Brevet FR3105110A1 — publié le 20210625

L’invention a pour objet un module de refroidissement pour véhicule automobile, comprenant : - au moins une turbomachine tangentielle (30-1, 30-2) comprenant une roue à aubes (32-1, 32-2) munie de pales (34-1, 34-2) montées mobiles autour d’un arbre (36-1, 36-2), - au moins un échangeur thermique (26), - au moins un support (50-1, 50-2), présentant une ouverture (56-1, 56-2) recevant l’échangeur thermique (26), et sur lequel sont fixés au moins une boîte à eau (28-1, 28-2) associée à l’échangeur thermique (26) et l’arbre (36-1, 36-2) de la roue à aubes (32-1, 32-2). Figure pour l’abrégé : Fig. 3 MODULE DE REFROIDISSEMENT POUR VÉHICULE AUTOMOBILE À TURBOMACHINE TANGENTIELLE L’invention se rapporte à un module de refroidissement pour véhicule automobile, à turbomachine tangentielle. L’invention vise également un véhicule automobile muni d’un tel module de refroidissement. 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 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. 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. De façon connue, un tel dispositif de ventilation comprend un ventilateur à hélice. Le flux d’air généré par les pales d’un tel ventilateur est turbulent, notamment en raison de la géométrie circulaire de l’hélice, et n’atteint en général qu’une partie seulement de la surface de l’échangeur de chaleur (zone circulaire de l’échangeur faisant face à l’hélice du ventilateur). L’échange de chaleur ne se fait donc pas de façon homogène sur toute la surface des tubes et des ailettes. En outre, lorsque la mise en marche du ventilateur ne s’avère pas nécessaire (typiquement lorsque l’échange de chaleur avec de l’air ambiant non accéléré suffit à refroidir le fluide caloporteur circulant dans l’échangeur), les pales obstruent en partie l’écoulement de l’air ambiant vers les tubes et les ailettes, ce qui gêne la circulation d’air vers l’échangeur et limite ainsi l’échange de chaleur avec le fluide caloporteur. Un tel ventilateur est en outre relativement encombrant, à cause notamment des dimensions nécessaires de l’hélice pour obtenir un refroidissement moteur effectif, ce qui rend long et délicat son intégration dans un véhicule automobile. Le but de l’invention est de remédier au moins partiellement à ces inconvénients. À cet effet, l’invention a pour objet un module de refroidissement pour véhicule automobile, comprenant au moins une turbomachine tangentielle comprenant une roue à aubes munie de pales montées mobiles autour d’un arbre, au moins un échangeur thermique, au moins un support, présentant une ouverture recevant l’échangeur thermique, et sur lequel sont fixés au moins une boite à eau associée à l’échangeur thermique et l’arbre de la roue à aubes. Ainsi, avantageusement, on met en œuvre au moins une turbomachine tangentielle qui permet d’obtenir un flux d’air mieux réparti sur un ou plusieurs échangeurs de façon homogène. En outre, le support permet de simplifier le procédé de fabrication du module tout en assurant une meilleure tenue mécanique et une compacité du module, grâce à l’intégration de l’échangeur thermique dans la structure même du module. Selon un autre aspect, le module comprend deux turbomachines tangentielles comprenant chacune une roue à aubes munie de pales montées mobiles autour d’un arbre, chacun desdits arbres étant fixé sur ledit au moins un support. Selon un autre aspect, le module comprend une volute associée à chaque turbomachine tangentielle, chacune des volutes comprenant une enveloppe s’étendant entre deux extrémités et délimitant un espace creux de réception de la roue à aubes, le support comprenant une partie d’obturation de l’une des extrémités de l’enveloppe. Selon un autre aspect, la partie d’obturation comprend un orifice de passage de l’arbre de