Brevet FR2317118A1 — publié le 19770204

L' invention est relative à une installation de refroidissement peu bruyante, en particulier pour véhicules poids lourds, qui comporte un ou plusieurs radiateurs disposés derrière une cabine de conduite et un ou plusieurs ventilateurs. Il est exigé d'abaisser d'environ iOdB(A) le niveau de bruit des véhicules automobiles, en particulier des poids lourds, par rapport aux valeurs admises à l'heure actuelle. Ceci signifie que le bruit du ventilateur notamment doit être abaissé approximativement de cette valeur.Des essais approfondis ont permis de constater qu'il n'est pas possible d'abaisser de la quantité voulue le niveau de bruit avec les ventilateurs axiaux ou semi-axiaux qui ont été utilisés jusqu'ici, si lton ne réduit pas substantiellement la perte de charge de l'installation de refroidissement de façon que les ventilateurs puissent fonctionner à des vitesses pé riphériques plus basses. C1 est pourquoi on a besoin d'installations de refroidissement dont la surface transversale des radiateurs soit nettement plus grande mais qui, pour des raisons d'encombrement, ne peuvent plus être logées sous le capot du moteur. I1 est connu de placer de telles installations de refroidissement derrière la cabine; le débit d'air est alors produit par plusieurs ventilateurs axiaux d'axe vertical, qui sont disposés les uns à caté des autres et qui sont montés derrière la cabine, dans un puits rectangulaire. Ce puits est relié à une manche courbe de section rectangulaire qui sert d'entrée d'air et ddbouche au-dessus du toit de la cabine. L'ouverture d'entrée de l'air est ainsi perpendiculaire à la direction de marche du véhicule de telle façon que la pression dynamique due à la vitesse du véhicule puisse être mise à profit.L'air de refroidissement est conduit vers le bas par le susdit puits pour atteindre un radiateur de grande surface qui est de préférence orienté obliquement et qui est traversé par l'air en sens contraire du sens de marche du véhicule. Pour rendre moins élevé le prix de revient de l'installation, on sait aussi doter l'installation, en remplacement de plusieurs ventilateurs axiaux, d'un gros ventilateur d'axe horizontal,placé entre la cabine et un radiateur oblique, l'air de refroidissement étant aussi aspiré par un puits au-dessus du toit de la cabine. Les deux modes de réalisation ont pour inconvénient commun d'avoir une profondeur de construction relativement grande, ce qui réduit notablement la surface utile du véhicule. En outre, le prix de revient de l'installation est fortement majoré par le radiateur de grande surface que nécessitent les deux modes de réalisation. L'invention a pour but de créer une installation de refroidissement, à installer derrière une cabine de conduite, dont la profondeur de construction soit moins importante et qui, avec les surfaces traversales de radiateur relativement petites qui sont courantes à l'heure actuelle, réponde aux exigences qui sont posées en matière de capacité de refroidissement et de silence de fonc tionnement Selon l'invention, ce but est atteint grâce essentiellement au fait que, dans une installation de refroidissement peu bruyante du genre défini en préambule, une ouverture d'aspiration du ventilateur de refroidissement est disposée en substance au-dessus du toit de la cabine; un carter en caisson est disposé entre ven tilateuris) et radiateur (s) de façon telle que l'air de refroidissement pénètre, en sens opposé au sens de marche du véhicule, dans une roue à aubes tournant autour d'un axe horizontal et, après avoir traversé cette roue selon la direction radiale de celle-ci, c'est-à-dire perpendiculairement à la direction de marche du véhi- cule, entre dans le carter en caisson qui le conduit à un ou plusieurs des radiateurs; et la profondeur de construction du ou des radiateurs, mesurée selon la direction de marche du véhicule, est approximativement égale à la profondeur de construction du carter en caisson du ventilateur. L'invention est fondée sur la constatation que le problème technique posé peut être résolu par augmentation du coefficient de pression (ce qui permet d'abaisser la vitesse périphérique ou de surmonter des pertes de charge plus grandes de l'installation), par élévation du rendement du ventilateur (la diminution des pertes par écoulement dans le ventilateur donnant lieu à un comportement favorable du ventilateur en