FR3067417A1 - Groupe moto-ventilateur d'un vehicule automobile - Google Patents

Abstract

Un groupe moto-ventilateur (1) d un véhicule automobile comprend une buse de fixation (6) dudit groupe comprenant une ouverture (8) pour le passage d un flux d air, une hélice (2) et un dispositif d entrainement (4) de cette hélice. L hélice (2) est configurée pour tourner autour d un axe (X), à l intérieur de l ouverture, sous l action dudit dispositif d entraînement, ladite hélice (2) comportant au moins une pale (18), une couronne périphérique (20) délimitant le pourtour de l hélice, et un manchon (22) formant moyeu central de l hélice. Selon l invention, le dispositif d entraînement (4) comporte un moteur électrique (40) et des moyens d entraînement mécanique (42) comportant au moins une courroie (56) d entraînement de l hélice.

Description

Groupe moto-ventilateur d'un véhicule automobile

La présente invention se rapporte au domaine des groupes moto-ventilateur pour véhicule automobile, et plus particulièrement des groupes moto-ventilateurs associés à des modules d’échange thermique disposés en amont d’un compartiment du véhicule à refroidir.

De tels groupes moto-ventilateurs peuvent notamment être disposés en partie avant d’un compartiment moteur, pour optimiser l’alimentation en air frais de ce compartiment moteur.

Il est notamment connu dans ce domaine de proposer un groupe moto-ventilateur comportant une buse de fixation dans laquelle une hélice est ménagée en travers d’une ouverture, l’bélice comprenant un moyeu central autour duquel sont régulièrement disposées des pales et à l’intérieur duquel est ménagé un moteur électrique pour l’entraînement en rotation de l’bélice dans l’ouverture de la buse de fixation. Le pilotage du moteur électrique permet la mise en œuvre de l’bélice du groupe moto-ventilateur pour générer un flux d’air principal depuis l’extérieur du véhicule vers le compartiment moteur notamment, pouvant être utilisé pour refroidir des composants du véhicule automobile susceptibles de dégager de la chaleur.

Il est connu d’utiliser le flux d’air pour participer au refroidissement du moteur électrique afin d’éviter une surchauffe des composants électroniques de ce moteur, surchauffe qui pourrait réduire les performances du moteur électrique ou conduire à une défaillance de ce dernier.

On comprend que la présence d’un moteur électrique à l’intérieur du moyeu central implique de dimensionner ce dernier suffisamment grand pour loger l’ensemble des composants du moteur. Le moyeu central présente généralement une forme de bol creux dans lequel le moteur est logé, le bol comportant une paroi pleine agencée en travers du flux d’air, en amont du moteur, pour protéger ce dernier des impuretés pouvant entraîner son disfonctionnement. Cette paroi pleine du bol peut être percée pour permettre un refroidissement du moteur électrique logé dans le moyeu central.

L’écoulement d’air frais provenant de l’extérieur du véhicule est perturbé par la présence de cette paroi, qui s’étend en travers du flux d’air. La section de passage de l’air à travers l’bélice est amputée de la section du moyeu central de sorte qu’une partie des échangeurs thermiques disposés en amont du groupe moto-ventilateur est inutilisée, et l’écoulement d’air est perturbé sur le pourtour de ce moyeu central du fait de la déviation de la partie d’air impactant ce moyeu central.

La présente invention s’inscrit dans ce contexte et vise à proposer un dispositif de ventilation motorisé pour véhicule automobile permettant d’améliorer notamment les performances de refroidissement d’un moteur électrique et du compartiment moteur.

A cet effet, l'invention a pour objet un groupe moto-ventilateur d’un véhicule automobile comprenant une buse de fixation dudit groupe comprenant une ouverture pour le passage d’un flux d’air, une hélice et un dispositif d’entrainement de cette hélice, dans lequel l’hélice est configurée pour tourner autour d’un axe, à l’intérieur de l’ouverture, sous l’action dudit dispositif d’entraînement, ladite hélice comportant au moins une pale, une couronne périphérique délimitant le pourtour de l’hélice, et un manchon formant moyeu central de l’hélice. Selon l’invention, le dispositif d’entraînement comporte un moteur électrique et des moyens d’entraînement mécanique comportant au moins une courroie d’entraînement de l’hélice.

Ainsi, il est possible de déporter le moteur électrique par rapport à l’axe de rotation de l’hélice, afin qu’il ne soit pas disposé dans le passage du flux d’air. La surface utile de l’hélice est ainsi augmentée, sans qu’il soit nécessaire de surdimensionner le diamètre extérieur de l’hélice.