chacune des roues à aubes. Selon un autre aspect, ladite au moins une boîte à eau est montée solidaire d’une partie du support comprenant l’ouverture recevant l’échangeur thermique. Selon un autre aspect, le module comprend un ensemble de volets mobiles entre une position de fermeture du module de refroidissement et une position d’ouverture du mobile de refroidissement, ledit ensemble de volets étant disposé en amont et/ou en aval dudit au moins un échangeur thermique relativement à un sens d’écoulement d’un flux d’air dans le module de refroidissement. Selon un autre aspect, les volets sont passifs ou montés pilotés par un moyen de commande. Selon un autre aspect, chaque enveloppe comprend une paroi conformée pour loger la roue à aubes et guider l’air jusqu’à une sortie d’air hors du module. Selon un autre aspect, la paroi présente une forme de spirale tronquée. Selon un autre aspect, le support comprend une partie de réception de volets, de forme plane, comprenant deux trapèzes jointifs. Selon un autre aspect, le module de refroidissement comprend un ensemble de volets mobiles entre une position de fermeture complète d’une surface de travail délimitée par l’échangeur thermique et une position d’ouverture de la surface. Ces volets peuvent être passifs, ou actifs. Selon un autre aspect, les volets sont disposés en aval et/ou en amont par rapport à l’échangeur thermique relativement à un sens d’écoulement d’un flux d’air traversant le module de refroidissement. Selon un autre aspect, les volets sont agencés pour pivoter autour d’un axe parallèle ou perpendiculaire à l’axe de rotation de ladite au moins une turbomachine. Selon un autre aspect, chaque boîte à eau et chaque support sont en aluminium. Selon un autre aspect, ladite au moins une turbomachine peut être constituée en au moins deux parties comprenant chacune des pales mobiles en rotation. Selon un autre aspect, un moteur est placé entre lesdites au moins deux parties pour entrainer les pales en rotation. L’invention a également pour objet un procédé de fabrication d’un module de refroidissement pour véhicule automobile, comprenant une étape de brasage d’au moins un échangeur thermique et d’au moins un support présentant une ouverture recevant l’échangeur thermique, une étape de fixation d’une boîte à eau associée à l’échangeur thermique audit au moins un support, et une étape de fixation audit au moins un support d’un arbre d’au moins une turbomachine tangentielle comprenant une roue à aubes munie de pales montées mobiles autour dudit arbre. Selon un autre aspect, le procédé comprend une étape de fixation d’une volute associée à chaque turbomachine tangentielle, chacune des volutes comprenant une enveloppe s’étendant entre deux extrémités et délimitant un espace creux de réception de la roue à aubes, le support comprenant une partie d’obturation de l’une des extrémités de l’enveloppe. Selon un autre aspect, l’étape de fixation d’une volute associée à chaque turbomachine est une étape de brasage de la volute. D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels : représente schématiquement la partie avant d’un véhicule automobile, vu de côté ; est une vue schématique en perspective d’un module de refroidissement selon la présente invention pouvant être mis en œuvre dans le véhicule automobile de la figure 1; et est une vue en perspective éclatée du module de la figure 2. Description de modes de réalisation Dans la suite de la description, les éléments identiques ou de fonction identique portent le même signe de référence. À fin de concision de la présente description, ces éléments ne sont pas décrits en détails dans chaque mode de réalisation. Au contraire, seules les différences entre les variantes de réalisation sont décrites en détails. La figure 1 illustre de manière schématique la partie