Brevet FR3154173A1 — publié le 20250418

Titre : Échangeur de chaleur pour un système de refroidissement pour un véhicule automobile L’invention concerne un échangeur de chaleur (2) pour un système de refroidissement (1) pour un véhicule automobile, l’échangeur de chaleur (2) comprenant un faisceau maintenu par des boîtes à eau (5) agencées sur deux bords opposés du faisceau, lesdites boîtes à eau (5) étant configurée pour collecter un fluide caloporteur destiné à circuler à l’intérieur du faisceau de l’échangeur de chaleur (2), l’échangeur de chaleur (2) étant caractérisé en ce qu’il comprend une pompe à eau (3) intégrée dans l’une desdites boîtes à eau (5). Figure pour l’abrégé : Fig. 3 Échangeur de chaleur pour un système de refroidissement pour un véhicule automobile La présente invention se rapporte à un échangeur de chaleur pour un système de refroidissement pour un véhicule automobile. La présente invention se rapporte également à un système de refroidissement pour un véhicule automobile comprenant un tel échangeur de chaleur. La présente invention se rapporte également à un agencement d’un châssis de véhicule automobile comprenant un tel échangeur de chaleur et/ou un tel système de refroidissement. Dans un véhicule automobile, chaque groupe motopropulseur a besoin d’un circuit de refroidissement qui permet de refroidir les composants du groupe motopropulseur afin d’éviter les risques dus à une surchauffe desdits composants. Un tel circuit de refroidissement comprend classiquement au moins un échangeur de chaleur, un vase d’expansion qui sert de réservoir pour un liquide caloporteur destiné à circuler au sein du circuit de refroidissement, une pompe qui permet de réguler le débit dudit liquide caloporteur et des raccords fluidiques pour relier les différents composants du circuit de refroidissement entre eux afin d’assurer un passage pour le liquide caloporteur. Avec le durcissement de normes anti-pollution et l’utilisation croissante de moteurs électriques, les besoins en refroidissement sont de plus en plus importants, ce qui amène une complexification des systèmes de refroidissement, notamment par la multiplication des organes à refroidir. On observe ainsi une augmentation du nombre d’échangeurs de chaleur au sein des systèmes de refroidissement, ce qui amène une longueur plus importante des circuits de refroidissement. Pour assurer un débit optimal ou même suffisant dans ces circuits de refroidissement plus longs et plus complexes, il est nécessaire d’y intégrer des pompes additionnelles. Or le volume disponible dans un compartiment moteur est limité, le choix des emplacements pour les pompes à eau est donc restreint. Ainsi, un objectif de l’invention est de proposer une alternative plus compacte de façon à permettre un gain de place, et moins complexe, de façon à simplifier les connexions fluidiques dans le circuit de refroidissement. L'invention se rapporte à un échangeur de chaleur pour un système de refroidissement pour un véhicule automobile, l’échangeur de chaleur comprenant un faisceau de plaques ou de tubes maintenu par des boîtes à eau agencées sur deux bords opposés du faisceau, lesdites boîtes à eau étant configurée pour collecter un fluide caloporteur destiné à circuler à l’intérieur du faisceau de l’échangeur de chaleur, l’échangeur de chaleur étant caractérisé en ce qu’il comprend une pompe à eau intégrée dans l’une desdites boîtes à eau. Selon un mode de réalisation, la pompe à eau présente un corps de forme globalement cylindrique avec des bases circulaires, et le diamètre des bases circulaires de la pompe à eau de forme cylindrique est inférieur la hauteur de ladite pompe à eau. Selon un mode de réalisation, la hauteur de la pompe à eau est inférieure ou égale à la hauteur de la boîte à eau. Selon un mode de réalisation, la pompe à eau est configurée pour générer une puissance comprise entre 60W et 100W et/ou pour