Brevet FR2930742A1 — publié le 20091106

DISPOSITIF DE REDIRECTION D'UN FLUX D'AIR [000i ~ La présente invention concerne un dispositif de redirection d'un flux d'air. [000i ~ Il est connu du document US-A-5 775 540 deux tendances dans la conception des véhicules. On tend ainsi à diminuer l'espace alloué aux différents organes de fonctionnement du véhicule situés sous le capot afin d'obtenir des véhicules aux lignes modernes. La batterie ou l'alternateur sont des exemples d'organes situés sous le capot. Par ailleurs, le nombre et la complexité des organes de fonctionnement tendent à augmenter. Il en résulte une augmentation de la température des organes situés sous le capot. Une telle augmentation peut entraîner une réduction de l'efficacité des organes. Ainsi, les performances électriques de l'alternateur subissent une diminution importante avec l'élévation de la température. [0002 Le document US-A-5 775 540 propose un déflecteur spécialement conçu monté sur un ensemble de radiateur et ventilateur de refroidissement, de manière à capturer et à rediriger une partie de l'air qui a été amené vers le radiateur, par le haut et par le bas du moteur, entre le haut du moteur et le bas du capot. Sous le côté inférieur du capot, une plaque allongée et creuse sépare spatialement le côté inférieur du capot du haut du moteur. La plaque a une extrémité frontale située au- dessus et à côté de l'extérieur du déflecteur, et s'étend diagonalement le long du capot sous l'extrémité arrière et est située à l'extérieur de l'alternateur. L'air est redirigé le long du côté de la plaque et enfin sur l'alternateur, le refroidissant de ce fait. [0003] Le document FR-A-2 766 302 décrit un moteur électrique, notamment de véhicule automobile, propre à entraîner en rotation une hélice en occasionnant un flux d'air circulant dans une direction privilégiée. Le moteur comprend un circuit de commande à composants électroniques et un radiateur de refroidissement pour évacuer de la chaleur que dégage une partie au moins des composants. Le radiateur comporte des ailettes propres à coopérer avec le flux d'air et agencées en série le long de ladite direction, successivement séparées par un interstice. L'épaisseur des ailettes croît et/ou l'interstice entre les ailettes décroît. [0004] Le document FR-A-2 868 484 décrit ainsi un groupe moto-ventilateur pour véhicules automobiles, du type comprenant, d'une part, une hélice munie de pales sensiblement radiales et reliées entres elles par un moyeu central entraîné en rotation par un moteur électrique et, d'autre part, un support d'hélice formé par un cadre placé sur la face arrière d'au moins un radiateur de refroidissement et comportant un orifice de positionnement de cette hélice, ladite hélice aspirant l'air à travers ce radiateur de refroidissement. L'hélice comporte au moins une portion périphérique débordant latéralement par rapport au radiateur de refroidissement et déterminant au moins une zone de captation d'air frais en dehors dudit radiateur et raccordée par des moyens de canalisation de cet air frais vers au moins un boîtier électronique à refroidir. [0005 ] Le document JP-A-2005 047370 décrit un conduit d'air pour amener de l'air extérieur pris devant l'échangeur de chaleur pour refroidir l'alternateur. [0006 ] Mais les documents précités sont des solutions complexes. [0007] Il existe donc un besoin pour un dispositif plus simple permettant de refroidir les organes de fonctionnement du véhicule situés sous le capot. [0008 ] Pour cela, l'invention propose un dispositif de redirection d'un flux d'air, le flux d'air étant selon une direction prédéterminée, le dispositif comprenant des ailettes comportant un bord d'attaque et un bord de fuite, le bord d'attaque étant de forme elliptique et le bord de fuite étant sensiblement selon la direction prédéterminée. [0009 ] Avantageusement, le dispositif peut également comporter les caractéristiques suivantes : [col o ] Les ailettes ont une concavité dirigée vers le flux d'air. [0011 ] Les ailettes forment des rangées, de préférence au nombre de quatre ou cinq, et de préférence encore concentriques. [0012 ] Les ailettes comportent en outre un axe propre et les ailettes sont inclinées par rapport à leur axe propre d'un angle compris entre 25° et 35°. [0013 ] La présente invention a également pour moteur un groupe moto-ventilateur comprenant le dispositif tel que défini plus haut, et plus précisément un groupe moto-ventilateur comprenant en outre un ventilateur ayant un axe de rotation identique à celui du dispositif. [0014 ] Enfin, l'invention a également pour objet un véhicule comportant un tel groupe moto-ventilateur, et dans une variante plus particulièrement préférée comprenant en outre un alternateur vers lequel le dispositif (30) redirige une partie du flux d'air. [0015 ] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit des modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple uniquement et en références aux dessins qui montrent : • figure 1, une vue schématique d'un bloc de façade de refroidissement de véhicule ; • figure 2, une vue schématique du profil d'un exemple d'ailette ; • figure 3, une vue schématique d'un exemple de buse de groupe moto- ventilateur. [0016 ] Il est proposé un dispositif de redirection d'un flux d'air, le flux d'air étant selon une direction prédéterminée. Le dispositif comprend des ailettes comportant un bord d'attaque et un bord de fuite, le bord d'attaque étant de forme elliptique et le bord de fuite étant sensiblement selon la direction prédéterminée. [0017 ] Un dispositif avec de telles ailettes est une solution simple pour permettre de refroidir les organes situés sous le capot, comme l'alternateur. En effet, le dispositif redirige une partie d'un flux d'air relativement frais vers les organes de fonctionnement du véhicule. La température des organes est ainsi diminuée. De cette manière, la performance des organes peut être augmentée. Par exemple, l'alternateur délivre plus de courant lorsque la température de l'alternateur est diminuée. La diminution de température réduit aussi les risques de surchauffe et augmente la durée de vie des organes. La sécurité des organes est donc renforcée. [0018 ] La figure 1 est une vue schématique en perspective d'un bloc 10 de façade de refroidissement de véhicule. Le bloc 10 sert au refroidissement du véhicule et plus particulièrement au refroidissement des organes de fonctionnement du véhicule situés sous le capot. [0019 ] Le bloc 10 comprend un support 12, comportant des cloisons 14 latérales et des traverses inférieures 16 et supérieures 18. Le support 12 détermine ainsi un logement pour un module 20 d'échange de chaleur, module 20 qui sert notamment à échanger de la chaleur entre l'extérieur et des fluides de refroidissement utilisés pour refroidir le véhicule. [0020 ] Le module 20 peut ainsi comporter un condenseur 22 servant à condenser une vapeur. Une telle condensation est utile pour le circuit de climatisation du véhicule qui permet de refroidir l'habitacle. Le module 20 peut également comprendre un radiateur 24 de refroidissement. Le radiateur 24 refroidit le moteur du véhicule. Un échangeur 25 air-air peut aussi faire partie du module 20. L'échangeur 25 permet de transférer de l'énergie thermique de l'air frais vers de l'air chaud, sans mélanger l'air frais et l'air chaud. L'air chaud peut ainsi être refroidi. [0021 ] Le module 20 peut en outre intégrer un groupe moto-ventilateur 26. Le groupe moto-ventilateur 26 permet de forcer la circulation de l'air extérieur à travers le condenseur 22 et le radiateur 24. Le groupe moto-ventilateur 26 comporte un ventilateur 28. Le ventilateur 28 génère un flux d'air depuis l'extérieur vers le groupe moto-ventilateur 26 par la rotation de pales 46 autour d'un moyeu 48 central. Dans un tel cas, le flux d'air a une direction prédéterminée depuis l'extérieur vers le ventilateur 28. [0022 ] Un dispositif 30 de redirection de flux d'air peut en outre faire partie du module 20. Le dispositif 30 permet d'amener une partie d'un flux d'air relativement frais vers les organes situés sous le capot du véhicule. On entend par l'expression � flux d'air relativement frais � un flux d'air dont la température est inférieure à la température de