Brevet FR3067448A1 — publié le 20181214

DISPOSITIF DE VENTILATION POUR VEHICULE AUTOMOBILE L'invention a pour objet un dispositif de ventilation pour véhicule automobile. L'invention se rapporte au domaine de l'automobile, et plus particulièrement au domaine de la circulation d'air pour le refroidissement du moteur et de ses équipements. Les véhicules à moteur, qu'ils soient à combustion ou électriques, ont besoin d'évacuer les calories que génère leur fonctionnement et sont pour cela équipés d'échangeurs de chaleur. Un échangeur de chaleur de o véhicule automobile comprend généralement des tubes, dans lesquels un fluide caloporteur est destiné à circuler, notamment un liquide tel que l'eau, et des éléments d'échange de chaleur reliés à ces tubes, souvent désignés par le terme « ailettes » ou « intercalaires ». Les ailettes permettent d'augmenter la surface d'échange entre les tubes et l'air ambiant. 15 Toutefois, afin d'augmenter encore l'échange de chaleur entre le fluide caloporteur et l'air ambiant, il est fréquent qu'un dispositif de ventilation soit utilisé en sus, pour générer ou accroitre un flux d'air dirigé vers les tubes et les ailettes. Un tel dispositif de ventilation comprend le plus souvent un ventilateur à 20 hélice, qui présente plusieurs inconvénients. En premier lieu, l'ensemble formé par le ventilateur à hélice et son système de motorisation occupe un volume important. De plus, la distribution de l'air ventilé par l'hélice, souvent placée au centre de la rangée de tubes, n'est pas homogène sur l'ensemble de la 25 surface de l'échangeur de chaleur. En particulier, certaines régions de l'échangeur de chaleur, comme les extrémités des tubes caloporteurs et les coins de l'échangeur de chaleur, ne sont pas ou peu atteintes par le flux d'air éjecté par l'hélice. 2 Par ailleurs, lorsque la mise en marche du dispositif de ventilation ne s'avère pas nécessaire, notamment lorsque l'échange de chaleur avec l'air ambiant suffit à refroidir le fluide caloporteur, les pales de l'hélice obstruent ou « masquent » en partie l'écoulement de l'air ambiant vers les tubes et les 5 ailettes. Ceci limite l'échange de chaleur entre l'air ambiant, d'une part, et les tubes et les ailettes, d'autre part. Un but de l'invention est de fournir un dispositif de ventilation pour échangeur de chaleur ne présentant pas au moins certains des inconvénients des dispositifs de ventilation pour échangeur de chaleur io connus. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de ventilation destiné à générer un flux d'air en direction d'un échangeur de chaleur de véhicule automobile, comprenant des tubes, chaque tube étant muni d'au moins une ouverture d'éjection d'un flux d'air distincte de ses extrémités, au moins l'un 15 des tubes étant monté orientable, l'ensemble des tubes délimitant une grille, dite de soufflage, et un organe de commande dudit au moins un tube monté orientable, ledit organe de commande étant positionné en dehors de la grille de soufflage. Ainsi, avantageusement, la pluralité de tubes desquels est éjecté de l'air 20 permet de remplacer l'hélice conventionnelle disposée devant les tubes de circulation d'un fluide caloporteur de l'échangeur de chaleur, sans en présenter les inconvénients évoqués ci-dessus. En effet, à capacités d'échange de chaleur égales, le volume occupé par un tel dispositif de ventilation est bien moindre qu'un dispositif de ventilation 25 à hélice. En outre, la répartition de l'air ventilé par les tubes est plus facile à contrôler et peut être rendue plus homogène. En outre, grâce au dispositif selon l'invention, on limite l'obstruction de l'écoulement de l'air vers l'échangeur de chaleur. En effet, les tubes du dispositif de ventilation peuvent avantageusement être disposés en regard 3 de zones de faible échange de chaleur de l'échangeur de chaleur, dites « zones mortes », telles que les faces frontales des tubes traversés par le fluide caloporteur, qui ne sont pas en contact avec des ailettes de refroidissement. Ceci n'est pas réalisable avec une hélice conventionnelle. 