Brevet FR2853724A1 — publié le 20041015

Radiateur de chauffage d'encombrement réduit pour véhicule L'invention concerne un radiateur de chauffage de l'habitacle d'un véhicule comprenant au moins une première boîte à fluide s'étendant d'une première face frontale à une seconde face frontale du radiateur selon un axe longitudinal contenu dans un plan médian du radiateur, un faisceau d'échange de chaleur 10 s'étendant sensiblement selon ledit plan médian à partir de la boîte à fluide pour l'échange de chaleur entre un fluide caloporteur circulant dans celle-ci et un flux d'air traversant le faisceau, une tubulure d'entrée ou de sortie de fluide faisant saillie à l'extrémité de la boîte à fluide 15 située dans ladite première face frontale. Les termes "boîte à fluide" et "tubulure" se réfèrent ici à des unités fonctionnelles et non structurales, le premier désignant un élément en communication de fluide directe avec 20 le faisceau, et le second une conduite qui relie la boîte à fluide aux composants du circuit de fluide autres que le radiateur. Comme on le verra plus loin, une région au moins de la tubulure peut être solidaire de la boîte à fluide et peut être formée par la même pièce ou par les mêmes pièces 25 que celle-ci. Dans le type de radiateur bien connu ci-dessus, la présence de la tubulure en saillie à l'extrémité de la boîte à fluide participe à l'encombrement du radiateur dans la direction de 30 l'axe longitudinal de celle-ci. Or, la place disponible pour le radiateur dans le véhicule est généralement très limitée, surtout à la partie basse du radiateur lorsque celle-ci se trouve au niveau des pieds des occupants du véhicule. La présence de la tubulure rend également difficile l'obtention d'une étanchéité à l'air entre la face frontale du radiateur et le boîtier de l'appareil de chauffage, dans lequel il est logé. Cette étanchéité nécessite l'interposition d'un joint en mousse coûteux et difficile à mettre en place, qui risque en outre d'être déplacé lors de l'introduction du radiateur dans le boîtier, détériorant ainsi la fonction d'étanchéité. De plus, cette fonction se dégrade avec le vieillissement du joint dans le temps. Le but de l'invention est d'éliminer tout ou partie des inconvénients cidessus. L'invention vise notamment un radiateur du genre défini en 10 introduction, et prévoit que ladite tubulure présente, à partir de la première face frontale, une première partie inclinée par rapport audit axe longitudinal et/ou excentrée par rapport audit plan médian. L'inclinaison de ladite première partie de la tubulure permet, pour une longueur donnée de celle-ci, par exemple jusqu'à un coude, de réduire son encombrement dans la direction longitudinale de la boîte à fluide. L'excentration permet à la première partie de la tubulure d'être décalée 20 vers un premier côté dudit plan médian de manière à dégager sur l'autre côté de celui-ci une surface sensiblement plane dans la première face frontale pour un contact étanche à l'air entre le radiateur et le boîtier d'appareil de chauffage, en particulier avec un couvercle amovible appartenant à 25 ce boîtier, avec ou sans interposition d'un joint d'étanchéité. Des caractéristiques optionnelles de l'invention, complémentaires ou de substitution, sont énoncées ci-après: 30 - Ladite première partie de la tubulure est décalée vers un premier côté dudit plan médian de manière à dégager sur l'autre côté de celui-ci une surface plane dans la première face frontale pour un contact étanche à l'air entre le 35 radiateur et un boîtier d'appareil de chauffage contenant celui-ci. - Ladite première partie de la tubulure est inclinée par rapport audit plan médian. - Ladite première partie de la tubulure est inclinée vers ledit premier côté dudit plan médian. - Ladite première partie de la tubulure est inclinée par 5 rapport au plan contenant l'axe longitudinal de la boîte à fluide et orthogonal audit plan médian. - Ladite première partie de la tubulure est reliée par un coude à une seconde partie qui est située du même côté que la 10 boîte à fluide par rapport à un plan limite perpendiculaire audit axe longitudinal et tangent audit coude. - Ladite seconde partie s'étend sensiblement perpendiculairement audit axe longitudinal et est également tangente audit 15 plan limite. - Ladite seconde partie s'écarte dudit plan limite à partir dudit coude. - Sont respectées les