Brevet FR2786335A1 — publié le 20000526

I L'invention concerne un générateur à refroidissement par liquide, notamment destiné à un véhicule automobile, qui est disposé dans un carter, un espace interstitiel destiné à un liquide de refroidissement étant ménagé entre le carter et le générateur, et étant pourvu d'une ouverture d'entrée et d'une ouverture de sortie pour le liquide de refroidissement. Un générateur de ce type est décrit dans le document DE 41 04 740 Ai. Le document divulgue un système de guidage très complexe et très encombrant pour l'écoulement du liquide de refroidissement d'un générateur à refroidissement par liquide, d'un véhicule automobile. Par ailleurs, on connaît d'après le document DE 44 30 427 C1, un générateur à refroidissement par liquide, qui, en vue d'un guidage ciblé du liquide de refroidissement, présente un répartiteur de liquide de refroidis- sement dans un interstice annulaire pour l'enveloppe de refroidissement, entre le générateur et le carter extérieur. Un autre générateur à refroidissement par liquide est également décrit par le document DE 44 44 956 Ai. L'inconvénient de ces générateurs connus réside toutefois dans la consommation d'eau relativement élevée, pour une efficacité de refroidisse- ment peu élevée, résultant des mauvaises conditions d'écoulement du liquide de refroidissement entre le générateur et le carter. Dans la zone de l'ouverture d'entrée pour le liquide de refroidisse- ment entrant dans le carter, il se produit des pertes de charges élevées dans les générateurs à refroidissement par liquide, connus. L'écoulement de liquide de refroidissement ne peut alors être que très difficilement guidé de la manière souhaitée autour du générateur. Dans la suite du parcours de l'espace interstitiel autour du générateur, il règne alors des conditions d'écoulement presque laminaires, entraînant un refroidissement très peu uniforme et non satisfaisant du générateur. Très souvent, la taille nécessaire du générateur à refroidissement par liquide conduit à placer les ouvertures d'entrée et de sortie du liquide de refroidissement, de manière défavorable sur le plan de l'écoulement des fluides. Ainsi, on connaît des cas dans l'industrie automobile, pour lesquels l'ouverture d'entrée de liquide de refroidissement et l'ouverture de sortie de liquide de refroidissement du générateur à refroidissement par liquide, sont placées de manière à être très proches l'une de l'autre. Le générateur à refroidissement par liquide est alors nettement mieux refroidi dans la zone située entre les deux ouvertures, que dans la zone située à l'opposé des ouvertures. Comme ceci ne peut toutefois pas toujours être combiné avec le dégagement de chaleur réel dans le générateur, ce problème constitue un inconvénient grave pour la fonctionnalité d'un générateur à refroidissement par liquide. Aussi, le but de l'invention consiste-t-il à fournir un générateur à refroidissement par liquide, dans lequel on réalise un parcours d'écoulement permettant d'assurer une efficacité de refroidissement élevée dans l'espace interstitiel entre le générateur et le carter, et dans lequel les ouvertures d'entrée et de sortie pour le liquide de refroidissement peuvent être disposées d'une manière quelconque, par exemple d'une manière favorable quant au montage du générateur. Conformément à l'invention, ce but est atteint pour un générateur du type de celui mentionné en introduction, par le fait que l'espace interstitiel comporte, dans la zone de l'ouverture d'entrée du générateur à refroidissement par liquide, un élément de guidage du liquide de refroidisse- ment, la zone de sortie de cet élément de guidage se situant sur le côté éloigné de l'ouverture de sortie, non orienté vers celle-ci. Grâce à la disposition conforme à l'invention, d'un élément de guidage du liquide de refroidissement dans la zone de l'entrée du liquide de refroidissement, le flux volumique de liquide de refroidissement entrant, est dévié dans la zone de l'espace interstitiel éloignée de la sortie de liquide de refroidissement, et est réparti sur une grande surface. Ainsi, toutes les parties du générateur sont balayées par le liquide de refroidissement, et il ne peut pas se former d'espaces morts influençant de manière néfaste le refroidissement du générateur. Le mode de réalisation simple et efficace de l'élément de guidage du liquide de refroidissement permet ici une répartition idéale du liquide de refroidissement entrant. Grâce à une adaptation de l'élément de guidage du liquide de refroidissement aux exigences spécifiques du générateur à refroidissement par liquide, il est avantageusement possible d'utiliser des générateurs standards. En mettant en place un élément de guidage du liquide de refroidissement différent en fonction du véhicule considéré, il est possible d'adapter rapidement et aisément des générateurs standards aux exigences imposées au véhicule