Selon différentes caractéristiques de l’invention, prises seules ou en combinaison, on pourra prévoir que :

- Le moteur électrique est fixé sur la buse de fixation, en périphérie de l’ouverture dans laquelle s’inscrit l’hélice.

- Les moyens d’entraînement mécanique s’étendent le long d’une première face de la buse de fixation et le moteur électrique est fixé sur une deuxième face opposée de la buse de fixation.

- La courroie d’entraînement de l’hélice est agencée entre le moteur électrique et le manchon formant moyeu central de l’hélice.

- La courroie est tendue entre un arbre de sortie du moteur électrique et un arbre récepteur solidaire en rotation du manchon formant moyeu central de l’hélice.

- La courroie est crantée et l’arbre de sortie et l’arbre récepteur comportent un pignon denté configuré pour coopérer avec ladite courroie crantée.

- La courroie est lisse et aussi bien l’arbre de sortie que l’arbre récepteur présentent des moyens de réception de la courroie dont la rugosité de surface est appropriée pour empêcher le glissement de la courroie.

- Le dispositif d’entraînement est configuré pour être piloté par l’intermédiaire d’un module de commande rendu solidaire de la buse de fixation.

- L’hélice comporte une pluralité de pales s’étendant radialement, par rapport à l’axe de rotation de l’hélice, depuis la couronne périphérique vers le manchon formant moyeu central de l’hélice.

- Le manchon est configuré pour former un moyeu central réduit, le diamètre dudit manchon étant au plus égal à 15% du diamètre de la couronne périphérique.

- Le groupe moto-ventilateur comporte des moyens de maintien en position de l’hélice dans l’ouverture de la buse de fixation, lesdits moyens de maintien en position s’étendant entre la buse de fixation et le manchon.

D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins dans lesquels :

- la figure 1 est une vue de côté de l’avant d’un véhicule automobile équipé d’un module d’échange thermique, agencé en amont d’un compartiment moteur et dans lequel on a rendu visible schématiquement un radiateur et un groupe moto-ventilateur selon un aspect de l’invention ;

- la figure 2 est une vue en perspective, depuis l’extérieur du véhicule, c’est-à-dire depuis l’intérieur du module d’échange thermique, du groupe moto-ventilateur de la figure 1 ;

- la figure 3 est une vue en perspective, depuis l’intérieur du compartiment moteur, du groupe moto-ventilateur de la figure 2 ;

- la figure 4 est une vue de détail de la figure 3, avec le même angle de perspective, dans laquelle on a agrandi la représentation du moteur électrique formant partie du dispositif d’entraînement du groupe moto-ventilateur ;

- la figure 5 est une vue de détail des moyens d’entraînement par courroie agencés entre le moteur électrique et l’hélice du groupe moto-ventilateur, selon un angle de perspective distinct de celui utilisé précédemment ; et

- la figure 6 est une vue en perspective du centre de l’hélice, selon un angle similaire à celui de la figure 5, dans laquelle on a coupé transversalement l’hélice, la courroie et des moyens de maintien en position par ailleurs représentés sur les figures 2 à 5.

Un module d’échange thermique 100 est représenté de façon schématique sur la figure 1, dans une face avant 101 de véhicule automobile, en amont d’un compartiment moteur du véhicule, ici non illustré. Ce module d’échange thermique comporte un ou plusieurs échangeurs thermiques disposés les uns derrières les autres sur le passage de l’air extérieur au véhicule circulant en direction du compartiment moteur pour le refroidissement de celui-ci.

Le module d’échange thermique 100 comporte, outre au moins un échangeur thermique, et par exemple un radiateur 105, un groupe moto-ventilateur 1 disposé en aval de celui-ci par rapport au sens d’écoulement de l’air et piloté pour aspirer l’air à travers le radiateur.

Selon un aspect de l’invention, le groupe moto-ventilateur 1 comprend une hélice 2 et un dispositif d’entraînement 4 configuré pour entraîner l’bélice en rotation sur la périphérie de celle-ci.

Le groupe moto-ventilateur 1 comporte également une buse de fixation 6 comprenant une ouverture 8 pour le passage d'un flux d'air extérieur, dans un sens de circulation illustré par la flèche L sur la figure 1. La buse de fixation 6 est configurée et dimensionnée pour être fixée sur la structure du véhicule et pour assurer la disposition de l'hélice transversalement au passage d'air en direction du compartiment moteur.