5 Par ailleurs, l'invention permet de déporter les moyens d'éjection d'air alimentant en flux d'air les tubes du dispositif de ventilation, à distance de la rangée de tubes de circulation de fluide caloporteur, ce qui offre davantage de libertés dans la conception de l'échangeur de chaleur. De plus, le dispositif de ventilation selon la présente invention propose io une fonction d'obturation d'arrivée d'air ainsi qu'une fonction de ventilation des échangeurs dans un espace compact permettant une meilleure gestion thermique d'un véhicule automobile, puisque la grille est soufflante. Selon l'orientation des tubes, le dispositif permet d'ajuster le débit d'air qui arrive à l'échangeur de chaleur, permettant d'optimiser la gestion 15 thermique. De surcroît, le fait que l'organe de commande est disposé en dehors de la grille de soufflage permet de ne pas fragiliser la grille de soufflage, et en particulier les tubes puisque, les tubes étant creux, ils risqueraient d'être déformés voire endommagés s'ils portaient l'organe de commande. 20 Cette configuration permet d'assurer aussi que l'organe de commande ne génère pas de perte de charge, étant donné son emplacement hors de la grille de soufflage. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'organe de commande est 25 un actionneur. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif comprend au moins un collecteur pour distribuer de l'air dans l'un au moins desdits tubes. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'organe de commande est relié directement ou indirectement audit au moins un collecteur. 4 Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif comprend une patte de fixation de l'organe de commande audit au moins un collecteur. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif comprend une pièce de raccordement configurée pour être fixée à la patte de fixation et à 5 l'actionneur. Selon une autre caractéristique de l'invention, Selon une autre caractéristique de l'invention, Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque tube présente une section comprenant un bord d'attaque, un bord de fuite, opposé au bord lo d'attaque, un premier et un deuxième profils, s'étendant chacun entre le bord d'attaque et le bord de fuite, ladite au moins une ouverture du tube étant sur l'un des premier et deuxième profils, ladite au moins une ouverture étant configurée de sorte qu'un flux d'air sortant de l'ouverture s'écoule le long d'au moins une portion dudit un des premier et deuxième profils. 15 Selon une autre caractéristique de l'invention, deux tubes adjacents sont disposés en regard l'un de l'autre de sorte que les ouvertures sont pratiquées dans les profils se faisant face. Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit au moins un collecteur présente une déformation concave formant logement de l'organe 20 de commande. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif comprend une bielle d'entrainement d'une partie au moins desdits tubes, et une poutre de déport de l'organe de commande solidaire de la bielle. 25 L'invention a également pour objet un module d'échange de chaleur pour véhicule automobile, comprenant un dispositif de ventilation tel que décrit 5 précédemment, et un échangeur de chaleur, le dispositif de ventilation et l'échangeur de chaleur étant positionnés l'un relativement à l'autre de sorte qu'un flux d'air mis en mouvement par le dispositif de ventilation alimente en air l'échangeur de chaleur. 