FR3079369A1 - Groupe moto-ventilateur et installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation pour vehicule automobile correspondante - Google Patents
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Abstract
Dispositif d'interface (7) entre un moteur électrique (2), notamment pour un groupe moto-ventilateur (1), et un boîtier (101) agencé pour recevoir le moteur (2), ce dispositif d'interface (7) comportant : - un dissipateur (8) de chaleur agencé pour dissiper de la chaleur du moteur (2), - un organe de découplage mécanique (9) agencé pour découpler mécaniquement le moteur (2) du boîtier (101), afin d'atténuer la transmission de vibrations du moteur (2) vers le boîtier (101), caractérisé en ce que l'organe de découplage (9) est surmoulé sur le dissipateur (8).
Description
L’invention est du domaine des installations de ventilation, chauffage et/ou climatisation. L’invention concerne en particulier un groupe moto-ventilateur notamment d’une telle installation, ainsi qu’un dispositif d’interface.
Une installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation de véhicule, notamment automobile est généralement utilisée pour distribuer de l’air dans l’habitacle du véhicule. Dans une telle installation, le flux d’air circulant est propulsé par un groupe moto-ventilateur, comportant notamment une roue de ventilateur et un moteur apte à mettre en rotation la roue de ventilateur.
Un groupe moto-ventilateur comprend de manière classique une roue de ventilateur et un moteur d’entrainement en rotation de ladite roue de ventilateur. Il est bien connu de faire supporter le moteur sur un support moteur, solidarisé sur un boîtier de l’installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation. Le support moteur comporte, de façon connue, un organe de découplage mécanique.
De façon à obtenir une meilleure durabilité à l’usage, il est avantageux d’utiliser un moteur électrique sans balai, appelé aussi moteur à commutation électrique. Dans de tels moteurs, le contrôle de la polarité est assuré par un module de commande du type carte électronique. Il est avantageux d’intégrer ledit module de commande au support moteur, pour des questions de modularité.
Un problème bien connu est que les composants électriques émettent de la chaleur par effet joule. C’est le cas par exemple des bobinages du stator. L’intégration du module de commande, comprenant des composants électriques ou électroniques émetteurs de chaleur, au support moteur, peut provoquer la surchauffe du groupe motoventilateur. Les composants électriques doivent donc être refroidis afin d’éviter une telle surchauffe, et notamment une surchauffe du module de commande.
Une solution de l’art antérieur propose d’intégrer un dissipateur de chaleur dans le support moteur. Le flux d’air forcé par le groupe moto-ventilateur est utilisé en combinaison avec le dissipateur de chaleur pour refroidir simultanément le module de commande et le moteur. Ainsi, certains supports moteurs sont configurés pour faire circuler le flux d’air forcé au voisinage du module de commande et des bobinages.
Le but de l’invention est de simplifier les dispositifs actuels.
-2À cet effet, l’invention a pour objet un dispositif d’interface entre un moteur électrique, notamment pour un groupe moto-ventilateur, et un boîtier agencé pour recevoir le moteur, ce dispositif d’interface comportant :
un dissipateur de chaleur agencé pour dissiper de la chaleur du groupe motoventilateur, un organe de découplage mécanique agencé pour découpler mécaniquement le moteur du boîtier, afin d’atténuer la transmission de vibrations du moteur vers le boîtier, caractérisé en ce que l’organe de découplage est surmoulé sur le dissipateur.
Le dispositif d’interface selon l’invention est notamment destiné à remplir la fonction d’un support moteur pour un groupe moto-ventilateur. Un tel dispositif remplit la double fonction de découplage mécanique et dissipateur de chaleur de façon intégrée dans un seul et même composant. Le montage du groupe moto-ventilateur en est ainsi simplifié. De plus, la quantité de matière est optimisée et un gain en masse peut être obtenu, tout en assurant le refroidissement et le découplage mécanique.
