ROTATION D’UN ORGANE A PALES D’UN DISPOSITIF DE VENTILATION

Domaine technique de l'invention

L'invention concerne un manchon de réception d’une rotule accueillant un arbre de rotation d’un organe à pales d’un dispositif de ventilation.

L’invention se rapporte ensuite à l’ensemble constitué du manchon et de la rotule.

Puis elle se rapporte au dispositif de ventilation en lui-même.

L’invention se rapporte aussi à un procédé de montage du dispositif de ventilation.

Et enfin l’invention se rapport à un module de refroidissement pour véhicule automobile, comportant un tel dispositif de ventilation.

Arrière-plan technique

Un module de refroidissement (ou module d’échange de chaleur) d’un véhicule automobile comporte classiquement au moins un échangeur de chaleur et un dispositif de ventilation adapté à générer un flux d’air au contact de l’échangeur de chaleur, à l’arrêt du véhicule ou à faible vitesse de roulage.

Dans les véhicules automobiles à moteur thermique classique, l’échangeur thermique est placé en regard d’au moins deux baies de refroidissement, formées dans la face avant de la carrosserie du véhicule automobile. Une première baie de refroidissement est située au-dessus du pare-chocs tandis qu’une deuxième baie est située au-dessous du pare-chocs. Une telle configuration est préférée car le moteur thermique doit également être alimenté en air, l’admission d’air du moteur étant classiquement située dans le passage du flux d’air traversant la baie de refroidissement supérieure.

Cependant, les véhicules électriques sont de préférence munis d’une unique baie de refroidissement située sous le pare-chocs.

En effet, le moteur électrique n’a pas besoin d’être alimenté en air. Et la diminution du nombre de baies de refroidissement permet d’améliorer les caractéristiques aérodynamiques du véhicule électrique. Ceci se traduit également par une meilleure autonomie et une plus grande vitesse de pointe du véhicule automobile.

Pour s’adapter à un nombre plus réduit de baies de refroidissement, il convient notamment d’utiliser un organe à pales tangentielles pour générer un chemin d’air vers l’échangeur à chaleur. Cet organe à pales tangentielles est entraîné en rotation par le moteur électrique.

L’organe à pales est monté en rotation dans un carter. Un premier arbre s’étend depuis une première extrémité latérale de l’organe à pales et est relié au rotor du moteur. Un second arbre s’étend d’une seconde extrémité latérale de l’organe à pales.

Les deux arbres sont positionnés dans le carter de façon précise l’un par rapport à l’autre, le long d’un même axe, qui correspond à l’axe de rotation de l’organe à pales et du rotor.

Le premier arbre est monté dans un roulement disposé dans une portée cylindrique prévue à cet effet dans le carter de l’organe à pales. Le roulement est monté serré dans la portée de façon à guider correctement l’arbre.

Le second arbre est monté serré dans une rotule mobile en rotation dans un manchon élastomère monté serré dans le carter. La rotule permet de compenser un mauvais alignement du second arbre par rapport au premier arbre. Le manchon élastomère sert à filtrer les vibrations engendrées par la rotation des arbres et des pales.

Or le module de refroidissement, donc a fortiori le dispositif de ventilation avec le manchon et la rotule, est localisé sous le capot de la voiture, dans une zone à fort potentiel d’encrassement et de pollution. En effet, des saletés et de l’eau provenant de la route sont projetés par les pneumatiques dans cette zone lorsque le véhicule roule. Ainsi le carter peut avoir tendance à s’encrasser, tout comme l’arbre moteur. Or il n’est pas souhaitable que des saletés soient ramenées par l’arbre à l’intérieur du manchon, auquel cas la rotule ne pourra plus bouger correctement, et ne pourra plus remplir ses fonctions. En cas d’encrassement, les vibrations seront plus intenses car non absorbées par le manchon, le bruit généré par la rotation de l’arbre sera plus élevé, et tout désaxage de l’arbre pourrait engendrer une casse de l’arbre.

La présente invention vise à améliorer le dispositif de ventilation d’un véhicule automobile électrique, en proposant une solution innovante de protection du manchon contre l’encrassement à long terme, tout en permettant une insertion aisée de la rotule à l’intérieur du manchon.

