FR3067413B1 - Helice sans moyeu pour ventilateur de vehicule automobile - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une hélice (1a, 1b, 1c) d'un ventilateur de véhicule automobile comprenant : - une couronne cylindrique (2) ayant un centre (P), - des pales (3) s'étendant à partir de la couronne cylindrique (2) et en direction du centre (P), chaque pale (3) présentant deux extrémités (4, 5) radialement opposées, appelées extrémité de pied de pale (4) et extrémité de bout de pale (5), l'extrémité de pied de pale (4) étant dirigée vers le centre (P) et l'extrémité de bout de pale (5) étant solidaire de la couronne cylindrique (2), caractérisée en ce que toutes les extrémités de pied de pale (4) sont libres.

Description

HELICE SANS MOYEU POUR VENTILATEUR DE VEHICULE AUTOMOBILE

L’invention concerne tous les ventilateurs d’un véhicule automobile et plus particulièrement les hélices de ces ventilateurs. Les ventilateurs participent, par exemple, à équiper des moteurs électriques, des groupes moto-ventilateurs ou encore des ensembles destinés à la ventilation et à la climatisation de l’habitacle. L’invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le cadre d’un groupe moto-ventilateur.

Généralement ces ventilateurs sont disposés sous le capot et brasse un fluide, tel que de l’air. En prenant l’exemple du groupe moto-ventilateur, celui-ci est situé à l'avant du véhicule, et coopère avec un échangeur thermique aussi appelé radiateur. Plus précisément le groupe moto-ventilateur se situe sur le radiateur de manière à forcer un flux d’air à le traverser, ce qui permet de refroidir le liquide de refroidissement circulant entre le radiateur et le moteur. Ainsi, le groupe moto-ventilateur fournit un flux d'air efficace pour optimiser l'échange thermique avec le radiateur. En d’autres termes, le groupe moto-ventilateur permet de faciliter et de soutenir la gestion de la température du moteur.

Pour cela, le groupe moto-ventilateur comprend un support, permettant une solidarisation du groupe moto-ventilateur au véhicule, et sur lequel est monté un ventilateur comportant une hélice et un moyen d’entraînement de l’hélice, tel qu’un moteur électrique. Pour cela, l’hélice comprend un moyeu central logeant le moteur électrique au centre de l’hélice, qui génère une zone morte, dans le sens où toute la surface de l’hélice n’est pas utilisée pour brasser l’air. La présence de cette zone morte provoque une perte des performances du groupe moto-ventilateur. De plus, cette zone morte au niveau du moyeu central engendre des turbulences non souhaitées sur les pieds de pale de l’hélice.

De plus, les performances du groupe moto-ventilateur sont également liées au dimensionnement de l’hélice et à sa conception. Si l’hélice est trop grande, cela peut entraîner une surconsommation électrique. Si l’hélice est trop petite, ses performances sont insuffisantes, ce qui entraîne un risque de surchauffe du moteur ou un dysfonctionnement de la climatisation. Une hélice mal conçue peut également faire du bruit et générer des vibrations qui peuvent conduire à une panne.

En outre, la conception des nouveaux véhicules, avec des grilles avant de plus en plus petites et moins d'espace sous le capot, pose des problèmes au niveau de l’intégration des ventilateurs et du dimensionnement des hélices.

Dans ce contexte, l’invention vise à proposer une solution pour que l’hélice du ventilateur puisse assurer un brassage de fluide, tel qu’un flux d'air, suffisant pour éviter le risque de surchauffe du moteur thermique ou électrique du véhicule automobile et/ou le dysfonctionnement de la climatisation.

L’invention propose à cet effet une hélice d’un ventilateur de véhicule automobile comprenant : une couronne cylindrique comprenant un centre, des pales s’étendant à partir de la couronne cylindrique et en direction du centre, chaque pale présentant deux extrémités radialement opposées, appelées extrémité de pied de pale et extrémité de bout de pale, l’extrémité de pied de pale étant dirigée vers le centre et l’extrémité de bout de pale étant solidaire de la couronne cylindrique, caractérisée en ce que toutes les extrémités de pied de pale sont libres.

En d’autres termes, on entend que l’hélice ne comporte pas de moyeu central solidarisant les pales autour du centre de l’hélice. L’absence d’un tel moyeu permet d’améliorer les performances de l’hélice. En effet, en supprimant le moyeu, on supprime également la zone morte située le long de l’axe de rotation ce qui permet d’utiliser tout le volume de l’hélice et d’augmenter le volume de fluide brassé par l’hélice.

De plus, en fournissant une hélice plus performante, il devient possible de s’affranchir des problèmes de dimensionnement de l’hélice.

Selon une ou plusieurs caractéristiques pouvant être prise seules ou en combinaison, on pourra prévoir que :

- l’hélice comprend une zone centrale libre formant un cercle imaginaire présentant un diamètre inférieur ou égal à 15% d’un diamètre de l’hélice. Un tel rapport permet de s’assurer que la zone centrale libre, définie autour du centre de l’hélice, ne soit pas trop grande et que de l’air est brassé à travers cette zone centrale libre.