inégalités suivantes: cos / x sin a s (Xmax/L) cos / x cos a s (Ymax/L) 0 s a s 2r -n/2 s fi S n/2 dans lesquelles L est la longueur du vecteur reliant les points d'intersection de l'axe médian de la première partie de la tubulure avec la première face frontale et avec l'axe médian de la seconde partie, a est l'angle formé par ledit vecteur avec ledit plan médian, P est l'angle formé par ledit 30 vecteur avec le plan contenant l'axe longitudinal de la boîte à fluide et orthogonal audit plan médian, Ymax est la distance maximale disponible dans le véhicule pour loger la tubulure à partir de la première face frontale dans la direction de l'axe longitudinal de la boîte à fluide et Xmax 35 est la distance maximale disponible dans le véhicule pour loger la tubulure à partir de l'origine dudit vecteur dans la direction perpendiculaire audit plan médian, a et P n'étant pas tous deux nuls. - La boîte à fluide et au moins un tronçon, adjacent à celleci, de la tubulure sont formés par l'assemblage inséparable d'au moins deux pièces. - La boîte à fluide et ledit tronçon sont formés par l'assemblage de deux pièces dont chacune définit sensiblement une moitié de la boîte et une moitié dudit tronçon. - La boîte à fluide et ledit tronçon sont formés par l'assem10 blage de deux pièces dont l'une définit sensiblement une paroi longitudinale de la boîte et l'autre le reste de la boîte et ledit tronçon. - La boîte à fluide et ledit tronçon sont formés par l'assem15 blage de trois pièces dont deux définissent chacune sensiblement une moitié de la boîte et la troisième ledit tronçon. - Lesdites pièces sont à base d'aluminium. - Il est prévu une seconde boîte à fluide s'étendant selon un axe longitudinal contenu dans ledit plan médian, le faisceau d'échange de chaleur étant interposé entre les deux boîtes à fluide, auxquelles sont associées respectivement une tubulure d'entrée de fluide et une tubulure de sortie de fluide, la 25 tubulure associée à la seconde boîte à fluide étant également telle que définie plus haut. L'invention a également pour objet un appareil de chauffage ou de climatisation de l'habitacle d'un véhicule comprenant 30 un radiateur tel que défini ci-dessus, ledit boîtier étant en contact sensiblement étanche à l'air avec une zone de ladite première face frontale qui est dégagée grâce à l'inclinaison et/ou à l'excentration de la première partie de la tubulure. Les caractéristiques et avantages de l'invention sont exposés plus en détail dans la description ci-après, avec référence aux dessins annexés. La figure 1 est une vue en perspective d'un radiateur selon l'invention, montrant partiellement le boîtier d'un appareil de chauffage ou de climatisation dans lequel il est logé. Les figures 2 et 3 sont des vues en élévation, respectivement de côté et de face, du radiateur de la figure 1. Les figures 4 et 5 sont des schémas explicatifs illustrant le calcul des angles d'inclinaison des tubulures. Les figures 6 à 8 sont des représentations schématiques de différentes possibilités d'assemblage des boîtes à fluide et des tubulures dans un radiateur selon l'invention. Les figures 1 à 3 représentent un radiateur de chauffage selon l'invention pour un appareil de chauffage ou de climatisation de l'habitacle d'un véhicule automobile. Le radiateur illustré comprend une boîte à fluide supérieure 1 qui s'étend dans l'exemple selon un axe longitudinal horizon20 tal Ai d'une première face frontale Fl à une seconde face frontale F2 du radiateur, lesquelles s'étendent toutes deux verticalement, et une boîte à fluide inférieure 2 s'étendant selon un axe longitudinal A2 parallèle à l'axe Ai, également de la face Fl à la face F2. Entre les boîtes à fluide 1 et 2 25 est disposé un faisceau d'échange de chaleur 3, qui comprend une rangée de tubes 4, s'étendant chacun verticalement et mutuellement alignés horizontalement entre les faces Fl et F2. Les extrémités supérieure et inférieure de chaque tube 4 pénètrent respectivement dans les boîtes à fluide 1 et 2 pour 30 permettre à un fluide caloporteur de circuler de l'une à l'autre par l'intermédiaire des tubes. Ce fluide caloporteur cède de la chaleur à un flux d'air circulant à travers le faisceau 3, entre les tubes 4. Deux tubulures 5, 6, communiquant respectivement avec les boîtes à fluide 1 et 2, font saillie par rapport à la face frontale Fl, l'une de ces tubulures servant à l'entrée du