Résumé de l'invention Ce but est atteint grâce à un manchon de réception d’une rotule accueillant un arbre de rotation d’un organe à pales d’un dispositif de ventilation, ledit manchon comprenant :

- une paroi externe cylindrique se développant autour d’un axe central X et définissant un espace interne ;

- une face arrière ouverte ;

- une face avant d’accueil de l’arbre ;

- une jupe interne reliée à la paroi externe et définissant un logement apte à accueillir la rotule, le logement étant partiellement sphérique et présentant une ouverture avant débouchant sur la face avant, ladite ouverture avant étant apte à accueillir l’arbre.

Ce manchon se caractérise à titre principale en ce qu’il comporte des moyens d’étanchéité du logement au niveau de l’ouverture avant.

L’idée principale de cette invention consiste à étanchéifier l’ouverture avant du logement dans lequel se trouve la rotule. De cette manière, aucune saleté ni humidité ne peut pénétrer à l’intérieur du logement via l’ouverture prévue pour accueillir l’arbre.

Il est impératif de conserver un logement propre pour que la rotule puisse correctement bouger à l’intérieur, grâce à la lubrification prévue à cet effet.

Un lubrifiant dans lequel se mélangent des salissures ou de l’humidité ne peut plus remplir sa fonction de lubrification, et il faut alors périodiquement démonter l’arbre du manchon, le manchon du carter, et enfin la rotule du manchon, pour pouvoir nettoyer le logement et remettre du lubrifiant propre.

Une telle opération de maintenance n’est plus nécessaire grâce aux moyens d’étanchéité prévus au niveau de l’ouverture avant du logement.

Selon les différents modes de réalisation de l’invention, qui pourront être pris ensemble ou séparément :

- lesdits moyens d’étanchéité du logement consistent en une lèvre annulaire s’étendant de la jupe et apte à venir au contact de l’arbre.

- le manchon comporte des moyens d’étanchéité avec un carter de protection de l’organe à pales.

- lesdits moyens d’étanchéité avec le carter de protection consistent en au moins une protubérance radiale s’étendant depuis la surface extérieure de la paroi externe et faisant le tour complet de la paroi externe. - le manchon comporte des moyens d’insertion de la rotule par sa face arrière. lesdits moyens d’insertion de la rotule consistent en une ouverture arrière prévue dans le logement et débouchant sur l’espace interne et la face arrière ouverte.

- l’ouverture arrière est coaxiale à l’ouverture avant, selon l’axe X.

- le manchon est conçu en une seule pièce dans un matériau élastomère.

L’invention concerne également un ensemble comprenant un manchon tel que décrit précédemment et une rotule mobile en rotation à l’intérieur du logement, la rotule épousant la forme intérieure du logement.

De préférence, la jupe interne présente une extrémité arrière flexible délimitant ladite ouverture arrière et dimensionnée pour pouvoir insérer la rotule par déformation élastique.

Selon l’invention, la jupe interne présente une extrémité avant délimitant ladite ouverture avant et étant dotée d’un resserrement dimensionné pour pouvoir insérer l’arbre et pour retenir la rotule dans le logement, ledit resserrement supportant les moyens d’étanchéité du logement.

L’invention concerne aussi un dispositif de ventilation s’étendant selon une direction axiale X et comprenant :

- un organe à pales comprenant un carter de protection des pales composé d’une demi-coque inférieure assemblée à une demi-coque supérieure ;

- un moteur électrique comprenant un rotor entrainant en rotation ledit organe à pales via un premier arbre d’axe X s’étendant d’une première extrémité de l’organe à pales ; l’organe à pales comprenant un second arbre d’axe X s’étendant d’une seconde extrémité de l’organe à pales et étant monté dans un ensemble tel que décrit ci-dessus, l’arbre étant inséré dans le manchon par sa face avant et monté serré dans la rotule, l’arbre étant en contact étanche avec des moyens d’étanchéité prévus sur la face avant du manchon.

De façon avantageuse, le carter comporte une chambre cylindrique d’accueil du manchon enveloppant la paroi externe du manchon, ladite au moins une protubérance radiale étant comprimée contre le carter après sa fermeture.

