Brevet FR2230514A1 — publié le 19741220

L'invention concerne un système de refroidissement pour moteur de véhicule automobile, notamment d'un camion. Dans un système de refroidissement très communément utilisé dans les véhicules utilitaires, un radiateur est placé à l'avant du véhicule, devant le moteur, et de l'air est forcé le long d'un chemin qui lui fait traverser ce radiateur, passer autour du moteur et s'échapper par l'arrière du compartiment du moteur. Cette disposition présente plusieurs inconvénients. Premièvrement, elle nécessite, à l'avant du véhicule, la présence d'une grande ouverture par laquelle 11 air puisse etre aspiré, ce qui restreint la liberté du styliste pour la conception de la cabine. Deuxièmement, l'existence de cette grande ouverture frontale et celle de l'ouverture correspondante située à l'arrière de la cabine rendent très difficile la suppression du bruit engendré par le moteur du véhicule. L'invention cherche à éliminer ces inconvénients. Elle a pour objet un véhicule automobile équipé d'un moteur à combustion interne pourvu d'un système de refroidissement à liquide caloporteur et équipé d'un habitacle pourvu d'un toit. Ce véhicule est caractérisé par le fait que l'échangeur de chaleur de ce système de refroidissement ainsi que le ventilateur associé à cet échangeur de chaleur sont logés dans le toit. Dans une forme d' exécution particulière, le véhicule est un camion dont la cabine de conduite est agencée de manière à coiffer de manière enveloppante le moteur du camion. De préférence, l'échangeur de chaleur du système de refroidissement comprend deux radiateurs à nid d'abeille qui sont disposés en V l'un par rapport à l'autre et qui sont logés dans le toit de telle manière que l'air pénétrant dans le toit par une ou plusieurs ouies traverse chaque radiateur par en-dessous et s'échappe à travers une-ouverture, ménagée dans le sommet du toit, par l'intermédiaire du ventilateur, celui-ci étant placé audessus des deux radiateurs. De préférence, le ventilateur est monté sur un support qui est porté par les extrémités externes de la disposition en V. De préférence, les radiateurs sont fixés dans le toit au moyen d'une pluralité de supports souples, agencés de manière -à empêcher les vibrations des radiateurs d'être transmises à l'habitacle. De préférence, le ventilateur est entraidé par un moteur hydraulique. De préférence, chacun des supports souples des radiateurs comprend un assemblage d'éléments en élastomère agencé de manière à travailler en cisaillement lors de sollicitations verticales et de rotation et à travailler en compression lors de sollicitations dues aux freinages ou aux virages secs du véhicule. De préférence, le moteur hydraulique entraîne le ventilateur par l'intermédiaire d'un accouplement à frottement visqueux, ce dernier étant agencé de manière à limiter la vitesse du ventilateur à une valeur prédéterminée même si le moteur hydraulique vient à dépasser cette vitesse limite. Dans les dessins annexés, donnés à titre d'exemple: la figure 1 est une vue en perspective montrant schématiquement la cabine de conduite d'un camion conforme à l'invention; la figure 2 est une vue en élévation, depuis l'avant, d'un ensemble ventilateur/échangeur de chaleur visible à la figure 1; la figure 3 est une vue en plan de l'ensemble représenté à la figure 2; figure 4 est une vue en élévation, depuis l'avant et à plus grande échelle, d'un support souple, à éléments en élastomère, visible à la figure 2; la figure 5 est un schéma représentant le système hydraulique utilisé pour ltentrainement du ventilateur visible à la figure 1; la figure 6 est un schéma d'ensemble du système de refroidissement dont est muni le camion représenté à la figure 1. La cabine de conduite 1 visible à la figure 1, qui peut ou non être du type basculable, coiffe de manière enveloppante le moteur à combustion interne (non représenté) camion, sauf, bien entendu, lorsqu'il s'agit d'une cabine du type basculable se trouvant dans sa position basculée. La cabine 1 est pourvue de deux radiateurs en nid d'abeille 3 et 4, chacun de forme sensiblement rectangulaire, qui sont disposés en V à l'in térieur de son toit 5. Ce toit 5 est