FR3052426A1 - Convergent d'echangeur de chaleur comportant au moins une conduite - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un convergent (1) d'au moins un échangeur (2) de chaleur pour véhicule automobile, le convergent comportant au moins une paroi (11, 12, 13, 14) de canalisation d'un flux d'air (F) de refroidissement, ladite paroi de canalisation s'étendant de manière sensiblement perpendiculaire à un faisceau dudit échangeur thermique (2). La paroi (11) de canalisation d'air du convergent comprend au moins une conduite (3). L'invention concerne aussi un véhicule comprenant un tel convergent (1).

Description

Convergent d’échangeur de chaleur comportant au moins une conduite

La présente invention concerne de façon générale un convergent disposé dans un véhicule automobile afin de canaliser et guider un flux d’air. Un tel convergent se loge habituellement dans un compartiment avant du véhicule, dans lequel est habituellement logé un groupe motopropulseur, tel un moteur à combustion interne.

Dans le domaine des véhicules automobiles, les architectures traditionnelles de conception consiste en un arrangement des différents échangeurs de chaleur en face avant du compartiment moteur du véhicule. Dans le cas d’un véhicule propulsé par un moteur à combustion interne, ce dernier est par conséquent disposé en aval des différents échangeurs, l’ensemble étant logé dans le compartiment moteur. D’autres énergies alternatives peuvent aujourd’hui être utilisées afin d’assister ou de suppléer le moteur à combustion interne. A titre d’exemple, il est connu d’utiliser une machine électrique reliée à la chaîne de traction du véhicule dont la fonction est d’assister la propulsion du véhicule.

Toutefois, l’Intégration d’une telle machine est contrainte par la présence, entre l’ensemble d’échangeurs de chaleur et le moteur, de canalisations ou de tubulures permettant de véhiculer des fluides de refroidissement, de réfrigération et/ou d’alimentation en air du moteur, mais aussi par un faisceau électrique. L’optimisation de l’espace sous capot moteur rend difficile l’Intégration d’une telle machine électrique à moins d’engendrer des modifications de la partie structurelle de la caisse. Compte tenu qu’un même type de caisse peut être utilisé pour diverses conceptions de groupes motopropulseurs, notamment ceux incluant un dispositif d’assistance par machine électrique, il a été relevé un besoin de reconsidérer l’environnement sous capot moteur. C’est dans cet environnement que l’objet de l’invention est apparu. L’objet de l’Invention consiste en ainsi un convergent d’au moins un échangeur de chaleur pour véhicule automobile, le convergent comportant au moins une paroi de canaiisation d’un fiux d’air de refroidissement, iadite paroi de canaiisation s’étendant de manière sensibiement perpendiculaire à un faisceau dudit échangeur thermique.

Seion i’invention, iadite paroi de canaiisation d’air du convergent comprend au moins une conduite.

Seion d’autres caractéristiques de i’objet de l’invention, le convergent comprend l’une quelconque des caractéristiques suivantes, prises séparément ou en combinaison : - au moins une conduite est venue de matière de la paroi de guidage par mouiage d’une matière piastique. Une teiie conception permet de réduire le nombre de pièces mouiées fabriquées séparément, de réduire le temps de fabrication d’un véhicuie comportant un convergent et une conduite. - au moins une conduite est rapportée à la paroi de guidage par au moins une interface de fixation venue de matière de la paroi de guidage par moulage d’une matière piastique, i’interface de fixation recevant la conduite. Une telle conception permet de créer un convergent pouvant selon le cas être utilisé pour porter une conduite d’un circuit de ciimatisation ou refroidissement moteur. Un tei convergent est une pièce standard pouvant être utilisée pour différents types de véhicuies équipé ou non de ciimatisation ou de machine électrique d’assistance à ia propuision. - au moins une conduite est un moyen d’écoulement d’un fluide de type d’un fiuide caioporteur ou réfrigérant. Seion l’architecture moteur, il est possible de faire circuier directement au travers du convergent, d’un côté à l’autre du véhicule, un fluide, qu’ii s’agisse d’un fluide caioporteur utilisé pour le refroidissement du moteur ou bien un fiuide réfrigérant circulant dans un circuit de ciimatisation d’un véhicuie. - au moins une conduite est un câbie électrique qui peut par exemple servir à aiimenter en éiectricité ia machine éiectrique. Une telle alternative de conception permet d’envisager ie convergent comme support de câble électrique, sécurisant ainsi ce dernier contre toute projection de gravillon. - au moins une conduite s’étend seion une direction sensibiement perpendicuiaire au fiux d’air canaiisé. Ainsi agencé, i’air peut être utiiisé pour réaiiser un échange thermique avec ie fiuide circuiant dans ia conduite. - ia conduite comprend au niveau de chacune de ses extrémités, une bride de fixation destinée à coopérer avec un circuit au travers duquei circuie un fiuide caioporteur ou réfrigérant. Ceia permet de réaiiser une fixation rapide et étanche afin de répondre aux exigences de conception reiatives aux circuits de refroidissement moteur ou de ciimatisation. - ie convergent comprend piusieurs parois de guidage d’air reiiées mutueiiement ies unes aux autres et disposées en vis-à-vis par paires afin de définir un cadre sensibiement paraiiéiépipédique comportant des parois inférieure, supérieure et iatéraies gauche et droite, et en ce qu’au moins une conduite est située au niveau d’au moins une des parois de guidage d’air. La conduite peut ainsi s’étendre ie iong d’une ou de piusieurs parois de guidage d’air du convergent, ce qui iui permet de créer des cheminements particuiiers répondant à de nouveiies contraintes de conception d’un bioc moteur pourvu d’une machine éiectrique d’assistance. - ie convergent peut ainsi être une boîte à eau d’un échangeur de chaleur de type d’un radiateur. Dans ce cas les boîtes collectrices de l’échangeur de chaleur peuvent comprendre au moins une conduite. - ia bride de fixation de la conduite comprend au moins une nervure de retenue. Une teiie conduite permet de réaliser rapidement une liaison fluidique entre une conduite et les autres éléments formant le circuit de refroidissement ou de ciimatisation, la conduite formant alors une partie dudit circuit. L’invention concerne aussi un véhicule comportant au moins un échangeur thermique coopérant avec au moins un convergent, le convergent étant conforme à l’une quelconque des caractéristiques susmentionnées. Un tel véhicule est remarquable en ce qu’il est plus rapide à fabriquer, plus léger du fait de l’utilisation du convergent comme partie d’un circuit au travers duquel un fluide de refroidissement ou de réfrigération est destiné à circuler. D’autres particularités et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après d’un mode de réalisation particulier de l’invention, donné à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux figures annexées dans lesquelles : - la figure 1 est une vue schématique de côté d’un ensemble motopropulseur comportant un convergent selon l’invention; - la figure 2 est une vue en perspective du convergent de la figure 1 pris isolément.