avant d’un véhicule automobile 10 à moteur 12. Le véhicule 10 comporte notamment une carrosserie 14 et un pare-chocs 16 portés par un châssis (non représenté) du véhicule automobile 10. La carrosserie 14 définit une baie de refroidissement 18, c'est-à-dire une ouverture à travers la carrosserie 14. La baie de refroidissement 18 peut être unique comme dans l’exemple illustré. Alternativement cependant, la carrosserie 14 peut définir une pluralité de baies de refroidissement. Ici, la baie de refroidissement 18 se trouve en partie basse de la face avant 14a de la carrosserie 14. Dans l’exemple illustré, la baie de refroidissement 18 est située sous le pare-chocs 16. Une grille 20 peut être disposée dans la baie de refroidissement 18 pour éviter que des projectiles puissent traverser la baie de refroidissement 18. Un module de refroidissement 22 est disposé en vis-à-vis de la baie de refroidissement 18. La grille 20 permet notamment de protéger ce module de refroidissement 22. Sur les figures, on a illustré des repères (X, Y, Z). La direction X correspond à une direction, longitudinale, d’avancement du véhicule automobile. La direction Y, transversale, est définie comme étant perpendiculaire à la direction longitudinale X. Plus spécifiquement, les directions longitudinale et transversale X et Y sont peuvent par exemple appartenir sensiblement à un plan sensiblement horizontal. La direction Z correspond quant à elle à une direction verticale. Le module de refroidissement 22 est plus visible sur les figures 2 et 3. Le module de refroidissement 22 comprend un dispositif de ventilation 24 associé à au moins un échangeur thermique 26. Sur les figures 2 et 3, le module 22 comprend un seul échangeur thermique 26. L’échangeur illustré 26 présente une forme générale parallélépipédique, dont une longueur L s’étend parallèlement à l’axe Y, une profondeur P s’étend parallèlement à l’axe X et une hauteur H s’étend parallèlement à l’axe Z. Sur les figures 2 et 3, l’échangeur thermique 26 délimite une surface S, appelée surface de travail, dont une section est sensiblement rectangulaire dans un plan (Y, Z). La surface S est délimitée par deux côtés opposés l1, l2 correspondant à la longueur de l’échangeur 26 et par deux autres côtés opposés h1, h2, correspondant à la hauteur de l’échangeur 26. On note que l’invention n’est pas limitée à un unique échangeur et le module peut comprendre une pluralité d’échangeurs, de même dimensions ou de dimensions différentes, selon les besoins du véhicule. En d’autres termes, il est possible de juxtaposer plusieurs échangeurs verticalement et/ou horizontalement, auquel cas la hauteur de la surface S est la somme des hauteurs des échangeurs juxtaposés verticalement (superposés), et la longueur de la surface S est la somme des longueurs des échangeurs juxtaposés horizontalement. Comme il ressort des figures 2 et 3, l’échangeur thermique 26 est muni de deux boîtes à eau opposées, 28-1, 28-2, s’étendant le long de la hauteur de l’échangeur 26, de part et d’autre de la longueur L. Les boîtes à eau assurent l’alimentation en liquide réfrigérant de l’échangeur thermique 26. Comme également illustré, le dispositif de ventilation 24 comprend au moins un ventilateur tangentiel, ou plus généralement une turbomachine tangentielle, qui aspire un flux d’air au contact du ou des échangeurs de chaleur 26. Sur l’exemple illustré, le module de refroidissement 24 comprend deux turbomachines tangentielles 30-1, 30-2 montées aspirantes, les flux d’air associés étant notés respectivement F1 et F2. Chacune des turbomachines tangentielles 30-1, 30-2 comprend une roue à aubes 32-1, 32-2, visible sur la figure 3. Chaque roue à aubes 32-1, 32-2 comprend une pluralité de pales 34-1, 34-2 montées rotatives autour d’un arbre 36-1, 36-2. Sur le mode de réalisation