matière de bruit) et par amélioration des conditions d'écoulement à l'entrée et à la sortie du ventilateur. Selon un mode de réalisation avantageux, le ventilateur est constitué par un rotor à tambour à aubes courbées vers l'avant et des tôles directrices de profil spiral sont disposées à l'intérieur du carter collecteur en caisson. Selon une variante, le ventilateur est constitué par une radiales roue à aubes/libre, sans volute, dont les aubes sont en substance courbées yers l'arrière. Suivant un autre mode de réalisation de l'invention, le ventilateur est constitué par une roue axiale à diffuseur radial qui est capable de dévier le courant de la direction axiale à une direction radiale ou à peu près radiale. Selon l'invention, les ventilateurs sont montés de telle façon que leur ouverture d'aspiration soit située au-dessus du toit de la cabine, perpendiculairement à la direction de la marche, ce qui permet d'utiliser la pression dynamique et d'éviter des déviations en amont du ventilateur. Les roues à aubes tournent ainsi autour d'axes horizontaux. Un rotor à tambour est utilisé de préférence dans le cas où une construction particulièrement compacte est exigée pour le ou les radiateurs car de fortes résistances à l'écoulement peuvent alors être surmontées en raison du coefficient de pression très élevé de ce type de ventilateur. Il est ainsi possible, par exemple, de disposer un radiateur à eau et un radiateur à huile l'un derrière l'autre, selon le sens de circulation de l'air. Même avec la roue radiale libre, des radiateurs ainsi agencés peuvent être ventilés à condition qu'on augmente un peu leur surface transversale. Le ventilateur axial à diffuseur radial convient bien à la ventilation du radiateur à eau en raison du coefficient de pression plus petit qu'avec les ventilateurs radiaux; le radiateur à huile peut alors être laissé par exemple dans le compartiment moteur et être soumis à l'action d'un ventilateur spécial. Il est également possible de monter en parallèle le radiateur à eau et le radiateur à huile, ce qui n'augmente pas les pertes de charge. Selon un développement avantageux de l'invention, une tôle perforée, agissant en grillage de protection et de retenue, est montée en aval de chaque radiateur, selon le sens de circulation de l'air, pour freiner le courant d'air qui sort latéralement de telle sorte qu'une fraction de cet air puisse s'échapper par le bas, au niveau du châssis du véhicule. Pour améliorer les conditions dans lesquelles l'air pénètre dans l'ouverture d'aspiration située au-dessus du toit de la cabine, il y a intérêt, selon une autre caractéristique de l'invention, à disposer une tôle déviatrice au niveau du bord formé à la rencontre de la paroi antérieure de la cabine et du toit de celle-ci, pour éviter un décollement de la veine d'air en cet endroit ou pour diminuer la zone de décollement. Il est possible d'incorporer une installation de climatisation à une installation de refroidissement conforme à l'invention. A cet effet, il est avantageux d'incorporer llinstallation de cli matisation au carter en caisson du ventIlateur. Selon un mode de réalisation préféré, le condenseur de l'installation de climatisation est ventilé par la soufflante de refroidissement et est disposé devant l'ouverture d'aspiration du ventilateur, dans la paroi du carter en caisson du ventilateur ou entre roue à aubes et radiateur. L'installation de refroidissement conforme à l'invention offre en outre lapossibilité d'utiliser l'air de refroidissement chauffé pour chauffer la cabine et/ou dégivrer le pare-brise. Ceci est rendu possible notamment par le fait que l'air de refroidissement chauffé ne vient pas au contact du compartiment mdo;;ur.i Il est particulièrement avantageux pour cela qu'une fraction/de refroidissement chauffé soit pR evée en aval du ou des radiateurs et conduite à un canal d'où cette fraction de l'air de refroidissement pénètre dans la cabine par des ouvertures traversant une paroi de celle-c. Selon un autre développement utile de l'invention, il est intégré à l'installation de refroidissement une installation de chauffage dont l'échangeur de chaleur est léché par de l'air débité par le ventilateur de refroidissement ou par une soufflante séparée. Dans l'installation de refroidissement conforme à l'invention, il est aussi possible de disposer plusieurs ventilateurs assez petits l'un à côté de l'autre, en