l'organe à refroidir. Le flux d'air considéré ici a une direction prédéterminée correspondant à la direction de déplacement principal du flux. [0023 ] Le dispositif 30 comprend des ailettes 32. Une vue schématique du profil d'un exemple d'ailette 32 est représentée sur la figure 2, où trois axes X, Y et Z sont définis par soucis de clarté. L'axe X correspond à la direction prédéterminée du flux d'air et l'axe Z correspond à la direction orthogonale au profil de l'ailette 32. L'axe Z est appelé axe propre de l'ailette 32. L'axe Y correspond à la direction orthogonale aux deux axes X et Z. L'axe Y est en particulier orthogonal à la direction privilégiée. [0024] L'ailette 32 comporte un bord d'attaque 34. Le bord d'attaque 34 est la partie de l'ailette 32 qui entre la première en contact avec le flux d'air. Le bord d'attaque 34 a une forme elliptique. Cela signifie que le profil du bord d'attaque 34 forme une partie d'ellipse. Une ellipse est une courbe plane dont tous les points sont tels que la somme de la distance d'un point de l'ellipse à deux points fixes appelés foyers est une constante. [0025 ] L'ailette 32 comporte en outre un bord de fuite 36. Le bord de fuite 36 est la partie de l'ailette 32 qui entre la dernière en contact avec le flux d'air. Le bord de fuite 36 est sensiblement selon la direction prédéterminée du flux d'air, c'est-à- dire l'axe X. [0026 ] Une telle forme des bords d'attaque 34 et de fuite 36 est plus favorable du point de vue aérodynamique qu'un bord d'attaque 34 et de fuite 36 à angles vifs et quasiment rectilignes selon la direction orthogonal au flux d'air. Un bord d'attaque 34 et de fuite 36 droits sensiblement selon l'axe Y font obstacle à l'écoulement du flux d'air. Cela entraîne le décollement des filets d'air du flux d'air au passage de l'ailette 32. Des tourbillons aussi appelés zones de recirculation sont ainsi formés et causent des pertes de charges. [0027] Au contraire, une forme elliptique du bord d'attaque 34 et une forme rectiligne du bord de fuite 36 sensiblement selon X sont optimisées pour faire le moins possible obstacle à l'écoulement du flux d'air et diminuer les pertes de charge. Cela permet de mieux rediriger le flux d'air vers les organes situés sous le capot comme l'alternateur. Bien que le flux d'air puisse déjà avoir servi à refroidir des fluides, le flux d'air est encore suffisamment froid pour que la température des organes de fonctionnement du véhicule situés sous le capot puisse être diminuée. Les performances des organes sont donc améliorées. Les risques de surchauffe sont également réduits et la durée de vie est augmentée. [0028 ] Selon l'exemple de la figure 2, l'ailette 32 comprend une surface intérieure 40 et une surface extérieure 42. Le profil du bord d'attaque 34 est situé entre deux extrémités que sont les points A et B, le point A étant sur la surface intérieure 40 et le point B sur la surface extérieure 42. Le profil bord d'attaque 34 a une forme de demi-ellipse dont le petit axe est selon l'axe Y et le grand axe selon l'axe X. Le petit axe est confondu avec le segment reliant le point A au point B. La demi-ellipse passe donc par les points A et B. Le profil du bord d'attaque 34 est situé entre deux extrémités que sont les points C et D, le point C étant sur la surface intérieure 40 et le point D sur la surface extérieure 42. Le bord de fuite 36 est rectiligne. [0029 ] De plus, dans l'exemple de la figure 2, les ailettes 32 ont une forme incurvée permettant de définir une concavité. La concavité des ailettes 32 est dirigée vers le flux d'air pour augmenter encore leur efficacité aérodynamique. [0030 ] L'orientation des ailettes 32 peut aussi être optimisée pour rendre plus efficace la redirection du flux d'air vers les organes. Ainsi, une inclinaison de 25 à 35° des ailettes 32 par rapport à l'axe Z permet d'améliorer encore la redirection du flux d'air par le dispositif 30. [0031 ] La figure 3 est une vue schématique de derrière d'un exemple de groupe moto-ventilateur 26 comprenant le dispositif 30. [0032 ] Dans un tel exemple, la redirection du flux d'air par le dispositif 30 permet d'améliorer les