automobile considéré. Ainsi, selon une configuration avantageuse de l'invention, I'élément de guidage du liquide de refroidissement peut être réalisé sous forme d'embout tubulaire, au niveau d'un tronçon placé dans l'entrée de liquide de refroidissement, ou peut présenter, au niveau du tronçon de la zone de sortie, qui est disposé dans l'espace interstitiel, un élargissement axial. Selon une configuration particulièrement avantageuse de l'invention, I'élément de guidage du liquide de refroidissement peut être pourvu d'un grand nombre de petites ouvertures, à la manière d'une pomme de douche. Dans ce cas, c'est donc la zone de sortie de l'élément de guidage du liquide de refroidissement, qui comporte plusieurs ouvertures. Le liquide de refroidissement peut ainsi être réparti de manière ciblée et/ou uniforme pour le refroidissement du générateur. De manière très favorable, I'élément de guidage du liquide de refroidissement peut être combiné à d'autres éléments favorisant le refroidissement. Ainsi, I'élément de guidage du liquide de refroidissement peut comporter, sur son côté opposé à l'entrée de liquide de refroidisse- ment, sur une paroi extérieure, plusieurs nervures. Par ailleurs, dans l'espace interstitiel pour le liquide de refroidissement, peut se trouver une structure en forme de plaque dans un état cintré, qui présente plusieurs ailettes de guidage qui sont disposées de manière telle, qu'elles rétrécissent l'espace interstitiel. Ces ailettes de guidage peuvent être fabriquées d'un seul tenant avec la structure en forme de plaque, par formage, à partir d'un état initial plan de la structure en forme de plaque. La structure en forme de plaque peut être déformée en un état cintré lors du montage du générateur à refroidissement par liquide. Les ailettes de guidage et/ou les nervures peuvent, par ailleurs, présenter au niveau de leur surface, un profil augmen- tant la surface. Ce profil de la surface des ailettes de refroidissement et/ou des nervures peut être d'une configuration de type crénelée. Ainsi, il est donc avantageusement possible, lors de l'assemblage du générateur, de déposer de manière très simple, une structure en forme de plaque, qui est pourvue d'ailettes de guidage pour le liquide de refroidissement, dans T --- -n i l'espace interstitiel entre le carter et le générateur, avant que celui-ci ne soit relié au carter. Les ailettes de guidage permettent d'influencer de manière efficace l'écoulement du liquide de refroidissement, de sorte que le générateur peut être refroidi de manière très efficace et uniforme, avec une faible quantité de liquide de refroidissement. Il est ainsi possible de satisfaire à différentes exigences thermiques imposées aux générateurs, par exemple par d'autres puissances d'entraîne- ment, à l'aide de structures en forme de plaque de formes différentes, sans qu'il soit nécessaire de modifier la surface extérieure du générateur, le carter et le montage de l'ensemble. Il est donc possible d'utiliser des générateurs et des carters standards qui sont économiques, ce qui constitue un avantage important en premier lieu sur le plan de la logistique, de l'ordonnancement et des coûts de fabrication. D'autres configurations et développements avantageux de l'invention vont être explicités dans la suite, en se référant aux exemples de réalisation représentés selon des schémas de principe sur les dessins annexés, qui montrent: un générateur à refroidissement par liquide, avant l'assemblage; un mode de réalisation possible d'un élément de guidage du liquide de refroidissement, dans la zone de l'ouverture d'entrée du générateur à refroidissement par liquide, selon une coupe d'après la ligne II-II de la Figure 1; un élément de guidage du liquide de refroidissement selon une coupe d'après la ligne III-III de la Figure 2; une vue de la structure en forme de plaque, à l'état plan; une vue de la structure en forme de plaque, dans un état cintré; et une coupe selon la ligne V-V du générateur à refroidissement par liquide de la Figure 1, après assemblage. Sur la Figure 1 est représenté un générateur à refroidissement par liquide dont l'application essentielle se situe dans le domaine de l'industrie automobile. Aussi, désignera-t-on dans la suite ce générateur à refroidissement par liquide, par alternateur 1. L'alternateur 1, que l'on aperçoit ici avant l'assemblage, est constitué d'un générateur 2 totalement capoté, et comportant une partie de carter intérieure 3 et un carter extérieur 4 à paroi intérieure 5. Par ailleurs, on peut entrevoir une structure en forme de plaque 6, qui comporte plusieurs ailettes de guidage 7, et est placée, dans un état cintré, autour de la partie de carter intérieure 3 du générateur 2. Sur le carter 4 sont placées respectivement une ouverture d'entrée 8 et une ouverture de sortie 9 pour le liquide de refroidissement, et l'on peut entrevoir en partie, un élément de guidage 