FR2772831A1 - OIL COOLING DEVICE WITH OIL / WATER HEAT EXCHANGER FOR MOTOR VEHICLES - Google Patents
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Abstract
Ce dispositif comporte un empilement (18) de lames formant des chambres (20, 22) pour l'huile à refroidir et des chambres (24, 26, 28, 30) pour un liquide de refroidissement. Cet empilement est enfermé dans un boîtier (36) cylindrique avec une face inférieure (40) fixée sur un carter (12) avec interposition d'un joint d'étanchéité, le dispositif comprenant une entrée (42) et une sortie (44) d'huile et une entrée (56) et une sortie (58) de liquide de refroidissement. L'empilement (18) présente une forme annulaire dépourvue de conduite centrale de fluide, le joint comprend deux parties circulaires (48, 50) concentriques et deux parties radiales s'étendant entre ces deux parties circulaires en définissant dans l'intervalle entre ces dernières deux secteurs annulaires, et l'entrée (42) et la sortie (44) d'huile débouchent dans les deux secteurs annulaires au droit d'ouvertures d'entrée (32) et de sortie (34) d'huile de l'empilement et face à deux conduites d'huile correspondantes (14, 16) du carter.This device comprises a stack (18) of blades forming chambers (20, 22) for the oil to be cooled and chambers (24, 26, 28, 30) for a cooling liquid. This stack is enclosed in a cylindrical housing (36) with an underside (40) fixed to a housing (12) with the interposition of a seal, the device comprising an inlet (42) and an outlet (44) d oil and an inlet (56) and an outlet (58) for coolant. The stack (18) has an annular shape devoid of a central fluid pipe, the seal comprises two circular parts (48, 50) concentric and two radial parts extending between these two circular parts defining in the interval between the latter two annular sectors, and the oil inlet (42) and outlet (44) open into the two annular sectors in line with the oil inlet (32) and outlet (34) openings of the stack and facing two corresponding oil pipes (14, 16) of the crankcase.
Description
Dispositif de refroidissement d'huile à échanqeur de chaleur huile/eauOil cooler with oil / water heat exchanger
pour véhicule automobile L'invention concerne le refroidissement de l'huile dans les véhicules automobiles, en particulier le refroidissement de l'huile de lubrification, c'est-à-dire de l'huile du moteur The invention relates to the cooling of oil in motor vehicles, in particular the cooling of lubricating oil, that is to say of engine oil.
et/ou de la boîte de vitesses.and / or the gearbox.
Elle concerne plus précisément les dispositifs de refroidis- It relates more precisely to the cooling devices
sement comportant un échangeur du type général décrit dans la ment comprising an exchanger of the general type described in
publication FR-A-2 214 873 ou encore dans la publication FR- publication FR-A-2 214 873 or in publication FR-
A-2 747 463.A-2,747,463.
Les échangeurs de ce type comportent, essentiellement, un empilement de lames de forme annulaire, constituant des premières chambres pour la circulation de l'huile à refroidir et des secondes chambres pour la circulation d'un liquide de refroidissement, généralement de l'eau. Cet empilement est enfermé dans un boîtier de forme cylindrique monté à la manière d'un flasque sur le carter du moteur ou de la boite de vitesses, en communication de fluide avec des conduites The exchangers of this type essentially comprise a stack of annular blades, constituting first chambers for the circulation of the oil to be cooled and second chambers for the circulation of a coolant, generally water. This stack is enclosed in a cylindrical case mounted in the manner of a flange on the motor casing or the gearbox, in fluid communication with pipes.
d'entrée et de sortie d'huile et de liquide de refroidisse- oil and coolant inlet and outlet
ment.is lying.
Dans toutes les configurations connues, le volume central de la configuration annulaire est utilisé pour la circulation de In all known configurations, the central volume of the annular configuration is used for the circulation of
l'huile, généralement pour le retour d'huile après refroidis- oil, usually for oil return after cooling
sement, éventuellement après traversée d'un filtre à huile possibly after passing through an oil filter
monté sur le boîtier enfermant l'échangeur. mounted on the housing enclosing the exchanger.
