Brevet FR3071872A1 — publié le 20190405

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 1 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. Par ailleurs, lorsque la mise en marche du dispositif de ventilation ne 2 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 ailettes. Ceci limite l'échange de chaleur entre l'air ambiant, d'une part, et 5 les tubes et les ailettes, d'autre part. Un autre inconvénient réside dans le fait que, quand la température extérieure est peu élevée voire négative, le ventilateur à hélice souffle un air froid sur l'échangeur de chaleur, ce qui a pour conséquence de ralentir la montée en température du moteur du véhicule. 1 o De surcroît, dans ce cas, les frictions du moteur sont moins vite réduites, ce qui augmente la consommation du véhicule et donc l'émission de dioxyde de carbone. Un but de l'invention est de fournir un dispositif de ventilation pour échangeur de chaleur ne présentant pas au moins certains des 15 inconvénients des dispositifs de ventilation pour échangeur de chaleur 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 20 ouverture d'éjection d'un flux d'air distincte de ses extrémités, et un moyen de protection d'au moins l'un des tubes. Ainsi, avantageusement, la pluralité de tubes desquels est éjecté de l'air permet de remplacer l'hélice conventionnelle disposée devant les tubes de circulation d'un fluide caloporteur de l'échangeur de chaleur, sans en 25 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 à hélice. En outre, la répartition de l'air ventilé par les tubes est plus facile à contrôler et peut être rendue plus homogène. 30 En outre, grâce au dispositif selon l'invention, on limite l'obstruction de 3 l'écoulement de l'air vers l'échangeur de chaleur. En effet, les tubes du dispositif de ventilation peuvent avantageusement être disposés en regard 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 5 fluide caloporteur, qui ne sont pas en contact avec des ailettes de refroidissement. Ceci n'est pas réalisable avec une hélice conventionnelle. 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 io de libertés dans la conception de l'échangeur de chaleur. De plus, le moyen de protection permet de réduire les dommages occasionnés sur les tubes en cas de chocs, par exemple contre des gravillons, auxquels le dispositif est soumis pendant la vie du véhicule automobile. 15 Selon une autre caractéristique de l'invention, le moyen de protection comprend un revêtement de protection de tube disposé de sorte à recouvrir au moins partiellement l'un des tubes. Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque tube présente une section comprenant un bord d'attaque, un bord de fuite, opposé au bord 20 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, le 25 revêtement de protection du tube étant disposé sur une partie au moins du bord d'attaque et/ou du bord de fuite et/ou du premier profil et/ou du deuxième profil. Selon une autre caractéristique de l'invention, le revêtement est une peinture. 30 Selon une autre caractéristique de l'invention, la peinture comprend une résine. 4 Selon une autre caractéristique de l'invention, les tubes sont réalisés en matériau plastique, ou plastique dopé, ou en matériau métallique. Selon une autre caractéristique de l'invention, le moyen de protection comprend une protubérance disposée sur l'un au moins des tubes. 5 Selon une autre caractéristique de l'invention, la protubérance est en matériau métallique. Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque tube présente une section comprenant un bord d'attaque, un bord de fuite, opposé au bord d'attaque, un premier et un deuxième profils, s'étendant chacun entre le io 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, la protubérance étant disposée sur une partie au moins du bord d'attaque 15 et/ou du bord de fuite et/ou du premier profil et/ou du deuxième profil. Selon une autre caractéristique de l'invention, le moyen de protection comprend une grille de protection d'au moins une partie des tubes, la grille de protection étant disposée de préférence en amont des tubes relativement à un sens d'écoulement de l'air dans le dispositif de ventilation. 20 Selon une autre caractéristique de l'invention, la grille de protection est rigide. Selon une autre caractéristique de l'invention, la grille de protection est rigide. Selon une autre caractéristique de l'invention, la grille de protection est 25 en matériau métallique, de préférence en l'un de Cu, Ni, Al, Fe, Zn, acier, acier inoxydable ou toute combinaison de Cu, Ni, Al, Fe, Zn, acier, acier inoxydable. Selon une autre caractéristique de l'invention, la grille de protection est souple. 