10 du liquide de refroidissement, à l'intérieur du carter 4. Les autres parties et pièces constitutives du générateur 2 et du carter extérieur 4, ne présentent pas d'intérêt particulier pour l'invention, et ne sont donc pas explicitées, ni représentées plus en détail. Les flèches A représentées par des lignes de points sur la Figure 1, indiquent l'opération de principe pour l'assemblage du générateur 2 avec le carter extérieur 4 en vue de former l'alternateur 1. La Figure 2 laisse entrevoir une représentation en coupe de I'alternateur 1, dans la zone de l'entrée de liquide de refroidissement 8 et de la sortie de liquide de refroidissement 9, la représentation de la structure en forme de plaque 6 ayant été omise. Dans l'entrée de liquide de refroidissement 8 s'engage un tronçon de l'élément de guidage 10 du liquide de refroidissement, réalisé en tant qu'embout tubulaire 10a. Dans I'élément de guidage 10 du liquide de refroidissement, le liquide de refroidissement est dévié de la direction d'écoulement qu'il présente dans l'entrée de liquide de refroidissement 8 et dans l'embout tubulaire O10a, et est réparti par un élargissement axial 10b de l'élément de guidage 10 du liquide de refroidissement, de façon telle que le liquide de refroidissement balaye toute la périphérie du générateur 2. L'élément de guidage 10 du liquide de refroidissement comporte deux nervures 11, qui sont dirigées vers la partie de carter 3 du générateur 2. D'une part, I'élément de guidage 10 du liquide de refroidissement s'appuie ainsi sur la partie de carter intérieure 3 du générateur 2, et les nervures 11 empêchent d'autre part un écoulement direct de liquide de refroidissement d'une zone de sortie 12 de l'élément de guidage 10 du liquide de refroidissement, se trouvant dans le tronçon de l'élargissement axial 10b, vers la sortie de liquide de refroidissement 9 de l'alternateur 1. Au niveau de sa région allant vers le bas sur la Figure 2, et présentant un étendue axiale, le tronçon de l'élargissement axial 10b de l'élément de guidage 10 du liquide de refroidissement, se trouvant dans un espace interstitiel 13 entre la partie de carter intérieure 3 et le carter extérieur 4, présente approximativement la même largeur que la partie de carter intérieure 3 du générateur 2. Cela permet de garantir qu'une alimentation en liquide de refroidissement s'effectue dans l'espace inter- stitiel 13, sur toute l'étendue de celui-ci. En vue d'amplifier davantage encore cet effet, I'élément de guidage 10 du liquide de refroidissement peut comporter, dans la zone de sortie 12, un grand nombre de petites ouvertures (non représentées), qui répartissent le liquide de refroidissement de manière uniforme dans l'espace interstitiel 13, à la manière d'une pomme de douche. L'embout tubulaire 10a de l'élément de guidage 10 du liquide de refroidissement, disposé dans l'entrée de liquide de refroidissement 8, est d'un diamètre tel que l'élément de guidage 10 du liquide de refroidissement s'ajuste exactement dans l'entrée de liquide de refroidissement 8, et empêche une entrée d'écoulement directe du liquide de refroidissement dans l'espace interstitiel 13 par contournement de l'élément de guidage 10 du liquide de refroidissement. D'après une variante de mode de réalisation non représentée, de l'invention, il est également possible de disposer en plus, entre l'embout tubulaire 10a de l'élément de guidage 10 du liquide de refroidissement et l'entrée de liquide de refroidissement 8, des éléments de joints d'étanchéité d'un mode de construction connu, tel que par exemple des joints toriques. Comme le laisse entrevoir la Figure 1, la structure en forme de plaque 6, ici notamment une plaque 6, vient se placer à l'état cintré, après l'assemblage de l'alternateur 1, dans l'espace interstitiel 13 entre la partie de carter intérieure 3 et le carter extérieur 4. La plaque 6 n'occupe pas, à I'état cintré, la totalité de l'étendue périphérique de l'espace interstitiel 13, en vue de laisser suffisamment de place disponible à l'élément de guidage du liquide de refroidissement. Sur la plaque 6 sont formées des ailettes de guidage 7, qui, dans l'état cintré et monté de la plaque 6, rétrécissent l'espace interstitiel 13. r T vl l Les ailettes de guidage 7 peuvent ici de préférence être réalisées sur cette plaque, à l'état plan de la plaque 6, tel que représenté sur la Figure 4. Comme le laisse entrevoir la Figure 5, la plaque 6 avec les ailettes de guidage 7 (qui ne sont ici indiquées que de manière schématique) est cintrée conformément à la taille du générateur 2 entièrement capoté. Lors de l'assemblage de l'alternateur 1, la plaque 6 est insérée, à l'état cintré, dans l'espace interstitiel 13. Grâce à la taille, à la hauteur et à la position exacte des ailettes de guidage 7 sur la plaque 6, il est possible d'influencer l'écoulement du liquide de refroidissement dans l'espace interstitiel 