Le dispositif d’interface peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises séparément ou en combinaison :
l’organe de découplage comprend une portion rigide, configurée pour être fixée sur le boîtier, et une portion élastique, présentant une élasticité plus grande que la portion rigide, notamment réalisée en élastomère, la portion élastique est surmoulée à la fois sur le dissipateur et sur la portion rigide, la portion rigide présente une forme annulaire ;
la portion rigide comporte au moins un élément de fixation agencé pour permettre sa fixation sur le boîtier ;
l’élément de fixation comporte un orifice pour le passage d’un organe de fixation tel qu’une vis ;
la portion élastique s’étend sur tout un pourtour intérieur de la portion rigide ;
-3la portion élastique s’étend sur tout un pourtour du dissipateur ;
la portion élastique comporte au moins un plot de découplage, qui par exemple travaille en compression et/ou en cisaillement ;
le dissipateur est en métal, notamment en aluminium ;
le dissipateur prend la forme d’un volume aplati ;
le dissipateur prend la forme d’un disque aplati ;
le dissipateur comprend une surface d’accueil d’un module de commande, apte à recueillir la chaleur dudit module par conduction ;
le dissipateur est configuré pour que le module de commande puisse être fixé sur la surface d’accueil ;
la surface d’accueil est configurée pour épouser la forme du module de commande ;
le dissipateur comprend une surface de convection, apte à évacuer la chaleur vers l’air ambiant par convection ;
le dissipateur est configuré pour recevoir le moteur électrique au dessus de ladite surface de convection, de manière à former un espace de circulation pour l’air entre le dissipateur et le moteur ;
le dissipateur est configuré pour que le stator soit fixé sur ladite surface de convection ;
le dissipateur comprend une base de fixation du stator qui s’étend en saillie sur la surface de convection, de préférence au milieu de ladite surface ;
la surface de convection comprend des reliefs qui s’étendent en saillie depuis ladite surface;
l’agencement des reliefs correspond sensiblement à l’agencement des composants sur le module de commande ;
les reliefs comportent des picots, en particulier de forme sensiblement cylindrique ;
les reliefs comportent des ailettes ;
L’invention a également pour objet un procédé de fabrication du dispositif d’interface tel que décrit plus haut, comprenant l’étape suivante :
surmouler l’organe de découplage sur le dissipateur.
-4L’invention concerne également un groupe moto-ventilateur comprenant au moins un dispositif d’interface tel que défini précédemment.
L’invention concerne également une installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation pour véhicule automobile comprenant au moins un groupe motoventilateur, ledit groupe moto-ventilateur comprenant au moins un dispositif d’interface tel que défini précédemment.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description d’un mode de réalisation particulier, donnée à titre d’exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels :
- la figure 1 est une vue éclatée d’un groupe moto-ventilateur intégrant le dispositif d’interface selon ledit mode de réalisation,
- la figure 2 est une première vue du dispositif d’interface,
- la figure 3 est une deuxième vue du dispositif d’interface, de dessous par rapport à la première vue,
- La figure 4 est une vue agrandie d’un plot de découplage.
On a représenté sur la figure 1 une vue éclatée d’un groupe moto-ventilateur 1, par exemple pour une installation de chauffage, ventilation et/ou de climatisation 100 équipant un véhicule automobile. Le groupe moto-ventilateur 1 est notamment destiné à être monté sur un boîtier 101 d’une installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation 100.
Dans ce cas, le groupe moto-ventilateur 1 est agencé de manière à faire circuler un flux d’air dans un conduit 102 de rinstallation de chauffage, ventilation et/ou climatisation 100. Il peut s’agir d’un flux d’air extérieur prélevé à l’extérieur de l’habitacle, ou d’un flux d’air prélevé à l’intérieur de l’habitacle dit flux d’air recyclé, ou encore un mélange d’un flux d’air extérieur et d’un flux d’air recyclé. Le conduit 102 d’air de l’installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation distribue le flux d’air vers des bouches de sortie (non représentées) s’ouvrant dans l’habitacle du véhicule.
-5À cet effet, le groupe moto-ventilateur 1 comporte un moteur électrique 2 et une roue de ventilateur 3 destinée à être entraînée par le moteur 2, de façon à assurer la mise en mouvement du flux d’air. Il s’agit en particulier d’un moteur électrique 2 sans balai.
Plus précisément, le moteur électrique 2 comporte un stator fixe 4 et un rotor (non visible sur les figures) mobile par rapport au stator et apte à entraîner la roue de ventilateur 3.