- Le diamètre de l’hélice correspond à un diamètre intérieur de la couronne cylindrique. En effet, ce diamètre intérieur est lié à la surface disponible de brassage de l’hélice. Selon l’application de l’hélice, ce diamètre intérieur est compris entre 25 et 40 centimètres.

- Chaque pale suit un profil aérodynamique NACA 65(24)10· Les profils NACA correspondent à des profils aérodynamiques conçus pour les ailes d'avions qui ont été développés par le Comité consultatif national pour l'aéronautique (NACA). La forme des profils NACA est décrite à l'aide d'une série de chiffres qui suit le mot NACA. Les paramètres dans le code numérique peuvent être saisis dans les équations pour générer précisément la section d’une pale et calculer ses propriétés. Pour le profil aérodynamique NACA 65(24)10 le 6 fait référence à la série 6, le 5 correspond à la position relativement à la corde de la pression minimale sur l’extrados (soit 50% de la corde, généralement à cet endroit on a également l’épaisseur maximale), 24 correspond au coefficient de portance à incidence nulle, soit le coefficient de cambrure aérodynamique (multiplié par 10), noté Cz°4) et enfin 10 correspond à l’épaisseur maximale relativement à la corde (en pourcentage).

- Les pales sont réparties de manière symétrique sur l’bélice. On entend par là que la distance séparant un même point de plusieurs pales est constante.

- L’bélice comprend au moins six pales. Un tel nombre de pales permet de transférer plus de puissance au fluide brassé par l’bélice, ici de l’air.

- Les pales équipant l’bélice sont toutes identiques.

- Chaque pale présente une corde augmentant régulièrement depuis l’extrémité de pied de pale vers l’extrémité de bout de pale. La corde correspond à la droite reliant le bord d’attaque et le bord de fuite dans une section droite de la pale. Ainsi, dans chaque section de la pale prise depuis l’extrémité de pied de pale vers l’extrémité de bout de pale, on peut voir que la corde augmente de manière uniforme et régulière.

- L’extrémité de pied de pale présente une corde inférieure à une corde de l’extrémité de bout de pale. On comprend alors que l’extrémité de pied de pale est plus petite que l’extrémité de bout de pale.

- L’extrémité de pied de pale présente une corde non nulle. Ainsi, on s’assure que l’extrémité de pied de pale n’est pas en pointe.

- L’extrémité de pied de pale présente une corde formant un angle de 0 à 80 degrés avec l’axe de rotation de l’hélice. En d’autres termes, l’angle de calage de l’extrémité de pied de pale est compris entre 0 et 80 degrés. Dans le cas où l’extrémité de pied de pale présente une corde confondue avec l’axe de rotation de l’hélice, cela signifie que l’angle de calage est nul pour l’extrémité de pied de pale.

- L’extrémité de bout de pale présente une corde formant un angle de 4θ à 9θ degrés avec l’axe de rotation de l’hélice. En d’autres termes, l’angle de calage de l’extrémité de bout de pale est compris entre 4θ et 9θ degrés. Dans le cas où l’extrémité de pied de pale présente une corde perpendiculaire avec l’axe de rotation de l’hélice, cela signifie que l’extrémité de bout de pale n’est pas inclinée sur la couronne cylindrique.

- La couronne cylindrique présente une largeur, mesurée le long d’un axe de rotation de l’hélice, telle que les pales sont entièrement contenues dans un volume délimité par la couronne cylindrique. On comprend alors que les pales ne dépassent pas de la couronne, notamment dans une direction parallèle à l’axe de rotation de l’hélice.

- Les pales présentent un profil vrillé de l’extrémité de bout de pale vers l’extrémité de pied de pale, la vrille étant définie autour d’un axe de torsion.

- L’axe de torsion autour duquel les pales présentent un profil vrillé est confondu avec un rayon de l’hélice.

- Le long d’une pale, le rapport, appelé serrage, entre une corde de pale et une distance entre deux même points de deux pales adjacentes, diminue au fur et à mesure du rapprochement avec l’extrémité de bout de pale.

- L’hélice comprend au moins un élément électromagnétique destiné à participer à un entrainement de l’hélice en rotation.

- L’au moins un élément électromagnétique est situé sur la couronne cylindrique de l’hélice.

- L’hélice est configurée pour coopérer avec une courroie destinée à participer à un entrainement de l’hélice en rotation. Plus précisément, la couronne cylindrique est configurée pour recevoir la courroie. Pour cela, la couronne cylindrique de l’hélice comprend une ou plusieurs gorges ou un ou plusieurs épaulements permettant de maintenir en place la courroie sur la couronne sans que cela génère des déplacements de l’hélice par rapport à son axe de rotation.