13 de l'alternateur 1, conformé- ment aux conditions de refroidissement nécessaires. En outre, la surface de chacune des ailettes de guidage 7 indivi- duelles peut, de manière particulièrement avantageuse, présenter un profil 14 augmentant sa surface. Dans l'exemple de réalisation représenté, ce profil 14 est d'une réalisation telle, qu'il présente dans la représentation en coupe choisie pour la Figure 6, une configuration de type crénelée. Dans la région du profil 14 des ailettes de guidage 7, on réalise ainsi une zone 15 à pertes de charge d'écoulement élevées pour le liquide de refroidissement qui s'écoule. Cela permet de rendre plus difficile le passage du liquide de refroidissement d'une chambre de liquide de refroidissement 16a délimitée par les ailettes de guidage 7, vers la chambre de liquide de refroidissement 16b, au travers de la zone 15 de l'espace interstitiel 13, rétrécie par les ailettes de guidage 7. Il est ainsi possible d'influencer plus facilement l'écoulement du liquide de refroidissement, et des effets de fuite indésirables entre les chambres de liquide de refroidissement individuelles 16a, 16b peuvent être évités plus facilement. Un effet supplémentaire engendré par le profil 14 de la surface des ailettes, se manifeste par la formation d'un écoulement turbulent du liquide de refroidissement, dans la zone des ailettes 7, ce qui favorise la trans- mission de la chaleur au liquide de refroidissement et ainsi l'évacuation de cette chaleur par le liquide de refroidissement. Un tel profil 14 peut également être réalisé sur les nervures 11 et rend alors plus difficile l'écoulement du liquide de refroidissement, directement de la zone de sortie 12 de l'élément de guidage 10 du liquide de refroidissement, vers la zone de la sortie de liquide de refroidissement 9. R E V E N D I C A T I ONS S 1. Générateur à refroidissement par liquide, notamment destiné à un véhicule automobile, qui est disposé dans un carter, un espace interstitiel destiné à un liquide de refroidissement étant ménagé entre le carter et le générateur, et étant pourvu d'une ouverture d'entrée et d'une ouverture de sortie, caractérisé en ce que l'espace interstitiel (13) comporte, dans la zone de l'ouverture d'entrée (8) du générateur (1) à refroidissement par liquide, un élément de guidage (10) du liquide de refroidissement, la zone de sortie (12) de cet élément de guidage se situant sur le côté éloigné de l'ouverture de sortie (9), non orienté vers celle-ci. 2. Générateur à refroidissement par liquide selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de guidage (10) du liquide de refroidisse- ment est réalisé sous forme d'embout tubulaire (10a), au niveau d'un tronçon placé dans l'entrée de liquide de refroidissement (8). 3. Générateur à refroidissement par liquide selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément de guidage (10) du liquide de refroidissement présente, au niveau du tronçon de la zone de sortie (12), qui est disposé dans l'espace interstitiel (13), un élargissement axial (O10b). 4. Générateur à refroidissement par liquide selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la zone de sortie (12) de l'élément de guidage (10) du liquide de refroidissement, comporte plusieurs ouvertures. 5. Générateur à refroidissement par liquide selon l'une des revendi- cations 1 à 4, caractérisé en ce que l'élément de guidage (10) du liquide de refroidissement comporte, sur son côté opposé à l'entrée de liquide de refroidissement (8), sur une paroi extérieure, plusieurs nervures (11). 6. Générateur à refroidissement par liquide selon l'une des revendi- cations 1 à 5, caractérisé en ce que dans l'espace interstitiel (13) pour le liquide de refroidissement, se trouve une structure en forme de plaque (6) dans un état cintré, qui présente plusieurs ailettes de guidage (7) disposées de manière telle, qu'elles rétrécissent l'espace interstitiel (13). 7. Générateur à refroidissement par liquide selon la revendication 6, caractérisé en ce que les ailettes de guidage (7) sont fabriquées d'un seul tenant avec la structure en forme de plaque (6) par formage, à partir d'un état initial plan de la structure en forme de plaque (6). 8. Générateur à refroidissement par liquide selon les revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que la structure en forme de plaque (6) peut être déformée en un état cintré lors du montage du générateur (1) à refroidisse- ment par liquide. 9. Générateur à refroidissement par liquide selon l'une des revendi- cations 5 à 8, caractérisé en ce que les ailettes de guidage (7) et/ou les nervures (11) présentent au niveau de leur surface, un profil (14) augmentant la surface. 10. Générateur à refroidissement par liquide selon la revendication 9, caractérisé en ce que le profil (14) de la surface des ailettes de refroidis- sement (7) et/ou des nervures (11) est d'une configuration de type crénelée.