5 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 illustre une vue en perspective d'un module d'échanges o de chaleur équipé d'un dispositif de ventilation selon la présente invention ; - la figure 2 illustre une vue en coupe transversale de deux tubes de la figure 1 ; - la figure 3 illustre une vue en coupe transversale du dispositif de 15 ventilation de la figure 1 dans une première position ; - la figure 4 illustre une vue en coupe transversale du dispositif de ventilation de la figure 1, dans une deuxième position ; - la figure 5 illustre une vue en perspective d'un dispositif de ventilation selon un premier mode de réalisation de la présente 20 invention ; - la figure 6 illustre une vue en perspective d'un dispositif de ventilation selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention ; et - la figure 7 illustre une vue en perspective d'un dispositif de 25 ventilation selon un troisième mode de réalisation de la présente invention. Module d'échange de chaleur 6 L'invention a pour objet un dispositif de ventilation 1 pour véhicule automobile. L'invention a également pour objet un module d'échange de chaleur 100, comprenant le dispositif de ventilation 1 et un échangeur de chaleur 101. 5 Comme visible sur la figure 1, le dispositif de ventilation 1 et l'échangeur de chaleur 101 sont positionnés l'un relativement à l'autre de sorte qu'un flux d'air mis en mouvement par le dispositif de ventilation 1 alimente en air l'échangeur de chaleur, de préférence pour refroidir le moteur du véhicule automobile. io Le dispositif de ventilation 1 est disposé en amont de l'échangeur de chaleur 101 sur la figure 1 (relativement à un flux d'air provenant de l'extérieur du véhicule en mouvement). Néanmoins, le dispositif de ventilation peut également être disposé en aval de l'échangeur de chaleur 101. 15 Dispositif de ventilation Comme visible sur les figures 1 à 7, le dispositif de ventilation 1 comprend une pluralité de tubes 3. De préférence, les tubes 3 sont sensiblement rectilignes, parallèles entre eux et alignés de manière à former une ou plusieurs rangées de tubes. 20 Sur les modes de réalisation illustrés aux figures 6 et 7, le dispositif de ventilation 1 comprend deux rangées de tubes, référencées 3-1 et 3-2. Le dispositif de ventilation 1 comprend également un dispositif d'alimentation en air d'un flux d'air F. Ce dispositif alimente les tubes de ventilation 3 via un circuit 25 d'alimentation en air 4. Le circuit d'alimentation en air 4 comporte notamment deux collecteurs d'admission d'air 5-1, 5-2 auxquels sont reliés les tubes de ventilation 3 par 7 l'intermédiaire d'entrées d'alimentation en air situées à chacune de leurs extrémités 6, 7. Avantageusement, le circuit d'alimentation comprend également une ou plusieurs turbomachines (non illustrées), par exemple une turbomachine 5 disposée en pied de chaque collecteur, pour éjecter l'air à travers les collecteurs d'admission 5, jusque dans les tubes de ventilation 3. Comme visible sur les figures, les deux collecteurs 5-1, 5-2 s'étendent parallèlement l'un à l'autre, orthogonalement aux tubes 3. Sur les modes de réalisation illustrés aux figures 5 à 7, le dispositif de o ventilation 1 comprend deux barres de liaison 41, 42, agencées parallèlement aux tubes 3, respectivement au-dessus et au-dessous des tubes 3. Les deux barres de liaison 41, 42, et les collecteurs 5-1, 5-2 forment un cadre C de contour des tubes 3. 15 Sur les modes de réalisation illustrés aux figures 5 à 7, le dispositif de ventilation 1 comprend également un segment 43 de fixation entre les deux rangées de tubes. Les tubes 3 de la première rangée de tubes 3-1 s'étendent entre le premier collecteur 5-1 et le segment de fixation 43, tandis que les tubes 3 20 de la deuxième rangée de tubes 3-2 s'étendent entre le segment de fixation 43 et le deuxième collecteur 5-2. L'ensemble des tubes 3 délimite une grille, dite de soufflage, et référencée 30. En d'autres termes, la grille de soufflage 30 comprend les tubes 3 et le 25 segment de fixation 43. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à ce cas de figure, et le dispositif de ventilation 1 peut ne pas ne pas comprendre de segment de fixation (comme sur la figure 1), ou au contraire peut comprendre une 8 pluralité de segments de fixation. Avantageusement, le dispositif de ventilation 1 comprend également une bielle 60 d'entrainement d'une partie au moins des tubes 3. Comme visible sur les figures 5 et 7, une première bielle 60-1 entraîne le 5 pivotement simultané des tubes 3. Sur le mode de réalisation de la figure 6, une première bielle 60-1 entraîne le pivotement simultané des tubes 3 de la première rangée 3-1, tandis qu'une seconde bielle 60-2 entraîne le pivotement simultané des tubes de la deuxième rangée 3-2. o Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à ces cas de figure, et la présence ou non de bielle, et le nombre de bielles dépend de la répartition des tubes 3 fonctionnant simultanément. L'invention est maintenant plus particulièrement décrite en relation avec la figure 2. 