générer un débit compris entre 15L/min et 25L/min et plus particulièrement égal à 20L/min. Selon un mode de réalisation, la boîte à eau comprend une entrée fluidique et une sortie fluidique, et la pompe à eau est agencée au niveau de la sortie fluidique de la boîte à eau. Selon un mode de réalisation, l'échangeur de chaleur comprend une même pièce monobloc formant la boîte à eau et un boîtier de la pompe à eau intégrée à ladite boîte à eau. L'invention se rapporte également à un système de refroidissement pour un véhicule automobile comprenant un échangeur de chaleur tel que défini précédemment, une pompe à eau principale et une pompe à eau additionnelle, la pompe à eau additionnelle correspondant à la pompe à eau intégrée dans ledit échangeur de chaleur. L'invention se rapporte également à un agencement d’un châssis de véhicule automobile comprenant un échangeur de chaleur tel que défini précédemment et/ou un système de refroidissement tel que défini précédemment, les boîtes à eau de l’échangeur de chaleur s’étendant suivant une direction verticale à l’état monté dans un véhicule automobile et la pompe à eau présentant un corps de forme globalement cylindrique avec un axe s’étendant suivant la direction verticale. L'agencement d’un châssis de véhicule automobile peut comprendre en outre une barre de traverse pour un véhicule automobile, l’échangeur de chaleur étant disposé à l’arrière de la barre de traverse du châssis, la pompe à eau dudit échangeur se situant plus bas que la barre de traverse. L'invention se rapporte également à un véhicule automobile comprenant un échangeur de chaleur tel que défini précédemment et/ou un système de refroidissement tel que défini précédemment, et/ou un agencement d’un châssis de véhicule automobile tel que défini précédemment. Présentation des figures Ces objets, caractéristiques et avantages de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante de différents modes de réalisation particuliers faits à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : La FIG. 1 est une représentation schématique d’un agencement d’un châssis de véhicule connu de l’état de l’art. La FIG. 2 est une représentation schématique d’un échangeur de chaleur selon un mode de réalisation de l’invention. La FIG. 3 est une représentation schématique d’un agencement comprenant un échangeur de chaleur selon l’invention. La FIG. 4 est une représentation schématique de l’agencement de la FIG. 3 vu de dessus. Description détaillée Dans ce document, l’axe X désigne l’axe longitudinal d'un véhicule. En marche avant et en ligne droite, le véhicule progresse de l’arrière vers l’avant selon une direction parallèle à son axe longitudinal. L’axe X est orienté de l’avant vers l’arrière du véhicule, c’est-à-dire dans le sens de la marche arrière. L’axe Y désigne l’axe transversal du véhicule. L’axe Y est orienté de la gauche vers la droite, la gauche et la droite étant définies selon le point de vue d’un conducteur du véhicule. L’axe Z désigne l’axe perpendiculaire à l’axe X et à l’axe Y. On considère que le véhicule repose sur un sol horizontal. L’axe Z est un axe vertical, orienté de bas en haut. Les axes X, Y et Z forment un repère orthogonal. Ce même repère, défini par référence à un véhicule, sera aussi utilisé pour décrire l’échangeur de chaleur, le système de refroidissement et l’agencement d’un châssis de véhicule automobile, même considéré hors du véhicule, puisqu’il est destiné à un montage selon une orientation spécifique dans le véhicule. Par ailleurs, le terme "eau" dans "radiateur air/eau" ou dans "pompe à eau" désigne un fluide caloporteur qui peut être différent de l'eau. Le fluide caloporteur peut notamment être à base d’eau avec additifs pour interdire l’entartrage du circuit et supporter le gel, notamment de l’eau glycolée. Un système de refroidissement 1 pour un véhicule automobile comprend généralement un ou plusieurs