creux et il comprend une paroi interne 6 et une paroi externe 7, entre lesquelles sont placés les radiateurs 3 et 4. La paroi interne 6 comprend un panneau de tole métallique emboutie qui fait partie d'une cabine de conduite usuelle et la paroi externe 7 comprend un couvercle en fibre de verre, qui est amovible de façon à permettre d'accéder à l'ensemble radiateur/ventilateur. Les radiateurs 3 et 4 sont portés par quatre supports souples 8 (figure 2) qui sont fixés à la paroi interne 6 du toit mais qui sont agencés de manière à empêcher, ou tout au moins à minimaliser, la transmission à cette paroi interne du bruit ou des vibrations engendrés par ces radiateurs. Un ventilateur 9 est placé au-dessus des radiateurs 3 et 4; il est entraité par un moteur hyduaulique 10 de manière à aspirer de l'air vers le haut, à travers les radiateurs 3 et 4, comme l'indiquent les flèches visibles à la figure 1. Le ventilateur 9 est porté par un support 11 porté lui-même par les bords externes 3a et 4a des radiateurs 3 et 4. Le moteur hydraulique 10 est porté, luiS par les bords internes 3b et 4b de ces mêmes radiateurs. Des éléments canalisants sont placés aux endroits requis pour obliger l'air à passer à travers les radiateurs et l'empêcher de s'échapper autour des bords de ces derniers. L'air pénètre à l'avant du toit 5 par des ouïes 2, comme l'indiquent les flèches visibles à la figure 1, puis traverse de manière ascendante les deux radiateurs 3 et 4. Après quoi, cet air s'échappe par l'ouverture ménagée dans la paroi externe 7 du toit en passant à travers le ventilateur 9, lequel a pour rôle de favoriser l'écoulement schématisé à la figure 1. Les lignes d'écoulement de l'air se resserrent entre les ouïes 2 et la face inférieure des radiateurs 3, 4, de sorte qu'un blocage à l'extrémité de ce resserrement fait navre une pression dynamique, laquelle amorce 1' écoulement de l'air. Une tuyauterie relie les deux radiateurs 3 et 4 au moteur à combustion interne du véhicule. Lorsque la cabine est basculable, cette tuyauterie est faite de manière que ce basculement ne nécessite pas une interruption de cette liaison; cela peut être assure, par exemple, à l'aide de tuyaux flexibles. A titre de variante, l'air destiné' aux radiateurs 3 et 4 peut être admis par des ouïes latérales ménagées sur les cotés du toit de la cabine, en lieu et place des ouïes frontales, ce que schématise également la figure 1. Afin d'éviter, par temps froid, un refroidissement excessif, des volets réglables peuven t être prévus pour obturer les ouïes. Le ventilateur 9 est entraîné par le moteur hydraulique 10 par l'intermédiaire d'un accouplement à frottement visqueux 12 qui a pour effet de limiter la vitesse de ce ventilateur à > par exemple 980 tlmn, cela en vue de réduire le bruit engendré par ce dernier. Le moteur hydraulique 10 est, quant à lui, mt par une pompe à engrenage 3 montée en tandem avec la pompe d'alimentation usuelle 14 de la centrale hydraulique du véhicule (voir figure 5). Comme on l'a dit plus haut, l'ensemble ventilateur/échangeur de chaleur est supporté par des supports souples 8 conçus de manière à minimaliser la transmission à la cabine de toute vibration engendrée par cet ensemble. Chacun de ces supports souples comprend, comme le montre plus en détail la figure 4, un élément en élastomère 15 qui est agencé de manière à travailler au cisaillement pour les sollicitations verticales et de rotation, et à la compression pour les sollicitations dues aux freinages et aux virages secs du véhicule. n en résulte que la transmission des vibrations verticales et des vibrations de torsion est minimalisée sans que, pour autant, les forces dues aux freinages et aux virages secs imposés au véhicule provoquent 1un déplacement excessif de l'ensemble. Les support s souples sont conçus, en premier lieu, pour isoler la cabine des vibrations engendrées par le ventilateur dans la gamme de 550 1000 périodes/mn (soit 8 - 17 Hz). Alors qu'il faut empêcher que les vibrations verticales et les vibrations de torsion soient transmises, il ne faut pas que les forces de freinage et les forces dues aux virages secs donnent naissance à des déplacements excessifs de l'ensemble