Cette configuration inclut pour ce faire une vis centrale creuse pourvue de trous latéraux, qui est assez délicate, et donc coûteuse, à usiner et qui, de plus, introduit des pertes This configuration includes to do this a hollow central screw provided with lateral holes, which is quite delicate, and therefore expensive, to machine and which, moreover, introduces losses
de charge dans le circuit d'huile.load in the oil circuit.
De plus, la sortie d'huile par la vis centrale impose une proximité importante entre les conduites d'entrée et de sortie d'huile, rendant plus délicate l'implantation de ces In addition, the oil outlet by the central screw imposes a significant proximity between the oil inlet and outlet pipes, making it more difficult to install these
conduites à l'intérieur du carter. lines inside the housing.
L'un des buts de l'invention est de simplifier la structure d'un dispositif de refroidissement d'huile de ce type, en évitant le recours à la vis centrale creuse qui était jusqu'à présent nécessaire à la circulation de l'huile, de manière à simplifier la structure générale du dispositif, en améliorer One of the aims of the invention is to simplify the structure of an oil cooling device of this type, by avoiding the use of the hollow central screw which was hitherto necessary for the circulation of the oil. , in order to simplify the general structure of the device, to improve it
la fiabilité et en réduire le coût d'industrialisation. reliability and reduce the cost of industrialization.
Le dispositif de l'invention est du type général décrit dans la publication FR-A-2 214 873 précitée, c'est-à-dire qu'il comporte, de manière en elle-même connue, un échangeur de chaleur avec un empilement de lames assemblées entre elles de manière à former des premières chambres pour la circulation de l'huile à refroidir et des secondes chambres pour la circulation d'un liquide de refroidissement, cet empilement étant enfermé dans un boîtier généralement cylindrique comprenant une face inférieure propre à être fixée sur un carter avec interposition d'un joint d'étanchéité, le dispositif comprenant une entrée et une sortie d'huile et une The device of the invention is of the general type described in the aforementioned publication FR-A-2 214 873, that is to say that it comprises, in itself known manner, a heat exchanger with a stack blades assembled together so as to form first chambers for the circulation of the oil to be cooled and second chambers for the circulation of a coolant, this stack being enclosed in a generally cylindrical housing comprising a bottom face suitable for be fixed to a housing with interposition of a seal, the device comprising an oil inlet and outlet and a
entrée et une sortie de liquide de refroidissement. coolant inlet and outlet.
De façon caractéristique de l'invention, l'empilement présente une forme générale annulaire essentiellement dépourvue de conduite de fluide en partie centrale, le joint comprend deux parties circulaires concentriques, radialement séparées par un intervalle annulaire, et deux parties radiales s'étendant entre ces deux parties circulaires en définissant dans l'intervalle entre ces dernières deux secteurs annulaires distincts, et l'entrée et la sortie d'huile du dispositif sont configurées de manière à déboucher respectivement dans les deux secteurs annulaires distincts définis par le joint, au droit d'ouvertures respectives d'entrée et de sortie d'huile de l'empilement et face à deux Characteristically of the invention, the stack has a generally annular shape essentially devoid of fluid pipe in the central part, the joint comprises two concentric circular parts, radially separated by an annular gap, and two radial parts extending between these two circular parts by defining in the interval between the latter two distinct annular sectors, and the oil inlet and outlet of the device are configured so as to lead respectively into the two distinct annular sectors defined by the seal, at right '' respective oil inlet and outlet openings of the stack and facing two
conduites d'huile correspondantes du carter. corresponding crankcase oil lines.
De préférence, l'entrée et la sortie d'huile débouchent en Preferably, the oil inlet and outlet open out
des positions approximativement diamétralement opposées. approximately diametrically opposite positions.
Très avantageusement, le boîtier présente en son centre une ouverture axiale traversante, pour la fixation du dispositif Very advantageously, the housing has in its center a through axial opening, for fixing the device
sur le carter.on the housing.