illustré, les arbres 36-1, 36-2 s’étendent parallèlement à l’axe transversal Y. Comme il ressort de la figure 3, chacune des turbomachines tangentielles peut être constituée en deux parties P1, P2, les pales 34-1, 34-2 étant réparties sur les deux parties de sorte que les deux parties sont soient identiques (c’est le cas de la figure 3) ou au contraire différentes. Un moteur M est placé entre les deux parties pour entrainer les pales en rotation. Tel qu’illustré, le module de refroidissement 22 comprend également une volute 38-1, 38-2 associée respectivement à la roue à aubes 32-1, 32-2. La volute 38-1 de la première turbomachine 30-1 comprend une enveloppe 40-1 constituée d’une paroi 42-1 conformée pour loger la roue à aubes 32-1 et guider l’air ayant traversé l’échangeur 26 autour de la première turbomachine 30-1 jusqu’à une première sortie 44-1 de l’air hors du module 22. De manière connue, la paroi est en forme de spirale tronquée. De manière analogue, la volute 38-2 de la première turbomachine 30-2 comprend une enveloppe 40-2 constituée d’une paroi conformée 42-2 pour loger la roue à aubes 32-2 et guider l’air ayant traversé l’échangeur 26 autour de la première turbomachine 30-2 jusqu’à une première sortie 44-2 de l’air hors du module 22. De manière connue, la paroi est en forme de spirale tronquée. Comme on le constate sur la figure 2, les volutes 38-1, 38-2 sont disposées symétriquement par rapport à une médiatrice des bords h1, h2. La paroi 42-1 (respectivement 42-2) s’étend le long de l’axe X entre deux extrémités 46-1, 48-2 (respectivement 46-2, 48-2) et délimite un espace creux E de réception de la roue à aubes entre ces deux extrémités 46-1, 48-1 (respectivement 46-2, 48-2). Comme plus particulièrement visible sur la figure 3, le module de refroidissement 22 comprend au moins un support. Sur le mode de réalisation illustré, le module de refroidissement 22 comprend deux supports 50-1, 50-2, maintenant détaillés. Chaque support 50-1, 50-2 comprend une partie 52-1, 52-2 de solidarisation de l’échangeur thermique 26 et de la boîte à eau 28-1, 28-2. La partie 52-1, 52-2 présente une forme générale de cordon rectangulaire 54-1, 54-2, délimitant une ouverture 56-1, 56-2. Le bord h1, h2 de l’échangeur thermique 26 est inséré dans l’ouverture 56-1, 56-2 tandis que la boîte à eau 28-1, 28-2 est avantageusement fixée sur le cordon 54-1, 54-2. Le support 50-1 comprend également une partie d’obturation 58-1 de l’extrémité 46-1 de la paroi 42-1 délimitant la volute 40-1, et une partie d’obturation 60-1 de l’extrémité 46-2 de la paroi 44-2 délimitant la volute 42-2. Chacune des parties 58-1, 60-1 est munie d’un orifice O de passage de l’arbre de la roue à aubes. De manière analogue, le support 50-2 comprend une partie d’obturation 58-2 de l’extrémité 48-1 de la paroi 42-1, et une partie d’obturation 60-2 de l’extrémité 48-2 de la paroi 42-2. Chacune des parties 58-2, 60-2 est munie d’un orifice O de passage de l’arbre de la roue à aubes. Le support 50-1 comprend une partie 62-1 de réception de volets V qui seront décrits ultérieurement. La partie 62-1 présente une forme plane, délimitée d’une part par un bord rectiligne 64-1 solidaire d’un bord du cordon rectangulaire 54-1, s’étendant parallèlement à l’axe Z, et d’autre part par deux bords inclinés 66-1, 68-1 s’étendant respectivement depuis la partie d’obturation 58-1, 60-1 en convergeant l’un vers l’autre au niveau du milieu du bord rectiligne 64-1 dans un sens de rétrécissement de la surface de la partie 62-1. En d’autres termes, les bords 64-1, 66-1, et 68-2 dessinent deux trapèzes symétriques par rapport à un axe parallèle à l’axe Y passant par le milieu du bord 64-1. Le support 50-2 comprend une partie 62-2 de réception de volets V qui seront décrits ultérieurement. La partie 62-2 présente une forme