En référence au mode de réalisation illustré sur les figures 1 à 4 le moteur 2 s’étend autour d’un axe longitudinal A, correspondant à l’axe de rotation du moteur 2, et comprend un arbre de transmission 5 s’étendant selon l’axe longitudinal A. L’arbre de transmission 5 est par exemple agencé sensiblement au centre du moteur 2. Dans cet exemple, l’arbre de transmission 5 fait saillie du moteur 2 présentant ainsi une extrémité libre.
Le moteur 2 et la roue de ventilateur 3 sont coaxiaux. La roue de ventilateur 3 est montée sur l’arbre de transmission 5 du moteur 2.
Selon un exemple particulier de réalisation visible sur la figure 1, la roue de ventilateur 3 comporte une partie ayant une forme sensiblement en bol, cette partie est par la suite désignée par bol 6. Le bol 6 est de forme sensiblement concave et présente des ajours.
La roue de ventilateur 3 comporte de plus un moyeu central (non visible sur les figures), pour recevoir l’extrémité libre de l’arbre de transmission 5 du moteur 2. La roue de ventilateur 3 peut présenter une forme générale sensiblement cylindrique comprenant des pales 30 ou ailettes qui s’étendent dans cet exemple depuis la périphérie du bol 6, selon une direction sensiblement parallèle à l’axe longitudinal A du moteur 2.
Conformément à l’invention, le groupe moto-ventilateur 1 comporte un dispositif d’interface 7 entre le moteur électrique 2 et le boîtier 101 de l’installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation 100, ledit boîtier 101 étant agencé pour recevoir le moteur 2. Le dispositif d’interface 7 est notamment destiné à être monté sur le boîtier 101 de l’installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation 100 au niveau d’une volute (non représentée) assurant la canalisation du flux d’air généré par le groupe moto-ventilateur 1.
Le dispositif d’interface 7 comporte un dissipateur 8 agencé pour dissiper de la
-6chaleur du groupe moto-ventilateur 1. Le dissipateur 8 fonctionne comme un radiateur de refroidissement qui permet d’évacuer et/ou dissiper la chaleur produite en particulier par les composants électriques ou électroniques, parmi lesquels les bobinages du stator 4 ou du rotor.
Selon une caractéristique préférentielle de l’invention, le dissipateur 8 présente la forme d’un volume aplati. Cela permet d’augmenter la surface d’échange de chaleur avec l’air ambiant et d’obtenir un meilleur refroidissement.
Dans le mode de réalisation décrit, le dissipateur 8 prend la forme d’un disque aplati, pouvant ainsi être facilement intégré dans le groupe moto-ventilateur 1. De préférence, le dissipateur 8 est constitué d’un matériau conducteur de chaleur, en particulier un métal. Dans ce cadre, Γutilisation d’aluminium est avantageuse car elle permet d’obtenir un gain en poids.
Le dispositif d’interface 7 comporte en outre un organe de découplage mécanique 9 surmoulé sur le dissipateur 8. L’organe de découplage 9 empêche la propagation des vibrations générées par le fonctionnement du moteur 2 au boîtier 101 recevant ledit moteur 2, boîtier par exemple d’une installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation 100.
Sur la figure 1, le dissipateur 8 et l’organe de découplage 9 sont représentés séparés pour plus de clarté, mais ces éléments sont, dans l’invention, surmoulés ensemble.
On comprend que le montage du groupe moto-ventilateur 1 est ainsi simplifié. L’organe de découplage 9 et le dissipateur 8 surmoulés ne forment qu’une seule et même pièce mécanique. En d’autres termes, aucun moyen de fixation du type vis ou plot de fixation n’est nécessaire pour assurer la cohésion entre l’organe de découplage 9 et le dissipateur 8 et aucune opération d’assemblage du dissipateur 8 avec l’organe de découplage 9 n’est nécessaire. De manière générale, la quantité de matière est optimisée et un gain en masse peut être obtenu, sans que les capacités de refroidissement en soient affectées.
Selon une caractéristique préférentielle de l’invention, l’organe de découplage 9 comprend une portion rigide 10 et une portion élastique 11 présentant une élasticité plus
-7grande que la portion rigide 10. La portion rigide 10 est configurée pour être fixée sur le boîtier 101 de l’installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation 100.
Selon le mode de réalisation décrit, la portion élastique 11 est surmoulée à la fois sur le dissipateur 8 et sur la portion rigide 10.
