Brevet FR2614978A1 — publié le 19881110

Dispositif de boîte à eau pour un radiateur de refroidisse- ment pour un véhicule automobile, contenant un échangeur d'huile. L'invention concerne un dispositif de boite à eau pour un radiateur de refroidissement d'un véhicule automobile, ce dispositif contenant un échangeur d'huile immergé dans le liquide de refroidissement circulant dans le radiateur de refroidissement. On connait déjà des dispositifs de ce type qui sont destinés à refroidir, par le liquide de refroidissement, l'huile qui circule dans l'échangeur d'huile. Dans ces dispositifs connus, l'échangeur d'huile est placé dans la boite à eau-avant montage de celle-ci sur l'extré- mité d'un faisceau de tubes ou d'un corps d'échangeur du radiateur de refroidissement, l'échangeur d'huile étant introduit dans la boite à eau par la face ouverte de celle- ci qui viendra coiffer l'extrémité du corps ou du faisceau de tubes du radiateur de refroidissement. L'échangeur d'huile comprend habituellement deux tubulures de raccordement qui traversent à étanchéité une paroi de la boîte à eau et qui servent à la fixation et au main- tien de l'échangeur d'huile dans la boite à eau. Ces tubu- lures sont destinées à raccorder le radiateur d'huile au circuit d'huile de lubrification du moteur et/ou de la boîte de vitesses, par exemple d'une boîte de vitesses automatique. Pour que le montage de l'échangeur d'huile dans la boîte à eau soit possible, il est nécessaire que cette boite à eau présente une largeur au moins sensiblement égale à l'encombrement total de l'échangeur d'huile dans la même direction, c'està-dire en général à la largeur de l'échangeur d'huile augmentée de la longueur des tubu- lures. Par conséquent, la boîte à eau doit avoir une largeur relativement importante qui est largement supérieure à l'épaisseur ou à.la dimension correspondante des faisceaux de tubes. ou des corps d'échangeur des radiateurs de refroi- dissement standards. Cela conduit ainsi à utiliser des boites à eau spéciales, ainsi que des collecteurs et des joints d'étanchéité spé- ciaux, à la place des boîtes à eau, des collecteurs et des joints d'étanchéité usuels lorsqu'on veut disposer un échangeur d'huile à l'intérieur d'une boîte à eau. L'invention a notamment pour but d'éviter les inconvé- nients précités. Elle a encore pour but de proposer un dispositif de boite à eau dans lequel l'échangeur d'huile peut être monté d'une façon particulièrement simple. L'invention concerne un dispositif de boîte à eau pour un radiateur de refroidissement d'un véhicule automobile, dans lequel un échangeur d'huile à deux tubulures d'entrée et de sortie est immergé dans le liquide de refroidisse- ment qui circule dans le radiateur de refroidissement. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, ce dispositif comprend un récipient.annexe qui communi- que avec la boite à eau et qui contient l'échangeur d'hui- le, les tubulures d'entrée et de sortie de cet échangeur d'huile traversant à étanchéité une paroi du récipient annexe et servant à la fixation et au maintien de l'échan- geur d'huile dans le récipient annexe. Ainsi, conformément à l'invention, le dispositif de boite o10 à eau comprend une partie formant boite à eau et une partie formant récipient annexe et contenant l'échangeur d'huile. Cette caractéristique particulière du dispositif de l'in- vention permet d'utiliser les mêmes collecteurs et les mêmes joints d'étanchéité que dans le cas o la boite à eau est du type usuel et ne contient pas d'échangeur d'huile. En outre, cela permet d'utiliser les mêmes radia- teurs d'huile que ceux qui étaient auparavant montés dans les boites à eau larges. Selon une autre caractéristique de l'invention, la boite à eau et le récipient annexe forment un ensemble monobloc pouvant être moulé en matière plastique. De préférence, la boite à eau et le récipient annexe sont de forme générale allongée et à directions générales paral- lèles entre elles. Dans le cas o la boite à eau du dispositif présente une face ouverte de forme rectangulaire qui est propre à coif- fer une extrémité du corps ou du faisceau de tubes du radiateur de refroidissement, la direction générale du récipient annexe est alors parallèle aux deux grands côtés de la face ouverte de la boite à eau. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, la paroi du récipient annexe, qui est traversée par les tubulures de l'échangeur d'huile, est de forme générale cylindrique et présente une extrémité fermée par une paroi de fond et une autre extrémité ouverte propre à être fermée par un couvercle, après mise en place de l'échangeur d'hui- le dans le récipient annexe. Dans ce cas, l'extrémité ouverte du récipient annexe doit avoir une dimension en largeur supérieure à l'encombrement, dans la même direction, de l'échangeur d'huile et de ses tubulures. Ainsi, conformément à l'invention, c'est la dimension en largeur du récipient annexe qui doit être adaptée à l'encombrement en largeur du radiateur d'huile, la largeur de la boite à eau étant adaptée seulement à l'épaisseur ou la largeur du faisceau de tubes ou du corps d'échangeur faisant partie du radiateur de refroidissement. Selon une autre caractéristique de l'invention, la paroi de forme cylindrique du récipient annexe est à section générale circulaire et comprend une portion de paroi plane qui s'étend parallèlement à l'axe du cylindre et qui ménage deux orifices de passage pour les deux tubulures de l'échan- geur d'huile. Grâce à cette caractéristique, chaque tubulure peut compren- dre un rebord annulaire appliqué sur la face interne de la portion de paroi plane précitée, et une partie d'extré- mité à filetage extérieur qui s'étend de l'autre côté de la paroi, à travers l'orifice de passage, et qui reçoit un écrou pour serrer cette portion de paroi plane sur le rebord annulaire. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la boite à eau et le récipient annexe communiquent entre eux par deux passages de communication distants l'un de l'autre. L'invention prévoit en outre que ces deux passages de communication débouchent respectivement dans deux compar- timents distincts de la boite à eau, qui sont séparés par une cloison interne de la boite à eau. Ceci permet de monter le dispositif de l'invention sur un radiateur de refroidissement à circulation en U ou en Z. Dans la description qui suit, donnée seulement à titre d'exemple, on se réfère au dessin annexé, sur lequel: - la figure 1 est une vue en perspective d'une partie d'un radiateur de refroidissement équipé d'un dispositif de boite à eau contenant un radiateur d'huile, - la figure 2 est une vue en coupe suivant un plan passant par les lignes XX et YY de la figure 1; - la figure 3 est une vue en élévation du radiateur de refroidissement de la figure: 1, ce radiateur étant du type à circulation en Z; - la figure 4 est une vue en élévation d'un radiateur à circulation en U et équipé d'un dispositif de boite à eau selon l'invention. On se réfère d'abord aux figures 1 à 3 qui représentent un dispositif de boîte à eau 10 selon l'invention compre- nant une boite à eau 12 et un récipient annexe 14 qui communiquent entre eux, le récipient annexe contenant un échangeur d'huile 16. La boite à eau 12 est montée de façon classique à une extrémité d'un faisceau de tubes 18 au moyen d'un collec- teur ou plaque à tubes 20 (figure 1). Le faisceau 18 comprend, de façon classique, un ensemble de tubes paral- lèles 22 qui traversent un ensemble'd'ailettes 24 qui sont parallèles entre elles et perpendiculaires à la direc- tion des tubes 22. Une extrémité des tubes 22 est montée de façon étanche dans des trous 26 (figure 1) que ménage le collecteur 20. A l'autre extrémité du faisceau 18 est montée une boite à eau 28 pourvue d'une tubulure d'entrée 30, la boite à eau 12 du dispositif 10 étant munie d'une tubulure de sortie 32 (figure 3). La boite à eau 12 comprend une paroi latérale 34 à section droite semi.circulaire (figure 2) qui se raccorde sur un rebord périphérique 36 de forme rectangulaire comprenant deux grands côtés 38 et deux petits côtés 40. Le rebord 36 délimite ainsi avec la paroi latérale 34 une face ouver- te de forme rectangulaire qui est propre à être raccordée de façon étanche au collecteur 20, par exemple par soudage, si ce collecteur et la boite à eau sont réalisés en matière plastique. Le récipient annexe 14 a la forme générale d'un cylindre dont-l'axe 42 (figures 1 et 2) s'étend parallèlement aux deux grands côtés 38 délimitant la face ouverte de la boite à eau 12. Le récipient annexe 14 présente une paroi latérale cylindrique 44 de section généralement circulaire et d'axe 42. La paroi 44 présente une extrémité 46 fermée par une paroi de fond 48 et une extrémité ouverte 50 pro- pre à être fermée par un couvercle 52, après mise en place de l'échangeur d'huile 16 dans le récipient annexe 14. La paroi cylindrique 44 du récipient annexe 14 comprend une portion de paroi plane 54 qui s'étend parallèlement à l'axe 42 du cylindre et qui ménage deux orifices de passage 56 pour les deux tubulures 58 de raccordement de l'échangeur d'huile à un circuit d'huile. L'échangeur d'huile 16 comprend, de façon classique, deux parois cylindriques coaxiales 60 et 62 (figure 2) reliées à étanchéité à leurs extrémités, les deux tubulures 58 étant disposées au voisinage de ces extrémités axiales et débouchant dans l'espace annulaire compris entre les parois cylindriques 60 et 62. Chacune des tubulures 58 est orientée perpendiculairement à l'axe de l'échangeur d'huile 16 qui, dans la position de la figure 2, est confon- du avec l'axe 42 du récipient annexe 