De façon avantageuse, le dispositif de ventilation comporte des moyens de blocage axial du manchon par rapport au carter fermé.

Selon une possibilité, ces moyens de blocage axial consistent en : - un épaulement réalisé sur la paroi externe du manchon, de façon à réduire le diamètre extérieur du manchon au niveau de sa face avant ;

- au moins une patte s’étendant perpendiculairement à l’axe X depuis la surface intérieure du carter et apte à venir en butée contre l’épaulement lors de tout mouvement axial du manchon vers l’organe à pales.

L’invention concerne également un procédé de montage d’un dispositif de ventilation tel que décrit précédemment. Ce procédé comprend les étapes suivantes :

- insertion de la rotule dans le logement du manchon via la face arrière du manchon et l’ouverture arrière du logement, par translation axiale selon la direction de l’axe X dans un premier sens ;

- insertion de l’arbre dans le manchon via la face avant du manchon et l’ouverture avant du logement, puis montage serré de l’arbre dans la rotule, par translation axiale selon la direction de l’axe X dans un second sens opposé au premier sens ;

- fermeture du carter par assemblage de la demi-coque supérieure sur la demi-coque inférieure de façon à comprimer une protubérance radiale d’étanchéité prévue sur la paroi externe du manchon .

Enfin, l’invention concerne un module de refroidissement pour véhicule automobile, comportant un dispositif de ventilation tel que décrit précédemment, et au moins un échangeur de chaleur placé dans le chemin de l’air généré par le dispositif de ventilation.

Brève description des figures

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels :

La figure 1 est une vue en perspective et partiellement en coupe d’un module de refroidissement pour véhicule automobile électrique ;

La figure 2 est une vue de détail en coupe d’une extrémité du dispositif de ventilation du module de refroidissement selon la figure 1 ;

La figure 3 est une vue éclatée en coupe d’un manchon selon l’art antérieur dans lequel s’insèrent une rotule et un arbre ;

La figure 4 est une vue en perspective du manchon de la figure 3 ; La figure 5 est une vue éclatée en coupe d’un manchon selon une première configuration possible de l’invention dans lequel s’insèrent une rotule et un arbre ;

La figure 6 est une vue éclatée en coupe d’un manchon selon une seconde configuration possible de l’invention dans lequel s’insèrent une rotule et un arbre ;

La figure 7 est une vue en perspective du manchon de la figure 6.

Description détaillée de l'invention

Dans la suite de la description, des éléments présentant une structure identique ou des fonctions analogues seront désignés par des mêmes références.

Dans la suite de la description, on adoptera de manière non limitative - et sans référence à la gravité terrestre - des orientations axiales et radiales.

Par convention, la direction « axiale » correspond à celle d'extension principale du dispositif de ventilation illustrée par l’axe X sur la figure 1 , et la direction « radiale » est orthogonale à la direction axiale.

De la même manière, les termes « extérieur ou externe » et « intérieur ou interne » sont utilisés en référence à la direction radiale, un élément extérieur étant radialement plus éloigné de l'axe X qu'un élément intérieur.

La figure 1 décrit de manière générale un module de refroidissement 1 d’un véhicule automobile, notamment à moteur électrique.

Tel qu’illustré sur cette figure 1 , le module de refroidissement 1 comporte un dispositif de ventilation 2.

Ce dispositif de ventilation 2 s’étend axialement selon l’axe X et comporte un moteur 3 électrique associé à un organe à pales 4, ce dernier générant un chemin d’air vers un échangeur de chaleur (non représenté) situé sous l’organe à pales 4.

La connexion entre le moteur 3 électrique et l’organe à pales 4 s’effectue via un premier arbre 5 s’étendant du rotor du moteur 3 et entraînant en rotation l’organe à pales 4.

Les pales 6 sont orientées tangentiellement à l’axe X qui correspond à l’axe de rotation de l’organe à pales 4.

Pour protéger les pales 6, le dispositif de ventilation 2 comporte un carter 8 de protection composée d’une demi-coque inférieure 8a et d’une demi-coque supérieure 8b. Les demi-coques 8a, 8b sont aptes à être emboîtées l’une dans l’autre pour fermer le carter 8. La demi-coque inférieure 8a fait office de support, et la demi- coque supérieure 8b fait office de couvercle.