La buse de fixation 6 comporte une paroi 10 agencée en travers du flux d’air et dans laquelle est ménagée l'ouverture 8, un bord annulaire 12 découpé dans cette paroi étant conformé circulairement pour border l'ouverture. La buse de fixation 6 comporte en outre des bords latéraux 14 prolongeant perpendiculairement la paroi pour définir une cavité de réception notamment d’au moins un échangeur thermique. La buse de fixation comporte également des pattes de fixation 16 ménagées en saillie des bords latéraux de la buse pour permettre la fixation de cette buse sur la structure du véhicule.

L’hélice est configurée pour tourner autour d’un axe de rotation X, à l’intérieur de l’ouverture, l’axe de rotation X étant parallèle à la direction définie précédemment comme celle du passage d’air en direction du compartiment moteur.

L’hélice comporte au moins une pale 18 s’étendant radialement dans le plan de l’hélice entre une couronne périphérique 20 délimitant le pourtour de l’hélice et un manchon 22 ménagé au centre de l’hélice. Plus particulièrement, l'hélice comporte une pluralité de pales 18 s’étendant radialement depuis le manchon 22 au centre de l'hélice jusqu'à la couronne périphérique 20. Chacune de ces pales présente une extrémité de pied de pale 19, reliée audit manchon 22, et une extrémité de tête de pale 21, reliée à la couronne périphérique 20.

On peut définir la couronne périphérique 20 comme ayant une surface interne 202 à partir de laquelle s'étendent les pales 18 et qui est tournée vers le centre de l'hélice 2 et le manchon 22, et comme ayant une surface externe opposée à la surface interne et tournée vers le bord annulaire 12 définissant l’ouverture 8 au centre de la buse de fixation.

Le manchon 22 présente ici une forme cylindrique le long de l’axe de rotation X et contre lequel les extrémités de pied de pale sont fixées, par exemple par soudage.

Le manchon 22 présente un diamètre compris entre 30 et 50 millimètres, pour un diamètre de la couronne périphérique sensiblement égal à 400 millimètres. Le manchon forme de la sorte un moyeu central réduit, en ce que la dimension du manchon 22 ne permet pas le logement d’un moteur d’entraînement de l’hélice. Il convient de noter que les valeurs précédemment citées le sont à titre indicatif et représentatif d’une implantation du groupe moto-ventilateur sur un véhicule donné, mais que d’autres valeurs pourraient être utilisées, dès lors qu’elles permettent d’avoir, dans le plan de l’hélice, une surface allouée au moyeu central fortement réduite par rapport à la surface de passage d’air à travers l’hélice. Notamment, on vise un dimensionnement de l’hélice tel que le diamètre du manchon formant le moyeu central réduit est au plus égal à 15% du diamètre de la couronne périphérique de l’hélice.

Le manchon 22 est dimensionné pour recevoir uniquement un arbre formant partie du dispositif d’entrainement en rotation de l’hélice. Tel que cela sera décrit plus en détails ciaprès, le manchon et l’arbre logé à l’intérieur de celui-ci sont configurés pour être solidaires en rotation, de sorte que l’entraînement en rotation de l’arbre génère celui du manchon et de l’hélice.

Le dispositif d’entraînement 4 est configuré pour être piloté par l’intermédiaire d’un module de commande, ici non représenté, qui peut le cas échéant être rendu solidaire de la buse de fixation. Le dispositif d’entraînement comporte à cet effet un connecteur 24.

Le dispositif d’entraînement 4 comporte un moteur électrique 40 et des moyens d’entraînement mécanique 42 reliant ledit moteur électrique 40 au manchon 22 formant le moyeu central de l’hélice, qui conformément à ce qui a été décrit précédemment, est disposée dans l’ouverture 8 formée dans la buse de fixation 6 pour le passage d’air.

Le moteur électrique 40 est fixé sur la buse de fixation 6 et déporté par rapport à l’ouverture 8. On comprend que le moteur peut être disposé en bordure immédiate de l’ouverture 8, ou à distance de celle-ci en fonction de la forme et des dimensions des moyens d’entraînement mécanique 42 mis en œuvre entre ce moteur électrique 40 et le manchon 22 agencé au centre de l’hélice.