une rangée perpendiculaire à la direction de marche du véhicule. I1 en résulte des dimensions réduites pour les ventilateurs mais le prix de revient de l'installation est augmenté par rapport au cas d'un seul ventilateur. Il est particulièrement avantageux que le ou les ventilateurs soient munis d'un dispositif d'entraînement hydrostatique. Le ventilateur de l'installation de refroidissement conforme à l'invention peut être fixé à la cabine avec une partie du carter en caisson tandis que les radiateurs et le reste du carter en caisson sont soutenus par le châssis du véhicule. Dans le cas de cabines basculantes, le lieu de séparation est avantageusement muni d'une garniture d'étanchéité élastique. Il est aussi possible de fixer l'ensemble de l'installation de refroidissement au châssis du véhicule ou à la cabine. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention vont être exposés ci-après à l'aide des dessins annexés qui en illustrent schématiquement divers modes de réalisation. La fig.l montre, en élévation, une installation de refroi dissement conforme à un premier mode de réalisation de l'invention. La fig.2 montre, vu de l'arrière du véhicule, un mode de réalisation à roue radiale libre. La fig.3 montre, semblablement à la fig.2, un autre mode de réalisation à rotor en tambour. La fig.4 montre, en coupe axiale partielle, un autre mode de réalisation à ventilateur axial et diffuseur radial. La fig.1 représente l'avant d'un poids lourd de type quelconque qui possède une cabine 17 sur un châssis 22. Selon l'invention, une roue à aubes 2, dont l'axe 21 est pratiquement horizontal, est disposée derrière la cabine de conduite 17, dans un carter de ventilateur 1 en caisson qui est accolé à la paroi postérieure 19 de cette cabine. Devant la roue à aubes 2 est placée une ouverture d'entrée ou d'aspiraton 23 protégée par un grillage 24; cette ouverture 23 est située au-dessus du toit 18 de la cabine 17 de telle sorte que l'air de refroidissement puisse accéder directement à la roue à aubes 2, avec I'assiQance de latression dynamique due à la marche du véhicule. Après avoir traversé la roue à aubes 2 ou l'air est dévié de la direction axiale à une direction radiale, cet air pénètre dans le carter en caisson 1 qu'il quitte vers le bas pour traverser le ou les radiateurs 3 ou 3 et 4 qui sont montés à la ortie inférieure du carter 1. La fig.2 montre que les deux radiateurs 3 sont disposés obliquement, par exemple en V. Un radiateur à huile 4 peut être disposé en aval de chaque radiateur à eau 3, selon le sens de circulation de l'air. Lesuentilateurs du type utilisé selon l'invention se dis faible tinguent par une/profondeur de construction de sorte que lton prévoit avantageusement deux radiateurs à eau étroits 3 ainsi qu'éventuellement deux radiateurs à huile étroits 4 pour utiliser la faible profondeur de construction des ventilateurs. Avec la roue à aubes radiale libre 2 représentée à la fig.2 dont les aubes sont avantageusement courbées vers l'arrière (le sens de rotation de la roue à aubes 2 étant indiqué par une flèche à la fig.2), on peut se dispenser d'une volute car un ventilateur de ce type engendre une forte augmentation de pression statique dès l'intérieur des aubes tournantes. Selon le mode de réalisation de la fig.3, c'est un rotor à tambour 5 qui est utilisé comme ventilateur. Dans ce cas, une volute 6 est incorporée au carter en caisson 1 du ventilateur. Dans cette volute 6, la pression dynamique élevée qui est engendrée dans le rotor à tambour 5 est convertie en pression statique. Pour éviter de gêner les piétons ou les occupants de véhicules voisins par l'air chaud qui s'échappe latéralement, on peut disposer enaval du ou des ventilateurs 3 ou 3 et 4, selon le sens de circulation de l'air, une tôle perforée 14 destinée à freiner l'air de refroidissement qui s'échappe latéralement et agissant en grillage de protection et de retenue, de telle façon qu'une fraction de cet air puisse sortir vers le bas, au voisinage de la cabine 17 ou du châssis 22 du véhicule. Comme à la fig.2, les radiateurs 3,4 sont de préférence disposés obliquement. Pouraméliorer les conditions d'arrivée de l'air dans l'ou- verture d'aspiration 23 du ventilateur qui est disposée au-dessus du toit 18 de la cabine 17, on peut disposer une tôle directrice ou déflecteur 15 en forme d'étrier au niveau du bord 20 formé à la rencontre de la paroi antérieure 