Brevet FR2772831A1 — publié le 19990625

Dispositif de refroidissement d'huile à échanqeur de chaleur huile/eau pour véhicule automobile L'invention concerne le refroidissement de l'huile dans les véhicules automobiles, en particulier le refroidissement de l'huile de lubrification, c'est-à-dire de l'huile du moteur et/ou de la boîte de vitesses. Elle concerne plus précisément les dispositifs de refroidis- sement comportant un échangeur du type général décrit dans la publication FR-A-2 214 873 ou encore dans la publication FR- A-2 747 463. Les échangeurs de ce type comportent, essentiellement, un empilement de lames de forme annulaire, constituant des premières chambres pour la circulation de l'huile à refroidir et des secondes chambres pour la circulation d'un liquide de refroidissement, généralement de l'eau. Cet empilement est enfermé dans un boîtier de forme cylindrique monté à la manière d'un flasque sur le carter du moteur ou de la boite de vitesses, en communication de fluide avec des conduites d'entrée et de sortie d'huile et de liquide de refroidisse- ment. Dans toutes les configurations connues, le volume central de la configuration annulaire est utilisé pour la circulation de l'huile, généralement pour le retour d'huile après refroidis- sement, éventuellement après traversée d'un filtre à huile monté sur le boîtier enfermant l'échangeur. Cette configuration inclut pour ce faire une vis centrale creuse pourvue de trous latéraux, qui est assez délicate, et donc coûteuse, à usiner et qui, de plus, introduit des pertes de charge dans le circuit d'huile. De plus, la sortie d'huile par la vis centrale impose une proximité importante entre les conduites d'entrée et de sortie d'huile, rendant plus délicate l'implantation de ces conduites à l'intérieur du carter. L'un des buts de l'invention est de simplifier la structure d'un dispositif de refroidissement d'huile de ce type, en évitant le recours à la vis centrale creuse qui était jusqu'à présent nécessaire à la circulation de l'huile, de manière à simplifier la structure générale du dispositif, en améliorer la fiabilité et en réduire le coût d'industrialisation. Le dispositif de l'invention est du type général décrit dans la publication FR-A-2 214 873 précitée, c'est-à-dire qu'il comporte, de manière en elle-même connue, un échangeur de chaleur avec un empilement de lames assemblées entre elles de manière à former des premières chambres pour la circulation de l'huile à refroidir et des secondes chambres pour la circulation d'un liquide de refroidissement, cet empilement étant enfermé dans un boîtier généralement cylindrique comprenant une face inférieure propre à être fixée sur un carter avec interposition d'un joint d'étanchéité, le dispositif comprenant une entrée et une sortie d'huile et une entrée et une sortie de liquide de refroidissement. De façon caractéristique de l'invention, l'empilement présente une forme générale annulaire essentiellement dépourvue de conduite de fluide en partie centrale, le joint comprend deux parties circulaires concentriques, radialement séparées par un intervalle annulaire, et deux parties radiales s'étendant entre ces deux parties circulaires en définissant dans l'intervalle entre ces dernières deux secteurs annulaires distincts, et l'entrée et la sortie d'huile du dispositif sont configurées de manière à déboucher respectivement dans les deux secteurs annulaires distincts définis par le joint, au droit d'ouvertures respectives d'entrée et de sortie d'huile de l'empilement et face à deux conduites d'huile correspondantes du carter. De préférence, l'entrée et la sortie d'huile débouchent en des positions approximativement diamétralement opposées. Très avantageusement, le boîtier présente en son centre une ouverture axiale traversante, pour la fixation du dispositif sur le carter. L'entrée et la sortie de liquide de refroidissement peuvent être configurées de manière à déboucher sur une face latérale du boîtier, en prévoyant éventuellement deux raccords coudés, notamment des raccords monobloc avec le boîtier, reliés respectivement à l'entrée et la sortie de liquide de refroi- dissement de manière à orienter ces dernières en direction du carter. Selon une autre caractéristique de l'invention, le boîtier comporte une surface latérale rattachée à un fond, ainsi qu'un couvercle assurant la fermeture du boîtier, l'empile- ment de lames étant enfermé entre le fond et le couvercle. Dans une forme de réalisation, le couvercle constitue la face inférieure du boîtier, propre à être fixée sur le carter. Dans une autre forme de réalisation, le fond constitue la face inférieure du boîtier, propre à être fixée sur le carter. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci- dessous, faite en référence aux dessins annexés, sur les- quels: - la figure 1 est une vue en élévation, en coupe selon la ligne I-I de la figure 2, d'un dispositif de refroidissement d'huile selon une forme de réalisation de l'invention; - la figure 2 est une vue de dessous, selon la ligne II-II de la figure 1, de ce même dispositif; la figure 3 est une vue perspective de dessus du dispositif des figures 1 et 2; - la figure 4 est une vue en élévation, en coupe selon la ligne IV-IV de la figure 5, d'un dispositif de refroidisse- ment d'huile selon une autre forme de réalisation de l'inven- tion; - la figure 5 est une vue de dessous, selon la ligne V-V de la figure 4, de ce même dispositif; et _ la figure 6 est une vue perspective de dessous du disposi- tif des figures 4 et 5. Sur les figures 1 à 3, la référence 10 désigne de façon générale le dispositif de l'invention, qui est monté sur le carter 12 d'un moteur de véhicule automobile. Ce carter comporte des conduites 14 et 16 de circulation d'huile débouchant chacune sur la face contre laquelle est monté le dispositif 10. Le dispositif 10 comporte un échangeur de chaleur constitué d'un empilement 18 de lames assemblées entre elles de manière à former des premières chambres 20, 22 dans lesquelles circule l'huile à refroidir, en provenance de la conduite 14 du carter et à destination la conduite 16 de ce même carter, ainsi que des secondes chambres 24, 26, 28, 30 pour la circulation d'un liquide de refroidissement, généralement de l'eau. La structure de cet empilement 18, habituellement réalisé à partir de demi-plaques assemblées entre elles de manière à former les diverses chambres annulaires 20 à 30, est en elle- même connue, et décrite notamment dans FR-A-2 214 873 précité auquel on pourra se reporter pour de plus amples détails sur la structure et la réalisation de cet empilement constituant l'échangeur de chaleur du dispositif. De façon caractéristique de l'invention, les premières chambres 20 et 22, c'est-à-dire la succession de chambres dans lesquelles circulent l'huile à refroidir, possèdent une entrée 32 et une sortie 34 situées de part et d'autre de l'axe central de l'échangeur et tournées toutes deux vers le carter, en direction des conduites d'huile correspondantes 14 et 16 d'amenée de l'huile à refroidir et de retour de l'huile refroidie. L'empilement est enfermé dans un boîtier 36 ayant une surface latérale 38 rattachée à un fond 39, ainsi qu'un couvercle 40 tourné vers le carter 12 et dans lequel sont formées les ouvertures 32 et 34. Ce couvercle 40 comporte un bord relevé pour son sertissage avec la surface latérale 38 du boîtier et constitue la face inférieure du boîtier, propre à être fixée au carter. Le boîtier, qui enveloppe l'échangeur, comporte une plaque d'appui 41 munie de deux ouvertures 42, 44 situées en vis-à- vis des ouvertures 32 et 34 et face aux conduites d'huile correspondantes 14 et 16. La plaque 41 est sertie à la périphérie du couvercle 40 et est placée entre ce dernier et le carter 12. Pour assurer l'étanchéité entre le dispositif de refroidisse- ment et le carter, ainsi qu'entre les ouvertures 42 et 44, on prévoit un joint 46 de forme particulière, forme visible notamment sur la vue de dessous de la figure 2. Le joint 46 est interposé entre la plaque d'appui 41 et le carter 12. Ce joint comprend deux parties circulaires 48, 50 et deux parties radiales 52, 54 s'étendant entre ces deux parties circulaires 48, 50, de préférence de façon symétri- que. On définit ainsi deux secteurs annulaires distincts, isolés du point de vue de la communication de fluide, ayant la forme générale de deux "C"' opposés tournés l'un vers l'autre, dans lesquels débouchent respectivement l'entrée 32 et la sortie 34 du circuit d'huile de l'échangeur de chaleur (cette entrée et cette sortie pouvant être diamétralement opposées). En ce qui concerne le circuit d'eau de refroidissement, celui-ci comprend des conduites 56, 58 d'entrée et de sortie d'eau communiquant avec la face latérale 38 du boîtier par l'intermédiaire de conduites telles que 60, de manière à venir en communication de fluide avec l'échangeur de chaleur constitué par l'empilement 18, via la périphérie de ce dernier. Le fluide de refroidissement circule dans la succession des secondes chambres (telles que 24, 26, 28 et 30) en contact thermique avec les premières chambres (telles que 20, 22) dans lesquelles circule l'huile à refroidir. Avantageusement, la configuration des conduites d'entrée et de sortie d'eau comporte des raccords coudés permettant d'orienter l'entrée et la sortie de liquide en direction du carter, avec un gain de place corrélatif. Ces raccords coudés peuvent notamment être intégrés à un élément tel que 62, monobloc avec le boîtier 36, de manière à présenter des embouts 64, 66 tournés vers le carter et sur lesquels pourront être raccordées des conduites souples telles que 68 pour l'alimentation en eau et le retour de l'eau après traversée de l'échangeur de chaleur ou ces embouts pourraient être directement connectés au bloc moteur pour l'alimenta- tion/retour de l'eau. La fixation du boîtier 10 au carter 12 est effectuée par l'orifice central 70 (figures 2 et 3), dans lequel il est possible par exemple d'introduire une vis 72 coopérant avec un trou taraudé 74 réalisé dans le carter 12, en vis-à-vis. A la différence des dispositifs de refroidissement d'huile de l'art antérieur, la vis utilisée pour la fixation du disposi- tif sur le carter est ici une vis simple, dont la seule fonction est une fonction mécanique de fixation, alors que jusqu'à présent la vis de fixation était un élément complexe, creux, destinée à assurer en outre une fonction de circula- tion de l'huile, généralement pour le retour d'huile vers le carter, la vis venant alors