fluide caloporteur dans le radiateur et l'autre à la sortie du fluide hors du radiateur. Chacune de ces tubulures comprend une première partie sensiblement rectiligne 5-1, 6-1 adjacente à la boîte à fluide correspondante et une seconde partie sensiblement rectiligne 5-2, 6-2, reliée à la première partie par un coude 5-3, 6-3. Selon l'invention, les premières parties 5-1, 6-1 des tubulures sont inclinées par rapport aux axes Ai, A2, et sont en outre excentrées par rapport au plan médian P du radiateur contenant les axes Ai et A2. La représentation schématique de la figure 5 permet de mieux comprendre ces notions d'inclinaison et d'excentration. Sur cette figure, on voit la région d'extrémité d'une boîte à fluide 1 s'étendant jusqu'à une face frontale Fl, à partir de 15 laquelle fait saillie une tubulure 5 comprenant une première partie 5-1 et une seconde partie 5-2 reliées entre elles par un coude 5-3. L'axe longitudinal A3 de la partie 5-1 rencontre la face frontale Fi en un point O qui dans l'exemple est décalé latéralement par rapport au point d'intersection Q1 de 20 l'axe longitudinal Ai de la boîte 1 avec la face Fi. La partie de tubulure 5-1 est donc excentrée par rapport à la boîte à fluide 1. En outre les axes Ai et A3 ne sont pas parallèles, mais forment entre eux un angle aigu. La partie 5-1 est donc inclinée par rapport à l'axe Ai. 25 Revenant aux figures 1 à 3, on constate que les parties de tubulures 5-1 et 6-1 sont toutes deux inclinées et excentrées vers la gauche de la figure 2, dégageant ainsi une partie de la largeur de la face frontale Fi, à droite du plan P, de 30 manière à permettre de ménager une bande plane 10 s'étendant sur toute la hauteur de cette face, facilitant l'obtention d'un contact étanche à l'air avec le boîtier de l'appareil de chauffage, comme on le verra plus loin. On voit également sur les figures 1 à 3 que la partie de tubulure 5-1 est inclinée par rapport au plan P, mais parallèle au plan Pi perpendiculaire à celui-ci et contenant l'axe Ai. Au contraire, la première partie 6-1 de la tubulure inférieure 6 est inclinée à la fois par rapport au plan P et par rapport au plan P2 perpendiculaire à celui-ci et contenant l'axe A2. La seconde partie 5-2 de la tubulure supérieure 5 est 5 orientée horizontalement et parallèlement à la face frontale F1, tandis que la seconde partie 6-2 de la tubulure inférieure 6 s'étend verticalement. La distance Dl, D2 sur laquelle s'étend chaque tubulure à partir de la face Fl dépend de la longueur de sa première partie et du rayon de 10 courbure de son coude. L'inclinaison des premières parties des tubulures permet de réduire cette distance, à égalité de longueur des premières parties et de rayon de courbure des coudes, par rapport à l'état de la technique dans lequel ces premières parties sont orientées selon les axes Ai, A2. De 15 même, l'inclinaison de la première partie 6-1 de la tubulure inférieure 6 permet de réduire la distance D3 dont celle-ci fait saillie par rapport à la face F3, tournée vers la gauche de la figure 2, qui est l'une des faces principales de l'échangeur, traversées par le flux d'air. 20 Les tubulures 5 et 6 sont entièrement comprises entre le plan de la face Fl et les plans P3 et P4 respectivement, perpendiculaires aux axes Ai et A2 et situés aux distances Dl et D2 de cette face, ces derniers plans étant tangents aux coudes 25 5-3, 6-3 ainsi qu'aux parties 5-2, 6-2 qui dans l'exemple des figures 1 à 3 s'étendent parallèlement aux mêmes plans. En variante, les parties 5-2, 6-2 peuvent n'être pas parallèles aux plans P3, P4 et aller en se rapprochant du plan de la face Fl, comme représenté pour la tubulure 5 de la figure 5. 30 Dans ce cas la partie 5-2 n'est plus tangente au plan P3 mais reste comprise entre celui-ci et le plan de la face Fi. La figure 4 montre la région d'extrémité d'une boîte à fluide 1 d'un radiateur selon l'invention, en perspective, et la 35 figure 5 montre en vue de dessus la même région de la boîte à fluide, et la tubulure 5 correspondante. Sur la figure 5, A3 et A4 désignent les axes longitudinaux des parties 5-1 et 5-2 de la tubulure, qui se coupent au point A. L est la distance, sur l'axe A3, entre le point A et le point O d'intersection de l'axe A3 et de la face frontale Fi du radiateur. Ymax désigne l'encombrement maximal autorisé pour la tubulure à partir de la face Fl, dans la direction Y