-L’hélice est configurée pour coopérer avec au moins un engrenage destiné à participer à un entrainement de l’hélice en rotation. Plus précisément, la couronne cylindrique est configurée pour coopérer avec l’un au moins des engrenages. Pour cela, la couronne cylindrique de l’hélice est destinée à recevoir une jante dentée afin de pouvoir entrainer en rotation l’hélice par l’au moins un engrenage. Selon une variante de réalisation, la couronne cylindrique de l’hélice est dentée afin de pouvoir être entraînée en rotation par l’au moins un engrenage.

L’invention a également pour objet un groupe moto-ventilateur de véhicule automobile comprenant un support sur lequel est monté un ventilateur, le ventilateur comprenant une hélice et un dispositif d’entraînement en rotation de l’hélice caractérisé en ce que l’hélice est telle que définie précédemment. Un tel groupe moto-ventilateur permet d’optimiser le brassage d’un flux d'air en direction d’un échangeur de chaleur destiné à réguler la température du moteur.

Selon une réalisation, le dispositif d’entraînement est situé en périphérie de l’hélice sur le support et coopère avec la couronne cylindrique de l’hélice. Ainsi, on s’assure que le dispositif d’entraînement ne génère pas de zone morte devant l’hélice.

Selon une réalisation, l’hélice équipant le groupe moto-ventilateur présente un diamètre externe inférieur ou égal à 40 centimètres. Selon une réalisation avantageuse, l’hélice présente un diamètre égal à 4θ cm, aux tolérances de fabrication près.

D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à l’aide de la description et des dessins parmi lesquels :

- les figures 1A et 1B sont des vues respectivement de face et en perspective d’un premier exemple de réalisation d’une hélice de ventilateur de véhicule automobile conforme à la présente invention, appelée première hélice et dans laquelle les extrémités de pied de pale libres sont vrillées au maximum ;

- les figures 1C à 1E sont des vues en coupe et section sous différents angles de vue et où les coupes ont été faites à différentes hauteurs de pale de la première hélice ;

- la figure 1F représente une superposition des trois sections de pale visibles sur les figures 1C à 1E ;

- la figure 2A est une vue en perspective d’un deuxième exemple de réalisation d’une hélice de ventilateur de véhicule automobile conforme à la présente invention, appelée deuxième hélice et dans laquelle les extrémités de pied de pale libres sont moins vrillées que les pales de la première hélice ;

- la figure 2B est une superposition de trois sections d’une des pales de la deuxième hélice ;

- les figures 3A à 3E sont des représentations graphiques montrant l’évolution de certaines caractéristiques géométriques de la première hélice en fonction de l’évolution du rayon de l’hélice ;

- les figures 4A à 4E sont des représentations graphiques montrant l’évolution de certaines caractéristiques géométriques de la deuxième hélice en fonction de l’évolution du rayon de l’hélice ;

- la figure 5 est une vue en perspective illustrant un groupe moto-ventilateur équipé d’une hélice conforme à la présente invention, et dans lequel un dispositif d’entraînement de l’hélice comporte des éléments électromagnétiques ;

- la figure 6 est une vue en perspective illustrant une variante de réalisation du groupe motoventilateur équipé d’une hélice conforme à la présente invention, et dans lequel un dispositif d’entraînement de l’hélice comporte des engrenages ;

- la figure 7 est une vue en perspective illustrant une variante de réalisation du groupe motoventilateur équipé d’une hélice conforme à la présente invention, et dans lequel un dispositif d’entraînement de l’hélice comporte une courroie.

faut tout d’abord noter que les figures exposent l’invention de manière détaillée pour mettre en œuvre l’invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l’invention le cas échéant. Toutefois, il est à noter que ces figures n’exposent qu’une partie des exemples de réalisation possibles de l’invention.

Dans la description qui va suivre, on se référera à une orientation en fonction d’un repère orthonormé O, x, y, z, dans lequel l’hélice la, 1b, le d’axe de rotation RO confondu avec l’axe Oz, est inscrite dans une couronne cylindrique 2 présentant un rayon intérieur RA.

La figure 1A montre l’hélice la, appelée aussi première hélice la, d’un ventilateur de véhicule automobile comprenant la couronne cylindrique 2 ayant un centre P, confondu avec celui de l’hélice la. Le rayon intérieur RA de la couronne cylindrique 2 est alors confondu avec le rayon intérieur de l’hélice la. L’hélice la comprend des pales 3 s’étendant à partir de la couronne cylindrique 2 et en direction du centre P. Chaque pale 3 présente deux extrémités radialement opposées, appelées extrémité de pied de pale 4 et extrémité de bout de pale 5· Par radialement opposées, on entend que selon un rayon RA de l’hélice la ou de la couronne cylindrique 2, l’extrémité de bout de pale 5 est située au plus loin du centre P tandis que l’extrémité de pied de pale 4 est située au plus près du centre P, pour une même pale 3· De plus, l’extrémité de bout de pale 5 est solidaire de la couronne cylindrique 2. Pour cela, les pales 3 et la couronne cylindrique 2 sont moulées en une seule pièce de manière à former l’hélice la.

est à noter que dans le cadre d’une application à un groupe moto-ventilateur, la couronne cylindrique 2 présente un diamètre externe compris entre 38 et 42 centimètres et une largeur L comprise entre 2 et 5 centimètres, la largeur L étant mesurée dans une direction suivant l’axe de rotation RO de l’hélice la (cf. figure 2). De plus, dans le cadre d’une application au domaine des véhicules automobiles, le fluide brassé par l’hélice la est de l’air.