15 Comme visible sur la figure 2, chaque tube de ventilation 3 comprend une ouverture 10 distincte des extrémités 6, 7, pour éjecter l'air hors du tube 3. De préférence, les ouvertures 10 sont destinées à être disposées en regard de l'échangeur de chaleur. 20 Comme visible sur la figure 2, chaque tube 3 comprend une paroi longitudinale 19 dont une section transversale comprend un bord d'attaque 11 libre, un bord de fuite 15 et un premier et un deuxième profils 12, 14, s'étendant chacun entre le bord d'attaque 11 et le bord de fuite 15. Le bord de fuite 15 est de préférence disposé en regard de l'échangeur 25 de chaleur. La paroi longitudinale 50 est délimitée par une surface interne 16 et une surface externe 18. 9 Chaque ouverture 10 est pratiquée dans la paroi longitudinale 18 du tube 3, de préférence dans l'un ou l'autre des profils 12, 14. Sur la figure 2, chaque ouverture 10 est positionnée à proximité du bord d'attaque 11. 5 Comme également visible sur la figure 2, les ouvertures 10 de la paire de tubes 3 illustrée sont pratiquées dans les profils 12 se faisant face. Ainsi, les tubes de ventilation 3 et leurs ouvertures 10 sont configurés de sorte que le flux d'air F circulant dans les tubes de ventilation 3 soit éjecté par l'ouverture 10 en s'écoulant le long de chaque profil 12, sensiblement o jusqu'à leurs bords de fuite 52, par effet Coanda. Le flux d'air F éjecté des tubes 3 permet d'accélérer un autre flux F' dans un sens d'écoulement vers l'échangeur de chaleur. On note que les sections transversales des tubes 3 sont telles que les profils 12 s'étendent dans un sens d'éloignement des tubes 3 depuis les 15 bords d'attaque 11 jusqu'aux bords de fuite 15. Tubes montés orientables Au moins l'un des tubes de ventilation 3 est monté orientable, de préférence pivotant. Sur les modes de réalisation illustrés, tous les tubes 3 sont montés 20 pivotants. Comme il ressort des figures, les tubes 3 sont montés pivotants entre une position fermée (figure 3) et une position ouverte (figure 4), la position fermée laissant un espace entre deux tubes 3 adjacents inférieur à un espace entre deux tubes 3 adjacents dans la position ouverte. 25 En d'autres termes, la quantité d'air circulant à travers la grille de soufflage 30 est plus importante en position ouverte qu'en position fermée. Sur les modes de réalisation illustrés, les tubes 3 sont positionnés les uns relativement aux autres de sorte à bloquer un flux d'air en position fermée, et de sorte à laisser circuler un flux d'air en position ouverte. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à cette configuration, et il tout à fait envisageable de prévoir une multitude de positions selon lesquelles plus ou moins d'air passe à travers la grille de soufflage 30. Ainsi, le dispositif de ventilation 1 présente une fonction d'obturation 5 d'arrivée d'air et une fonction de ventilation des échangeurs dans un espace compact permettant une meilleure gestion thermique d'un véhicule automobile, puisque la grille est soufflante. Selon l'orientation des tubes, le dispositif 1 permet d'ajuster le débit d'air qui arrive à l'échangeur de chaleur, ce qui permet également d'optimiser la io gestion thermique du véhicule. La position fermée est particulièrement avantageuse quand le véhicule circule, notamment à grande vitesse, puisque, dans cette position, le coefficient de tramée du véhicule est réduit, et son aérodynamisme amélioré. La position ouverte est particulièrement avantageuse quand le véhicule est à l'arrêt, puisque, dans cette