Dans le mode de réalisation décrit, la portion rigide 10 présente une forme annulaire.
Selon un mode de réalisation particulier, la portion rigide 10 comporte des éléments de fixation agencés sur le pourtour de la portion rigide 10 annulaire, pour permettre sa fixation sur le boîtier 101. Les éléments de fixation sont constitués, dans le mode de réalisation décrit, d’un orifice 10a pour le passage d’un organe de fixation, par exemple une vis.
Dans le mode de réalisation décrit, la portion élastique 11 s’étend sur tout le pourtour intérieur de la portion rigide 10. La portion élastique 11 s’étend également sur tout le pourtour du dissipateur 8.
La portion élastique 11 permet d’absorber les vibrations générées par le moteur 2 et de supprimer ou, à tout le moins, de limiter au maximum, leur transmission, via le boîtier 101, à l’installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation 100 et à la structure du véhicule.
Dans le mode de réalisation illustré aux figures 2 et 3, la portion élastique 11 est réalisée en élastomère et comporte des plots de découplage 12 qui travaillent en compression et en cisaillement. Les plots de découplage 12 facilitent le dimensionnement de l’organe de découplage 9. Il est ainsi facile de jouer sur la hauteur ou la largeur d’un plot pour adapter par exemple l’élasticité de l’organe de découplage 9, en particulier l’élasticité de la portion élastique 11 par rapport à la portion rigide 10, ou pour obtenir une plus grande rigidité de cet organe 9, en particulier de la portion élastique 11 par rapport à la portion rigide 10. Un plot de découplage selon ce mode de réalisation est mieux visible à la figure 4.
Selon un autre mode de réalisation, les plots 12 travaillent uniquement en cisaillement. Selon un mode de réalisation distinct, les plots 12 travaillent uniquement en compression.
-8Selon un mode de réalisation particulier, le groupe moto-ventilateur 1 comporte en outre un module de commande (non représenté) du moteur 2. Le module de commande comprend un circuit de commande tel qu’une carte de circuit imprimé connue sous le sigle anglais PCB pour « Printed Circuit Board », supportant un ensemble de composants électriques permettant de piloter le moteur 2.
Selon une caractéristique préférentielle de l’invention, le dissipateur 8 comprend une surface d’accueil 13 du module de commande. Le dissipateur 8 est configuré pour que le module de commande puisse être fixé sur la surface d’accueil 13. Le module de commande peut être fixé par tout moyen approprié au dissipateur 8, par exemple par vissage.
Dans le mode de réalisation décrit, la surface d’accueil 13 est configurée pour épouser la forme du module de commande. Le module de commande est ainsi intimement lié à la surface d’accueil 13 qui permet de recueillir la chaleur du module de commande par conduction de façon optimale.
Selon une caractéristique préférentielle de l’invention, le dissipateur 8 comprend une surface de convection 14. La chaleur, par exemple recueillie par la surface d’accueil 13, est transmise à travers le volume du dissipateur 8 par conduction. La surface de convection 14 permet d’évacuer la chaleur du dissipateur 8, par exemple par convection forcée, vers le flux d’air circulant.
Selon une autre caractéristique préférentielle de l’invention, le dissipateur 8 est configuré pour recevoir le moteur 2 au dessus de ladite surface de convection 14. Un espace de circulation du flux d’air circulant est ainsi formé entre le dissipateur 8 et le moteur 2. Ainsi, aucune paroi supplémentaire n’est nécessaire pour canaliser le flux d’air, ce qui a l’avantage de limiter la perte de charge. Le flux d’air lèche à la fois le stator 4 et le dissipateur 8, refroidissant simultanément le moteur électrique 2, notamment les bobinages, et le module de commande.
-9Selon un mode de réalisation particulier, le dissipateur 8 est configuré pour que le stator 4 soit fixé sur ladite surface de convection 14. Ainsi, le dissipateur 8 est rigidement lié au stator 4.
