Brevet FR2701760A1 — publié le 19940826

- Ensemble rigide comprenant deux échangeurs de chaleur et un vase d'expansion L'invention concerne un ensemble rigide comprenant un premier échangeur de chaleur de forme générale plate, comportant au moins une boîte à fluide supérieure en matière plastique, et un vase d'expansion en relation d'échange de fluide avec la boîte à fluide supérieure, situé à proximité de celle-ci. De tels ensembles sont notamment utilisés dans les véhicules automobiles, le premier échangeur de chaleur et le vase d'expansion faisant partie d'un circuit de fluide de refroi- dissement du moteur thermique du véhicule Dans le cas d'un véhicule de tourisme, le vase d'expansion peut être formé d'une seule pièce avec la boîte à fluide supérieure, ou fixé directement sur celle-ci Pour les véhicules industriels et agricoles, compte tenu de la grande quantité de fluide que doit recevoir le vase d'expansion, cette solution nécessite- rait un renforcement considérable de la boîte à fluide pour qu'elle puisse résister aux efforts exercés par le vase d'expansion du fait de son propre poids et des accélérations du véhicule. Il est également connu d'associer au premier échangeur de chaleur servant au refroidissement du moteur un second échangeur de chaleur de forme générale plate servant au refroidissement de l'air de suralimentation du moteur, ou plus précisément de l'air sortant du turbocompresseur utilisé pour l'air de suralimentation, les premier et second échan- geurs de chaleur étant orientés parallèlement à un même plan sensiblement vertical et juxtaposés de façon à être traversés en série par un courant d'air dirigé perpendiculairement à ce plan En raison de la température élevée de l'air sortant du turbocompresseur, les boîtes à fluide du second échangeur de chaleur sont généralement en métal, notamment en alliage d'aluminium. Le but de l'invention est de tirer parti de ces éléments métalliques du second échangeur de chaleur pour assurer la fixation du vase d'expansion. L'invention vise notamment un ensemble du genre défini en introduction, et prévoit qu'il comprend un second échangeur de chaleur de forme générale plate, les premier et second échangeurs de chaleur étant orientés parallèlement à un même plan sensiblement vertical et juxtaposés de façon à être traversés en série par un courant d'air dirigé perpendi- culairement à ce plan, et que le vase d'expansion est fixé de façon rigide sur au moins un élément du second échangeur de chaleur. D'autres caractéristiques, complémentaires ou alternatives, de l'ensemble selon l'invention sont énoncées ci-après Ledit élément est une boîte à fluide. Le vase d'expansion est allongé dans une direction sensi- blement horizontale et parallèle audit plan, et est fixé par ses deux régions d'extrémités respectivement sur les régions d'extrémités supérieures de deux boîtes à fluide latérales opposées du second échangeur de chaleur. -Chaque région d'extrémité du vase d'expansion est fixée sur deux pattes venues de matière avec la boîte à fluide corres- pondante, respectivement par deux points de fixation éloignés l'un de l'autre autour de la section transversale du vase d'expansion. Les boîtes à fluide du second échangeur de chaleur sont moulées en alliage d'aluminium. Ladite boîte à fluide supérieure du premier échangeur de chaleur est en matière plastique. Le second échangeur de chaleur est disposé en regard de la face du premier échangeur de chaleur tournée vers l'arrière du véhicule. Le vase d'expansion est disposé en avant du premier échangeur de chaleur, sa dimension dans la direction avant- arrière se superposant en partie à celle du second échangeur de chaleur. Le vase d'expansion s'étend jusqu'à un niveau inférieur à la boîte à fluide supérieure du premier échangeur de chaleur, et se situe dans la direction latérale entre les deux boîtes à fluide du second échangeur de chaleur. Le premier échangeur de chaleur est un radiateur de refroidissement du moteur thermique d'entraînement du véhicule et le second échangeur de chaleur est un radiateur de refroidissement d'air de suralimentation dudit moteur. Les caractéristiques et avantages de l'invention seront exposés plus en détail dans la description ci-après, en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue de côté d'un ensemble selon l'invention; la figure 2 est une vue partielle d'arrière du même ensemble; et la figure 3 est une vue partielle d'arrière d'une boîte à fluide métallique supportant le vase d'expansion. L'ensemble illustré comprend un radiateur 1 de refroidisse- ment du moteur thermique d'entraînement d'un véhicule automobile et un radiateur 2 de refroidissement d'air de suralimentation de ce moteur Le radiateur 1 a une forme générale plate rectangulaire et s'étend sensiblement selon un plan vertical perpendiculaire à l'axe longitudinal du véhicule Il comprend deux boîtes à fluide en matière plastique 3 et 4 s'étendant horizontalement, le long des côtés supérieur et inférieur respectivement du radiateur et munis de raccords 5 et 6 dont l'un sert à l'entrée et l'autre à la sortie du fluide de refroidissement Les boîtes à fluide 3 et 4 sont reliées l'une à l'autre par des tubes de circula- tion de fluide verticaux Le radiateur 2 a également une forme générale plate et s'étend selon un plan parallèle à celui du radiateur 1, en étant sensiblement accolé à la face de celui-ci tournée vers l'avant du véhicule Le radiateur 2 comporte deux boîtes à fluide 7 et 8 moulées en alliage d'aluminium, allongées dans la direction verticale et s'étendant respectivement le long des côtés gauche et droit du radiateur 1 De façon connue en soi, les boîtes à fluide 7 et 8 sont reliées entre elles par les tubes horizontaux pour la circulation de l'air à refroidir La région supé- rieure 