qui est celle de l'axe Ai. Xmax (figure 4) désigne l'encombrement 5 maximal de la tubulure à partir du point O dans la direction OX perpendiculaire au plan P. Sur la figure 4 également, B désigne la projection du point A sur le plan XOY et a et f désignent les angles BOY et AOB respectivement. Les coordonnées du point B dans le repère OX, OY sont L x cos P x sin a et L x cos P x cos a. Pour que le point A, et par conséquent le point B, ne sortent pas des limites Xmax et Ymax, il faut donc respecter les 15 inégalités suivantes: cos f x sin a On peut adopter pour les angles a et P toutes valeurs permettant de respecter ces inégalités. Les figures 6 à 8 représentent différents ensembles composés chacun d'une boîte à fluide et d'un tronçon de tubulure solidaire de celle-ci, obtenus en assemblant, par soudage ou par brasage, des pièces en tôle d'aluminium pliées ou embouties. Ce tronçon représente au moins une région initia30 le, adjacente à la boîte à fluide, de la première partie de la tubulure. Ces types d'assemblage permettent de conférer commodément au tronçon, et par conséquent à la première partie de la tubulure formée en tout ou en partie par celuici, l'inclinaison et/ou l'excentration conformes à l'inven35 tion. Sur la figure 6, deux pièces 11 et 12 définissent chacune sensiblement la moitié de la boîte à fluide 1 et la moitié du tronçon 5-0 de la tubulure. Sur la figure 7, une première pièce 13 définit sensiblement une paroi longitudinale de la boîte 1, et une seconde pièce 14 définit le reste de la boîte et le tronçon 5-0 de la tubulure. Enfin, sur la figure 8, deux pièces 15 et 16 définissent chacune sensiblement une 5 moitié de la boîte 11, et une troisième pièce 17 définit sensiblement le tronçon 5-0 de la tubulure. Le tronçon 5-0 est à chaque fois incliné par rapport au plan de joint des deux parties de la boîte à fluide. La figure 1 montre, outre le radiateur, des éléments 21, 22, 23, adjacents à celui-ci, du boîtier d'appareil, celui-ci n'étant pas davantage représenté pour la visibilité du radiateur. En particulier, l'élément 23 appartient à un couvercle amovible qui vient obturer une ouverture 24 15 permettant le montage du radiateur. Ces éléments sont munis de nervures 25, 26, 27, 28 qui viennent en contact avec le radiateur sur toute sa périphérie pour assurer l'étanchéité à l'air entre l'amont et l'aval de celui-ci. L'invention facilite l'obtention de cette étanchéité grâce à la bande 20 plane 10 (figure 2) qui fournit un siège pour la nervure 28 solidaire du couvercle 23. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit dans lequel le radiateur possède deux boîtes à fluide 25 s'étendant selon des axes parallèles et associées respectivement à deux tubulures s'étendant à partir d'une même face frontale du radiateur. Les variantes suivantes sont notamment possibles, le cas échéant en combinaison: - une seule boîte à fluide; - deux boîtes dont les axes forment un angle entre eux; - une seule tubulure s'étendant à partir d'une face frontale du radiateur; deux tubulures s'étendant respectivement à partir des deux faces frontales et associées soit respectivement aux deux 35 boîtes, soit à la même boîte. Revendications 1. Radiateur de chauffage de l'habitacle d'un véhicule comprenant au moins une première boîte à fluide (1) s'éten5 dant d'une première face frontale (Fl) à une seconde face frontale (F2) du radiateur selon un axe longitudinal (Ai) contenu dans un plan médian (P) du radiateur, un faisceau d'échange de chaleur (3) s'étendant sensiblement selon ledit plan médian (P) à partir de la boîte à fluide pour l'échange 10 de chaleur entre un fluide caloporteur circulant dans celleci et un flux d'air traversant le faisceau, une tubulure d'entrée ou de sortie de fluide (5) faisant saillie à l'extrémité de la boîte à fluide située dans ladite première face frontale (Fl), caractérisé en ce que ladite tubulure (5) 15 présente, à partir de la première face frontale (Fl), une première partie (5-1) inclinée par rapport audit axe longitudinal (Ai) et/ou excentrée par rapport audit plan médian (P). 2. Radiateur selon la revendication 1, dans lequel ladite 20 première partie (5-1) de la tubulure est décalée vers un premier côté dudit plan médian (P) de manière à dégager sur l'autre côté de celui-ci une surface plane (10) dans la première face frontale (Fi) pour un contact étanche à l'air entre le radiateur et un boîtier d'appareil de chauffage 25 contenant celui-ci. 3. Radiateur selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel ladite première partie (5-1) de la tubulure (5) est inclinée par rapport audit plan médian. 