ventilateur/échangeur de chaleur. De même, des résonances dans la suspension du véhicule ne doivent pas provoquer de vibrations de cet ensemble.Ces exigences sont queue peu contradictoires les unes par rapport aux autres, en ce sens que l'isola- tion vis-à-vis de fréquences aussi basses que 8 Hz demande des supports plutôt souples, alors que la résistance aux forces de virage et de freinage demande des supports plutôt rigides dans les directions correspondant Ce problème peut être résolu en faisant usage de la propriété que possède le caoutchouc d'être nettement plus rigide à l'égard d'une sollicitation à la compression qu'à l'égard d'une sollicitation au cisaillement. Les sup pprts doivent donc travailler au cisaillement lors de sollicitations verticales et de sollicitations de rotation, et à la compression lors des sollicitations dues aux freinages et aux virages. Cela peut être réalisé à l'aide de la disposition représentée à la figure 4.Chacun des supports flexibles comprend un étrier métallique 16 qui est attaché à l'ensemble ventilateur/échangeur de chaleur. Un élément en caoutchouc 15 est collé, par sa surface interne, à une première pièce de liaison métallique 17a et, par sa surface externe, à une seconde pièce de liaison métallique 17b. La première pièce de liaison 17a est fixée à l'étrier métallique 16, tandis que la seconde pièce de liaison est fixée à la paroi interne 6 du toit de la cabine à l'aide d'un boulon 19 et d'une rondelle elastique 18, faite en caoutchouc. Ainsi qu'on le voit à la figure 5, une pompe à engrenage 13 montée en tandem avec la pompe d'alimentation 14 de la centrale hydraulique du véhicule assure l'entrafnement hydraulique du ventilateur 9 par l'intermédiaire du moteur hydraulique à engrenage 10 et de l'accouplement à frottement visqueux 12. L'utilisation de pompes et de moteurs à déplacement positif réalise en fait un entraîhement direct, à rapport fixe, du ventilateur par le moteur à combustion interne du véhicule. Par exemple, si le ventilateur tourne à 710 t/mn lorsque le moteur du véhicule tourne au régime de couple maximal de 1500 t/mn, il tournera à 1180 t/mn lorsque le moteur atteindra le régime de puissance maximale de 2500 t/mn.Or la vitesse de 980 t/mn suffit au ventilateur pour assurer l'effet de refroidissement requis et une vitesse de 1180 t/mn lui ferait engendrer un bruit inutile et consommerait plus de puissance. L'insertion de l'accouplement à frottement visqueux a pour but de limiter la vitesse du ventilateur à > par exemple, 980 t/mn. Au-dessous de cette vitesse, cet accouplement agit comme un accouplement rigide et audessus, il agit comme une sorte de régulateur. Le système comprend aussi une soupape de décharge 20, tarée à 49 at, laquelle a pour rôle de decharger la pompe 13 si des pressions excessives viennent à être engendrées lorsque l'accouplement à frottement visqueux est en action.Un réservoir 21 fournit le fluide hydraulique à la pompe 13 par l'intermédiafre d'une conduite 22, ce fluide étant restitué au réservoir 21 depuis le moteur 10 par une conduite 23. La figure 6 montre l'aspect général du système de refroidissement. Celui-ci a été conçu en fonction de deux préoccupations particulières, à savoir minimaliser les pertes de charge et éviter la formation de bouchons d'air dans les points hauts. Les deux radiateurs 3 et 4 travaillent en parallèle de manière à réduire les pertes de charge, l'eau de refroidissement entrant dans un réservoir supérieur 24 et sortant par un réservoir inférieur 25 (figure 3). Afin d'empêcher la formation de bouchons d'air dans les points hauts du système, un petit tuyau de soutirage 31 retourne du réservoir supérieur 24 à un réservoir d'expansion 29. En cours de fonctionnement, il y aura un faible écoulement à travers ce tuyau de soutirage, mais cela ne va pas affecter sérieusement les performances du système en matière de refroidissement.La figure 6 montre aussi le moteur 26 du véhicule > la pompe à eau classique 27, le thermostat 28 et le réchauffeur 30. Le système décrit présente divers avantages. Il permet d'utiliser des radiateurs qui ont de plus grandes surfaces que ne l'autorisent les systèmes où le radiateur est logé à proximité