5 Selon une autre caractéristique de l'invention, la grille souple est réalisée en matériau comprenant des fibres naturelles et/ou synthétiques. Selon une autre caractéristique de l'invention, au moins l'un des tubes est monté orientable entre une position fermée et une position ouverte, le 5 dispositif étant configuré pour laisser passer plus d'air dans la position ouverte que dans la position fermée. Selon une autre caractéristique de l'invention, les tubes 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. 1 o De ce fait, le dispositif de ventilation selon la présente invention propose 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 15 qui arrive à l'échangeur de chaleur, permettant d'optimiser la gestion thermique. L'invention a également pour objet un module d'échange de chaleur pour véhicule automobile, comprenant un dispositif de ventilation tel que décrit précédemment, et un échangeur de chaleur, le dispositif de ventilation et 20 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. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la 25 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 de chaleur équipé d'un dispositif de ventilation selon la présente invention ; 6 - 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 ventilation de la figure 1 dans une première position ; 5 - 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 de détail d'un tube du dispositif de la figure 1 ; - les figures 6, 7 et 8 illustrent un tube d'un dispositif de ventilation 1 o selon des variantes de réalisation de l'invention ; et - les figures 9 et 10 illustrent partiellement un dispositif de ventilation selon deux autres variantes de réalisation de l'invention. Module d'échange de chaleur L'invention a pour objet un dispositif de ventilation 1 pour véhicule 15 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. 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 20 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. 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 25 l'extérieur du véhicule en mouvement). Néanmoins, le dispositif de ventilation peut également être disposé en aval de l'échangeur de chaleur 101. 7 Dispositif de ventilation Comme visible sur les figures, le dispositif de ventilation 1 comprend une pluralité de tubes 3. Les tubes sont avantageusement réalisés en matériau plastique, ou 5 plastique dopé, ou en matériau métallique. De préférence, les tubes 3 sont sensiblement rectilignes, parallèles entre eux et alignés de manière à former une ou plusieurs rangées de tubes. Le dispositif de ventilation 1 comprend également un dispositif d'alimentation en air d'un flux d'air F. io Ce dispositif alimente les tubes de ventilation 3 via un circuit d'alimentation en air 4. Le circuit d'alimentation en air 4 comporte notamment deux collecteurs d'admission d'air 5 auxquels sont reliés les tubes de ventilation 3 par l'intermédiaire d'entrées d'alimentation en air situées à chacune de leurs 15 extrémités 6, 7. Avantageusement, le circuit d'alimentation comprend également une ou plusieurs turbomachines (non illustrées), par exemple une turbomachine disposée en pied de chaque collecteur, pour éjecter l'air à travers les collecteurs d'admission 5, jusque dans les tubes de ventilation 3. 20 Comme visible sur les figures, les deux collecteurs 5-1, 5-2 s'étendent parallèlement l'un à l'autre, orthogonalement aux tubes 3. L'invention est maintenant plus particulièrement décrite en relation avec la figure 2. Comme visible sur la figure 2, chaque tube de ventilation 3 comprend 25 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. 8 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. 5 Le bord de fuite 15 est de préférence disposé en regard de l'échangeur de chaleur. La paroi longitudinale 19 est délimitée par une surface interne 16 et une surface externe 18. Chaque ouverture 10 est pratiquée dans la paroi longitudinale 19 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. 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 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 bords d'attaque 11 jusqu'aux bords de fuite 15. Comme il ressort des figures 5 à 10, le dispositif de ventilation est muni d'un moyen de protection d'au moins l'un des tubes 3, référencé 50. Tubes montés orientables Au moins l'un des tubes de ventilation 3 est monté orientable, de préférence pivotant. 9 Sur le mode de réalisation illustré, tous les tubes 3 sont montés 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 5 fermée laissant un espace entre deux tubes 3 adjacents inférieur à un espace entre deux tubes 3 adjacents dans la position ouverte. 