performances du groupe moto-ventilateur 26 pour un même débit d'air par rapport aux performances obtenues par le même groupe moto-ventilateur 26 en l'absence du dispositif 30. Le groupe moto-ventilateur 26 a ainsi un meilleur rendement aérolique et électrique. La consommation électrique du groupe moto-ventilateur 26 est diminuée. La taille ou la classe du groupe moto-ventilateur 26 peut également être réduite pour obtenir la même efficacité de refroidissement des organes situés sous le capot. Le coût du groupe moto-ventilateur 26 peut ainsi être réduit. [0033 ] Le ventilateur 28 du groupe moto-ventilateur 26 peut en outre comprendre un axe de rotation, l'axe X dans le cas de la figure 3. Le dispositif 30 peut être axisymétrique par rapport à l'axe de rotation pour que le dispositif 30 s'insère en prenant un espace minimal sous le capot, l'expression axisymétrique devant être entendue au sens de la présente invention comme signifiant que le dispositif 30 a le même axe que le ventilateur 28, même si le dispositif 30 n'est pas à symétrie de révolution, les rangées étant disposées seulement sur un secteur angulaire privilégié. [0034] En outre, la figure 3 montre qu'il est avantageux que les ailettes 32 forment des rangées 38. On entend par rangée 38 une assemblée d'ailettes 32 qui se suivent en formant une ligne, la ligne pouvant être une ligne courbe. L'agencement en rangées 38 améliorent la redirection du flux d'air puisque l'action de plusieurs ailettes 32 est conjuguée. Dans le cas de la figure 3, les ailettes forment des rangées 38 en forme d'arc de cercle. [0035 ] Le nombre de rangées 38 du dispositif 30 peut en outre être optimisé pour augmenter encore l'efficacité du dispositif 30. Ainsi, le dispositif 30 peut comprendre quatre ou cinq rangées. Dans la figure 3, le dispositif 30 comporte quatre rangées 38 d'ailettes 32. [0036 ] Selon l'exemple de la figure 3, les rangées 38 peuvent en outre être concentriques afin de rediriger encore plus efficacement une partie du flux d'air. [0037 ] De préférence, les rangées forment un secteur angulaire particulier, dont la position ainsi que la taille dépendent de l'organe situé sous le capot du véhicule à refroidir plus spécifiquement. Notamment, si l'organe est l'alternateur situé derrière le moteur et juste en dessous du capot, il est avantageux que le secteur angulaire soit situé vers le capot plutôt que vers le sol afin de rediriger efficacement le flux. [0038 ] Par ailleurs, les dimensions caractéristiques des ailettes 32 peuvent aussi être optimisées pour améliorer la redirection du flux d'air. Notamment, le groupe moto-ventilateur 26 peut être à symétrie de révolution et avoir un rayon R. Le groupe moteur-ventilateur 26 peut ainsi comporter en outre une couronne circulaire 50 et. On entend par rayon R du groupe moto-ventilateur 26 la distance entre le centre du moyeu 48 et un point de la couronne circulaire 50, et par D le diamètre correspondant égal à 2R. [0039 ] A noter que dans une variante de l'invention, il est également possible de substituer à ce rayon R, le rayon du dispositif 30, qui est en fait très proche de celui du GMV dans son ensemble. [0040 ] Les dimensions caractéristiques des ailettes 32 peuvent ainsi être 20 déterminées en fonction du rayon R. [0041 ] La surface intérieure 40 s'étend des points A à c et a un premier rayon R1 de courbure compris entre 0,4594 et 0,4865 fois le diamètre D. La surface extérieure 42 s'étend des points B à D et a un second rayon R2 de courbure compris entre 0,4459 et 0,4730 fois le diamètre D. 25 [0042 ] L'épaisseur e1 du bord d'attaque 34 correspond à la longueur AB, c'est-à-dire la distance entre les deux extrémités du bord d'attaque 34. L'épaisseur e1 est comprise entre 0,006756 et 0,007838 fois le diamètre D. L'épaisseur e2 du bord de fuite est définie comme la longueur CD, c'est-à-dire la distance entre les deux extrémités du bord de fuite 36. L'épaisseur e2 est comprise entre 0,005405 et 0,006487 fois le diamètre D. [0043 ] La longueur L1 de l'ailette 32 le long de l'axe X correspond à la distance la plus grande entre les projetés orthogonaux des points du profil