L'entrée et la sortie de liquide de refroidissement peuvent être configurées de manière à déboucher sur une face latérale du boîtier, en prévoyant éventuellement deux raccords coudés, notamment des raccords monobloc avec le boîtier, reliés The coolant inlet and outlet can be configured so as to lead to a lateral face of the housing, optionally providing two elbow fittings, in particular one-piece connections with the housing, connected
respectivement à l'entrée et la sortie de liquide de refroi- respectively at the inlet and outlet of the coolant
dissement de manière à orienter ces dernières en direction du carter. Selon une autre caractéristique de l'invention, le boîtier comporte une surface latérale rattachée à un fond, ainsi smoothing so as to orient the latter in the direction of the casing. According to another characteristic of the invention, the housing has a lateral surface attached to a bottom, thus
qu'un couvercle assurant la fermeture du boîtier, l'empile- that a cover ensuring the closing of the case, the stack-
ment de lames étant enfermé entre le fond et le couvercle. ment of blades being enclosed between the bottom and the cover.
Dans une forme de réalisation, le couvercle constitue la face In one embodiment, the cover constitutes the face
inférieure du boîtier, propre à être fixée sur le carter. bottom of the housing, suitable for being fixed on the housing.
Dans une autre forme de réalisation, le fond constitue la face inférieure du boîtier, propre à être fixée sur le carter. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention In another embodiment, the bottom constitutes the underside of the housing, suitable for being fixed on the casing. Other characteristics and advantages of the invention
apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci- will appear on reading the detailed description below
dessous, faite en référence aux dessins annexés, sur les- below, with reference to the accompanying drawings, on the-
quels: - la figure 1 est une vue en élévation, en coupe selon la ligne I-I de la figure 2, d'un dispositif de refroidissement d'huile selon une forme de réalisation de l'invention; - la figure 2 est une vue de dessous, selon la ligne II-II de la figure 1, de ce même dispositif; la figure 3 est une vue perspective de dessus du dispositif des figures 1 et 2; - la figure 4 est une vue en élévation, en coupe selon la which: - Figure 1 is an elevational view, in section along the line I-I of Figure 2, of an oil cooling device according to one embodiment of the invention; - Figure 2 is a bottom view, along the line II-II of Figure 1, of the same device; Figure 3 is a perspective view from above of the device of Figures 1 and 2; - Figure 4 is an elevational view, in section along the
ligne IV-IV de la figure 5, d'un dispositif de refroidisse- line IV-IV of FIG. 5, of a cooling device
ment d'huile selon une autre forme de réalisation de l'inven- oil according to another embodiment of the invention
tion; - la figure 5 est une vue de dessous, selon la ligne V-V de la figure 4, de ce même dispositif; et tion; - Figure 5 is a bottom view, along the line V-V of Figure 4, of the same device; and
_ la figure 6 est une vue perspective de dessous du disposi- _ Figure 6 is a perspective view from below of the device
tif des figures 4 et 5.tif of Figures 4 and 5.
Sur les figures 1 à 3, la référence 10 désigne de façon générale le dispositif de l'invention, qui est monté sur le carter 12 d'un moteur de véhicule automobile. Ce carter comporte des conduites 14 et 16 de circulation d'huile débouchant chacune sur la face contre laquelle est monté le In Figures 1 to 3, the reference 10 generally designates the device of the invention, which is mounted on the casing 12 of a motor vehicle engine. This casing comprises oil circulation lines 14 and 16 each opening on the face against which the
dispositif 10.device 10.