plane, délimitée d’une part par un bord rectiligne 64-2 solidaire d’un bord du cordon rectangulaire 54-2, s’étendant parallèlement à l’axe Z, et d’autre part par deux bords inclinés 66-2, 68-2 s’étendant respectivement depuis la partie d’obturation 58-2, 60-2 en convergeant l’un vers l’autre au niveau du milieu du bord rectiligne 64-2 dans un sens de rétrécissement de la surface de la partie 62-2. En d’autres termes, les bords 64-2, 66-2, et 68-2 dessinent deux trapèzes symétriquement par rapport à un axe parallèle à l’axe Y passant par le milieu du bord 64-2. Les supports 50-1, 50-2 sont des pièces multifonctions, puisqu’ils assurent la fixation de l’échangeur thermique 26, des boîtes à eau 28-1, 28-2, des arbres des roues à aubes, voire de surcroît la fixation des parois des volutes. Cette multifonction permet un procédé de fabrication simplifié, comme il va être détaillé ultérieurement, ainsi qu’un renforcement de la tenue mécanique du module de refroidissement 22 et une plus grande compacité du module 22. Comme déjà évoqué, le module de refroidissement 22 comprend un ensemble de volets V mobiles entre une position de fermeture complète de la surface de travail S et une position d’ouverture de la surface S. Ces volets V peuvent être passifs, auquel cas le mouvement entre les positions d’ouverture et de fermeture est dû à la vitesse de l’air traversant le module 22, ou actifs, auquel cas le mouvement entre les positions d’ouverture et de fermeture est commandé par un actionneur. Dans la position de fermeture des volets, ceux-ci permettent de diriger le flux d’air créé vers la turbomachine associée. Au contraire, une position ouverte des volets, atteinte généralement alors que la turbomachine associée est éteinte, permet de diriger au moins une partie du flux d’air créé par exemple par la vitesse du véhicule sur lequel le module de refroidissement 22 est monté, sans passer par la turbomachine associée 28-1, 28-2. On dérive ainsi le flux d’air de la turbomachine. La position d’ouverture est particulièrement avantageuse quand le véhicule roule à grande vitesse, auquel cas il est possible de mettre les turbomachines à l’arrêt. Sur le mode de réalisation illustré, l’ensemble des volets est disposé en aval par rapport à l’échangeur thermique 26 relativement à un sens d’écoulement des flux d’air F1, F2 traversant le module de refroidissement 22. Néanmoins, l’invention n’est pas limitée à cette configuration et on peut positionner les volets en amont de l’échangeur 26, ou bien prévoir un ensemble de volets en amont et un ensemble de volets en aval de l’échangeur thermique 26. On note que, avantageusement, l’échangeur thermique 26, les boîtes à eau 28-1, 28-2, les supports 50-1, 50-2, voire les parois 42-1, 42-2 sont en aluminium. L’invention a également pour objet un procédé de fabrication du module 22, comprenant une étape de brasage d’au moins l’échangeur thermique 26, et des supports 50-1, 50-2. Le procédé comprend également une étape de fixation des boîtes à eau, éventuellement au cours de l’étape de brasage, ainsi qu’une étape de fixation des arbres aux supports 50-1, 50-2. Chaque volute est rapportée ou brasée sur le support 50-1, 50-2. Ainsi, comme on le constate, le procédé de fabrication 22 est particulièrement simplifié grâce au brasage des éléments constitutifs du module 22. L’invention ne se limite pas au seul exemple décrit ci-avant. Au contraire, l’invention est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l’homme de l’art. Notamment, dans l’exemple illustré, le dispositif de ventilation comporte deux turbomachines. Alternativement, le dispositif de ventilation peut comporter une seule turbomachine ou plus de deux turbomachines. Également, dans l’exemple illustré, les volets pivotent autour d’un axe parallèle à l’axe de rotation des