Brevet FR3025000A1 — publié le 20160226

DISPOSITIF DE REFROIDISSEMENT POUR ACCESSOIRES MOTEUR DE VEHICULE AUTOMOBILE [0001] La présente invention concerne un dispositif permettant de refroidir un alternateur et un compresseur de climatisation utilisés conjointement en tant qu'accessoires moteur d'un véhicule. [0002] L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, dans le domaine automobile. [0003] Dans un véhicule automobile, certains organes doivent être entraînés par le moteur pour pouvoir fonctionner. C'est le cas notamment des accessoires moteur tels que l'alternateur et le compresseur de climatisation. C'est ainsi qu'en pratique, ces deux organes se retrouvent généralement couplés au vilebrequin du moteur, par l'intermédiaire d'un système de transmission mettant classiquement en oeuvre une courroie d'entraînement et des poulies. [0004] Les accessoires moteur sont amenés à subir d'importantes contraintes thermiques au cours de l'utilisation du véhicule dans lequel ils sont montés. Tout d'abord, l'alternateur et le compresseur de climatisation sont des appareils dont le fonctionnement est intrinsèquement exothermique. De plus, ils sont habituellement implantés dans une zone du compartiment moteur qui est située entre le bloc avant et le moteur, c'est-à-dire dans un environnement particulièrement chaud. Enfin, ils sont positionnés au plus près du moteur du fait de leur couplage en entraînement, et subissent donc d'autant plus intensément les émissions de chaleur de ce dernier. [0005] Bien entendu, l'air qui pénètre dans le compartiment moteur via la face avant du véhicule, a naturellement tendance à refroidir les accessoires moteur. Mais ce phénomène est parfois insuffisant dans les conditions les plus sévères, notamment en ce qui concerne l'alternateur qui s'avère à l'usage particulièrement sensible à la chaleur. [0006] Pour remédier à cette difficulté, on a déjà pensé à favoriser le refroidissement de l'alternateur en générant à travers lui un véritable flux d'air capable d'évacuer efficacement les calories. La solution consiste à ajourer significativement le corps de cet organe et à monter, à l'intérieur et/ou à l'extérieur de ce dernier, une ou plusieurs hélices de ventilation fixées directement sur le rotor. 3025000 2 [0007] Ce traditionnel système de refroidissement présente toutefois l'inconvénient d'offrir une efficacité insuffisante dans le cadre de l'application des futures normes européennes en matière d'émissions polluantes, et notamment de la norme Euro 6.2 qui concerne les rejets polluants des moteurs à combustion. 5 [0008] Ces nouvelles contraintes réglementaires vont en effet conduire les constructeurs automobiles à améliorer l'aérodynamisme des véhicules. Mais en augmentant l'étanchéité des faces avants et en généralisant les entrées d'air pilotées, les compartiments moteur des véhicules vont être de moins en moins ventilés à l'avenir. [0009] Les constructeurs automobiles vont aussi être poussés à optimiser le 10 fonctionnement du moteur, quitte à implanter autour de nouveaux organes de dépollution. Mais une telle démarche va malheureusement accroître l'encombrement général sous le capot, ce qui va perturber encore davantage la circulation de l'air dans le compartiment moteur. [0010] Au final, si les compartiments moteur des véhicules deviennent de moins en 15 moins ventilés et toujours plus encombrés, la température sous capot va inévitablement atteindre des niveaux élevés même en usage courant. Le refroidissement va ainsi devenir problématique pour les accessoires moteurs, voire même critique dans le cas de l'alternateur. [0011] Aussi, le problème technique à résoudre par l'objet de la présente invention, est 20 de proposer un dispositif pour le refroidissement d'un alternateur et d'un compresseur de climatisation utilisés conjointement en tant qu'accessoires d'un moteur de véhicule, dispositif de refroidissement qui permettrait d'éviter les problèmes de l'état de la technique en offrant notamment une efficacité accrue quelles que soient les conditions d'utilisation. [0012] La solution au problème technique posé consiste, selon la présente invention, en 25 ce que le dispositif de refroidissement comporte des premiers moyens de ventilation aptes à générer un flux d'air pulsé à travers l'alternateur, des moyens déflecteurs aptes à dévier le flux d'air pulsé en provenance de l'alternateur, en direction du compresseur de climatisation, ainsi que des seconds moyens de ventilation aptes à générer un flux d'air aspiré autour du compresseur de climatisation. 