Le dispositif 10 comporte un échangeur de chaleur constitué d'un empilement 18 de lames assemblées entre elles de manière à former des premières chambres 20, 22 dans lesquelles circule l'huile à refroidir, en provenance de la conduite 14 du carter et à destination la conduite 16 de ce même carter, ainsi que des secondes chambres 24, 26, 28, 30 pour la circulation d'un liquide de refroidissement, généralement de l'eau. La structure de cet empilement 18, habituellement réalisé à partir de demi-plaques assemblées entre elles de manière à The device 10 comprises a heat exchanger consisting of a stack 18 of blades assembled together so as to form first chambers 20, 22 in which the oil to be cooled circulates, coming from the pipe 14 of the casing and destined for the line 16 of this same casing, as well as second chambers 24, 26, 28, 30 for the circulation of a cooling liquid, generally water. The structure of this stack 18, usually made from half-plates assembled together so as to
former les diverses chambres annulaires 20 à 30, est en elle- form the various annular chambers 20 to 30, is in itself
même connue, et décrite notamment dans FR-A-2 214 873 précité auquel on pourra se reporter pour de plus amples détails sur la structure et la réalisation de cet empilement constituant even known, and described in particular in FR-A-2 214 873 cited above to which reference may be made for further details on the structure and the production of this stack constituting
l'échangeur de chaleur du dispositif. the device's heat exchanger.
De façon caractéristique de l'invention, les premières chambres 20 et 22, c'est-à-dire la succession de chambres dans lesquelles circulent l'huile à refroidir, possèdent une entrée 32 et une sortie 34 situées de part et d'autre de l'axe central de l'échangeur et tournées toutes deux vers le carter, en direction des conduites d'huile correspondantes 14 et 16 d'amenée de l'huile à refroidir et de retour de l'huile refroidie. L'empilement est enfermé dans un boîtier 36 ayant une surface latérale 38 rattachée à un fond 39, ainsi qu'un couvercle 40 tourné vers le carter 12 et dans lequel sont formées les ouvertures 32 et 34. Ce couvercle 40 comporte un bord relevé pour son sertissage avec la surface latérale 38 du boîtier et constitue la face inférieure du boîtier, propre Characteristically of the invention, the first chambers 20 and 22, that is to say the succession of chambers in which the oil to be cooled circulates, have an inlet 32 and an outlet 34 located on either side from the central axis of the exchanger and both turned towards the casing, in the direction of the corresponding oil lines 14 and 16 for supplying the oil to be cooled and for returning the cooled oil. The stack is enclosed in a housing 36 having a lateral surface 38 attached to a bottom 39, as well as a cover 40 facing the casing 12 and in which the openings 32 and 34 are formed. This cover 40 has a raised edge for its crimping with the lateral surface 38 of the housing and constitutes the underside of the housing, clean
à être fixée au carter.to be fixed to the housing.
Le boîtier, qui enveloppe l'échangeur, comporte une plaque The housing, which envelops the exchanger, includes a plate
d'appui 41 munie de deux ouvertures 42, 44 situées en vis-à- support 41 provided with two openings 42, 44 located opposite
vis des ouvertures 32 et 34 et face aux conduites d'huile correspondantes 14 et 16. La plaque 41 est sertie à la périphérie du couvercle 40 et est placée entre ce dernier et screws of the openings 32 and 34 and facing the corresponding oil lines 14 and 16. The plate 41 is crimped at the periphery of the cover 40 and is placed between the latter and
le carter 12.the housing 12.
Pour assurer l'étanchéité entre le dispositif de refroidisse- To seal between the cooling device
ment et le carter, ainsi qu'entre les ouvertures 42 et 44, on prévoit un joint 46 de forme particulière, forme visible ment and the housing, as well as between the openings 42 and 44, there is provided a seal 46 of particular shape, visible shape
notamment sur la vue de dessous de la figure 2. especially in the bottom view of Figure 2.