Afin de maximiser la surface utile de l’hélice la et d’augmenter ses performances, les extrémités de pied de pale 4, c’est-à-dire les extrémités dirigées vers le centre P, sont libres. En d’autres termes, on entend que l’hélice la ne comporte pas de moyeu central solidarisant les pales 3 autour du centre P de l’hélice la. L’absence d’un tel moyeu permet de supprimer la zone morte située le long de l’axe de rotation RO ce qui permet d’augmenter le volume de fluide brassé par l’hélice la et de s’affranchir de turbulences non souhaitées.

Plus particulièrement, le fait que les extrémités de pied de pale 4 soient libres permet de définir une zone centrale libre autour du centre P de l’hélice la. Cette zone centrale libre se présente sous la forme d’un cercle imaginaire φ, représenté en pointillé sur la figure 1, présentant un diamètre φΐ. Selon un exemple de réalisation avantageux, les extrémités de pied de pale 4 sont telles que le diamètre φΐ du cercle imaginaire φ est inférieur à 15% du diamètre intérieur de l’hélice la. Un tel rapport permet de s’assurer que la zone centrale libre autour du centre P de l’hélice la ne soit pas trop grande et que de l’air est brassé à travers cette zone centrale libre.

L’hélice la comprend six pales 3, un tel nombre de pales 3 permet de transférer plus de puissance au fluide brassé par l’hélice la et donc d’augmenter le volume de fluide brassé par l’hélice la. Bien entendu, en fonction des besoins, le nombre de pales 3 équipant l’hélice la peut être revu à la hausse ou à la baisse. Toutefois, il est à noter que dans le cadre d’une application à un groupe motoventilateur, un nombre de pales 3 égal à six représente un optimal en termes de brassage de fluide et pour le dimensionnement de l’hélice la. 11 est à noter que l’hélice la est de type axial dans le sens elle brasse un flux d’air dans une direction colinéaire à la direction par lequel le flux d’air est aspiré.

De préférence, les six pales 3 sont réparties de manière symétrique sur l’hélice la. On entend par là que les pales 3 sont régulièrement espacées les unes des autres d’une distance D pour un même point. La distance D est plus petite au niveau des extrémités de pied de pale 4 qu’au niveau des extrémités de bout de pale 5· Selon une variante de réalisation, les pales 3 sont disposées de manière asymétrique pour réduire ou éviter des bruits de raie, pour cela la distance D est différente d’une pale 3 à l’autre.

Comme cela est plus visible sur les figures 1B à 1F, on peut voir que les pales 3 sont entièrement comprises à l’intérieur de la couronne cylindrique 2 et ne dépassent pas au-delà de la couronne cylindrique 2, notamment selon une direction radiale. De plus, la largeur L de la couronne cylindrique 2, mesurée le long de l’axe de rotation RO de l’hélice la, est telle que les pales 3 sont entièrement contenues dans le volume intérieur délimité par la couronne cylindrique 2. On comprend alors que les pales 3 ne dépassent pas de la couronne cylindrique 2, notamment selon une direction parallèle à l’axe de rotation RO de l’hélice la. Selon l’exemple illustré, la couronne cylindrique 2 présente une largeur L de 4,5 centimètres.

Par ailleurs, les figures 1B à 1F montrent que les pales 3 présentent un profil vrillé de l’extrémité de bout de pale 4 à l’extrémité de pied de pale 5, la vrille étant définie autour d’un axe de torsion T. Selon cet exemple de réalisation, l’axe de torsion T autour duquel les pales 3 sont vrillées est confondu avec un rayon RA de l’hélice la ou de la couronne cylindrique 2. Par vriller, on entend que chaque pale 3 présente un profil ayant subi une déformation par une rotation autour d’un axe, ici l’axe radial RA de l’hélice la.

L’hélice la, représentée sur les figures 1A à 1F, présente des extrémités de pied de pale 4 ayant subies des torsions plus importantes que les extrémités de bout de pale 5· En effet, comme on peut le voir sur la section montrée en figure 1C, l’extrémité de pied de pale 4 présente une corde Cl parallèle à l’axe de rotation RO de l’hélice la. La corde C d’une pale 3 correspond à la droite reliant le bord d’attaque 6 et le bord de fuite 7 de la pale 3 dans une section droite de la pale 3· Le bord d’attaque 6 d’une pale 3 est le bord qui fend l’air lorsque l’hélice la est en rotation, autrement dit le bord d’attaque 6 correspond au premier bord de la pale 3 au contact de l’air, et le bord de fuite 7 correspond au dernier bord de la pale 3 que l’air touche lors de la rotation de l’hélice la. Ainsi, l’angle que forme la corde Cl et l’axe de rotation RO de l’hélice la, aussi appelé angle de calage A, est nul, la vrille est donc maximale. De manière générale, l’extrémité de pied de pale 4 présente un angle de calage A compris entre O et 10 degrés. La mesure de cet angle de calage A se fait par projection sur un plan médian de l’hélice la contenant entièrement l’axe de rotation RO.