30 [0013] II est entendu qu'à ce stade de la description, les premiers moyens de ventilation peuvent être constitués par n'importe quel organe à même de souffler de l'air au niveau de l'alternateur, tandis que les seconds moyens de ventilation peuvent se présenter sous la 3025000 3 forme d'un quelconque organe en mesure d'aspirer de l'air au niveau du compresseur de climatisation. De la même manière, les moyens déflecteurs peuvent être constitués par tout organe capable de capter le flux d'air sortant de l'alternateur, et de le conduire jusqu'au compresseur de climatisation. 5 [0014] Dans le cadre de l'invention, les premiers moyens de ventilation servent à refroidir l'alternateur, tandis que les seconds moyens de ventilation sont chargés du refroidissement du compresseur de climatisation. Les moyens déflecteurs jouent quant à eux un rôle plus passif qui consiste à simplement à canaliser de l'air, mais il s'avère essentiel car il permet de créer une véritable synergie entre les premiers moyens de 10 ventilation et les seconds moyens de ventilation. La présence des moyens déflecteurs permet en effet de combiner le flux d'air pulsé circulant au niveau de l'alternateur avec le flux d'air aspiré circulant au niveau du compresseur de climatisation, et de générer ainsi un unique écoulement d'air au parcours bien défini. [0015] Pour illustrer cette notion de synergie, on peut par exemple considérer ce qu'il se 15 passe au niveau du compresseur de climatisation. Et on remarque alors qu'en produisant le flux d'air aspiré, les seconds moyens de ventilation participent aussi à l'extraction du flux d'air pulsé provenant des moyens déflecteurs. [0016] Quoi qu'il en soit, l'invention telle qu'ainsi définie présente l'avantage de présenter une grande efficacité pour refroidir conjointement un alternateur et un compresseur de 20 climatisation, et plus généralement des accessoires moteur d'un véhicule. La présence des premiers et des seconds moyens de ventilation permet en effet d'augmenter individuellement les capacités de refroidissement respectives de l'alternateur et du compresseur de climatisation. Mais l'action des moyens déflecteurs, qui conduit à la création d'un unique flux d'air de refroidissement circulant le long d'un parcours défini, 25 permet pour sa part d'évacuer la chaleur de façon optimale aussi bien au niveau de l'alternateur qu'au niveau du compresseur de climatisation. [0017] Bien évidemment, le flux d'air qui est rejeté au final par les seconds moyens de ventilation, a naturellement tendance à brasser l'air présent dans la zone des accessoires qui s'étend entre le bloc avant du véhicule et le moteur. Cela va avoir pour conséquence 30 avantageuse d'améliorer le refroidissement de tous les organes implantés dans cet espace, notamment dans le cas où le moteur du véhicule est équipé d'un collecteur d'échappement avant. 3025000 4 [0018] La présente invention concerne en outre les caractéristiques qui ressortiront au cours de la description qui va suivre, et qui devront être considérées isolément ou selon toutes leurs combinaisons techniques possibles. Cette description, donnée à titre d'exemple non limitatif, est destinée à mieux faire comprendre en quoi consiste l'invention 5 et comment elle peut être réalisée. La description est par ailleurs donnée en référence aux dessins annexés dans lesquels: [0019] La figure 1 illustre de manière schématique un moteur de véhicule automobile auquel sont couplés un alternateur et un compresseur de climatisation. [0020] La figure 2 est une vue de côté montrant en détail l'alternateur et le compresseur 10 de climatisation de la figure 1, associés à un dispositif de refroidissement conforme à l'invention dans lequel les premiers et les seconds moyens de ventilation sont tous deux représentés dans une position active. [0021] La figure 3 constitue une vue analogue à la figure 2 mais en perspective latérale et avec le dispositif de