Le joint 46 est interposé entre la plaque d'appui 41 et le carter 12. Ce joint comprend deux parties circulaires 48, 50 et deux parties radiales 52, 54 s'étendant entre ces deux The seal 46 is interposed between the support plate 41 and the casing 12. This seal comprises two circular parts 48, 50 and two radial parts 52, 54 extending between these two
parties circulaires 48, 50, de préférence de façon symétri- circular parts 48, 50, preferably symmetrically
que. On définit ainsi deux secteurs annulaires distincts, isolés du point de vue de la communication de fluide, ayant la forme générale de deux "C"' opposés tournés l'un vers l'autre, dans lesquels débouchent respectivement l'entrée 32 et la sortie 34 du circuit d'huile de l'échangeur de chaleur (cette entrée et cette sortie pouvant être diamétralement opposées). En ce qui concerne le circuit d'eau de refroidissement, celui-ci comprend des conduites 56, 58 d'entrée et de sortie d'eau communiquant avec la face latérale 38 du boîtier par l'intermédiaire de conduites telles que 60, de manière à venir en communication de fluide avec l'échangeur de chaleur constitué par l'empilement 18, via la périphérie de ce dernier. Le fluide de refroidissement circule dans la succession des secondes chambres (telles que 24, 26, 28 et 30) en contact thermique avec les premières chambres (telles than. Two distinct annular sectors are thus defined, isolated from the point of view of fluid communication, having the general shape of two opposite "C" s facing one another, into which the inlet 32 and the outlet respectively open. 34 of the oil circuit of the heat exchanger (this inlet and this outlet can be diametrically opposite). As regards the cooling water circuit, this comprises water inlet and outlet pipes 56, 58 communicating with the lateral face 38 of the housing via pipes such as 60, so to come in fluid communication with the heat exchanger constituted by the stack 18, via the periphery of the latter. The cooling fluid circulates in the succession of the second chambers (such as 24, 26, 28 and 30) in thermal contact with the first chambers (such
que 20, 22) dans lesquelles circule l'huile à refroidir. as 20, 22) in which the oil to be cooled circulates.
Avantageusement, la configuration des conduites d'entrée et de sortie d'eau comporte des raccords coudés permettant d'orienter l'entrée et la sortie de liquide en direction du carter, avec un gain de place corrélatif. Ces raccords coudés peuvent notamment être intégrés à un élément tel que 62, monobloc avec le boîtier 36, de manière à présenter des embouts 64, 66 tournés vers le carter et sur lesquels pourront être raccordées des conduites souples telles que 68 pour l'alimentation en eau et le retour de l'eau après traversée de l'échangeur de chaleur ou ces embouts pourraient Advantageously, the configuration of the water inlet and outlet pipes includes elbow fittings making it possible to orient the inlet and the outlet of liquid in the direction of the casing, with a corresponding gain in space. These elbow fittings can in particular be integrated into an element such as 62, in one piece with the housing 36, so as to have end pieces 64, 66 facing the casing and to which flexible pipes such as 68 may be connected for supplying water and return of water after passing through the heat exchanger or these nozzles could
être directement connectés au bloc moteur pour l'alimenta- be directly connected to the engine block for power
tion/retour de l'eau.tion / return of water.
La fixation du boîtier 10 au carter 12 est effectuée par l'orifice central 70 (figures 2 et 3), dans lequel il est possible par exemple d'introduire une vis 72 coopérant avec The housing 10 is fixed to the casing 12 by the central orifice 70 (FIGS. 2 and 3), in which it is possible for example to introduce a screw 72 cooperating with
un trou taraudé 74 réalisé dans le carter 12, en vis-à-vis. a tapped hole 74 made in the casing 12, opposite.
A la différence des dispositifs de refroidissement d'huile de Unlike oil coolers
l'art antérieur, la vis utilisée pour la fixation du disposi- prior art, the screw used for fixing the device
tif sur le carter est ici une vis simple, dont la seule fonction est une fonction mécanique de fixation, alors que jusqu'à présent la vis de fixation était un élément complexe, tif on the housing is here a simple screw, whose only function is a mechanical fixing function, whereas until now the fixing screw was a complex element,
creux, destinée à assurer en outre une fonction de circula- hollow, intended to further ensure a circulation function
tion de l'huile, généralement pour le retour d'huile vers le carter, la vis venant alors s'introduire dans un taraudage tion of the oil, generally for the return of oil to the sump, the screw then being introduced into a thread
formé au débouché de la conduite de retour d'huile. formed at the outlet of the oil return line.