De plus, la corde Cl de cette extrémité de pied de pale 4, selon cet exemple illustré, est égale à 2,5 centimètres. Dans le cadre d’une application à un groupe moto-ventilateur, la corde Cl de l’extrémité de pied de pale 4 est comprise entre 2 et 3 centimètres. La corde Cl de l’extrémité de pied de pale 4 étant non nulle, on s’assure que cette extrémité de pied de pale 4 ne soit pas en pointe.

La figure 1D montre une section de pale 3 prise entre l’extrémité de pied de pale 4 et l’extrémité de bout de pale 5· On voit alors que la vrille s’est ouverte par rapport à la section de la figure 1C. Plus précisément, la section montrée en figure 1D présente une corde C2 formant un angle de calage A de 60 degrés avec l’axe de rotation RO, aux tolérances de fabrication près.

Puis, la figure 1E montre que la section de l’extrémité de bout de pale 5 présente une corde C3 formant un angle de calage A de 75 degrés avec l’axe de rotation RO, aux tolérances de fabrication près. De manière générale, l’extrémité de bout de pale 5 présente une corde C3 formant un angle de calage A compris entre 4θ et 80 degrés avec l’axe de rotation RO de l’hélice la. On comprend alors que, plus on se rapproche de l’extrémité de bout de pale 5, le long d’une pale 3 donnée, plus l’angle de calage A augmente et la vrille diminue. Dans le cas où l’extrémité de pied de pale 5 présente une corde C3 perpendiculaire avec l’axe de rotation RO de l’hélice la, cela signifie que l’extrémité de bout de pale 5 n’est pas inclinée sur la couronne cylindrique 2. En effet, comme cela est visible sur la figure 1B, l’extrémité de bout de pale 5 forme un angle d’inclinaison 1 avec la couronne cylindrique 2, cet angle 1 étant égal à la différence entre 9θ et l’angle de calage A, soit 9θ — 75 = 25 degrés.

De plus, la corde C3 de cette extrémité de bout de pale 5 est égale, selon l’exemple illustré en figure 1E, à 8,5 centimètres. Dans le cadre d’une application à un groupe moto-ventilateur, la corde C3 de l’extrémité de bout de pale 5 est comprise entre 8 et 13 centimètres. On observe alors que l’extrémité de pied de pale 4 présente une corde Cl inférieure à la corde C3 de l’extrémité de bout de pale 5· On comprend alors que l’extrémité de pied de pale 4 est plus petite que l’extrémité de bout de pale 5·

La figure 1F, représentant les différentes sections des figures 1C à 1E superposées les unes sur les autres, montre l’évolution de la corde Cl, C2, C3 le long de la pale 3 et autour de l’axe de torsion T. L’angle de calage A, le long d’une pale 3, est donc compris entre O et 80 degrés, aux tolérances de fabrication près.

est à noter que les pales 3 équipant l’hélice la sont toutes identiques entre elles. Plus précisément, chaque pale 3 suit un profil aérodynamique NACA 65(24)10. Les profils NACA correspondent à des profils aérodynamiques conçus pour les ailes d'avions qui ont été développés par le Comité consultatif national pour l'aéronautique (NACA). La forme des profils NACA est décrite à l'aide d'une série de chiffres qui suit le mot NACA. Les paramètres dans le code numérique peuvent être saisis dans des équations pour générer précisément la section d’une pale 3 et calculer ses propriétés. Pour le profil aérodynamique NACA 65(24)10 le 6 fait référence à la série 6, le 5 correspond à la position relativement à la corde de la pression minimale sur l’extrados, soit 50% de la corde, généralement à cet endroit on a également l’épaisseur maximale, le 24 correspond au coefficient de portance à incidence nulle, soit le coefficient de cambrure aérodynamique multiplié par 10 noté Cz°4), et enfin 10 correspond à l’épaisseur maximale relativement à la corde en pourcentage.

Les figures 2A et 2B illustrent une variante de réalisation de l’hélice la selon l’invention, qui sera appelée deuxième hélice dans la suite de la description. Cette deuxième hélice 1b présente une zone centrale libre, comporte également six pales 3 inscrites dans la couronne cylindrique 2 qui est en tout point identique avec celle de la première hélice la illustrée sur les figures 1A à 1F. En d’autres termes, les pales 3 de cette deuxième hélice 1b présentent aussi des extrémités de pied de pale 4 libres. De plus, ces pales 3 sont toutes identiques entre elles et suivent également un profil aérodynamique de type NACA 65(24)10.