refroidissement partiellement représenté puisque seuls les premiers 15 moyens de ventilation et les moyens déflecteurs sont visibles, lesdits premiers moyens de ventilation étant représentés dans une position passive. [0022] La figure 4 est une vue similaire à la figure 3, mais sans moyens déflecteurs et avec les premiers moyens de ventilation dans une position active. [0023] La figure 5 est une vue de côté illustrant l'alternateur équipé d'une hélice de 20 ventilation dont les pales sont dans une position repliée. [0024] La figure 6 est une vue analogue à la figure 5, mais en vue de face. [0025] La figure 7 est une vue de côté faisant apparaître l'alternateur avec une hélice de ventilation dont les pales sont en cours de déploiement. [0026] La figure 8 est une vue analogue à la figure 7, mais en vue de face. 25 [0027] La figure 9 est une vue de côté montrant l'alternateur couplé à une hélice de ventilation dont les pales sont dans une position déployée. [0028] La figure 10 est une vue analogue à la figure 9, mais en vue de face. [0029] Pour des raisons de clarté, les mêmes éléments ont été désignés par des références identiques. De même, seuls les éléments essentiels pour la compréhension de 3025000 5 l'invention ont été représentés, et ceci sans respect de l'échelle et de manière parfois schématique. [0030] La figure 1 illustre un moteur 100 de véhicule automobile qui est équipé de deux accessoires moteur, à savoir d'un alternateur 200 et d'un compresseur de climatisation 5 300. De manière traditionnelle, ces deux appareils sont couplés en entraînement avec le vilebrequin 110 du moteur 100, par l'intermédiaire d'un système de transmission mettant en oeuvre une courroie 120 qui coopère avec trois poulies 130, 131, 132 respectivement solidaires du vilebrequin 110, de la partie rotative de l'alternateur 200 et de la partie rotative du compresseur de climatisation 300. 10 [0031] Ainsi qu'on peut le voir sur la figure 2, l'agencement classique de la figure 1 peut être avantageusement complété par un dispositif de refroidissement 1 conforme à l'invention, afin de garantir le refroidissement optimal de l'alternateur 200 et du compresseur de climatisation 300. [0032] Conformément à l'objet de la présente invention, le dispositif de refroidissement 1 15 est tout d'abord doté de premiers moyens de ventilation 10 qui sont à même de créer un flux d'air pulsé à travers l'alternateur 200 (flèches f1 et f2) dont la structure est avantageusement ajourée pour permettre l'entrée et la sortie de l'air, et donc sa circulation à l'intérieur. Le dispositif de refroidissement 1 est également pourvu de moyens déflecteurs 20 qui sont capables de capter le flux d'air pulsé en provenance de 20 l'alternateur 200, et de le diriger en direction du compresseur de climatisation 300. Enfin, le dispositif de refroidissement 1 dispose des seconds moyens de ventilation 30 qui sont en mesure de produire un flux d'air aspiré autour du compresseur de climatisation 300 (flèches f3 et f4), permettant de ce fait également l'extraction du flux d'air pulsé provenant des moyens déflecteurs 20. 25 [0033] Selon une caractéristique de l'invention, les premiers moyens de ventilation 10 sont constitués par une hélice de ventilation soufflante 11 qui est positionnée à l'extérieur de l'alternateur 200, en regard de la face avant 210 de ce dernier. Cette hélice soufflante 11 est donc une hélice externe qui est placée devant et sensiblement dans l'axe de la partie de l'alternateur 200, qui est couplée en entraînement avec le vilebrequin 110 du 30 moteur 100 et qui supporte donc la poulie 131. [0034] II est entendu que l'hélice soufflante 11 peut être montée rotative de manière indépendante par rapport à l'alternateur 200, et disposée de son propre système d'entraînement. Cependant, et conformément à un mode de réalisation actuellement 3025000 6 préféré de l'invention, elle peut aussi être couplée directement à la partie mobile, formant rotor, de l'alternateur 200. [0035] Ainsi donc, et de manière particulièrement avantageuse, l'hélice soufflante 11 est ici solidarisée de manière coaxiale à la partie mobile de l'alternateur 200, formant rotor, qui 5 est destinée à être entraînée en rotation axiale par le moteur 100. Tout comme l'alternateur 200, l'hélice soufflante 11 va donc être entraînée directement par le moteur 100. Sa rotation va s'opérer de façon concomitante et proportionnelle à celle du rotor, ce qui va permettre d'adapter automatiquement le niveau de ventilation à la vitesse de fonctionnement de l'alternateur 200. 