14. Chacune des tubu- lures 58 comprend un rebord annulaire 64 appliqué sur la face interne de la portion de paroi plane 54 et une partie d'extrémité à filetage extérieur 66 qui s'étend de l'autre côté de la portion de paroi 54, à travers l'ori- fice 56, et qui reçoit un écrou 68 serrant la portion de paroi 54 sur le rebord annulaire 64. (figure 2). En outre, chaque rebord annulaire 64 ménage une gorge annulaire propre à recevoir un joint d'étanchéité 70 pour assurer la traversée étanche des deux tubulures 58 à travers la paroi 44 du récipient annexe 14. L'extrémité ouverte 50 du récipient annexe 14 présente la même section droite que la paroi 44. Cette extrémité a une dimension en largeur supérieure à l'encombrement, dans la même direction, de l'échangeur d'huile 16 et de ses tubulures 58, ce qui permet un montage aisé de l'é- changeur d'huile 16 à l'intérieur du récipient annexe 14. Pour cela, il suffit d'introduire l'échangeurl16 axia- lement dans le récipient annexe 14 en sorte que la paroi cylindrique 60 de ce dernier se trouve dans la position représentée en traits fantômes sur la figure 2, les tubu- lures 58 étant orientées perpendiculairement à la portion de paroi 54. Lorsque ces deux tubulures sont en vis à vis des deux orifices correspondants 56, il suffit alors de déplacer l'échangeur 16 pour que les deux tubulures 58 traversent les deux orifices correspondants 56, et de mettre ensuite en place les deux écrous 68. La boite à eau 12 et le récipient annexe 14 forment un ensemble monobloc réalisé par moulage d'une matière plas- tique. Deux conduits cylindriques parallèles 72 et 74 relient entre elles la paroi latérale 34 de la boite à eau et la paroi 44 du récipient annexe 14. Ces deux conduits cylindriques sont également formés d'une seule pièce avec la boite à eau et le récipient annexe et s'étendent paral- lèlement entre eux et perpendiculairement à la face ouverte de la boite à eau 12 et perpendiculairement à l'axe 42 du récipient annexe 14. Les conduits cylindriques 72 et 74 définissent ainsi deux passages de communication entre l'intérieur de la boite à eau 12 et l'intérieur du récipient annexe 14. Dans la forme de réalisation des figures 1 à 3, la boite à eau 12 compbrte deux cloisons internes 76 et 78 qui partagent l'intérieur de la boîte à eau 12 en trois compar- timents 80, 82 et 84. Le compartiment 80 communique avec le récipient annexe 14 par l'intermédiaire du conduit cylindrique 72. Le compartiment 82 communique avec le récipient annexe 14 par le conduit cylindrique 74. Le compartiment 84 est en communication avec la tubulure de sortie 32 de la boite à eau 12. Par ailleurs, comme montré à la figure 3, la boite à eau 28 comporte une cloison interne 86 qui partage cette boite à eau en un compartiment 88 communiquant avec la conduite d'entrée 30 et un autre compartiment 90. Le radiateur de refroidissement représenté à la figure 3 fonctionne de la façon suivante. Le liquide de refroidis- sement, par exemple un mélange d'eau et de glycol, entre dans le radiateur de refroidissement par la tubulure d'en- trée 30 et pénètre ainsi dans le compartiment 88. De là il s'écoule à travers une partie des tubes du faisceau pour gagner le compartiment 80, passer à travers le con- duit 72 et pénétrer à l'intérieur du récipient annexe pour refroidir l'huile qui s'écoule à travers l'échangeur d'huile 16. Le liquide de refroidissement quitte ensuite le récipient annexe 14 en passant par-le conduit 74 pour gagner le compartiment 82. De là, il s'écoule à travers une autre partie des tubes du faisceau pour gagner le compartiment 90. Ensuite il quitte le compartiment 90, passe à travers une autre partie des tubes du faisceau, gagne le compartiment 84 et sort de la boite à eau 12 par la tubulure 32. La circulation du liquide de refroidis- sement dans ce radiateur s'effectue à la manière d'un Z en formant un "tri-circuit". On se réfère maintenant à la figure 4. Dans cette forme de réalisation, la boite à eau 28 comporte un embout d'en- trée 92 et un embout de sortie 94. Une cloison interne 96 partage la boite à eau en deux compartiments 98 et qui communiquent respectivement avec les tubulures 92 et 94. La boîte à eau 12 est partagée en deux compartiments 102 et 104 par une cloison 106. Le récipient annexe 14 commu- nique ainsi avec le compartiment 102 par le conduit 72 et avec le compartiment 104 par le conduit 74. Le fonc- tionnement du radiateur de refroidissement de la figure 4 est le suivant. Le liquide de refroidissement gagne le compartiment 98 par la tubulure 92, traverse une partie des tubes du faisceau 18, gagne le compartiment 102 et pénètre ensuite dans le récipient annexe 14 par le conduit 72. Dans ce récipient, il refroidit l'huile qui circule dans l'échangeur 16. Le liquide de refroidissement quitte ensuite le récipient