Brevet FR3069620A1 — publié le 20190201

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. 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. 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, au moins l'un des tubes étant monté orientable entre une position fermée et une position ouverte, le dispositif de ventilation étant configuré pour laisser passer plus d'air dans la position ouverte que dans la position fermée, au moins un collecteur d'air pour distribuer l'air à au moins une partie des tubes, ledit au 25 moins un collecteur d'air comprenant un orifice de réception de l'une des extrémités dudit au moins un tube orientable, ladite extrémité dudit au moins un tube orientable étant montée dans ledit orifice de réception de sorte à former une liaison fluidique entre ledit au moins un collecteur et ledit tube, et un élément d'étanchéité pour rendre étanche ladite liaison fluidique 30 dans au moins la position ouverte des tubes. 3 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. 5 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 o 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 15 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 de libertés dans la conception de l'échangeur de chaleur. 20 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 25 qui arrive à l'échangeur de chaleur, permettant d'optimiser la gestion thermique. De plus, la liaison fluidique entre le collecteur et les tubes étant rendue étanche par l'élément d'étanchéité, l'efficacité énergétique du dispositif de ventilation est améliorée, puisque les fuites d'air entre le collecteur et les 30 tubes sont limitées voire complètement éliminées dans la position ouverte 4 des tubes. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'élément d'étanchéité est un joint d'étanchéité. Selon une autre caractéristique de l'invention, le joint d'étanchéité 5 présente une forme circulaire ou oblongue. Selon une autre caractéristique de l'invention, le joint d'étanchéité est de type plat. Selon une autre caractéristique de l'invention, le joint d'étanchéité comporte des lèvres, de préférence de type en U ou en V. o Selon une autre caractéristique de l'invention, le joint d'étanchéité à lèvres comprend un ressort. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'élément d'étanchéité est disposé dans l'orifice de réception dudit au moins un collecteur. Selon une autre caractéristique de l'invention, les tubes sont positionnés 15 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. 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 20 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. L'invention a également pour objet un module d'échange de chaleur pour 25 véhicule automobile, comprenant un dispositif de ventilation tel que décrit 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 5 air l'échangeur de chaleur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et 5 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 ; - la figure 2 illustre une vue en coupe transversale de deux tubes de o la figure 1 ; - la figure 3 illustre une vue en coupe transversale du dispositif de 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 ; 15 - la figure 5 illustre une vue en coupe transversale partielle du dispositif de ventilation de la figure 1 selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 6 illustre une vue en coupe transversale partielle du dispositif de ventilation de la figure 1 selon un deuxième mode de 20 réalisation de l'invention ; - la figure 7 illustre une vue en coupe transversale partielle du dispositif de ventilation de la figure 1 selon un troisième mode de réalisation de l'invention ; et - la figure 8 illustre une vue en perspective d'un élément d'étanchéité 25 du dispositif de ventilation de la figure 1 selon un quatrième mode de réalisation de l'invention. 6 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, 5 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 io 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 15 aval de l'échangeur de chaleur 101. 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 20 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. L'ensemble des tubes 3 constitue une grille soufflante 8. Le dispositif de ventilation 1 comprend également un dispositif 25 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. 7 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 extrémités 6. 5 Comme visible sur les figures, les deux collecteurs 5 s'étendent parallèlement l'un à l'autre, orthogonalement à une direction longitudinale L selon laquelle s'étendent les tubes 3. Chaque collecteur 5 comprend une pluralité d'orifices 9. Chaque orifice 9 est conformé pour recevoir l'une des extrémités 6 des o tubes 3. Chaque extrémité 6 des tubes 3 est insérée dans l'un des orifices de réception 9 de sorte à former une liaison fluidique 30 entre le collecteur 5 et le tube 3. Avantageusement, le circuit d'alimentation comprend également une ou 15 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 via les liaisons fluidiques 30. L'invention est maintenant plus particulièrement décrite en relation avec 20 la figure 2. Comme visible sur la figure 2, chaque tube de ventilation 3 comprend une ouverture 10 distincte des extrémités 6, 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. 25 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. 8 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. 5 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 o 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. 15 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. 20 Tubes montés orientables Au moins l'un des tubes de ventilation 3 est monté orientable, de préférence pivotant. Sur le mode de réalisation illustré, tous les tubes 3 sont montés pivotants. 