10 [0036] Selon une autre caractéristique de l'invention, les seconds moyens de ventilation 30 se présentent sous la forme d'une hélice de ventilation aspirante 31 qui est positionnée à l'extérieur du compresseur de climatisation 300, en regard de la face avant 310 de ce dernier. De manière analogue à ce qui a été dit précédemment, l'hélice aspirante 31 est une hélice externe qui est placée devant et sensiblement dans l'axe de la partie du 15 compresseur de climatisation 300, qui est couplée en entraînement avec le vilebrequin 110 du moteur 100 et qui supporte donc la poulie 132. [0037] Là encore, il est entendu que l'hélice aspirante 31 peut être montée rotative de manière indépendante par rapport au compresseur de climatisation 300, et disposée de son propre système d'entraînement. Cependant, et conformément à là encore à un mode 20 de réalisation actuellement préféré de l'invention, elle peut aussi être couplée directement à la partie rotative du compresseur de climatisation 300. [0038] C'est ainsi que manière particulièrement avantageuse, l'hélice aspirante 31 est ici solidarisée de manière coaxiale à la partie mobile du compresseur de climatisation 300, qui est destinée à être entraînée en rotation axiale par le moteur 100. L'hélice aspirante 31 25 va donc être entraînée directement par le moteur 100, tout comme le compresseur de climatisation 300. Sa rotation va s'opérer de façon concomitante et proportionnelle à celle de la partie rotative du compresseur de climatisation 300, ce qui va permettre d'adapter automatiquement le niveau de ventilation à la vitesse de fonctionnement dudit compresseur de climatisation 300. 30 [0039] Dans ce mode particulier de réalisation, choisi uniquement à titre d'exemple, le dispositif de refroidissement 1 constitue donc un système de refroidissement par ventilation, dans lequel les flux d'air mis en jeu sont générés via des hélices externes qui 3025000 7 sont entraînées en rotation par le moteur 100, tout comme les accessoires moteur auxquels elles sont respectivement associées. [0040] Conformément à un mode de réalisation actuellement préféré de l'invention, chaque hélice de ventilation 11, 31 est doté de pales 12, 32 dont au moins une partie est 5 réalisée en alliage à mémoire de forme. Cet alliage à mémoire est par ailleurs choisi de manière à ce que les pales 12, 32 soient à même de se déformer en fonction de la température environnante, entre une position repliée lorsque ladite température environnante est inférieure à un seuil minimal déterminé, et une position déployée lorsque ladite température environnante est supérieure à un seuil maximal déterminé. 10 [0041] Un alliage à mémoire de forme est un matériau qui possède notamment la propriété de se déformer de façon réversible en fonction de la température. Il est donc possible à une pale 12, 32 réalisée dans un tel matériau, d'adopter deux formes stables distinctes préalablement mémorisées, lorsque sa température varie autour d'une température critique. Bien entendu, si la transition n'est pas instantanée mais s'opère 15 comme ici sur une certaine gamme de température s'étendant d'un seuil minimal à un seuil maximal, la pale 12, 32 prendra une multitude de positions intermédiaires. Il est à noter qu'un apprentissage est nécessaire pour mémoriser les deux formes stables retenues. En pratique, le choix de l'alliage à mémoire de forme et le définition de sa composition se feront en fonction de la température optimale de fonctionnement 20 recherchée, elle-même dépendante du cahier des charges des accessoires moteur 200, 300. [0042] De manière particulièrement avantageuse, les formes stables préalablement mémorisées sont définies de telle sorte que lorsque les pales 12, 32 sont en position repliée, chaque hélice de ventilation 11, 31 soit en mesure de générer un flux d'air de débit 25 minimal pour une vitesse de rotation donnée, mais que lorsque les pales 12, 32 sont en position déployée, chaque hélice de ventilation 11, 31 soit à même de produire un flux d'air de débit maximal pour une vitesse de rotation donnée. Cela signifie en d'autres termes qu'à vitesse de rotation constante, chaque hélice 11, 31 est capable de générer un flux d'air dont le débit va varier en fonction de la température environnante. 