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 le mode de réalisation illustré, les tubes 3 sont positionnés les uns io 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 les tubes. 15 Ainsi, le dispositif de ventilation 1 présente une fonction d'obturation 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 20 qui arrive à l'échangeur de chaleur, ce qui permet également d'optimiser l'efficacité de l'échangeur de chaleur. 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 25 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. Revêtement Comme particulièrement visible sur la figure 5, le dispositif de protection 50 comprend un revêtement 20 de protection de tube(s) 3. 10 Sur la figure 5, la paroi longitudinale 19 d'au moins l'un des tubes 3 est au moins partiellement recouverte d'un revêtement 20 de protection du tube 3. Le revêtement 20 permet d'augmenter la résistance du dispositif de 5 ventilation 1 aux impacts contre des objets, tels que des gravillons. Le revêtement 20 permet en particulier de rigidifier la partie du tube qu'il recouvre. Le revêtement 20 se présente avantageusement sous forme de peinture ou vernis. 10 Il peut s'agit d'une peinture à base de résine. La partie de la paroi longitudinale 19 recouverte par le revêtement 20 est une partie au moins du bord d'attaque et/ou du bord de fuite et/ou du premier profil et/ou du deuxième profil. Le fait de recouvrir le bord d'attaque 11 (comme illustré sur la figure 5) 15 est particulièrement intéressant car, en position de circulation du véhicule automobile, le bord d'attaque 11 est la partie la plus soumise aux impacts, puisque disposé en face avant du véhicule. Protubérance Selon un deuxième mode de réalisation illustré selon trois variantes aux 20 figures 6 à 8, le moyen de protection 50 comprend une protubérance 60 disposée sur l'un au moins des tubes 3. De préférence, chaque protubérance 60 appartient à un tube plié dont une partie au moins constitue la protubérance 60, de préférence ouverte. Selon cette variante, la protubérance 60 et le tube 3 associé sont 25 avantageusement en matériau métallique. Le dispositif de ventilation 1 est de préférence obtenu par brasage des tubes 3 et des protubérances associées 60. Chaque protubérance 60 constitue un élément d'absorption de chocs, 11 permettant de protéger les tubes 3 au cours de la vie du véhicule. La ou les protubérances 60 sont disposées sur une partie au moins du bord d'attaque 11 et/ou du bord de fuite 15 et/ou du premier profil 12 et/ou du deuxième profil 14. 5 Sur les figures 6 à 8, les protubérances sont disposées sur le bord d'attaque 11, ce qui est particulièrement intéressant car, en position de circulation du véhicule automobile, le bord d'attaque 11 est la partie la plus soumise aux impacts, puisque disposé en face avant du véhicule. Selon la variante de la figure 6, la protubérance 60 présente une section io transversale en forme de V. Selon la variante de la figure 7, la protubérance 60 présente une section transversale en forme de U. Selon la variante de la figure 8, la protubérance 60 présente une section transversale en forme de S. 15 Comme déjà indiqué, chaque protubérance 60 permet l'absorption des contraintes dues aux chocs et permet ainsi de limiter les dégâts occasionnés sur les tubes 3. Grille de protection Selon un deuxième mode de réalisation illustré selon deux variantes aux 20 figures 9 et 10, le moyen de protection 50 comprend une grille 90 de protection d'au moins une partie des tubes 3. Comme il ressort des figures 9 et 10, la grille de protection 90 est disposée devant la grille de soufflage 30, c'est-à-dire en amont des tubes 3 relativement à un sens d'écoulement de l'air dans le dispositif de ventilation 25 1. L'avantage de la grille de protection 90 est qu'elle permet d'encaisser les chocs pour protéger les tubes de la grille soufflante 30. Comme il ressort également des figures 9 et 10, la grille de protection est 12 disposée à distance de chaque tube, ce qui permet d'assurer que les chocs ne soient pas répercutés aux tubes 3. Selon une première variante illustrée à la figure 9, la grille de protection 90 est rigide. 