immédiate du moteur du véhicule et sous le plancher de la cabine, du fait des gros problèmes d'encombrement qui se posent en cet endroit par suite du peu de place qui y est disponible. La possibilité d'utiliser des radiateurs de plues grandes dimensions conduit à une réduction des pertes de charge qui leur sont redevables, ce qui, à son tour, permet de réduire les vitesses de l'air qui les traverse. D'où une réduction du bruit inhérent au système de refroidissement. Un autre avantage de l'invention réside en ce qu elle permet l'emploi d'un ventilateur de plus grand diamètre qu'il ne serait possible si le radiateur et le ventilateur qui lui est associé étaient situés à l'emplacement habituel. L'utilisation d'un plus grand ventilateur autorise à le faire tourner à une vitesse inférieure à celle d'un ventilateur de dimension usuelle, et cela sans affecter les performances de refroidissement. Cela a aussi pour résultat une réduction du bruit inhérent au ventilateur et, par conséquent, une réduction du niveau général de bruit ressenti dans la cabine. Le fait d'écarter le radiateur et son ventilateur de leur emplacement habituel rend possible un enveloppement plus complet du moteur et une meilleure isolation de ce dernier, puisqu'il n'est plus nécessaire de prévoir le passage de grandes masses d'air au voisinage du moteur pour le refroidir. I1 suffit d'avoir une petite ouïe 32 pour fournir à ce dernier son air de carburation et pour refroidir tout appareil accessoire qui, étant monté à proximité du moteur, est particulièrement sensible à la chialeur, comme la pompe à combustible et l'alternateur électrique. On le voit, l'invention permet une réduction considérable du niveau de bruit perçu par le conducteur dans sa cabine et par les personnes qui sont à l'extérieur du camion. REVENDICATIONS 1. Véhi cule automobile équipé d'un moteur à combustion interne pourvu d'un système de refroidissement à liquide caloporteur et équipé d'un habitacle pourvu d'un toit, caractérisé par le fait que l'échangeur de chaleur (3, 4) de ce système de refroidissement ainsi que le ventilateur associé à cet échangeur de chaleur sont logés dans le toit (5). 2. Véhicule selon la revendication 1, sous forme de camion, caractérisé par le fait que la cabine de conduite est agencée de manière à coiffer de façon enveloppante le moteur du camion. 3. Véhicule selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que ltéchangeur de chaleur comprend deux radiateurs (3,4) qui sont disposés en V l'un par rapport à l'autre et qui sont logés dans le toit de manière que l'air pénétrant dans le toit par une ou plusieurs ouïes (2) traverse chaque radiateur par en-dessous et s'échappe par une ouverture ménagée dans le sommet du toit par l'intermédiaire du ventilateur (9), celui-ci étant placé au-dessus des deux radiateurs (3, 4). 4. Véhicule selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le ventilateur (9) est monté sur un support (11) qui est porté par les extrémités externes de la disposition en V (3, 4). 5. Véhicule selon la revendication 3 ou 4, caractérisé par le fait que les radiateurs (3, 4) sont fixés dans le toit par l'intermédiaire d'une pluralité de supports souples (8) qui sont agencés de manière à empêcher la transmission à la cabine de toute vibration provenant des radiateurs. 6. Véhicule selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le ventilateur (9) est entraîné par un moteur hydraulique. 7. Véhicule selon la revendication 5 caractérisé par le fait que chacun des supports souples comprend un assemblage d'éléments en élastomère agencé de manière à travailler au cisaillement à l'égard des;sollicitations verticales et des sollicitations de rotation et à la compression à l'égard des forces dues aux freinages et aux vi rages secs du véhicule. 8. Véhicule selon la revendication 6, caractérisé par le fait que l'entrai- nement du ventilateur (9) est assuré par l'intermédiaire d'un accouplement à frottement visqueux inséré entre le moteur hydraulique (10) et le ventilateur (9), de manière à limiter la vitesse maximale de ce dernier à une valeur prédéterminée même si la vitesse du moteur hydraulique (10) dépasse cette valeur prédéterminée.