échangeurs de chaleur 2 qui sont reliés à un circuit de refroidissement à l’intérieur duquel un fluide caloporteur est destiné à circuler. Ce fluide caloporteur peut notamment être de l’eau glycolée. Un système de refroidissement 1 peut notamment comprendre trois échangeurs de chaleur 2 distincts pour une application à une motorisation hybride comprenant une machine électrique et un moteur à combustion à refroidir, dont un échangeur de chaleur 2 qui assure une fonction de radiateur air/eau basse température dédié aux organes électrique de puissance, un échangeur de chaleur qui assure une fonction de radiateur air/eau haute température dédié au moteur à combustion et un échangeur de chaleur qui assure une fonction de condenseur pour un circuit de climatisation. Un tel système de refroidissement 1 comprend généralement une pompe à eau principale et, comme dans le cas ici présent, une pompe à eau additionnelle 3, également appelée pompe à eau auxiliaire. Les échangeurs de chaleur 2 du système de refroidissement sont classiquement agencés derrière une face avant d’un véhicule automobile, comme illustré sur les figures 1, 3 et 4. Dans un agencement 10’ connu de l’état de l’art illustré sur la FIG. 1 , l’espace entre une traverse avant du véhicule automobile et le ou les échangeurs de chaleur 2’ du système de refroidissement 1’ est dédié à la compression de l’ensemble des éléments constitutifs de l’avant du véhicule, tels que le bouclier, les absorbeurs de chocs et la traverse avant afin de limiter l'impact sur les composants empilés derrière lors d’un choc à faible vitesse. Cela induit généralement une déportation de la pompe à eau 3’ additionnelle. Dans l’exemple illustré sur la FIG. 1 , la pompe à eau 3’ additionnelle est agencée sur un support de pompe qui est fixé sur le longeron avant gauche du véhicule automobile. La pompe à eau 3’ additionnelle se situe au niveau de la jonction entre la pendeloque avant et le berceau. Déporter la pompe à eau 3’ de cette manière implique de rallonger les conduits au sein du circuit de refroidissement et/ou de complexifier les raccords du circuit de refroidissement afin d’assurer la circulation du fluide caloporteur dans ledit circuit de refroidissement. Cet agencement 10’ peut s’avérer problématique, car en cas de choc à basse vitesse, par exemple une vitesse inférieure ou égale à 15km/h, les composants de la structure à l’avant du véhicule sont amenés à se déformer sous l’effet de l’impact. Plus particulièrement, une portion de la traverse avant, telle que la barre de traverse 4’ et/ou la partie avant d’un longeron vont être écrasées sous l’effet d’un tel choc. Ces déformations peuvent directement impacter les composants du circuit de refroidissement. Les déformations de la barre de traverse 4’ avant et/ou la partie avant d’un longeron peuvent causer un disfonctionnement du ou des échangeurs et du système de refroidissement 1’, or les pièces de ce système de refroidissement 1’ sont assez coûteuses à réparer. Un mode de réalisation d’un échangeur de chaleur 2 selon l’invention est illustré sur la FIG. 2 . L’échangeur de chaleur 2 comprend un faisceau, qui peut comprendre des plaques ou des tubes entre lesquels se trouve des ailettes pour la circulation d’air relié à des boîtes à eau 5 agencées sur deux bords opposés du faisceau. En plus de servir de structure porteuse pour le faisceau, les boîtes à eau 5 sont configurées pour collecter le fluide caloporteur destiné à circuler à l’intérieur du faisceau de l’échangeur de chaleur 2. Par ailleurs, l’échangeur de chaleur 2 comprend une pompe à eau 3 intégrée dans l’une desdites boîtes à eau 5. Il s’agit ici de la pompe à eau 3 additionnelle. Le système de refroidissement 1 comprend donc une pompe à eau principale et une pompe à eau 3 additionnelle ou auxiliaire, cette dernière correspond alors à la pompe à eau 3 intégrée dans ledit échangeur de chaleur 2. La