Le premier arbre 5 de rotation s’étend entre une première extrémité latérale du dispositif de ventilation 2 et le rotor du moteur 2. Ce premier arbre 5 est maintenu en position dans une portée du carter 8 grâce à un roulement 9.

L’organe à pales 4 comporte un second arbre 10 de rotation s’étendant d’une seconde extrémité latérale du dispositif de ventilation 2, ce second arbre 10 étant relié à un manchon 7 élastomère servant à filtrer les vibrations engendrées par la rotation de ce second arbre 10 et des pales 6, et servant également à compenser tout désaxage de ce second arbre 1 0 par rapport au premier arbre 5.

La figure 2 montre plus précisément la connexion entre le second arbre 10 et le manchon 7.

Sur cette figure 2, il s’agit d’un manchon 7 selon l’art antérieur.

Ce manchon 7 est logé à l’intérieur d’une chambre 28 cylindrique d’accueil prévue à cet effet dans le carter 8. Ainsi, la demie coque supérieure 8b forme la moitié de cette chambre 28, et la demie coque inférieure 8a forme l’autre moitié de cette chambre 28.

Le manchon 7 comporte un logement 1 6 partiellement sphérique dans lequel se trouve une rotule 1 1 lubrifiée qui est libre de bouger en rotation à l’intérieur du logement 16. Le second arbre 1 0 est monté serré dans la rotule 1 1 de façon à ce que la rotule 1 1 tourne avec l’arbre 10 à l’intérieur du logement 16 du manchon 7.

Le manchon 7 comporte :

- une face dite « avant » 23 d’accueil de l’arbre 10,

- et une face dite « arrière » 24 opposée à la face avant 23, et située en vis-à- vis du fond de la chambre 28 du carter 8.

Comme cela est illustré en figure 3, l’ordre de montage est le suivant : insertion de la rotule 1 1 à l’intérieur du manchon 7 via une ouverture avant 17 prévue dans le logement 16 d’accueil, dans une direction axiale d’axe X ; insertion du second arbre 10 à l’intérieur du logement 16 via l’ouverture avant 17, puis à l’intérieur de la rotule 1 1 , dans une direction axiale d’axe X. La rotule 1 1 et le second arbre 1 0 sont insérés tous les deux via l’ouverture avant 17, le long de l’axe X, dans le même sens.

Ainsi, cette ouverture avant 17 doit être suffisamment grande pour pouvoir accueillir la rotule 1 1 .

En l’espèce, le logement 16 est délimité par une jupe 1 2 interne se développant à l’intérieur du manchon 7. L’extrémité avant 29 de la jupe 12 délimite ainsi l’ouverture avant 17 du logement 16. Cette extrémité avant 29 est relativement flexible de façon à pouvoir se déformer pour introduire aisément la rotule 1 1 à l’intérieur du logement 16. L’extrémité arrière 18 de la jupe 12 est quant à elle fermée.

Le manchon 7 est une pièce de révolution creuse et comporte de manière générale une paroi externe 13 d’allure cylindrique définissant un espace interne 14.

De préférence, cette paroi externe 13 épouse la forme de la chambre 28 du carter 8, afin qu’il y ait un minimum de jeu entre le manchon 7 et le carter 8.

La jupe 12 interne se trouve dans l’espace interne 14 et est reliée à la paroi externe 13 du manchon 7 par une collerette 30 annulaire par exemple.

Le manchon 7 est réalisé en une pièce, par exemple par moulage.

Le manchon 7 est composé d’une matière élastique, du type élastomère, lui conférant ainsi une certaine flexibilité et lui permettant d’absorber les vibrations. Il peut, par exemple, être réalisé en EPDM ou encore en Chloroprène.

La figure 4 montre que la paroi externe 13 du manchon 7 est pourvue d’une pluralité de protubérances axiales 20 aptes à venir au contact de la paroi intérieure de la chambre 28 du carter 8, et notamment à être comprimées lors de la fermeture du carter 8, de façon à bloquer tout mouvement radial du manchon 7 à l’intérieur de la chambre 28.