30 [0043] les figures 5 à 10 illustrent parfaitement les propriétés des hélices de ventilation 11, 31 précédemment décrites, et notamment le fait que les pales 12, 32 sont conçues de manière à se déformer progressivement sur toute une gamme de température comprise entre un seuil minimal et un seuil maximal de température. 3025000 8 [0044] Les figures 5 et 6 montrent en effet que pour de faibles températures, par exemple inférieures à un seuil minimal de 80°C, les pales 12, 32 adoptent une forme repliée. Concrètement, elles s'étendent radialement mais sensiblement à plat de manière à former une sorte de flasque. Ce dernier étant intrinsèquement inopérant en terme de 5 ventilation, chaque hélice 11, 31 se retrouve placé dans une position passive qui a pour avantage de minimiser les perturbations aéro-acoustiques. [0045] Les figures 7 et 8 correspondent à des températures moyennes, par exemple comprise entre le seuil minimal de 80°C et un seuil maximal de 130°C. Dans cette gamme de températures, les pales 12, 32 adoptent une multitude de formes partiellement 10 déployées, compte tenu de la progressivité de leur déformation. Mais de manière générale, elles s'étendent radialement et de manière légèrement incliné sur leur axe. Chaque hélice 11, 31 est alors en mesure de créer localement des tourbillons d'air qui favorise le renouvellement de l'air frais à proximité directe de l'accessoire moteur 200, 300 auquel elle est associée. 15 [0046] Les figures 9 et 10 font quant à elles apparaître que pour de fortes températures, par exemple supérieures au seuil maximal de 130°C, les pales 12, 32 prennent une forme totalement déployée. Concrètement, elles s'étendent toujours radialement mais avec une vrille prononcée, ce qui leur confère une forme générale sensiblement hélicoïdale. Chaque hélice 11, 31 se retrouve ainsi dans une position pleinement active puisqu'elle est à même 20 de générer un flux d'air pulsé ou aspiré selon le cas, au niveau de l'accessoire moteur 200, 300 auquel elle est associée. [0047] Bien entendu, d'autres formes sont envisageables pour les pales 12, 32 en position repliée. On pense notamment à une configuration dans laquelle les pales 12, 32 sont enroulées les unes sur les autres autour du moyeu de l'hélice, pour former une sorte 25 de tube. Pour passer en position déployée, chaque pale 13, 32 doit alors à se redresser en se déroulant, tout en se vrillant jusqu'à atteindre une position radiale et une forme sensiblement hélicoïdale. [0048] On peut également noter que dans l'exemple de réalisation choisi pour illustrer l'invention, les deux hélices de ventilation 11, 31 tournent dans le même sens. Leurs pales 30 12, 32 respectives présentent donc des pas inversés afin que l'une soit une hélice soufflante 11 et que l'autre soit une hélice aspirante 31. 3025000 9 [0049] Selon une autre caractéristique de l'invention visible sur les figures 2 et 3, les moyens déflecteurs 20 sont constitués par un écran 21 qui s'étend en regard des faces arrières respectives 220, 320 de l'alternateur 200 et du compresseur de climatisation 300. [0050] De manière particulièrement avantageuse, l'écran 21 présente une forme 5 concave qui est orientée face à l'alternateur 200 et au compresseur de climatisation 300, et qui est ainsi capable de canaliser l'écoulement de l'air de la face arrière 220 dudit alternateur 200 à la face arrière 320 dudit compresseur de climatisation 300. Il est entendu ici que la notion d'écran concave 21 peut concerner aussi bien un élément sensiblement creux en forme de gouttière, qu'un élément relativement plat mais avec un rebord relevé. 