Brevet FR3067401A1 — publié le 20181214

SYSTEME 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 ». 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 dispositif 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 aspiré 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 o 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, et un moyen 15 de renfort 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 présenter les inconvénients évoqués ci-dessus. 20 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. En outre, grâce au dispositif selon l'invention, on limite l'obstruction de 25 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 fluide caloporteur, qui ne sont pas en contact avec des ailettes de 3 refroidissement. Ceci n'est pas réalisable avec une hélice conventionnelle circulaire. 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 5 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 moyen de renfort permet d'augmenter la résistance en flexion du dispositif de ventilation. Selon une autre caractéristique de l'invention, le moyen de renfort est o solidaire d'au moins une paroi dudit au moins un tube, dite paroi renforcée. Selon une autre caractéristique de l'invention, la paroi renforcée comprend ladite au moins une ouverture d'éjection. Selon une autre caractéristique de l'invention, le moyen de renfort comprend une tige rigide ou une plaque rigide. 15 Selon une autre caractéristique de l'invention, la tige s'étend selon une direction parallèle à une direction longitudinale du tube. Selon une autre caractéristique de l'invention, le moyen de renfort comprend au moins une ramification s'étendant orthogonalement à la tige ou la plaque en croisant la tige ou la plaque. 20 Selon une autre caractéristique de l'invention, la paroi renforcée étant délimitée par une surface interne et une surface externe, le moyen de renfort est disposé contre l'une des surfaces interne ou externe ou dans la paroi renforcée, par exemple en étant collé ou solidarisé par un organe de maintien ou surmoulé ou brasé. 25 Selon une autre caractéristique de l'invention, le moyen de renfort comprend un montant de jonction entre deux tubes. Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque tube présente une 4 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 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 5 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. 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. io Selon une autre caractéristique de l'invention, au moins l'un des tubes est monté orientable. 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 15 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 20 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 ; 25 - 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 selon une variante de réalisation, dans une 5 première position ; - la figure 4 illustre une vue en coupe transversale du dispositif de ventilation de la figure 1 selon une variante de réalisation, dans une deuxième position ; 5 - les figures 5 à 7 illustrent une vue en perspective d'un tube du dispositif de ventilation de la figure 1 selon trois variantes d'un premier mode de réalisation ; et - la figure 8 illustre une vue en perspective d'un ensemble de deux tubes du dispositif de ventilation de la figure 1 selon un deuxième o mode de réalisation. Module d'échange de chaleur 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, 15 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 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 20 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 l'extérieur du véhicule en mouvement). Néanmoins, le dispositif de ventilation peut également être disposé en 25 aval de l'échangeur de chaleur 101. Dispositif de ventilation Comme visible sur la figure 1, le dispositif de ventilation 1 comprend une 6 pluralité de tubes 3. Les tubes 3 sont sensiblement rectilignes, parallèles entre eux et alignés de manière à former une rangée de tubes. Le dispositif de ventilation 1 comprend également un dispositif 5 d'alimentation en air d'un flux d'air F. 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 io 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 disposée en pied de chaque collecteur, pour éjecter l'air à travers les 15 collecteurs d'admission 5, jusque dans les tubes de ventilation 3. Comme plus particulièrement 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 20 regard de l'échangeur de chaleur. Comme visible sur la figure 2, chaque tube 3 comprend une paroi longitudinale 50 dont une section transversale comprenant 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. 25 Le bord de fuite 15 est de préférence disposé en regard de l'échangeur de chaleur. La paroi longitudinale 50 est délimitée par une surface interne 16 et une 7 surface externe 18. Chaque ouverture 10 est pratiquée dans la paroi longitudinale 50 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 5 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 o 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 15 profils 12 s'étendent dans un sens d'éloignement des tubes 3 depuis les bords d'attaque 11 jusqu'aux bords de fuite 15. Tubes montés orientables Selon une variante de réalisation de l'invention, au moins l'un des tubes de ventilation 4 est monté orientable, de préférence pivotant. 20 Sur la variante illustrée sur les figures 3 et 4, tous 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 Comme il ressort des figures 3 et 4, 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. 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 8 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 5 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 amélioré. io La position ouverte est particulièrement avantageuse quand le véhicule est à l'arrêt, puisque, dans cette position, l'aération du compartiment moteur est améliorée. Moyen de renfort Comme visible sur les figures 5 à 8, le dispositif de ventilation 1 15 comprend un moyen de renfort 20. Le moyen de renfort 20 permet d'augmenter la résistance mécanique des tubes 3 qui, en condition de roulage, et, particulièrement en position de fermeture (pour le cas où les tubes sont pivotants) subissent une forte pression de l'air due à la vitesse du véhicule. 