30 4. Radiateur selon la revendication 2, dans lequel ladite première partie de la tubulure est inclinée vers ledit premier côté dudit plan médian (P). 5. Radiateur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite première partie (6-1) de la tubulure (6) est inclinée par rapport au plan (P2) contenant l'axe longitudinal (A2) de la boîte à fluide (2) et orthogonal audit plan médian (P). il 6. Radiateur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite première partie (5-1) de la tubulure (5) est reliée par un coude (5-3) à une seconde partie (5-2) qui est située du même côté que la boîte à fluide (1) par rapport 5 à un plan limite (P3) perpendiculaire audit axe longitudinal et tangent audit coude (5-3). 7. Radiateur selon la revendication 6, dans lequel ladite seconde partie (5-2) s'étend sensiblement perpendiculairement 10 audit axe longitudinal (Ai) et est également tangente audit plan limite (P3). 8. Radiateur selon la revendication 6, dans lequel ladite seconde partie (5-2) s'écarte dudit plan limite (P3) à partir 15 dudit coude. 9. Radiateur selon l'une des revendications 6 à 8, dans lequel sont respectées les inégalités suivantes: cos f x sin a s (Xmax/L) cos f x cos a s (Ymax/L) 0 ' a s 2n -r/2 s 3 s r/2 dans lesquelles L est la longueur du vecteur reliant les points d'intersection (O, A) de l'axe médian (A3) de la 25 première partie (5-1) de la tubulure (5) avec la première face frontale (Fl) et avec l'axe médian (A4) de la seconde partie (5-2), a est l'angle formé par ledit vecteur avec ledit plan médian (P), f est l'angle formé par ledit vecteur avec le plan (Pi) contenant l'axe longitudinal (Ai) de la 30 boîte à fluide (1) et orthogonal audit plan médian (P), Ymax est la distance maximale disponible dans le véhicule pour loger la tubulure à partir de la première face frontale (Fi) dans la direction de l'axe longitudinal (Ai) de la boîte à fluide (1) et Xmax est la distance maximale disponible dans 35 le véhicule pour loger la tubulure à partir de l'origine (O) dudit vecteur dans la direction perpendiculaire audit plan médian (P), a et P n'étant pas tous deux nuls. 10. Radiateur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la boîte à fluide (1) et au moins un tronçon, adjacent à celle-ci, de la tubulure (5) sont formés par l'assemblage inséparable d'au moins deux pièces (11, 12). 11. Radiateur selon la revendication 10, dans lequel la boîte à fluide (1) et ledit tronçon sont formés par l'assemblage de deux pièces (11, 12) dont chacune définit sensiblement une moitié de la boîte (1) et une moitié dudit tronçon. 12. Radiateur selon la revendication 10, dans lequel la boîte à fluide (1) et ledit tronçon sont formés par l'assemblage de deux pièces dont l'une (13) définit sensiblement une paroi longitudinale de la boîte (1) et l'autre (14) le reste 15 de la boîte (1) et ledit tronçon. 13. Radiateur selon la revendication 10, dans lequel la boîte à fluide (1) et ledit tronçon sont formés par l'assemblage de trois pièces dont deux (15, 16) définissent chacune 20 sensiblement une moitié de la boîte (1) et la troisième (17) ledit tronçon. 14. Radiateur selon l'une des revendications 10 à 13, dans lequel lesdites pièces sont à base d'aluminium. 25 15. Radiateur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel il est prévu une seconde boîte à fluide (2) s'étendant selon un axe longitudinal (A2) contenu dans ledit plan médian (P), le faisceau d'échange de chaleur (3) étant 30 interposé entre les deux boîtes à fluide, auxquelles sont associées respectivement une tubulure d'entrée de fluide et une tubulure de sortie de fluide (5, 6), la tubulure associée à la seconde boîte à fluide (2) étant également telle que définie dans l'une des revendications précédentes. 35 16. Appareil de chauffage ou de climatisation de l'habitacle d'un véhicule comprenant un radiateur selon l'une des revendications précédentes logé dans un boîtier (21, 22, 23, 24), ledit boîtier étant en contact sensiblement étanche à l'air avec une zone (10) de ladite première face frontale (F1) qui est dégagée grâce à l'inclinaison et/ou à l'excentration de la première partie (5-1) de la tubulure (5).