pompe à eau 3 additionnelle peut être immergée dans le liquide caloporteur. La pompe à eau 3 intégrée dans l’une des boîtes à eau 5 de l’échangeur de chaleur 2 présente un corps de forme globalement cylindrique. La forme globalement cylindrique fait référence à la forme générale du corps de la pompe à eau 3. La forme globalement cylindrique fait abstraction de certaines pièces ajoutées tel que des connecteurs hydrauliques ou électriques, ou encore des éléments de fixations. Tel qu’illustré sur la FIG. 2 , le corps de pompe de forme globalement cylindrique présente un axe s’étendant suivant une direction verticale, c’est-à-dire parallèlement à l’axe Z. Le corps de pompe de forme globalement cylindrique comprend deux bases circulaires 6 agencées parallèlement entre elles suivant l’axe vertical Z et une enveloppe 7 qui s’étend entre les bords périphériques desdites bases circulaires 6 de sorte à les relier entre elles. L’enveloppe 7 s’étend perpendiculairement aux surfaces des deux bases circulaires 6. Selon un mode de réalisation préférentiel, l’échangeur de chaleur 2 comprend une même pièce monobloc qui forme la boîte à eau 5 et le corps de la pompe à eau 3 intégrée à ladite boîte à eau 5. Ce mode de réalisation présente l’avantage d’être particulièrement compact et donc de libérer de la place dans le système de refroidissement 1. Par ailleurs, en intégrant le corps de la pompe à eau 3 dans la boîte à eau 5 à l’aide d’une même pièce monobloc, il n’y a plus besoin de faire appel à un support pour maintenir la pompe à eau 3 additionnelle au sein de l’agencement 10, ce qui présente un avantage économique en plus de rendre le système de refroidissement 1 plus compact. L’absence de support permet de plus de libérer de la place au sein du système de refroidissement. Ceci est notamment visible lorsque l’on compare l’agencement 10 de la FIG. 3 où le système de refroidissement comporte un échangeur de chaleur selon l’invention avec l’agencement 10 de la FIG. 1 qui illustre l’état de la technique. Selon un mode de réalisation préférentiel, la hauteur de la pompe à eau 3 est inférieure ou égale à la hauteur de la boîte à eau 5 suivant l’axe vertical Z, comme illustré sur la FIG. 2 . Cette hauteur peut être inférieure à la moitié ou à un tiers de la hauteur du montant. Selon un mode de réalisation préférentiel, le diamètre des bases circulaires 6 de la pompe à eau 3 de forme cylindrique est inférieur la hauteur de ladite pompe à eau 3. Ainsi, la dimension verticale de la pompe à eau est supérieure à sa dimension latérale : la pompe à eau 3 est ainsi longue et fine, ce qui facilite son agencement 10 au sein de la boîte à eau 5 de l’échangeur de chaleur 2. Selon un exemple, la hauteur de la pompe à eau 3 est comprise entre le double du diamètre des bases circulaires 6 et le décuple du diamètre des bases circulaires. D’autres rapports entre la hauteur de la pompe à eau 3 et le diamètre des bases circulaires 6 de cette même pompe à eau 3 peuvent être envisagés. Préférentiellement la pompe à eau est dimensionnée selon la puissance devant être fournie par le moteur électrique auquel elle est liée à rotation. Selon un exemple, la pompe à eau 3 est configurée pour générer une puissance comprise entre 60W et 100W. En complément ou en alternative, la pompe à eau 3 est configurée pour générer un débit compris entre 15L/min et 25L/min et plus particulièrement égal à 20L/min. La boîte à eau 5 peut comprendre une entrée fluidique 8 et une sortie fluidique 9. La pompe à eau 3 est alors agencée au niveau de la sortie fluidique 9 de la boîte à eau 5, comme illustré sur la FIG. 2 . Plus précisément, de la sortie fluidique 9 de la boîte à eau 5 peut se situer à un niveau entre les deux bases circulaires 6 du corps de forme globalement cylindrique de la pompe à eau 3 ou au-dessus des deux bases circulaires 6 du corps de forme globalement cylindrique de la pompe à eau 3. La