9, 10 de chacune d'elles forme une tubulure d'entrée ou de sortie de l'air qui est recourbée vers l'arrière et contourne le radiateur 1 au niveau des extrémités de sa boîte à fluide supérieure 3, pour être reliée au compresseur d'air de suralimentation et au collecteur d'admission non représen- tés, situés en arrière de l'ensemble de radiateurs. La boîte à fluide 3 est en liaison de communication de fluide avec un vase d'expansion 11 de forme cylindrique de révolu- tion dont l'axe est parallèle à la direction longitudinale de cette même boîte à fluide Le vase d'expansion 11 est réalisé en laiton Sa longueur est inférieure à la largeur de l'espace disponible entre les tubulures 9 et 10, en avant du radiateur 1 Il est donc disposé pour partie dans cet espace libre, et en partie en avant par rapport à la face avant du radiateur 2 Il s'étend par ailleurs, dans la direction verticale, pour partie en regard de la boîte à fluide supérieure 3 du radiateur 1, pour partie au-dessus et pour partie au-dessous de celle-ci Le vase d'expansion 11 est fixé sur deux paires de pattes venues de moulage avec les tubulures 9 et 10 respectivement et disposées symétriquement par rapport au plan vertical médian du véhicule Chaque paire comprend une patte inférieure 12 et une patte supérieure 13. La patte inférieure 12 s'étend horizontalement vers l'avant et vers le plan médian à partir de la tubulure 9 ou 10 Le vase d'expansion repose sur sa face supérieure par l'intermé- diaire d'une pièce de jonction 14 qui est soudée sur la face externe de la paroi cylindrique du vase d'expansion et fait saillie au-delà de l'extrémité de celui-ci, o elle est reliée à la patte 12 par un boulon 15 à proximité du plan axial vertical 16 du vase d'expansion La patte supérieure 13 s'étend à partir de la région supérieure horizontale de la tubulure 9 ou 10 en direction du plan longitudinal médian du véhicule, selon un plan légèrement incliné par rapport à la verticale A cette patte supérieure est également reliée par un boulon 17 une pièce de jonction 18 soudée sur la face extérieure de la paroi cylindrique du vase d'expansion, la pièce 18 s'éloignant suffisamment de cette paroi pour permettre le logement du boulon Celui-ci est contenu dans le dièdre droit délimité par les demi-plans s'étendant respecti- vement vers l'arrière et vers le haut à partir de l'axe longitudinal du vase d'expansion. De manière préférentielle, il peut être prévu que le vase d'expansion soit fixé d'une manière rigide au niveau de l'une 8 des boîtes à fluide et d'une manière libre en coulissement, selon la direction du faisceau de tubes, à l'autre 7 des boîtes à fluide de manière à autoriser sans enirave la dilatation du faisceau de tubes. En pratique, cela peut se faire en prévoyant un boulon 17, au niveau de la boîte à fluide 7, qui soit épaulé et cela au niveau de la liaison de la patte 13 et de la pièce de jonction 18. Revendications 1 Ensemble rigide comprenant un premier échangeur de chaleur ( 1) de forme générale plate, comportant au moins une boîte à fluide supérieure ( 3) en matière plastique, et un vase d'expansion ( 11) en relation d'échange de fluide avec la boîte à fluide supérieure, situé à proximité de celle-ci, caractérisé en ce qu'il comprend un second échangeur de chaleur ( 2) de forme générale plate, les premier et second échangeurs de chaleur étant orientés parallèlement à un même plan sensiblement vertical et juxtaposés de façon à être traversés en série par un courant d'air dirigé perpendi- culairement à ce plan, et en ce que le vase d'expansion est fixé de façon rigide sur au moins un élément ( 7,8) du second échangeur de chaleur. 2 Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément est une boîte à fluide. 3 Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce que le vase d'expansion est allongé dans une direction sensible- ment horizontale et parallèle audit plan, et est fixé par ses deux régions d'extrémités respectivement sur les régions d'extrémités supérieures ( 9,10) de deux boîtes à fluide latérales opposées ( 7,8) du second échangeur de chaleur ( 2). 4 Ensemble selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque région d'extrémité du vase d'expansion est fixée sur deux pattes ( 12, 13) venues de matière avec la boîte à fluide correspondante, respectivement par deux points de fixation ( 15,17) éloignés l'un de l'autre autour de la section transversale du vase d'expansion. Ensemble selon l'une des revendications 2 à 4, caracté- risé en ce que les boîtes à fluide du second échangeur de chaleur sont moulées en alliage d'aluminium. 6 Ensemble selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite boîte à fluide supérieure ( 3) du premier échangeur de chaleur ( 1) est en matière plastique. 7 Ensemble selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le second échangeur de chaleur ( 2) est disposé en regard de la face du premier échangeur de chaleur ( 1) tournée vers l'arrière du véhicule. 8 Ensemble selon la revendication 7, caractérisé en ce que le vase d'expansion ( 11) est disposé en avant du premier échangeur de chaleur, sa dimension dans la direction avant- arrière se superposant en partie à celle du second échangeur de chaleur. 9 Ensemble selon la revendication 8, caractérisé en ce que le vase d'expansion s'étend jusqu'à un niveau inférieur à la boîte à fluide supérieure du premier échangeur de chaleur, et se situe dans la direction latérale entre les deux boîtes à fluide ( 7,8) du second échangeur de chaleur ( 2). Ensemble selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier échangeur de chaleur est un radiateur de refroidissement du moteur thermique d'entraîne- ment du véhicule et que le second échangeur de chaleur est un radiateur de refroidissement d'air de suralimentation dudit moteur.