de l'ailette 32 sur l'axe X. La longueur L1 est comprise entre 0,0378 et 0,0433 fois le diamètre D. Similairement, la longueur L2 de l'ailette 32 le long de l'axe Y correspond à la distance la plus grande entre les projetés orthogonaux des points du profil de l'ailette 32 sur l'axe Y. La longueur L2 est entre 0,0243 et 0,027 fois le diamètre D. [0044 ] De telles dimensions de l'ailette 32 permettent d'améliorer la redirection du flux d'air par le dispositif 30. [0045] En particulier, si le diamètre D du groupe moto-ventilateur 26 vaut 370 mm, l'ailette 32 a les dimensions suivantes : un premier rayon de courbure R1 compris entre 170 mm et 180 mm, un second rayon de courbure compris R2 entre 165 mm et 175 mm, une épaisseur e1 entre 2,5 mm et 2,9 mm, une épaisseur e2 entre 2 mm et 2,4 mm, une longueur L1 entre 14 mm et 16 mm et une longueur L2 entre 9 mm et 10 mm. [0046 ] Le dispositif 30 avec des ailettes 32 ainsi optimisées peut être utilisé pour refroidir tout organe situé sous le capot comme l'alternateur ou le refroidisseur d'air suralimenté. [0047] Les modes de réalisation décrits ci-dessus et les figures doivent être considérés comme ayant été présentés à titre illustratif et non restrictif, et l'invention n'est pas censée être limitée aux détails fournis ici mais peut être modifiée en restant dans le cadre de la portée des revendications annexées. En particulier, le groupe moto-ventilateur peut être un groupe moto-ventilateur additionnel, par exemple placé derrière le refroidisseur d'air suralimenté. REVENDICATIONS1. Un dispositif (30) de redirection d'un flux d'air, le flux d'air étant selon une direction prédéterminée, le dispositif (30) comprenant : - des ailettes (32) comportant un bord d'attaque (34) et un bord de fuite (36), le bord d'attaque (34) étant de forme elliptique et le bord de fuite (36) étant sensiblement selon la direction prédéterminée. 2. Le dispositif (30) selon la revendication 1, dans lequel les ailettes (32) ont une concavité dirigée vers le flux d'air. 3. Le dispositif (30) selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel les ailettes (32) forment des rangées (38). 4. Le dispositif (30) selon la revendication 3 comprenant quatre ou cinq rangées (38). 5. Le dispositif (30) selon l'une des revendications 3 ou 4, dans lequel les rangées (38) sont concentriques. 6. Le dispositif (30) selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel les ailettes (32) comportent en outre un axe propre et les ailettes (32) sont inclinées par rapport à leur axe propre d'un angle compris entre 25° et 35°. 7. Un groupe moto-ventilateur (26) comprenant le dispositif (30) selon l'une des revendications précédentes 1 à 6. 8. Le groupe moto-ventilateur (26) selon la revendication 7, comprenant en outre un ventilateur (28) ayant un axe de rotation identique à celui du dispositif (30). 9. Le groupe moto-ventilateur (26) selon l'une des revendications 7 ou 8, étant à symétrie de révolution et ayant un diamètre (D) dans lequel les ailettes (32) 25 comporte :- une surface intérieure (40) avec un premier rayon de courbure (R1) compris entre 0,4594 et 0,4865 fois le diamètre (D) du groupe moto-ventilateur (26), - une surface extérieure (42) avec un second rayon de courbure (R2) compris entre 0,4459 et 0,4730 fois le diamètre (D) du groupe moto-ventilateur (26), - une épaisseur (e1) du bord d'attaque (34) comprise entre 0,006756 et 0,007838 fois le diamètre (D) du groupe moto-ventilateur (26), - une épaisseur (e2) du bord de fuite (36) comprise entre 0,005405 et 0,006487 fois le diamètre (D) du groupe moto-ventilateur (26), - une longueur (L1) le long de la direction privilégiée comprise entre 0,0378 et 0,0433 fois le diamètre (D) du groupe moto-ventilateur (26), - une longueur (L2) le long de la direction orthogonale à la direction privilégiée 0,0243 et 0,027 fois le diamètre (D) du groupe moto-ventilateur (26). 10. Un véhicule comprenant le groupe moto-ventilateur (26) selon l'une des revendications 7 à 9. 11. Le véhicule selon la revendication 10 comprenant en outre un alternateur vers lequel le dispositif (30) redirige une partie du flux d'air.