proximité entre la sortie fluidique 9 de la boîte à eau 5 et la pompe à eau 3 additionnelle facilite l’immersion de la pompe à eau 3 dans le liquide caloporteur collecté dans la boîte à eau 5. Optionnellement, l’enveloppe 7 qui forme la face latérale du corps de pompe de la pompe à eau 3 de forme globalement cylindrique peut comprendre au moins une connexion fluidique permettant à la pompe à eau 3 additionnelle d’être reliée à d’autres composants du circuit de refroidissement dans le système de refroidissement 1. En outre, le corps de pompe de la pompe à eau 3 peut comprendre un élément de fixation configuré pour fixer l’échangeur de chaleur 2 à une pièce d’un agencement 10 comprenant ledit échangeur de chaleur 2. Un échangeur de chaleur 2 avec une pompe à eau 3 additionnelle intégrée dans l’une des boîtes à eau 5 dudit échangeur 2 peut être intégré dans un système de refroidissement 1 et dans un compartiment de véhicule automobile suivant un agencement 10 particulièrement avantageux, comme illustré sur la FIG. 3 . Dans l’exemple illustré sur la FIG. 3 , les boîtes à eau 5 de l’échangeur de chaleur 2 s’étendent suivant une direction verticale à l’état monté dans un véhicule automobile. Autrement dit, les boîtes à eau 5 de l’échangeur de chaleur 2 s’étendent parallèlement à l’axe vertical Z lorsque l’échangeur de chaleur est monté dans le système de refroidissement 1. De cette manière, le corps de forme globalement cylindrique de la pompe à eau 3 présente un axe s’étendant lui aussi suivant la direction verticale, parallèlement à l’axe vertical Z. Un tel agencement 10 peut s’avérer plus compact que l’agencement 10 de l’état de la technique illustré sur la FIG. 1 . L’on notera que le fait d’intégrer la pompe à eau 3 additionnelle dans l’une des boîtes à eau 5 de l’échangeur de chaleur 2 permet de simplifier la structure du circuit de refroidissement en diminuant la longueur des canalisations et/ou en réduisant le nombre de connexions fluidiques entre l’échangeur de chaleur 2 et la pompe à eau 3 additionnelle. Cet agencement 10 comprend donc un échangeur de chaleur 2 tel que décrit précédemment et il comprend en outre une barre de traverse 4 pour un véhicule automobile. Dans cet agencement 10, l’échangeur est disposé à l’arrière de la barre de traverse 4 du châssis, et la pompe à eau 3 dudit échangeur de chaleur 2 se situe plus bas que la barre de traverse 4. Ceci est illustré sur la FIG. 3 . Par « plus bas », on entend ici que vue de face, le corps de forme globalement cylindrique de la de pompe à eau 3 se situe en dessous de la barre de traverse 4. Ainsi, quel que soit le point du corps de forme cylindrique de la pompe à eau 3 considéré, ce point est positionné en-dessous de n'importe quel point de la barre de traverse 4, donc plus bas que n'importe quel point de la barre de traverse 4. Autrement dit, si l’on considère que le véhicule repose sur un sol horizontal, quel que soit le point du corps de forme cylindrique de la pompe à eau 3 considéré, ce point est plus proche du sol horizontal que la barre de traverse 4. Selon un exemple, il existe un écart de quelques centimètres entre la barre de traverse 4 et la base circulaire la plus proche de la pompe à eau 3 suivant l’axe vertical Z. Cet écart est par exemple compris entre cinq centimètres et vingt-cinq centimètres. En plus d’être située plus bas que n'importe quel point de la barre de traverse 4, la pompe à eau 3 est également positionné en retrait par rapport à cette même barre de traverse 4. Autrement dit, la pompe à eau 3 est située à en arrière par rapport à la barre de traverse 4. Selon un exemple illustré sur la FIG. 4 , il existe un écart de quelques centimètres entre la barre de traverse 4 et l’axe du corps cylindrique de la pompe à eau 3 suivant l’axe longitudinal X. Cet écart est par exemple compris entre cinq centimètres et quinze centimètres. Cet emplacement de la pompe à eau 