Les seules différences avec la première hélice la résident dans les dimensions des pales 3 et l’angle de calage A. Comme on peut le voir sur la figure 2B, la superposition des trois sections de pale 3 de la deuxième hélice 1b montre que la corde C4 de l’extrémité de pied de pale 4 forme un angle de calage A de 30 degrés avec l’axe de rotation RO de l’hélice 1b, la corde C5 de la section prise entre les deux extrémités 4, 5 des pales 3 forme un angle de calage A de 70 degrés avec l’axe de rotation RO et la corde C6 de l’extrémité de pied de pale 4 forme un angle de calage A de 80 degrés avec l’axe de rotation RO de l’hélice 1b. Ainsi le long d’une pale 3, l’angle de calage A évolue de 3θ degrés à 80 degrés. On comprend alors que cette deuxième hélice 1b présente des pales 3 moins vrillées que les pales 3 de la première hélice la, ce qui a pour conséquence que les extrémités de pied de pale 4 de la deuxième hélice 1b sont plus chargées que les extrémités de pied de pale 4 de la première hélice la.

Les dimensions des cordes sont également différentes entre la première et la deuxième hélice la, 1b. La corde C4 de l’extrémité de pied de pale 4 est, selon cet exemple illustré, égale à 3 centimètres, aux tolérances de fabrication près, et la corde C6 de l’extrémité de bout de pale 5 est égale à douze centimètres, aux tolérances de fabrication près. Ainsi les cordes C4, C6 des extrémités 4, 5 des pales 3 de la deuxième hélice 1b sont plus grandes que les cordes Cl, C3 des extrémités 4, 5 des pales 3 de la première hélice la.

Pour mieux comparer ces deux hélices la, 1b, les graphiques des figures 3A à 3E représentent les caractéristiques de la première hélice la tandis que les graphiques des figures 4A à 4E représentent les caractéristiques de la deuxième hélice 1b. Ces figures illustrent l’évolution de certaines caractéristiques géométriques de l’hélice la, 1b en fonction du rayon RA de l’hélice la, 1b, exprimé en mètres.

Les figures 3A et 4A montrent que pour une pale 3 donnée, que ce soit pour la première ou la deuxième hélice la, 1b, la corde C, exprimée en mètres, augmente régulièrement depuis l’extrémité de pied de pale 4 vers l’extrémité de bout de pale 5· Ainsi, dans chaque section de la pale 3 prise depuis l’extrémité de pied de pale 4 vers l’extrémité de bout de pale 5, la corde C augmente de manière uniforme et régulière.

Les figures 3B et 4B représentent l’évolution de l’angle de calage A, exprimé en degrés, sur la première hélice la ou sur la deuxième hélice 1b en fonction du rayon RA de l’hélice la, 1b donnée. Dans les deux cas, on voit que l’angle de calage A augmente au fur et à mesure qu’on se rapproche de l’extrémité de bout de pale 5, jusqu’à atteindre une valeur limite comprise entre 7θ et 80 degrés. Ces graphiques confirment que la vrille de la première ou de la deuxième hélice la, 1b s’ouvre à mesure du rapprochement avec l’extrémité de bout de pale 5·

Les figures 3C et 4C représentent l’évolution du serrage S, sans unités, de la première hélice la ou de la deuxième hélice 1b en fonction du rayon RA de l’hélice la, 1b donnée. Le serrage S est défini pour une section de pale 3 donnée, comme étant le rapport entre la corde C et la distance D entre deux points identiques sur deux pales 3 adjacentes. On voit alors que, pour les deux hélices la, 1b, le serrage S diminue au fur et à mesure du rapprochement avec l’extrémité de bout de pale 5 jusqu’à atteindre une valeur limite comprise entre 0,4 et 0,6 pour la première hélice la et entre 0,6 et 0,8 pour la deuxième hélice 1b.

Les figures 3D et 4D représentent l’évolution du coefficient de portance CZ, sans unité, de la première hélice la ou de la deuxième hélice 1b le long du rayon RA de l’hélice la, 1b donnée. Le coefficient de portance représente la portance qui s’exerce perpendiculairement à la pale 3· On voit alors que, pour la première hélice la, le coefficient de portance CZ diminue à mesure qu’on se rapproche de l’extrémité de bout de pale 5 jusqu’à atteindre une valeur limite comprise entre 0,5 et 1, tandis que pour la deuxième hélice 1b, le coefficient de portance CZ augmente jusqu’à atteindre une valeur maximale comprise entre 0,8 et 1 à mesure que l’on se rapproche de l’extrémité de bout de pale 5.