De la sorte, il est notable que le moteur électrique 40 du dispositif d’entraînement 4 est déporté par rapport à l’ouverture 8 dans laquelle est disposée l’hélice 2, de sorte que cette solution permet de s'affranchir d'un moteur présent au centre de l’hélice pour son entraînement en rotation, et donc de s’affranchir de la présence d'un moyeu central, ou à tout le moins d’un moyeu central devant présenter un diamètre suffisant pour loger en son sein un moteur électrique.

Il est notable dans le mode de réalisation illustré que les moyens d’entraînement mécanique 42 s’étendent le long d’une première face 44 de la paroi 10 formant la buse de fixation 6 et que le moteur électrique 40 est fixé sur une deuxième face 46 opposée de cette paroi de la buse de fixation. Plus particulièrement, lorsque le groupe moto-ventilateur est monté sur le véhicule, la deuxième face 46 est une face interne du module d'échange thermique 100, c'est-à-dire une face tournée vers les échangeurs thermiques et notamment le radiateur 105, et la première face 44 est une face externe de ce module d'échange thermique, c'est-à-dire une face tournée vers le compartiment du véhicule vers lequel l'air est destiné.

Le moteur électrique 40 est logé dans une deuxième ouverture 48 réalisée dans la paroi 10 de la buse de fixation, et il est ici agencé de sorte que le connecteur 24 pour le raccordement électrique du moteur est disposé du côté de la deuxième face 46, ou face interne, de la paroi de cette buse de fixation tandis que l'arbre de sortie 41 du moteur électrique 40 est disposé du côté de la première face 44, ou face externe, de la paroi de cette buse de fixation.

Les moyens d’entraînement mécanique 42 comportent une courroie 56 tendue entre l’arbre de sortie 41 du moteur électrique et un arbre récepteur 58 rendu solidaire en rotation du manchon 22 formant moyeu central réduit de l’bélice.

Tel que cela a pu être décrit précédemment, et tel que cela est notamment visible sur la figure 6, l’arbre récepteur 58 est monté dans le manchon 22 de manière à être solidaire en rotation de celui-ci. Notamment, on pourra prévoir un emmanchement à force de l’arbre récepteur 58 dans un alésage traversant correspondant dans le manchon.

L’arbre récepteur 58 est muni à une extrémité agencée en saillie du manchon 22, et notamment une extrémité dépassant du manchon du côté de la première face 44, ou face externe, de la buse de fixation, d’un pignon autour duquel est agencée la courroie 56.

Ici, la courroie 56 est crantée pour faciliter la transmission d’efforts et aussi bien l’arbre de sortie 41 du moteur électrique que l’arbre récepteur 58 comportent respectivement un pignon denté 41’, 58’ dimensionné pour coopérer avec cette courroie crantée. On comprend que chacun de ces pignons dentés 41’, 58’ peut être monté à force sur l’arbre correspondant ou bien être obtenu d’un seul tenant avec l’arbre.

Dans une variante ici non représentée, on peut prévoir que la courroie est lisse et non crantée, formant une sangle entraînée par friction par l’arbre de sortie du moteur et entraînant par friction, du côté opposé, l’bélice par le manchon central.

Par ailleurs, des moyens de maintien en position de l’bélice par rapport à la buse de fixation sont prévus, pour empêcher le déplacement axial de l’bélice, c’est-à-dire le dégagement de l’bélice 2 hors de l’ouverture 8, sous l’effet de l’effort fourni par la courroie sur le pignon agencé à une extrémité de l’arbre récepteur 58 logé dans le manchon 22.

Dans l’exemple illustré, ces moyens de maintien en position comportent une pluralité de tirants 52 s’étendant radialement depuis un noyau 53 configuré pour venir en recouvrement du pignon denté 58’ solidaire de l’arbre récepteur 58, ce noyau 53 comportant notamment un orifice 59 pour laisser passage à la courroie 56 venant en prise autour de ce pignon denté 58’. On comprend que le noyau comporte deux parois frontales 60 disposées axialement de part et d’autre du pignon denté 58’ et que ces parois frontales sont respectivement percées d’un alésage dimensionné pour recevoir l’arbre récepteur 58 solidaire du manchon. Ces alésages sont dimensionnés pour former des paliers de rotation de l’arbre récepteur 58, de manière à ce que l’extrémité de cet arbre récepteur, portant le poids du pignon denté, n’entraine pas le basculement de l’bélice. A cet effet, le noyau des moyens de maintien en position est fermement maintenu axialement par la fixation des tirants 52 sur une collerette 54 ménagée sur la paroi de la buse de fixation, autour de l'ouverture 8 dans laquelle s’inscrit l’bélice 2.