3 est avantageux car en cas de choc à basse vitesse, par exemple une vitesse inférieure ou égale à 10km/h, la probabilité que les composants de la structure à l’avant du véhicule qui sont amenés à se déformer sous l’effet de l’impact ne heurtent la pompe à eau 3 est plus faible, étant donné que la pompe à eau 3 se situe plus bas que la barre de traverse 4. L’emplacement avantageux de la pompe à eau 3 au sein de l’agencement 10 peut permettre une réduction des dégâts subis en cas de choc contre la face avant du véhicule à faible vitesse. L’emplacement avantageux de la pompe à eau 3 au sein de l’agencement 10 contribue ainsi à la réparabilité du véhicule automobile en cas d’accident. Echangeur de chaleur (2) pour un système de refroidissement (1) pour un véhicule automobile, l’échangeur de chaleur (2) comprenant un faisceau de plaques ou de tubes maintenu par des boîtes à eau (5) agencées sur deux bords opposés du faisceau, lesdites boîtes à eau (5) étant configurée pour collecter un fluide caloporteur destiné à circuler à l’intérieur du faisceau de l’échangeur de chaleur (2), l’échangeur de chaleur (2) étant caractérisé en ce qu’il comprend une pompe à eau (3) intégrée dans l’une desdites boîtes à eau (5). Echangeur de chaleur (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pompe à eau (3) présente un corps de forme globalement cylindrique avec des bases circulaires (6) et en ce que le diamètre des bases circulaires (6) de la pompe à eau (3) de forme cylindrique est inférieur la hauteur de ladite pompe à eau (3). Echangeur de chaleur (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la hauteur de la pompe à eau (3) est inférieure ou égale à la hauteur de la boîte à eau (5). Echangeur de chaleur (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pompe à eau (3) est configurée pour générer une puissance comprise entre 60W et 100W et/ou pour générer un débit compris entre 15L/min et 25L/min et plus particulièrement égal à 20L/min. Echangeur de chaleur (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la boîte à eau (5) comprend une entrée fluidique (8) et une sortie fluidique (9) et en ce que la pompe à eau (3) est agencée au niveau de la sortie fluidique (9) de la boîte à eau (5). Echangeur de chaleur (2) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comprend une même pièce monobloc formant la boîte à eau (5) et un boîtier de la pompe à eau (3) intégrée à ladite boîte à eau (5). Système de refroidissement (1) pour un véhicule automobile comprenant un échangeur de chaleur (2) selon l’une des revendications précédentes, une pompe à eau principale et une pompe à eau (3) additionnelle, la pompe à eau (3) additionnelle correspondant à la pompe à eau (3) intégrée dans ledit échangeur de chaleur (2). Agencement (10) d’un châssis de véhicule automobile comprenant un échangeur de chaleur (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6 et/ou un système de refroidissement (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que les boîtes à eau (5) de l’échangeur de chaleur (2) s’étendent suivant une direction verticale à l’état monté dans un véhicule automobile et caractérisé en ce que la pompe à eau (3) présente un corps de forme globalement cylindrique avec un axe s’étendant suivant la direction verticale. Agencement (10) d’un châssis de véhicule automobile selon la revendication précédente, comprenant en outre une barre de traverse (4) pour un véhicule automobile, l’échangeur de chaleur (2) étant disposé à l’arrière de la barre de traverse (4) du châssis, et caractérisé en ce que la pompe à eau (3) dudit échangeur se situe plus bas que la barre de traverse (4). Véhicule automobile comprenant un échangeur de chaleur (2) selon l’une des revendications 1 à 6 et/ou un système de refroidissement (1) selon la revendication 7 et/ou un agencement (10) d’un châssis de véhicule automobile selon l’une des revendications 8 ou 9.