10 L'important est que la concavité de l'écran 21 lui permettre de capter et de guider le flux d'air de l'alternateur 200 au compresseur de climatisation 300. [0051] Conformément à une autre caractéristique avantageuse, l'écran 21 peut le cas échéant former un écran thermique à même de protéger l'alternateur 200 et le compresseur de climatisation 300, vis-à-vis de toute source de chaleur placée derrière 15 leurs faces arrières respectives 220, 320. [0052] Bien entendu, l'invention concerne également tout véhicule automobile comprenant un moteur 100 ainsi qu'un alternateur 200 et un compresseur de climatisation 300 utilisés en tant qu'accessoires moteur, et comportant en outre au moins un dispositif de refroidissement 1 tel que précédemment décrit. 20 REVENDICATIONS: 1. Dispositif (1) pour le refroidissement d'un alternateur (200) et d'un compresseur de climatisation (300) utilisés conjointement en tant qu'accessoires d'un moteur (100) de véhicule, caractérisé en ce qu'il comporte des premiers moyens de ventilation (10) aptes à générer un flux d'air pulsé à travers l'alternateur (200), des moyens déflecteurs (20) aptes à dévier le flux d'air pulsé en provenance de l'alternateur (200), en direction du compresseur de climatisation (300), ainsi que des seconds moyens de ventilation (30) aptes à générer un flux d'air aspiré autour du compresseur de climatisation (300). 2. Dispositif de refroidissement (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premiers moyens de ventilation (10) comportent une hélice soufflante (11) qui est positionnée à l'extérieur et en regard de la face avant (210) de l'alternateur (200). 3. Dispositif de refroidissement (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'alternateur (200) comprenant une partie mobile destinée à être entraînée en rotation axiale par le moteur (100), l'hélice soufflante (11) est solidarisée de manière coaxiale à ladite partie mobile de l'alternateur (200). 4. Dispositif de refroidissement (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les seconds moyens de ventilation (30) comportent une hélice aspirante (31) qui est positionnée à l'extérieur et en regard de la face avant (310) du compresseur de climatisation (300). 5. Dispositif de refroidissement (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que le compresseur de climatisation (300) comprenant une partie mobile destinée à être entraînée en rotation axiale par le moteur (100), l'hélice aspirante (31) est solidarisée de manière coaxiale à ladite partie mobile du compresseur de climatisation (300). 6. Dispositif de refroidissement (1) selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que chaque hélice de ventilation (11, 31) comportent des pales (12, 32) dont au moins une partie est réalisée en alliage à mémoire de forme, et en ce que chaque pale (12, 32) est apte à se déformer en fonction de la température environnante entre une position repliée lorsque ladite température environnante est inférieure à un seuil minimal déterminé, et une position déployée lorsque ladite température environnante est supérieure à une seuil maximal déterminé. 3025000 11 7. Dispositif de refroidissement (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce que lorsque les pales (12, 32) sont en position repliée, chaque hélice de ventilation (11, 31) est apte à générer un flux d'air de débit minimal pour une vitesse de rotation donnée, et en ce que lorsque lesdites pales (12, 32) sont en position déployée, chaque hélice de 5 ventilation (11, 31) est apte à générer un flux d'air de débit maximal pour une vitesse de rotation donnée. 8. Dispositif de refroidissement (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les moyens déflecteurs (20) comportent un écran (21) qui s'étend en regard des faces arrières respectives (220, 320) de l'alternateur (200) et du 10 compresseur de climatisation (300). 9. Dispositif de refroidissement (1) selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'écran (21) présente une forme concave qui est orientée face à l'alternateur (200) et au compresseur de climatisation (300), et qui est apte à canaliser l'écoulement de l'air de la face arrière (220) dudit l'alternateur (200) à la face arrière (320) dudit compresseur 15 de climatisation (300). 10. Véhicule automobile comprenant un moteur (100) ainsi qu'un alternateur (200) et un compresseur de climatisation (300) utilisés en tant qu'accessoires moteur, caractérisé en ce qu'il comporte en outre au moins un dispositif de refroidissement (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes. 20