courbure sensiblement perpendiculaire à la direction radiale dans le plan du moyeu 3. Cette courbure ou bombement est adapté pour un sens de rotation donné; ici le 10 sens de rotation représenté schématiquement par la flèche F. Bien sûr, on pourrait envisager que les nervures 9 soient courbées dans le sens opposé au sens de rotation. En alternative, les nervures 9 peuvent s'étendre radialement en présentant une forme générale sensiblement droite. Cette variante est avantageuse lorsque la vitesse de 15 rotation est réversible, et que l'hélice 1 fonctionne donc pour les deux sens de rotation. En outre, les nervures 9 peuvent être régulièrement espacées selon un pas angulaire prédéfini. Bien sûr, les nervures 9 peuvent ne pas être régulièrement espacées. Par ailleurs, les nervures 9 sont par exemple réalisées par injection plastique 20 dans le même moule que le reste de l'hélice 1.En particulier, les nervures 9 internes sont réalisées d'une seule pièce avec le moyeu 3 par moulage. En effet, le prolongement des nervures 9 ne modifie pas les propriétés de moulage du moyeu. On peut donc réaliser à l'aide d'un même moule le moyeu 3 et ses nervures internes 9 prolongées par injection plastique et démoulage selon une seule direction axiale.To do this, the entry angle is given according to the velocity triangle, which determines a speed, the radial velocity in this case, and a driving speed, the tangential velocity. In a reference relating to the ribs 9, the vector sum of the two velocities, radial and tangential, determines the entry angle of the vanes formed by the ribs 9. This angle can also be slightly modified to give more or less 30 seconds. relative incidence between the leading edge of the blades and the calculated flow of entry. From this leading edge which is on the smallest radius of the ribs, the ribs 9 extend radially outward to impart speed to the flow and force the flow. The curvature of the blades depends on the exit angle at the trailing edge. This exit angle can be chosen according to the energy that must be communicated to the fluid, or by focusing on the flow rate or the pressure. More specifically, the ribs 9 have a bulge in the direction of rotation of the helix. Indeed, the ribs 9 are curved in a direction of curvature substantially perpendicular to the radial direction in the plane of the hub 3. This curvature or bulge is adapted for a given direction of rotation; here the direction of rotation shown schematically by the arrow F. Of course, it could be envisaged that the ribs 9 are bent in the direction opposite to the direction of rotation. Alternatively, the ribs 9 may extend radially in a substantially straight overall shape. This variant is advantageous when the speed of rotation is reversible, and that the propeller 1 thus operates for both directions of rotation. In addition, the ribs 9 may be regularly spaced at a predetermined angular pitch. Of course, the ribs 9 may not be evenly spaced. Furthermore, the ribs 9 are for example made by plastic injection 20 in the same mold as the rest of the propeller 1.In particular, the internal ribs 9 are made in one piece with the hub 3 by molding. Indeed, the extension of the ribs 9 does not change the molding properties of the hub. It is therefore possible to make the hub 3 and its internal ribs 9, which are extended by plastic injection and demoulding in a single axial direction, using the same mold.

25 En variante, les nervures 9 peuvent être réalisées de façon distincte du reste de l'hélice 1 puis être assemblées à l'hélice 1. Dans ce cas, on peut prévoir notamment un moulage de l'hélice 1 par exemple en deux parties et un assemblage de ces deux parties. On peut en alternative réaliser les nervures 9 de façon séparée et les assembler 30 ensuite au moyeu 3, par exemple par collage, ou par clipsage, ou encore par un montage -6- en force. Bien entendu, tout moyen d'assemblage des nervures internes 9 au moyeu 3 peut être envisagé. Ainsi, une hélice 1 présentant un moyeu 3 tel que décrit ci-dessus avec des 5 nervures internes 9 prolongées axialement, permet d'augmenter les débits d'écoulement du flux d'air en son moyeu. On améliore ainsi de façon simple le refroidissement du moteur d'entraînement 6. En outre, les nervures 9 prolongées axialement permettent de produire le moyeu 3 selon un procédé classique par injection plastique et selon un démoulage axial. Ces 10 nervures 9 prolongées ne requièrent donc pas de modification du procédé de moulage et ne nécessite que de très peu de matière additionnelle. Alternatively, the ribs 9 may be made separately from the rest of the helix 1 and then assembled to the helix 1. In this case, it is possible to provide in particular a molding of the propeller 1, for example in two parts and an assembly of these two parts. Alternatively, the ribs 9 can be made separately and then assembled to the hub 3, for example by gluing, or by clipping, or by force mounting. Of course, any means of assembling the internal ribs 9 to the hub 3 may be considered. Thus, a propeller 1 having a hub 3 as described above with internal ribs 9 axially extended, increases the flow rates of the air flow at its hub. Thus, the cooling of the drive motor 6 is improved in a simple manner. In addition, the axially extended ribs 9 make it possible to produce the hub 3 according to a conventional method by plastic injection and by axial demolding. These extended ribs therefore do not require modification of the molding process and require only very little additional material.

Claims

REVENDICATIONS1. Fan propeller comprising a hollow central hub (3) having a peripheral skirt (7), characterized in that said hub (3) comprises internal stiffening ribs (9) protruding axially from said peripheral skirt (7) of said hub (3) , parallel to the axis of rotation (A) of said helix and in the direction of flow of the air flow.

2. Propeller according to claim 1, characterized in that said ribs (9) have a generally curved general shape.

3. Propeller according to claim 2, characterized in that said ribs (9) have a bulge in the direction of rotation of said propeller.

4. Propeller according to claim 1, characterized in that said ribs (9) have a substantially straight overall shape.

5. Propeller according to any one of the preceding claims, characterized in that said ribs (9) are regularly spaced according to a predefined angular pitch.

6. Propeller according to any one of claims 1 to 5, characterized in that said internal ribs (9) of said hub are made in one piece with said propeller by plastic injection.

7. Propeller according to any one of claims 1 to 5, characterized in that said ribs (9) are made by plastic injection and are assembled with said propeller.

8. Propeller according to any one of the preceding claims, characterized in that the length (1) of axial exceeding of said ribs (9) is of the order of 10% to 50% of the thickness of said peripheral skirt (7). ).

9. Cooling module for a motor vehicle characterized in that it comprises a fan propeller (1) according to any one of the preceding claims. -8-