Comme illustré en figure 2, pour bloquer tout mouvement axial du manchon 7 à l’intérieur de la chambre 28, il est prévu un épaulement 1 5 sur la paroi externe 13 du manchon 7, au voisinage d’une face avant 23 du manchon 7 dirigée vers l’organe à pales 4. Cet épaulement 15 engendre une réduction du diamètre du manchon 7. En parallèle, il est prévu au moins une patte ou rebord 19, s’étendant perpendiculairement à l’axe X depuis la surface intérieure de la chambre 28 du carter 8. Ainsi, l’épaulement 15 du manchon 7 est apte à venir en butée contre cette patte ou rebord 1 9 lors de tout mouvement axial du manchon 7 en direction de l’organe à pales 4. En outre, le manchon 7 est bloqué axialement dans l’autre sens car il est au contact du fond de la chambre 28 du carter 8.

Ainsi, le manchon 7 est bien maintenu en position à l’intérieur de la chambre 28 du carter 8, autant radialement qu’axialement.

L’inconvénient de ce manchon 7 selon l’art antérieur est que de la salissure et de l’humidité puissent pénétrer à l’intérieur du logement 16 où se trouve la rotule 1 1 empêchant dès lors un mouvement optimal de la rotule 1 1 au sein du logement 16, car des impuretés se trouvent alors dans l’huile de lubrification. De la même manière, de la salissure et de l’humidité peuvent pénétrer à l’intérieur de la chambre 28 du carter 8, notamment entre les protubérances axiales 20, et ainsi encrasser toute la chambre 28 et la partie arrière du manchon 7.

Cette salissure et l’humidité entraînent le besoin de réaliser des opérations de maintenance périodique pour nettoyer toute cette zone. Or cela n’est pas acceptable pour les propriétaires des voitures.

Le manchon 7 selon l’invention résout les problèmes susmentionnés.

Le manchon 7 selon l’invention est illustré à la figure 5 selon un premier mode de réalisation, et aux figures 6 et 7 selon un second mode de réalisation.

Le manchon 7 selon l’invention tel que représenté sur les figures 5, 6 et 7 reprend tous les éléments décrits précédemment pour le manchon 7 de l’art antérieur des figures 2 à 4, à l’exception des protubérances axiales 20 et de l’extrémité arrière 1 8 de la jupe 12.

En effet, l’extrémité arrière 1 8 de la jupe 12 n’est plus fermée mais est ouverte. Ainsi, le logement 16 présente une ouverture avant 17 débouchant sur la face avant 23 du manchon 7, ainsi qu’une ouverture arrière 22 débouchant dans l’espace interne 14 du manchon 7.

Dans le manchon 7 selon l’invention, des améliorations ont été apportées pour résoudre les problèmes mentionnés.

Le problème principal est l’étanchéité du logement 16 dans lequel se trouve la rotule 1 1 . Pour y faire face, la jupe 1 2 interne présente des moyens d’étanchéité du logement 16 au niveau de l’ouverture avant 17. Ces moyens d’étanchéité consistent en une lèvre 25 d’étanchéité annulaire bordant cette ouverture avant 17 et venant au contact de l’arbre 10 lors de son introduction dans le logement 16. Une étanchéité est ainsi réalisée entre la lèvre 25 et l’arbre 10 mis en place dans la rotule 1 1 , empêchant dès lors toute salissure et toute humidité de pénétrer à l’intérieur du logement 16 via l’ouverture avant 17.

De façon avantageuse, pour éviter d’avoir une lèvre 25 trop large et trop flexible, il est prévu un resserrement 26 de l’extrémité avant 29 de la jupe 12 de façon à réduire le diamètre de l’ouverture avant 17 du logement 1 6. L’ouverture avant 17 présente ainsi un diamètre légèrement supérieur au diamètre de l’arbre 10, afin qu’il soit dimensionné au plus proche de l’arbre 1 0. La lèvre 25 annulaire est disposée à l’intérieur du resserrement 26, ce qui permet d’avoir une lèvre 25 moins large, moins flexible et plus efficace pour assurer l’étanchéité.