On comprend, à la lecture de la figure 6, que le pignon denté 58’ est monté à force sur l’arbre récepteur 58, alors que le pignon denté 58’ est au préalable logé dans le noyau des moyens de maintien en position. Dès lors, la mise en mouvement de la courroie 56 génère la rotation du pignon denté 58’ et de l’arbre récepteur 58 dont il est solidaire. L’arbre récepteur tourne ainsi autour de l’axe de rotation X, étant noté qu’ici, l’arbre récepteur 58 est maintenu sur l’axe de rotation X par les paliers formés par les alésages du dispositif de maintien en positon. Le montage serré de l’arbre récepteur 58 sur le manchon 22 est tel que la rotation de l’arbre récepteur est transmise à l’bélice 2.

Telle qu’elle vient d’être décrite, la présente invention permet d’obtenir un large flux d’air passant à travers le groupe moto-ventilateur et donc les échangeurs thermiques en amont, sans pour autant recourir à un surdimensionnement de l’bélice. L’invention permet ainsi de concilier les exigences des constructeurs relatives aux encombrements réduits et aux hautes performances de refroidissement moteur souhaités par les constructeurs.

L’invention ne saurait toutefois se limiter aux moyens et configurations décrits et illustrés ici, et elle s’étend également à tous moyens ou configurations équivalents et à toute combinaison techniquement opérant de tels moyens. En particulier, la forme et la disposition des pales de l’bélice peuvent être modifiées sans nuire à l’invention, dans la mesure où elles

0 permettent la disposition de moyens d’entraînement en périphérie de celle-ci.

Claims (11)

1. Groupe moto-ventilateur (l) d’un véhicule automobile comprenant une buse de fixation (6) dudit groupe comprenant une ouverture (8) pour le passage d’un flux d’air, une hélice (2) et un dispositif d’entrainement (4) de cette hélice, dans lequel l’hélice (2) est configurée pour tourner autour d’un axe (X), à l’intérieur de l’ouverture, sous l’action dudit dispositif d’entraînement, ladite hélice (2) comportant au moins une pale (18), une couronne périphérique (20) délimitant le pourtour de l’hélice, et un manchon (22) formant moyeu central de l’hélice, caractérisé en ce que le dispositif d’entraînement (4) comporte un moteur électrique (40) et des moyens d’entraînement mécanique (42) comportant au moins une courroie (56) d’entraînement de l’hélice.

2. Groupe moto-ventilateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur électrique (40) est fixé sur la buse de fixation (6), en périphérie de l’ouverture (8) dans laquelle s’inscrit l’hélice (2).

3. Groupe moto-ventilateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens d’entraînement mécanique (42) s’étendent le long d’une première face (44) de la buse de fixation (6) et en ce que le moteur électrique (40) est fixé sur une deuxième face (46) opposée de la buse de fixation (6).

4. Groupe moto-ventilateur selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la courroie (56) d’entraînement de l’hélice est agencée entre le moteur électrique (40) et le manchon (22) formant moyeu central de l’hélice.

5. Groupe moto-ventilateur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la courroie (56) est tendue entre un arbre de sortie (41) du moteur électrique (40) et un arbre récepteur (58) solidaire en rotation du manchon (22) formant moyeu central de l’hélice.

6. Groupe moto-ventilateur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la courroie (56) est crantée et en ce que l’arbre de sortie et l’arbre récepteur comportent un pignon denté (4Î, 58’) configuré pour coopérer avec ladite courroie crantée.

7. Groupe moto-ventilateur selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif d’entraînement (4) est configuré pour être piloté par l’intermédiaire d’un module de commande rendu solidaire de la buse de fixation (6).

8. Groupe moto-ventilateur selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’bélice (2) comporte une pluralité de pales (l8) s’étendant radialement, par

5 rapport à l’axe de rotation de l’bélice, depuis la couronne périphérique (20) vers le manchon (22) formant moyeu central de l’hélice.

9. Groupe moto-ventilateur selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le manchon est configuré pour former un moyeu central réduit, le diamètre dudit

10 manchon (22) étant au plus égal à 15% du diamètre de la couronne périphérique (20).

10. Groupe moto-ventilateur selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte des moyens de maintien en position de l’hélice (2) dans l’ouverture (8) de la buse de fixation (6), lesdits moyens de maintien en position s’étendant entre la

15 buse de fixation (6) et le manchon (22).