Les figures 3E et 4E représentent l’évolution des angles d’écoulement β, exprimé en degrés, sur le bord d’attaque 6 (trait continu) ou sur le bord de fuite 7 (trait pointillé) pour une pale 3 de la première hélice la ou de la deuxième hélice 1b le long du rayon RA de l’hélice la, 1b donnée. On voit alors que pour la première hélice la, plus vrillée que la deuxième hélice lb, l’écart entre l’angle d’écoulement β du bord d’attaque 6 et l’angle d’écoulement β du bord de fuite 7 est plus grand au niveau de l’extrémité de pied de pale 4 qu’à l’extrémité de bout de pale 5· Pour la deuxième hélice lb, l’écart entre l’angle d’écoulement β du bord d’attaque 6 et l’angle d’écoulement β du bord de fuite 7 reste homogène tout le long de la pale 3·

On va maintenant décrire, à l’aide des figures 5 à 7, l’application d’une hélice le conforme à l’invention, dans un groupe moto-ventilateur 10. Pour rappel, le groupe moto-ventilateur 10 permet d’optimiser le brassage d’un flux d'air en direction d’un échangeur de chaleur destiné à réguler la température d’un moteur. Selon l’invention, la première hélice la, tout comme la deuxième hélice lb, est particulièrement bien adaptée pour être montée dans un tel groupe moto-ventilateur 10.

De manière commune aux figures 5 à 7, le groupe moto-ventilateur 10 comprend un support 11 sur lequel est monté un ventilateur 12, avec le ventilateur 12 comportant l’hélice la, lb, le et un dispositif d’entraînement en rotation 13 de l’hélice la, lb. Plus précisément, le support 11 comprend une ouverture dans laquelle l’hélice la, lb, le est située. Les figures 5 à 7 illustrent trois types de dispositif d’entraînement 13 possibles pour entraîner une telle hélice la, lb, le présentant une zone centrale libre φ et les configurations possibles que l’hélice la, lb, le peut prendre afin de coopérer avec ces dispositifs d’entraînement 13·

La figure 5 montre un premier exemple de réalisation du groupe moto-ventilateur 10, dans lequel le dispositif d’entraînement 13 comprend des dispositifs électromagnétiques ou magnétiques, de type bobine 14 ou aimant. Plus précisément, selon cet exemple de réalisation, le dispositif d’entraînement 13 comprend 24 bobines 14 réparties de manière uniforme les unes des autres, autour de l’axe de rotation RO de l’hélice la, lb, le. Selon une variante de réalisation, le dispositif d’entraînement 13 comprend quatre bobines 14 disposées à 9θ degrés les unes des autres autour de l’axe de rotation RO de l’hélice la, lb, le. L’hélice la, lb, le, quant à elle, comprend également des éléments électromagnétiques 15 ou magnétiques présentant des propriétés permettant de coopérer avec le magnétisme induit par les bobines 14 du dispositif d’entrainement 13, afin que le champ magnétique entraîne en rotation l’hélice la, lb, le. Comme le montre la figure 5 les éléments électromagnétiques 15 de l’hélice la, lb, le sont des aimants et sont situés, de préférence sur la couronne cylindrique 2 de l’hélice la, lb, le.

Les exemples de réalisations illustrés par les figures 6 et 7 diffèrent de l’exemple de réalisation illustré par la figure 5> dans le sens où l’hélice la, lb le est entraînée par un dispositif d’entraînement de type mécanique.

La figure 6 montre un deuxième exemple de réalisation du groupe moto-ventilateur 10, dans lequel le dispositif d’entraînement 13 comprend des engrenages 16. Plus précisément, selon cet exemple de réalisation, des engrenages 16 motorisés sont situés sur une face avant du support 11 et coopèrent avec un moteur électrique (non visible) situé sur une face arrière du support 11, la face avant et la face arrière étant deux faces du support 11 parallèles et opposées l’une à l’autre le long de l’axe de rotation RO de l’bélice la, 1b, le. Les engrenages 16 motorisés et le moteur sont disposés en périphérie de l’hélice la, 1b, le. On entend par là que ce dispositif d’entraînement 13 n’occupe pas d’espace sur la surface disponible de l’hélice la, 1b, le.

Afin que l’hélice la, 1b, le soit entraînée en rotation par ces engrenages 16 motorisés, celle-ci comprend des dents 17· Plus précisément, c’est la couronne cylindrique 2 qui comprend les dents 17 pour coopérer avec les engrenages 16. Les dents 17 peuvent être constituées par une pièce rapportée se présentant sous la forme d’une jante cylindrique venant se clipper à la couronne cylindrique 2 de l’hélice la, 1b, le. Selon une variante de réalisation, les dents 17 et la couronne cylindrique 2 sont formées d’une seule pièce.