Cette configuration dans laquelle la vis centrale sert uniquement à la fixation procure de nombreux avantages: simplicité de réalisation, donc moindre coût de fabrication; plus grande latitude d'implantation des conduites d'huile du carter, qui peuvent être plus éloignées l'une de l'autre; réduction des pertes de charge qui étaient introduites dans This configuration in which the central screw is used only for fixing provides many advantages: simplicity of construction, therefore lower manufacturing cost; greater latitude for installing the crankcase oil lines, which may be further from one another; reduction in pressure losses which were introduced into
le circuit d'huile par la vis creuse et ses trous latéraux. the oil circuit by the hollow screw and its side holes.
Par ailleurs, la vis 72, qui n'est plus creuse et a pour seule fonction de solidariser le dispositif au carter, peut présenter des dimensions réduites par rapport aux vis de l'art antérieur; le gain dimensionnel peut être utilisé pour réduire la taille de l'orifice central 70 et augmenter corrélativement les dimensions de l'échangeur de chaleur, donc la surface d'échange entre huile et eau, améliorant Furthermore, the screw 72, which is no longer hollow and has the sole function of securing the device to the casing, may have reduced dimensions compared to the screws of the prior art; the dimensional gain can be used to reduce the size of the central orifice 70 and correspondingly increase the dimensions of the heat exchanger, therefore the exchange surface between oil and water, improving
ainsi d'autant les performances thermiques du dispositif. thus all the thermal performance of the device.
Bien entendu, l'emploi d'une vis pour solidariser le disposi- Of course, the use of a screw to secure the device
tif au carter n'est pas limitative, et d'autres pièces de fixation (à encliquetage, emboîtement, etc.) pourraient être envisagées, dès lors qu'elles appliquent au joint 46 le tif to the casing is not limiting, and other fixing parts (snap-on, interlocking, etc.) could be envisaged, as soon as they apply to the joint 46 the
serrage nécessaire à assurer l'étanchéité recherchée. tightening necessary to ensure the desired tightness.
Dans la forme de réalisation des figures 1 à 3, il existe un In the embodiment of Figures 1 to 3, there is a
intervalle I (figure 1) entre les raccords 60 et les condui- interval I (FIG. 1) between the fittings 60 and the pipes
tes 56, 58 qui est sujet à un foisonnement résultant du brasage des lames. Cela signifie, en d'autres termes, que cet tes 56, 58 which is subject to swelling resulting from the brazing of the blades. This means, in other words, that this
intervalle ne peut avoir une valeur constante. interval cannot have a constant value.
Pour éviter cet inconvénient, il est préférable de réaliser To avoid this inconvenience, it is preferable to carry out
le dispositif de l'invention conformément aux figures 4 à 6. the device of the invention in accordance with FIGS. 4 to 6.
Dans ce cas, le fond 39 constitue la face inférieure du boîtier tournée vers le carter 12. L'empilement 18 est enfermé entre le fond 39 et un couvercle 76 tourné du côté opposé. Le joint d'étanchéité est interposé entre une plaque d'appui 78 analogue à la plaque d'appui 41 décrite précédemment et le carter 12. Toutefois, la plaque 78 se prolonge à l'extérieur du boîtier et possède des ouvertures 80 pour le passage des In this case, the bottom 39 constitutes the underside of the housing facing the casing 12. The stack 18 is enclosed between the bottom 39 and a cover 76 turned on the opposite side. The seal is interposed between a support plate 78 similar to the support plate 41 described above and the casing 12. However, the plate 78 extends outside the housing and has openings 80 for passage of
embouts 64 et 66.bits 64 and 66.
L'intervalle I' (figure 4) est constant étant donné que le The interval I '(Figure 4) is constant since the
foisonnement dû au brasage des lames s'exerce uniquement sur la position du couvercle. expansion due to the brazing of the blades is exerted only on the position of the cover.
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