turbomachines. Alternativement, cependant, le ou les volets peut/peuvent pivoter autour d’un axe perpendiculaire à l’axe de rotation de la ou des turbomachines. Module de refroidissement pour véhicule automobile, comprenant : - au moins une turbomachine tangentielle (30-1, 30-2) comprenant une roue à aubes (32-1, 32-2) munie de pales (34-1, 34-2) montées mobiles autour d’un arbre (36-1, 36-2), - au moins un échangeur thermique (26), - au moins un support (50-1, 50-2), présentant une ouverture (56-1, 56-2) recevant l’échangeur thermique (26), et sur lequel sont fixés au moins une boîte à eau (28-1, 28-2) associée à l’échangeur thermique (26) et l’arbre (36-1, 36-2) de la roue à aubes (32-1, 32-2). Module de refroidissement selon la revendication 1, comprenant deux turbomachines tangentielles (30-1, 30-2) comprenant chacune une roue à aubes (32-1, 32-2) munie de pales (34-1, 34-2) montées mobiles autour d’un arbre (36-1, 36-2), chacun desdits arbres (36-1, 36-2) étant fixé sur ledit au moins un support (50-1, 50-2). Module de refroidissement selon l’une des revendications 1 ou 2, comprenant une volute (38-1, 38-2) associée à chaque turbomachine tangentielle (30-1, 30-2), chacune des volutes (38-1, 38-2) comprenant une enveloppe (40-1, 40-2) s’étendant entre deux extrémités (46-1, 48-1 ; 46-2, 48-2) et délimitant un espace creux (E) de réception de la roue à aubes (32-1, 32-2), le support (50-1, 50-2) comprenant une partie d’obturation (58-1, 60-1 ; 58-2, 60-2) de l’une des extrémités de l’enveloppe (40-1, 40-2). Module de refroidissement selon la revendication précédente, dans lequel la partie d’obturation (58-1, 60-1 ; 58-2, 60-2) comprend un orifice (O) de passage de l’arbre (36-1, 36-2) de chacune des roues à aubes (32-1, 32-2). Module de refroidissement selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ladite au moins une boîte à eau (28-1, 28-2) est montée solidaire d’une partie (52-1, 52-2) du support (50-1, 50-2) comprenant l’ouverture (56-1, 56-2) recevant l’échangeur thermique (26). Module de refroidissement selon l’une des revendications précédentes, comprenant un ensemble de volets (V) mobiles entre une position de fermeture du module de refroidissement et une position d’ouverture du mobile de refroidissement, ledit ensemble de volets (V) étant disposé en amont et/ou en aval dudit au moins un échangeur thermique (26) relativement à un sens d’écoulement d’un flux d’air (F1, F2) dans le module de refroidissement (22). Module de refroidissement selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les volets (V) sont passifs ou montés pilotés par un moyen de commande. Procédé de fabrication d’un module de refroidissement pour véhicule automobile, comprenant : - une étape de brasage d’au moins un échangeur thermique (26) et d’au moins un support (50) présentant une ouverture (56-1, 56-2) recevant l’échangeur thermique (26), - une étape de fixation d’une boîte à eau (28-1, 28-2) associée à l’échangeur thermique (26) audit au moins un support (50-1, 50-2), et - une étape de fixation audit au moins un support (50-1, 50-2) d’un arbre (36-1, 36-2) d’au moins une turbomachine tangentielle (30-1, 30-2) comprenant une roue à aubes (32-1, 32-2) munie de pales (34-1, 34-2) montées mobiles autour dudit arbre (36-1, 36-2). Procédé de fabrication selon la revendication précédente, comprenant une étape de fixation d’une volute associée à chaque turbomachine tangentielle, chacune des volutes comprenant une enveloppe s’étendant entre deux extrémités et délimitant un espace creux de réception de la roue à aubes, le support comprenant une partie d’obturation de l’une des extrémités de l’enveloppe. Procédé de fabrication selon la revendication précédente, dans lequel l’étape de fixation d’une volute associée à chaque turbomachine est une étape de brasage de la volute.