La lèvre 25 est en contact étanche avec l’arbre 10.

Cependant, ce resserrement 26 ne permet plus d’introduire la rotule 1 1 par la face avant 23 du manchon 7 vu le diamètre réduit de l’ouverture avant 17.

C’est pourquoi l’extrémité arrière 18 de la jupe 12 présente une ouverture arrière 22 dimensionnée de façon à pouvoir accueillir la rotule 1 1 par déformation élastique. La rotule 1 1 est ainsi introduite à l’intérieur du logement 16 selon l’axe X mais dans le sens inverse par rapport à l’art antérieur. La rotule 1 1 rentre dans le manchon 7 par sa face arrière 24 pénètre à l’intérieur de l’espace interne 14, puis passe par l’ouverture arrière 22 de la jupe 12 pour arriver dans le logement 1 6.

Cette ouverture arrière 22 correspond ainsi à des moyens d’insertion de la rotule 1 1 par la face arrière 24 du manchon 7.

L’ouverture arrière 22 et l’ouverture avant 17 sont coaxiales selon l’axe X.

Une fois que la rotule 1 1 est insérée dans le manchon 7 et que l’arbre 10 est inséré dans la rotule 1 1 du manchon 7, l’ensemble est disposé sur la coque inférieure 8a du carter 8 puis la coque supérieure 8b du carter 8 vient s’emboîter sur la coque inférieure 8a pour fermer le carter 8.

Avec une telle ouverture arrière 22 du logement 1 6, on comprend qu’il est possible que de la salissure et de l’humidité qui passeraient entre le carter 8 et la paroi externe 13 du manchon 7, viendraient pénétrer ensuite à l’intérieur du manchon 7 par sa face arrière 24 puis à l’intérieur du logement 1 6 par l’ouverture arrière 22.

Afin d’éviter cela, les protubérances axiales 20 saillants de la paroi externe 13 du manchon 7 en direction du carter 8 ont été remplacées par au moins une protubérance radiale 21 saillant de la surface extérieure de la paroi externe 13 du manchon 7 en direction du carter 8. Ainsi cette protubérance radiale 21 fait le tour du manchon 7, et agit comme un joint d’étanchéité empêchant toute salissure et toute humidité de pénétrer à l’intérieur de la chambre 28, au-delà de cette protubérance radiale 21 . De préférence, cette protubérance radiale 21 est plutôt disposée à l’avant du manchon 7.

De préférence, par précaution et pour assurer un équilibre dans le positionnement du manchon 7 dans la chambre 28, le manchon 7 est doté d’une première protubérance radiale 21 disposée au voisinage de la face avant 23 du manchon 7, juste en aval de l’épaulement 1 5, et d’une deuxième protubérance radiale 21 disposée au voisinage de la face arrière 24 du manchon 7. Ainsi, il y a deux barrières d’étanchéité mises en place entre le manchon 7 et le carter 8. Tout comme dans l’art antérieur, lors de la fermeture du carter 8, la paroi intérieure du carter 8 vient en appui contre les protubérances radiales 21 du manchon 7 de façon à les comprimer et à étanchéifier la chambre 28.

Vu la disposition radiale, il n’y a plus aucun interstice où de la salissure et de l’humidité pourraient pénétrer à l’intérieur de la chambre 28.

Sur la figure 5, la jupe 12 interne est reliée à la paroi externe 13 via une collerette 30 située sur la face avant 23 du manchon 7. Il s’agit d’une première configuration possible de l’invention.

Sur la figure 6, la jupe 12 interne est reliée à la paroi externe 13 via une collerette 30 située au milieu du manchon 7. Il s’agit d’une deuxième configuration possible de l’invention.

On comprend que d’autres configurations sont possibles pour relier la jupe 12 à la paroi externe 13, et qui rentrent dans le cadre de la présente invention.

Il est à noter que la forme du carter 8 avec sa chambre 28 accueillant le manchon 7 selon l’invention est identique à celle décrite pour la figure 2.

Les configurations montrées aux figures citées ne sont que des exemples possibles, nullement limitatifs, de l’invention qui englobe au contraire les variantes de formes et de conceptions à la portée de l’homme de l’art.