Dans le mode de réalisation décrit, une base de fixation 15 du stator 4 s’étend en saillie sur la surface de convection 14. La base de fixation 15 s’étend sensiblement au centre de ladite surface, sous la forme d’un cylindre creux. L’extrémité libre de la base de fixation 15 est, dans ce mode de réalisation, conformée pour être emboîtée dans un logement (non représenté) sur le stator 4 apte à recevoir ladite extrémité par complémentarité de forme. Le dissipateur 8 et le moteur 2 sont ainsi stables l’un par rapport à l’autre.
Selon une caractéristique préférentielle de l’invention, la surface de convection 14 comprend des reliefs qui s’étendent en saillie depuis ladite surface. Cela permet d’augmenter la surface d’échange thermique par convection et ainsi la puissance thermique échangée.
Avantageusement, l’agencement des reliefs correspond sensiblement à l’agencement des composants sur le module de commande. Un relief permet ainsi d’augmenter localement la puissance thermique échangée, là où les composants électriques émettent le plus de chaleur.
Dans le mode de réalisation décrit, les reliefs comportent des picots 16, en particulier de forme sensiblement cylindrique.
Selon un mode de réalisation alternatif, les reliefs comportent des ailettes.
Nous allons maintenant décrire un exemple de procédé de fabrication du dispositif d’interface 7, comprenant l’étape de surmoulage de l’organe de découplage 9 mécanique sur le dissipateur 8.
L’exemple de mise en œuvre du procédé décrit comprend les étapes telles que détaillées ci-après.
Dans une première étape le dissipateur 8 et la portion rigide 10 sont disposés dans un moule, en particulier d’un dispositif de presse. Dans une deuxième étape, une matière destinée à former la portion souple de l’organe de découplage 9 est injectée dans ledit moule, ladite matière permettant, notamment après durcissement de ladite
-10matière, une cohésion entre le dissipateur 8 et la portion rigide 10. Cette deuxième étape constitue ainsi dans l’exemple décrit le surmoulage du dissipateur 8 sur l’organe de découplage 9.
Un tel procédé de surmoulage sur un seul et même dispositif de presse est rapide et économique.
Claims (10)
- REVENDICATIONS1. Dispositif d’interface (7) entre un moteur électrique (2), notamment pour un groupe moto-ventilateur (1), et un boîtier (101) agencé pour recevoir le moteur (2), ce dispositif d’interface (7) comportant :un dissipateur (8) de chaleur agencé pour dissiper de la chaleur du moteur (2), un organe de découplage mécanique (9) agencé pour découpler mécaniquement le moteur (2) du boîtier (101), afin d’atténuer la transmission de vibrations du moteur (2) vers le boîtier (101), caractérisé en ce que l’organe de découplage (9) est surmoulé sur le dissipateur (8).
- 2. Dispositif d’interface (7) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’organe de découplage (9) comprend une portion rigide (10) configurée pour être fixée sur le boîtier (101), et une portion élastique (11), présentant une élasticité plus grande que la portion rigide (10), notamment réalisée en élastomère.
- 3. Dispositif d’interface (7) selon la revendication 2, caractérisé en ce que la portion élastique (11) est surmoulée à la fois sur le dissipateur (8) et sur la portion rigide (10).
- 4. Dispositif d’interface (7) selon l’une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la portion élastique (11) comporte au moins un plot de découplage 12, qui par exemple travaille en compression et/ou en cisaillement.
- 5. Dispositif d’interface (7) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dissipateur (8) comprend une surface d’accueil (13) d’un module de commande, apte à recueillir la chaleur dudit module par conduction.
- 6. Dispositif d’interface (7) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dissipateur (8) comprend une surface de convection (14), apte à évacuer la chaleur vers l’air ambiant par convection.
- 7. Dispositif d’interface (7) selon la revendication 6, caractérisé en ce que le dissipateur (8) est configuré pour recevoir le moteur électrique (2) au dessus de ladite surface de convection (14), de manière à former un espace de circulation pour l’air entre le dissipateur (8) et le moteur (2).
- 8. Procédé de fabrication d’un dispositif d’interface (7) selon l’une des revendications précédentes, comprenant l’étape suivante :surmouler l’organe de découplage (9) sur le dissipateur (8).
- 9. Groupe moto-ventilateur comprenant un dispositif d’interface (7) selon l’une des revendications 1 à 7.
- 10. Installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation (100) pour véhicule automobile caractérisée en ce qu’elle comprend au moins un groupe motoventilateur (1) selon la revendication 9.
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