19' de la cabine 17 et du toit 18 de celle-ci, de la manière représentée à la fiv.1. Cette tôle directrice 15 empêche ou réduit les décollements de la veine d'air en cet endroit. Le mode de réalisation de la fig.4 comprend un ventilateur axial 7 à diffuseur radial 8. Ce dernier provoque non seulement une diminution de la vitesse à la méridienne mais encore une récupération importante de l'énergie cinétique de rotation du courant proche du moyeu car, à la sortie de la roue à aubes, la composante périphérique de la vitesse absolue décroit à mesure que le rayon croît, en fonction de la valeur de cette énergie cinétique. Une grande proportion de la pression dynamique est ainsi convertie en pression statique. Selon ce mode de construction aussi, l'air de refroidissement qui quitte le diffuseur 8 parvient au carter collecteur en caisson 1 et, de là, aux radiateurs 3 et éventuellement 4 qui sont situés au-dessous. Les ventilateurs du genre utilisé selon l'invention permet tent de loger leur dispositif d'entraînement de telle façon que ne la profondeur de construction/s'en trouve pas accrue. Avec un rotor à tambour et roue radiale libre, le fond de la roue à aubes est précambré à l'opposé du sens d'écoulement à l'entrée; il en est de même pour la paroi arrière du carter en caisson 1. Dans l'espace libre ainsi réalisé, il est possible de monter par exemple un dispositif d'entraînement hydrostatique 25 pour le ventilateur, un moteur électrique ou autre système équivalent. Avec ie ventilateur axial conforme à la fig.4, le moteur est logé dans le moyeu du diffuseur radial 8. Le carter en caisson 1 du ventilateur peut être fixé à la cabine 17 alors que les radiateurs 3 et 4 sont supportés par le châssis 22 du véhicule. Si la cabine 17 est basculante, il est prévu un lieu de séparation 9 à garniture d'étanchéité élastique 16 (voir fig.1 à 3). I1 est également possible de fixer l'ensemble de l'installation de refroidissement au châssis 22 ou à la cabine 17. Comme l'air de refroidissement chauffé ne vient pas au contact du compartiment moteur, il peut en outre être utilisé pour chauffer la cabine 17. Un tel mode de réalisation est schématisé aux fig.2 et 3. En aval du radiateur 3, une fraction de l'air chaud est captée dans un canal 10 et introduite dans la cabine 17 par des ouvertures 11. De-plus, on dispose de la possibilité de monter une installation de climatisation dont le condenseur 12 est ventilé par la soufflante de refroidissement. Selon les modes de réalisation des fig.2 et 3, le condenseur 12 est incorporé à la paroi latérale du carter en caisson 1 du ventilateur tandis que les autres éléments de l'installation de climatisation sont logés dans un compartiment 13 isolé de l'air de refroidissement. On peut encore disposer le condenseur 12 devant l'ouverture d'entrée d'air 23 ou dans l'espace compris entre la roue à aubes 2,5 ou 7 et les radiateurs 3 ou 3 et 4. Il est encore possible d'incorporer une installation de chauffage dont l'échangeur de chaleur serait léché par de l'air débité par le ventilateur de refroidissement ou par une soufflante supplémentaire. A chacune des fig.2 et 3, on a représenté un seul ventilateur. On pourrait aussi disposer deux ventilateurs l'un à côté de l'autre par rapport à la direction de marche du véhicule. Ceci diminue d'environ 30% les dimensions des ventilateurs, pour une même vitesse périphérique, mais le prix de revient s'en trouve augmenté. Aux fig.2 et 3, les radiateurs 3 et 4 sont représentés en position oblique. Ils peuvent occuper aussi n'importe quelle autre position,leur profondeur de construction ne devant toutefois pas être supérieure à celle du ventilateur. Le prix de revient relatif au ventilateur est maximal avec le rotor à tambour 5 et minimal avec le ventilateur axial 7 à diffuseur radial 8 tandis que la tendance est inversée en ce qui concerne les radiateurs. On doit donc décider dans chaque cas, en fonction des conditions de construction et des dépenses nécessaires, laquelle des combinaisons radiateur (s)/ventilateur (s)Al est préférable de choisir. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés mais en englobe toutes les variantes et modifications qui sont à la portée des spécialistes en la matière. Lorsqu'il est précisé dans ce texte quela roue à aubes radiales ou roue radiale est libre, ceci signifie que cette roue n'est pas entourée d'une volute (voir par exemple page 2, ligne 38, et page 3, ligne 17). REVENDICATIONS 1 - Installation de refroidissement peu bruyante, en particulier pour véhicules poids lourds, qui comporte un ou plusieurs radiateurs disposés derrière une cabine de conduite et un ou plusieurs ventilateurs, caractérisée en ce qu'une ouverture d'aspiration du ventilateur de refroidissement est disposée en substance au-dessus du toit de la cabine; en ce qu'un carter en caisson est disposé entre ventilateur (s) et radiateur (s) de façon telle que l'air de refroidissement pénètre, en sens opposé au sens de marche du véhicule, dans une roue à aubes tournant autour d'un axe horizontal et, après avoir traversé cette roue selon la direction radiale de celle-ci, c'est-à-dire perpendiculairement à la direction de marche du véhicule, entre dans le carter en caisson qui le conduit des à un ou plusieurs/radiateurs; et en ce que la profondeur de construction du ou des radiateurs, mesurée selon la direction de marche du véhicule, est approximativement égale à la profondeur de construction du carter en caisson du ventilateur. 2 - Installation de refroidissement selon la revendication 1, caractérisée en ce que le ventilateur est constitué par un rotor à tambour à aubes courbées vers l'avant et en ce que des tôles directrices de profil spiral sont disposées à l'intérieur du carter collecteur en caisson. 3 - Installation de refroidissement selon la revendication 1, caractérisée en ce que le ventilateur est constitué par une roue radiales à aubestlibre, sans volute, dont les aubes sont en substance courbées vers l'arrière. 4 - Installation de refroidissement selon la revendication 1, caractérisée en ce que le ventilateur est constitué par une roue axiale à diffuseur radial qui est capable de dévier le courant de la direction axiale à une direction radiale ou à peu près radiale. 5 - Installation de refroidissement selon la revendication 1, caractérisée en ce que le carter en caisson du ventilateur est fixé à la cabine et en ce que le ou les ventilateurs sont supportés par le châssis du véhicule. 6 - Installation de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caracérisée en ce qu'une tôle perforée, agissant en grillage de protection et de retenue, est montée en aval de chaque radiateur, selon le sens de circulation de l'air, pour freiner le courant d'air qui sort latéralement de telle sorte qu'une fraction de cet air puisse s'échapper par le bas, au niveau du chassis du véhicule. 7 - Installation de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'une tôle déviatrice est disposée au niveau du bord formé à la rencontre de la paroi antérieure de la cabine et du toit de celle-ci, pour éviter un décollement de la veine d'air en cet endroit ou pour diminuer la zone de décollement. 8 - Installation de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'une installation de climatisation est incorporée au carter en caisson du ventilateur. 9 - Installation de refroidissement selon la revendication 8, caractérisée en ce que le condenseur de l'installation de climatisation est ventilé par la soufflante de refroidissement et est disposé devant l'ouverture d'aspiration du ventilateur, dansla paroi du carter en caisson du ventilateur ou entre roue à aubes et radiateur. 10 - Installation de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'une fraction de l'air de refroidissement chauffé est prélevée en aval du ou des radiateurs et conduite à un canal d'où cette fraction de l'airde refroidissement pénètre dans la cabine par des ouvertures traversant une paroi de celle-ci. Il - Installation derefroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce qu'il lui est intégré une installation de chauffage dont l'échangeur de chaleur est léché par de l'air débité par le ventilateur de refroidissemmt ou par une'soufflante séparée. 12 - Installation de refroidissement selon l'uniquelconque des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que plusieurs ventilateurs sont disposés l'un à côté de l'autre, en une rangée perpendiculaire à la direction de marche du véhicule. 13 - Installation de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que le carter en caisson possède un lieu de séparation qui est muni d'une garniture d'étanchéité élastique. 14 - Installation de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que le ou les ventilateurs sont munis d'un dispositif d'entraînement hydrostatique.