position, l'aération du compartiment moteur est améliorée. Organe de commande Comme visible sur les figures 4 à 7, le dispositif de ventilation 1 comprend un organe de commande 20 du pivotement des tubes 3. L'organe de commande 20 est de préférence un actionneur. L'actionneur 20 est disposé en dehors de la grille de soufflage 30. Cette configuration permet d'assurer que l'actionneur 20 ne fragilise pas la grille de soufflage 30, et en particulier ni le segment de fixation 43 ni aucun des tubes 3 puisque, les tubes 3 étant creux, ils risqueraient d'être déformés voire endommagés s'ils portaient l'actionneur 20. Cette configuration permet d'assurer aussi que l'actionneur 20 n'est pas disposé dans la surface de soufflage de la grille de soufflage 30, et ainsi, ne 11 génère pas de perte de charge du dispositif de ventilation 1. Avantageusement, l'actionneur 20 est relié directement ou indirectement à l'un des collecteurs 5-1, 5-2, comme il va être détaillé. Comme visible sur les figures 5 et 7, le dispositif de ventilation 1 5 comprend une patte 50 de fixation de l'actionneur 20 au collecteur 5-1 associé. La patte de fixation 50 comprend deux orifices de passage 51, 52 par lesquels des éléments de fixation, tels qu'une vis ou une attache, peuvent être insérés pour solidariser l'actionneur 20 au collecteur 5-1. io Selon un premier mode de réalisation illustré à la figure 5, l'actionneur 20 est solidaire du collecteur 5-1. Comme visible sur la figure 5, le dispositif de ventilation 1 comprend une pièce de raccordement 53 configurée pour être fixée à la patte de fixation 50 et à l'actionneur 20. 15 La pièce de raccordement 53 comprend un premier orifice 54, un deuxième orifice de passage 55 et un troisième orifice de passage 56, par chacun desquels peut être inséré un élément de fixation, tels qu'une vis ou une attache. Comme visible sur la figure 5, le premier orifice 54 permet de fixer 20 l'actionneur 20 à la pièce de raccordement 53, le deuxième orifice 55 permet de raccorder la patte de fixation 50 à l'actionneur via la pièce de raccordement 53, et le troisième orifice 56 permet de fixer la patte de fixation 50 à la pièce de raccordement 53. Comme également visible sur la figure 5, l'actionneur 20 comprend deux 25 points de fixation 57, 58. La pièce de raccordement est configurée de sorte que les orifices de passage 54, 55 et 56 sont disposés en face respectivement des orifices 57 (pour l'orifice 54), 52 et 58 (pour l'orifice 55), et 51 (pour l'orifice 56). 12 Une distance D1 entre les deux points de fixation 57, 58 de l'actionneur 20 est appelée pas de fixation de l'actionneur 20. Une distance entre les deux orifices de passage 51, 52 de la patte de fixation 50 est notée D2, et appelée pas de fixation de la patte de fixation 5 50. Comme il ressort de la figure 5, une distance entre les deux orifices de passage successifs 54, 55 de la pièce de raccordement 53 coïncide avec la distance D1, et une distance entre les deux orifices de passage successifs 55, 56 de la pièce de raccordement 53 coïncide avec la distance D2. o Une distance entre les orifices les plus éloignés 54, 56 de la pièce de raccordement 53 est notée D3 et appelée pas de fixation de la pièce de raccordement 53. Comme il ressort de la figure 5, le pas de fixation D3 de la pièce de raccordement 53 est égal à la somme du pas de fixation D1 de l'actionneur 15 20 et du pas de fixation D2 de la patte de fixation 50. Ainsi, la pièce de raccordement 53 permet d'adapter l'actionneur 20 à la patte de fixation 50, afin de pouvoir monter l'actionneur 20 sans avoir à modifier la patte de fixation 50 du collecteur 5-1, et ce, même en cas d'incompatibilité des orifices respectifs du collecteur 5-1 et de l'actionneur 20 20. Par exemple, pour un pas D1 de l'ordre de 72 mm et un pas D2 de l'ordre de 25 mm, la pièce de raccordement 53 est configurée pour que le pas D3 soit de 97 mm. Selon un deuxième mode de réalisation, illustré à la figure 6, le dispositif 25 de ventilation 1 comprend une poutre 70 de déport de l'actionneur 20. La poutre 70 fait liaison entre chaque bielle 60-1, 60-2 et l'actionneur 20, ce qui permet de déporter l'actionneur 20 en dehors de la grille de soufflage 30. 