20 Ainsi, grâce au moyen de renfort 20, le dispositif de ventilation 1 permet de résister à une pression issue de la vitesse du véhicule additionnée à une vitesse de vent extrême dans le cas où le véhicule avancerait contre le vent, augmentant de fait la pression de l'air appliquée sur le dispositif de ventilation. 25 Selon un premier mode de réalisation, le moyen de renfort 20 comprend au moins un élément rigide 21. L'élément rigide 21 est avantageusement réalisé en matériau métallique ou plastique, ou plastique dopé. 9 Sur la figure 5, l'élément rigide 21 est une plaque 22. Sur la figure 6, l'élément rigide 21 comprend un ensemble 23 formé par une tige 24 s'étendant dans une direction longitudinale L de la paroi longitudinale 50 et des ramifications 25 orthogonales à la tige 24, chaque 5 ramification 25 formant une croix avec la tige 24. Sur la figure 7, l'élément rigide 21 comprend deux ensembles 23, solidaires l'un de l'autre par les extrémités des ramifications 25, et délimitant un angle aigu. Comme il ressort des figures, l'élément rigide 21 est solidaire de la paroi io longitudinale 50, appelée par la suite paroi renforcée. De préférence, l'élément rigide 21 est surmoulé dans l'épaisseur de la paroi renforcée 50. En variante, l'élément rigide 21 est disposé contre l'une des surfaces interne 16 ou externe 18 de la paroi renforcée 50, par exemple en étant 15 Collé ou solidarisé par un organe de maintien ou brasé. Selon un deuxième mode de réalisation, le moyen de renfort 20 comprend un montant 27 de jonction entre deux tubes 3. Comme visible sur la figure 8, les tubes 3a, 3b illustrés sont assemblés en un ensemble 26. 20 Les deux tubes 3a, 3b de l'ensemble 26 sont alignés le long de la direction longitudinale L en étant disposés dans le prolongement l'un de l'autre. Ainsi, le tube 3a est solidaire du premier collecteur, par l'une de ses extrémités, tandis que l'autre tube 3b est solidaire du deuxième collecteur. 25 Avantageusement, les tubes 3a, 3b présentent une longueur inférieure aux tubes selon le premier mode de réalisation, ce qui contribue également au renforcement du dispositif de ventilation puisque leur déformation quand ils sont soumis à une force est réduite. Par exemple, chaque tube 3a, 3b présente une longueur de l'ordre de la moitié de la longueur des tubes 3 selon le premier mode de réalisation. On note que les tubes 3a, 3b peuvent ne pas présenter des longueurs 5 identiques. On note également que les tubes 3a, 3b, fonctionnent avantageusement indépendamment l'un de l'autre. Avantages Comme déjà indiqué, le dispositif selon la présente invention est 10 renforcé, afin de mieux résister aux pressions auxquelles le dispositif est soumis au cours de la vie du véhicule. L'invention a été illustrée selon divers modes de réalisation, qui, bien entendu, ne sont pas limitatifs. En particulier, les tubes ne sont pas nécessairement profilés pour permettre un effet coanda. De plus, on peut prévoir de combiner plusieurs types d'éléments rigides 21, sur plusieurs tubes ou sur un même tube. De même, chaque tube 3 est équipé d'un ou plusieurs éléments de renfort 21, ou, au contraire, seulement certains des tubes 3 sont équipés d'élément(s) de renfort. De manière analogue, les éléments rigides s'étendent sur toute la longueur du tube 3, ou, au contraire, sont plus courts que le tube 3, selon la rigidité recherchée. Avantageusement, la tige rigide 21 constitue un axe de pivotement du tube 3. On ajoute que les modes de réalisation sont combinables dans la mesure 11 où ils ne sont pas incompatibles. Par exemple, on peut prévoir des ensembles de paires de tubes alignés entre deux collecteurs et séparés par un montant, chacun des tubes, ou une partie des tubes étant muni d'élément(s) 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 étant muni d'au moins une ouverture d'éjection (10) d'un flux d'air (F) distincte de ses extrémités (6, 7), et un moyen de renfort (20) d'au moins l'un des tubes (3). 2. Dispositif de ventilation selon la revendication 1, dans lequel le moyen de renfort (20) est solidaire d'une paroi (50) dudit au moins un tube (3), dite o paroi renforcée. 3. Dispositif de ventilation selon la revendication précédente, dans lequel la paroi renforcée (50) comprend ladite au moins une ouverture d'éjection (10). 4. Dispositif de ventilation selon l'une des revendications précédentes, 15 dans lequel le moyen de renfort (20) comprend une tige rigide (24) ou une plaque rigide (22). 5. Dispositif de ventilation selon la revendication précédente, dans lequel la tige (24) s'étend selon une direction parallèle (L) à une direction longitudinale du tube (3). 20 6. Dispositif de ventilation selon la revendication précédente, dans lequel le moyen de renfort (20) comprend au moins une ramification (25) s'étendant orthogonalement à la tige (24) en croisant la tige (24). 7. Dispositif de ventilation selon la revendication 2 ou l'une des revendications 3 à 6 dans leur dépendance à la revendication 2, dans 25 lequel, la paroi renforcée (50) étant délimitée par une surface interne (16) et une surface externe (18), le moyen de renfort (20) est disposé contre l'une des surfaces interne (16) ou externe (18) ou dans la paroi renforcée (50), 13 par exemple en étant collé ou solidarisé par un organe de maintien ou surmoulé ou brasé. 8. Dispositif de ventilation selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le moyen de renfort (20) comprend un montant de jonction entre 5 deux tubes (3a, 3b). 9. Dispositif de ventilation selon l'une des revendications précédentes, dans lequel chaque tube (3) présente une section comprenant : - un bord d'attaque (11), - 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) 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. Dispositif de ventilation selon l'une des revendications précédentes, dans lequel au moins l'un des tubes est monté orientable. 11. Module d'échange de chaleur pour véhicule automobile, comprenant 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