La figure 7 montre un troisième exemple de réalisation du groupe moto-ventilateur 10, dans lequel le dispositif d’entraînement 13 comprend une courroie 18 d’entraînement de l’hélice la, 1b, le et un mécanisme 19 d’entraînement de la courroie 18. Plus précisément, le mécanisme 19 comprend un pignon moteur 19a sur lequel la courroie 18 est destinée à être entraînée et un moteur électrique (non visible) entraînant en rotation le pignon moteur 19a. Selon cet exemple de réalisation, le pignon moteur 19a du mécanisme 19 est situé sur la face avant du support 11 et coopère avec le moteur électrique situé sur la face arrière du support 11. La courroie 18 coopère avec la couronne cylindrique 2 de l’hélice la, 1b, le afin de l’entraîner en rotation. Pour cela, l’hélice la, 1b, le et plus précisément la couronne cylindrique 2 est configurée pour recevoir la courroie 18. Dans l’exemple de réalisation illustré, la couronne cylindrique 2 de l’hélice la, 1b, le comprend un épaulement, tel que celui visible sur les figures 1A à 2B, pour maintenir la courroie 18 et pour éviter un dégagement de la courroie 18 par rapport à l’hélice la, 1b, le. Selon une variante de réalisation, l’hélice la, 1b, le comprend une gorge pour accueillir la courroie 18 et la maintenir en place.

Dans tous les exemples de réalisation de groupe moto-ventilateur 10 qui viennent d’être décrits, le dispositif d’entraînement 13 est situé en périphérie de l’hélice la, 1b, le, sur le support 11 et coopère avec la couronne cylindrique 2 de l’hélice. En d’autres termes, le dispositif d’entraînement 13 est situé en dehors de l’ouverture dans laquelle est située l’hélice la, 1b, le. Ainsi, on s’assure que le dispositif d’entraînement 13 ne génère pas de zone morte devant l’hélice la, 1b, le.

L’invention telle qu’elle vient d’être décrite ne saurait se limiter aux moyens et configurations exclusivement décrits et illustrés, et s’applique également à tous moyens ou configurations, équivalents et à toute combinaison de tels moyens ou configurations. De même, si l’invention a été ici décrite selon des exemples de réalisation mettant en œuvre chacune séparément un type de configuration ou d’agencement des pales de l’hélice ou du dispositif d’entraînement en rotation, il va de soi que les différents agencements présentés peuvent être combinés sans que cela nuise à l’invention.

Claims (9)

1. Hélice (la, 1b, le) d’un ventilateur (12) de véhicule automobile comprenant :

- une couronne cylindrique (2) ayant un centre (P),

- des pales (3) s’étendant à partir de la couronne cylindrique (2) et en direction du centre (P), chaque pale (3) présentant deux extrémités (4, 5) radialement opposées, appelées extrémité de pied de pale (4) et extrémité de bout de pale (5), l’extrémité de pied de pale (4) étant dirigée vers le centre (P) et l’extrémité de bout de pale (5) étant solidaire de la couronne cylindrique (2), caractérisée en ce que toutes les extrémités de pied de pale (4) sont libres et en ce que les pales (3) présentent un profil vrillé de l’extrémité de bout de pale (4) vers l'extrémité de pied de pale (5), la vrille étant définie autour d’un axe de torsion (T).

2. Hélice selon la revendication 1, caractérisée en ce qu’elle comprend une zone centrale libre formant un cercle imaginaire (φ) présentant un diamètre (φΐ) inférieur ou égal à 15% d’un diamètre de l’hélice (la, 1b, le).

3- Hélice selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que chaque pale (3) présente une corde (C, Cl, C2, C3, C4, C5, C6) augmentant régulièrement depuis l’extrémité de pied de pale (4) vers l’extrémité de bout de pale (5).

4. Hélice selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l’extrémité de pied de pale (4) présente une corde (Cl) non nulle.

5. Hélice selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la couronne cylindrique (2) présente une largeur (L), mesurée le long d’un axe de rotation (RO) de l’hélice (la, 1b, le), telle que les pales (3) sont entièrement contenues dans un volume délimité par la couronne cylindrique (2).

6. Hélice selon la revendication 1, caractérisée en ce que l’axe de torsion (T) autour duquel les pales (3) présentent un profil vrillé est confondu avec un rayon (RA) de l’hélice (la, 1b, le).

7. Hélice selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que, le long d’une pale (3), le rapport, appelé serrage, entre une corde (C, Cl, C2, C3, C4, C5, C6) de pale (3) et une distance (D) séparant deux même points de deux pales (3) adjacentes, diminue au fur et à mesure du rapprochement avec l’extrémité de bout de pale (5).

8. Groupe moto-ventilateur (10) de véhicule automobile comprenant un support (11) sur lequel est monté un ventilateur (12), le ventilateur (12) comprenant une hélice (la, 1b, le) et un dispositif d’entraînement en rotation (13) de l’hélice (la, 1b, le) caractérisé en ce que l’hélice (la, 1b, le) est telle que définie selon l’une quelconque des revendications précédentes.

9. Groupe moto-ventilateur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le dispositif d’entraînement en rotation (13) est situé en périphérie de l’hélice (la, 1b, le), sur le support (11), et coopère avec la couronne cylindrique (2) de l’hélice (la, b).