5 Dans ce cas, de préférence, la grille de protection 90 est réalisée en matériau métallique, avantageusement en l'un de Cu, Ni, Al, Fe, Zn, acier, acier inoxydable ou toute combinaison de Cu, Ni, Al, Fe, Zn, acier, acier inoxydable. Le maintien en place de la grille de protection 90 est réalisé soit par io brasage sur les collecteurs 5 soit par assemblage mécanique (vissage, rivetage, collage) sur les collecteurs 5. Selon une deuxième variante illustrée à la figure 10, la grille de protection 90 est souple. L'avantage de la grille souple est qu'elle permet une redistribution des 15 contraintes en plus d'un amortissement des chocs par absorption. Autrement dit, l'énergie du choc n'est plus concentrée sur le point d'impact mais répartie sur une large surface de la grille 90, ce qui limite nettement les dégâts occasionnés. Par exemple, la grille de protection 90 se présente sous la forme de 20 mailles, type filet de pêche. Pour maintenir la grille souple en place, on utilise avantageusement des systèmes d'accroche, de préférence l'un des systèmes d'accroche étant disposé dans l'un des quatre coins de la grille 90. Les systèmes d'accroche sont avantageusement intégrés aux collecteurs 25 5. Les systèmes d'accroche peuvent être rapportés par collage, brasage, moyen mécanique (vissage, rivetage...) ou injectés avec les collecteurs 5. De préférence, la grille souple 90 est réalisée en matériau comprenant 13 des fibres naturelles et/ou synthétiques. Les fibres naturelles sont par exemple en coton pour les filets fins, chanvre et lin pour les filets de dimension moyenne, ou manille et sisal. Les fibres synthétiques sont par exemple réalisées à base de polyamide, 5 polypropylène, polyester, polyvinyle-alcool, polyéthylène, copolymères, fils composites. On note que la distance, notée D sur la figure 9, entre la grille 90 rigide et les tubes 3, est plus élevée que la distance, notée d sur la figure 10, entre la grille 90 souple et les tubes 3. io La grille souple peut être plus rapprochée des tubes 3 que la grille rigide, du fait que la grille souple, sous l'effet d'un choc, se déforme plus dans le plan de la grille, réduisant son déplacement axial vers les tubes 3 au cours du choc. L'invention a été illustrée selon divers modes de réalisation, qui, bien 15 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 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), - un moyen de protection d'au moins l'un des tubes (3). 2. Dispositif de ventilation selon la revendication précédente, dans lequel le moyen de protection comprend un revêtement de protection de tube (3) 1 o disposé de sorte à recouvrir au moins partiellement l'un des tubes (3). 3. Dispositif de ventilation selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le revêtement (20) est une peinture. 4. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel la peinture comprend une résine. 15 5. Dispositif de ventilation selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les tubes (3) sont réalisés en matériau plastique, ou plastique dopé, ou en matériau métallique. 6. Dispositif de ventilation selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le moyen de protection (50) comprend une protubérance (60) 20 disposée sur l'un au moins des tubes (3). 7. Dispositif de ventilation selon la revendication précédente, dans lequel la protubérance (60) est en matériau métallique. 8. Dispositif de ventilation selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le moyen de protection (50) comprend une grille de protection 25 (90) d'au moins une partie des tubes (3), la grille de protection (90) étant disposée de préférence en amont des tubes (3) relativement à un sens d'écoulement de l'air dans le dispositif de ventilation (1). 15 9. Dispositif de ventilation selon la revendication précédente, dans lequel la grille de protection est disposée à distance de chaque tube (3). 10. Dispositif de ventilation selon l'une des revendications 8 ou 9, dans lequel la grille de protection (90) est rigide. 5 11. Dispositif de ventilation selon la revendication précédente, dans lequel la grille de protection (90) est en matériau métallique, de préférence en l'un de Cu, Ni, Al, Fe, Zn, acier, acier inoxydable ou toute combinaison de Cu, Ni, Al, Fe, Zn, acier, acier inoxydable. 12. Dispositif de ventilation selon l'une des revendications 8 ou 9, dans 1 o lequel la grille de protection (90) est souple. 13. Dispositif de ventilation selon la revendication précédente, dans lequel la grille souple (90) est réalisée en matériau comprenant des fibres naturelles et/ou synthétiques. 14. Dispositif de ventilation selon l'une des revendications précédentes, 15 dans lequel au moins l'un des tubes (3) est monté orientable entre une position fermée et une position ouverte, le dispositif (1) étant configuré pour laisser passer plus d'air dans la position ouverte que dans la position fermée. 15. Module d'échange de chaleur pour véhicule automobile, comprenant 20 un dispositif de ventilation selon l'une des revendications précédentes, 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. 25