s'introduire dans un taraudage formé au débouché de la conduite de retour d'huile. Cette configuration dans laquelle la vis centrale sert uniquement à la fixation procure de nombreux avantages: simplicité de réalisation, donc moindre coût de fabrication; plus grande latitude d'implantation des conduites d'huile du carter, qui peuvent être plus éloignées l'une de l'autre; réduction des pertes de charge qui étaient introduites dans le circuit d'huile par la vis creuse et ses trous latéraux. Par ailleurs, la vis 72, qui n'est plus creuse et a pour seule fonction de solidariser le dispositif au carter, peut présenter des dimensions réduites par rapport aux vis de l'art antérieur; le gain dimensionnel peut être utilisé pour réduire la taille de l'orifice central 70 et augmenter corrélativement les dimensions de l'échangeur de chaleur, donc la surface d'échange entre huile et eau, améliorant ainsi d'autant les performances thermiques du dispositif. Bien entendu, l'emploi d'une vis pour solidariser le disposi- tif au carter n'est pas limitative, et d'autres pièces de fixation (à encliquetage, emboîtement, etc.) pourraient être envisagées, dès lors qu'elles appliquent au joint 46 le serrage nécessaire à assurer l'étanchéité recherchée. Dans la forme de réalisation des figures 1 à 3, il existe un intervalle I (figure 1) entre les raccords 60 et les condui- tes 56, 58 qui est sujet à un foisonnement résultant du brasage des lames. Cela signifie, en d'autres termes, que cet intervalle ne peut avoir une valeur constante. Pour éviter cet inconvénient, il est préférable de réaliser le dispositif de l'invention conformément aux figures 4 à 6. Dans ce cas, le fond 39 constitue la face inférieure du boîtier tournée vers le carter 12. L'empilement 18 est enfermé entre le fond 39 et un couvercle 76 tourné du côté opposé. Le joint d'étanchéité est interposé entre une plaque d'appui 78 analogue à la plaque d'appui 41 décrite précédemment et le carter 12. Toutefois, la plaque 78 se prolonge à l'extérieur du boîtier et possède des ouvertures 80 pour le passage des embouts 64 et 66. L'intervalle I' (figure 4) est constant étant donné que le foisonnement dû au brasage des lames s'exerce uniquement sur la position du couvercle. Revendications 1. Dispositif de refroidissement d'huile pour véhicule automobile, comportant un échangeur de chaleur avec un empilement (18) de lames assemblées entre elles de manière à former des premières chambres (20, 22) pour la circulation de l'huile à refroidir et des secondes chambres (24, 26, 28, 30) pour la circulation d'un liquide de refroidissement, cet empilement étant enfermé dans un boîtier (36) généralement cylindrique comprenant une face inférieure (40; 39) propre à être fixée sur un carter (12) avec interposition d'un joint d'étanchéité (46), le dispositif comprenant une entrée (42) et une sortie (44) d'huile et une entrée (56) et une sortie (58) de liquide de refroidissement, caractérisé en ce que l'empilement (18) présente une forme générale annulaire essentiellement dépourvue de conduite de fluide en partie centrale, en ce que le joint (46) comprend deux parties circulaires (48, 50) concentriques, radialement séparées par un intervalle annulaire, et deux parties radiales (52, 54) s'étendant entre ces deux parties circulai- res en définissant dans l'intervalle entre ces dernières deux secteurs annulaires distincts, et en ce que l'entrée (42) et la sortie (44) d'huile du dispositif sont configurées de manière à déboucher respectivement dans les deux secteurs annulaires distincts définis par le joint, au droit d'ouver- tures respectives d'entrée (32) et de sortie (34) d'huile de l'empilement et face à deux conduites d'huile correspondantes (14, 16) du carter. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'entrée (42) et la sortie (44) d'huile débouchent en des positions approximativement diamétralement opposées. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caracté- risé en ce que le boîtier (36) présente en son centre une ouverture axiale traversante (70), pour la fixation du dispositif sur le carter. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caracté- risé en ce que l'entrée (42) et la sortie (44) de liquide de refroidissement sont configurées de manière à déboucher sur une face latérale (38) du boîtier. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre deux raccords coudés (60) reliés respectivement à l'entrée et la sortie de liquide de refroi- dissement de manière à orienter ces dernières en direction du carter. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les raccords coudés (60) sont monobloc avec le boîtier du dispositif. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caracté- risé en ce que le boîtier (36) comporte une surface latérale (38) rattachée à un fond (39), ainsi qu'un couvercle (40; 76) assurant la fermeture du boîtier, l'empilement (18) de lames étant enfermé entre le fond (39) et le couvercle (40; 76) 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le couvercle (40) constitue la face inférieure du boîtier, propre à être fixée sur le carter (12). 9. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le fond (39) constitue la face inférieure du boîtier, propre à être fixée sur le carter (12).