25 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. 9 En d'autres termes, la quantité d'air circulant à travers la grille de soufflage 8 est plus importante en position ouverte qu'en position fermée. Sur le mode de réalisation illustré, les tubes 3 sont positionnés les uns relativement aux autres de sorte à bloquer un flux d'air en position fermée, 5 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. Ainsi, le dispositif de ventilation 1 présente une fonction d'obturation io 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 15 l'efficacité de l'échangeur de chaleur. De préférence, en position ouverte, la grille 8 souffle de l'air en direction de l'échangeur de chaleur 100 tandis qu'en position fermée la grille 8 ne souffle pas d'air. Elément d'étanchéité 20 Comme particulièrement visible sur les figures 5 à 8, le dispositif de ventilation 1 comprend au moins un élément d'étanchéité 20. Sur les modes de réalisation illustrés, chaque élément d'étanchéité 20 est un joint d'étanchéité. Comme il ressort des figures 5 à 8, chaque joint d'étanchéité 20 est 25 disposé dans l'un des orifices 9. Plus précisément, chaque joint d'étanchéité 20 est disposé contre la périphérie de l'orifice 9 associé. L'extrémité associée 6 du tube 3 est insérée dans l'orifice 9 portant le joint d'étanchéité 20. Selon le premier mode de réalisation illustré sur la figure 5, chaque joint d'étanchéité 20 est un joint à lèvres en U. En position ouverte, l'air circule dans chaque collecteur 5 puis dans les tubes 3. 5 Deux branches 21, 22, formant le U de chaque joint d'étanchéité 20 s'écartent l'une de l'autre, ce qui plaque l'une 21 des branches 21, 22 contre le collecteur 5 et l'autre 22 des branches 21, 22 contre l'extrémité 6. Ainsi, la liaison fluidique 30 est étanche. Selon le deuxième mode de réalisation illustré sur la figure 6, chaque o joint d'étanchéité 20 est un joint à lèvres en V. En position ouverte, l'air circule dans chaque collecteur 5 puis dans les tubes 3. Deux branches 21, 22, formant le V de chaque joint d'étanchéité 20 s'écartent l'une de l'autre, ce qui plaque l'une 21 des branches 21, 22 contre le collecteur 5 et l'autre 22 des branches 21, 22 contre l'extrémité 6. Ainsi, la liaison fluidique 30 est étanche. Selon le troisième mode de réalisation illustré sur la figure 7, chaque joint d'étanchéité 20 est un joint à lèvres en U avec un ressort 23 intégré. Le ressort 23 exerce une pression sur l'extrémité du tube 6, ce qui serre le joint sur le tube 3. Le joint 20 est monté serré contre l'orifice 9. Selon ce mode de réalisation, l'étanchéité est assurée directement par la pression exercée par le ressort 23, indépendamment de la pression exercée par l'air. Comme il ressort des figures 5 à 8, chaque joint d'étanchéité présente une section dont la forme correspond à une section de l'orifice 9, dont une section correspond à une section de l'extrémité associée 6. 11 Sur les figures 5 à 7, chaque joint 20 présente une forme circulaire. Sur la figure 8, chaque joint 20 présente une forme oblongue. Selon le mode de réalisation de la figure 8, chaque joint 20 est plat. L'invention a été illustrée selon divers modes de réalisation, qui, bien 5 entendu, ne sont pas limitatifs. En particulier, les tubes ne sont pas nécessairement profilés pour permettre un effet coanda. On ajoute que les modes de réalisation sont combinables dans la mesure où ils ne sont pas incompatibles. io Par exemple, les joints d'étanchéité 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), au moins l'un des tubes (3) étant monté orientable entre une position fermée et une position ouverte, - au moins un collecteur d'air (5) pour distribuer l'air à au moins une o partie des tubes (3), ledit au moins un collecteur d'air (5) comprenant au moins un orifice de réception de l'une des extrémités (6) dudit au moins un tube orientable, - ladite extrémité (6) dudit au moins un tube orientable (3) étant montée dans ledit orifice de réception de sorte à former une liaison fluidique entre 15 ledit au moins un collecteur et ledit tube (3), et - un élément d'étanchéité (20) pour rendre étanche ladite liaison fluidique dans au moins la position ouverte des tubes (3). 2. Dispositif de ventilation selon la revendication précédente, dans lequel 20 l'élément d'étanchéité (20) est un joint d'étanchéité. 3. Dispositif de ventilation selon la revendication précédente, dans lequel le joint d'étanchéité (20) présente une forme circulaire ou oblongue. 25 4. Dispositif de ventilation selon l'une des revendications 2 ou 3, dans lequel le joint d'étanchéité (20) est de type plat. 13 5. Dispositif de ventilation selon l'une des revendications 2 ou 3, dans lequel le joint d'étanchéité (20) comporte des lèvres, de préférence de type en U ou en V. 5 6. Dispositif de ventilation selon la revendication précédente, dans lequel le joint d'étanchéité (20) à lèvres comprend un ressort (23). 7. Dispositif de ventilation selon l'une des revendications précédentes, o dans lequel l'élément d'étanchéité (20) est disposé dans l'orifice de réception (9) dudit au moins un collecteur (5). 8. Dispositif de ventilation selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les tubes (3) sont positionnés les uns relativement aux autres 15 de sorte à bloquer un flux d'air en position fermée, et de sorte à laisser circuler un flux d'air en position ouverte. 9. Dispositif de ventilation selon l'une des revendications précédentes, dans lequel chaque tube (3) présente une section comprenant : 20 - 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 25 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). 14 10. 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 5 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.