annexe en passant successivement à travers le conduit 74, dans le compartiment 104, à travers l'autre partie des tubes du faisceau 18 pour gagner le compartiment 100 qu'il quitte par la tubulure 94. Le circuit de refroidissement est ainsi du type "bi-circuit" ou circuit en U. Dans les deux modes de réalisation précités, le couvercle 52 est fixé de façon étanche sur l'extrémité ouverte 50 du récipient annexe 14 par exemple par soudage ou bien en utilisant une bague de sertissage. Le couvercle 52 peut être un simple bouchon ou bien constituer, comme montré à la figure 1, une embase de remplissage comportant son propre bouchon 108, permettant ainsi de remplir le radiateur de refroidissement en liquide de refroidissement par l'intermédiaire du récipient annexe 14. Le dispositif de boite à eau de l'invention offre l'avanta- ge supplémentaire de pouvoir monter l'échangeur d'huile dans le récipient annexe soit avant montage, soit après montage de la boite à eau sur le faisceau de tube. Par ailleurs, compte tenu de la forme cylindrique du réci- pient annexe, le dispositif de boîte à eau résiste parfaite- ment à la pression du liquide de refroidissement. Cependant, il peut être envisagé toutes formes voulues pour le récipient annexe, comme par exemple une forme circulaire limitée par une paroi plane parallèle au bord ouvert de la boite à eau et située au-delà du radiateur d'huile. De cette façon, l'encombrement longitudinal de l'échangeur peut être limité. Revendications 1. Dispositif de boite à eau pour un radiateur de refroidis- sement d'un véhicule automobile, dans lequel un échangeur d'huile à deux tubulures d'entrée et de sortie est immergé dans le liquide de refroidissement circulant dans le radia- 5.teur de refroidissement, caractérisé en ce qu'il comprend un récipient annexe (14) qui communique avec la boite à eau (12) et qui contient l'échangeur d'huile (16), les tubulures d'entrée et de sortie (58) de ce dernier traver- sant à étanchéité une paroi (44) du récipient annexe (14) o et servant à la fixation et au maintient de l'échangeur d'huile (16) dans le récipient annexe (14). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la boite à eau (12) et le récipient annexe (14) forment un ensemble monobloc pouvant être moulé en matière plastique 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, carac- térisé'en ce que la boite à eau (12) et le récipient annexe (14) sont de forme générale allongée et à directions géné- rales parallèles entre elles. 4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel la boite à eau (12) présente une face ouverte de forme rectan- gulaire qui est propre à coiffer une extrémité du corps ou du faisceau de tubes (18) du radiateur de refroidisse- ment, caractérisé en ce la direction générale du récipient annexe (14) est parallèle aux deux grands côtés (38) de la face ouverte de la boite à eau (12). 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, carac- térisé en ce que la paroi (44) du récipient annexe (14), qui est traversée par les tubulures (58) de l'échangeur d'huile (16), est de forme générale cylindrique dont une extrémité (46) est fermée par une paroi (48) et dont l'au- tre extrémité (50) est ouverte et propre à être fermée par un couvercle (52) après mise en place de l'échangeur d'huile (16) dans le récipient annexe (14). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'extrémité ouverte (50) du récipient annexe a une dimension en largeur supérieure à l'encombrement, dans la même direction, de l'échangeur d'huile (16) et de ses tubulures (58). 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le couvercle (52) forme une embase pour le remplis- sage du radiateur de refroidissement. 8. Dispositif selon l'une des revendications 5 et 6, carac- térisé en ce que la paroi (44) de forme cylindrique du récipient annexe (14) est à section généralement circu- laire et comprend une portion de paroi plane (54) qui s'étend parallèlement à l'axe (42) du cylindre et qui ménage deux orifices de passage (56) pour les deux tubu- lures (58) de l'échangeur d'huile (16). 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, carac- térisé en ce que la boite à eau (12) et le récipient annexe (14) communiquent entre eux par deux passages de communi- cation distants l'un de l'autre. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les deux passages de communication sont formés par deux conduits cylindriques parallèles (72, 74) reliant une paroi (34) de la boite à eau (12) à la paroi (44) du récipient annexe (14). 11. Dispositif selon l'une des revendications 9 et 10, caractérisé en ce que les deux passages de communication débouchent respectivement dans deux compartiments distincts (80, 82; 102, 104) de ia boîte à eau (12) qui sont séparés par une cloison interne (76; 106) de la boite à eau.