13 Comme visible sur la figure 6, la poutre 70 comprend une première branche 71 de liaison d'une extrémité inférieure 73 de la bielle 60-1 à l'actionneur 20 et une deuxième branche 72 de liaison d'une extrémité 74 de la bielle 60-2 à l'actionneur 20. 5 La poutre 70 s'étend parallèlement aux tubes 3, sous le cadre C de la grille de soufflage 30. Selon un troisième mode de réalisation illustré à la figure 7, l'actionneur 20 est solidaire du collecteur 5-1. Comme visible sur la figure 7, chaque collecteur présente une io déformation concave 80, la déformation 80 du collecteur 5-1 formant logement de l'actionneur 20 et de la patte de fixation 50. Cette configuration permet d'éviter que l'actionneur 20 fasse saillie hors du collecteur 5-1, ce qui rend le dispositif de ventilation 1 nettement moins encombrant dans le véhicule automobile. 15 L'invention a été illustrée selon divers modes de réalisation, qui, bien entendu, ne sont pas limitatifs. En particulier, REVENDICATIONS1. Dispositif de ventilation destiné à générer un flux d'air en direction d'un échangeur de chaleur (1) de véhicule automobile, comprenant : - des tubes (3), chaque tube (3) étant muni d'au moins une ouverture d'éjection (10) d'un flux d'air (F) distincte de ses extrémités (6, 7), au moins l'un des tubes (3) étant monté orientable, l'ensemble des tubes (3) délimitant une grille (30), dite de soufflage, - un organe (20) de commande dudit au moins un tube (3) monté orientable, ledit organe de commande (20) étant positionné en dehors de la grille de soufflage (30). 2. Dispositif de ventilation selon la revendication 1, dans lequel l'organe de commande (20) est un actionneur. 3. Dispositif de ventilation selon l'une des revendications précédentes, comprenant au moins un collecteur (5-1, 5-2) pour distribuer de l'air dans l'un au moins desdits tubes (3). 4. Dispositif de ventilation selon la revendication précédente, dans lequel l'organe de commande (20) est relié directement ou indirectement audit au moins un collecteur (5-1, 5-2). 5. Dispositif de ventilation selon la revendication précédente, comprenant une patte (50) de fixation de l'organe de commande (20) audit au moins un collecteur (5-1, 5-2). 6. Dispositif de ventilation selon la revendication précédente, comprenant une pièce de raccordement (53) configurée pour être fixée à la patte de fixation (50) et à l'actionneur (20). 7. Dispositif de ventilation selon l'une des revendications 3 à 6, dans 15 lequel ledit au moins un collecteur (5-1, 5-2) présente une déformation concave (80) formant logement de l'organe de commande (20). 8. Dispositif de ventilation selon l'une des revendications précédentes, comprenant une bielle (60-1, 60-2) d'entrainement d'une partie au moins 5 desdits tubes, et une poutre (70) de déport de l'organe de commande (20) solidaire de la bielle (60-1, 60-2). 9. Dispositif de ventilation selon l'une des revendications précédentes, dans lequel chaque tube (3) présente une section comprenant : - un bord d'attaque (11), 10 - un bord de fuite (15), opposé au bord d'attaque (11), - un premier et un deuxième profils (12, 14), s'étendant chacun entre le bord d'attaque (11) et le bord de fuite (15), ladite au moins une ouverture (10) du tube (3) étant sur l'un des premier et deuxième profils (12, 14), ladite au moins une ouverture (10) 15 étant configurée de sorte qu'un flux d'air sortant de l'ouverture (10) s'écoule le long d'au moins une portion dudit un des premier et deuxième profils (12, 14). 10. Module d'échange de chaleur pour véhicule automobile, comprenant un dispositif de ventilation selon l'une des revendications précédentes, et un 20 échangeur de chaleur, le dispositif de ventilation et l'échangeur de chaleur étant positionnés l'un relativement à l'autre de sorte qu'un flux d'air mis en mouvement par le dispositif de ventilation alimente en air l'échangeur de chaleur. 25