La description qui suit est faite en référence à un trièdre X, Y et Z associé classiquement à un véhicule automobile, dans lequel X est la direction longitudinale avant-arrière du véhicule dirigée vers l’arrière, Y est la direction transversale droite-gauche au véhicule, qui est horizontale et perpendiculaire à X, dirigée vers la droite, et Z est la direction verticale dirigée vers le dessus. Par ailleurs les termes « avant », « arrière », « droit », « gauche », « horizontal », « vertical », supérieur » et « inférieur » sont relatifs au véhicule ou à une partie de ceiui-ci et sont définis par rapport au sens de déplacement du véhicule.

En référence à la figure 1, un ensemble motopropulseur est composé d’un moteur thermique 5 à combustion interne qui fournit l’énergie mécanique au déplacement du véhicule. Afin de réduire les émissions de polluants émanant du fonctionnement du véhicule, il est fait recours à une machine additionnelle fonctionnant à l’énergie électrique. De préférence, cette machine additionnelle est une machine électrique 6 qui est reliée au moteur thermique 5 de telle sorte que le couple et la puissance fournit par l’ensemble motopropulseur peut être fournit par le moteur thermique 5 et la machine électrique 6 en concomitance.

Partant d’une architecture traditionnelle, le système de refroidissement du moteur thermique 5 est constitué d’au moins un échangeur 21 de chaleur disposé en face avant du véhicule de telle sorte que le déplacement du véhicule créé un échange thermique entre l’air ambiant et le fluide caloporteur circulant dans l’échangeur 21 de chaleur.

Le système de refroidissement comprend égaiement un groupe moto-ventiiateur 4 permettant de forcer i’air ambiant à circuier au travers de i’échangeur de chaieur iorsque ie besoin de refroidissement est requis. Un tei groupe moto-ventiiateur comprend un support pourvu d’une ouverture sensibiement cyiindrique au travers de iaqueiie sont montées à rotation des paiies d’un ventiiateur. Le ventiiateur est reiié à un moteur éiectrique afin de commander ia marche forcée de i’air au travers des échangeurs 21, 22 de chaieur. Le support définit une tuyère qui est montée sur i’échangeur 21 de chaieur de teiie sorte que ie groupe moto-ventiiateur est disposé en avai de i’échangeur de chaieur seion un sens d’écouiement de i’air durant ie fonctionnement du véhicuie.

Comme ceia est rendu visibie sur ia figure 1, ie groupe moto-ventiiateur est agencé contre i’échangeur 21 de chaieur de teiie manière que ie support épouse en tout ou partie ie contour extérieur de ia face interne de i’échangeur de chaieur.

La face externe du faisceau de l’échangeur 21 de chaleur est disposée horizontalement au regard d’un faisceau d’un autre échangeur de chaleur, ici un condenseur 22 au travers duquel circule un fluide réfrigérant d’un circuit de climatisation. Les faisceaux de ces deux échangeurs de chaleur sont agencés en parallèle et peuvent présenter des dimensions sensiblement Identiques. L’agencement du groupe moto-ventilateur 4 entre l’échangeur de chaleur 21 et l’ensemble motopropulseur 5, 6 est d’autant plus réduit qu’il comprend une machine électrique 6 disposée sensiblement en saillie vers l’avant du moteur thermique 5.

Afin d’augmenter le rendement thermique, un convergent 1 est disposé en amont des échangeurs 21, 22 selon le sens d’écoulement de l’air représenté par la flèche F sur les figures 1 et 2. Le convergent 1 est conformé de telle manière qu’il relie les échangeurs 21, 22 de chaleur par leurs bords périphériques afin d’éviter des fuites d’air.

Le convergent 1 est un cadre déiimité par des parois inférieure 11, supérieure 12 et iatéraie 13, 14 dont ies parties d’extrémité avant sont conformées afin de coopérer par compiémentarité de forme avec un guide d’air non représenté. Le guide d’air est disposé entre la face avant du véhicule comportant un pare-chocs délimitant par une calandre 8 munies d’ouvertures de passage d’air permettant à des fiux d’air de circuler au-dessus et au-dessous d’une poutre transversale 9 de pare-chocs.

Le convergent 1 s’entendent longitudinalement vers le groupe moto-ventilateur 4 par le biais de ses parois inférieure 11, supérieure 12 et latérales 13, 14 qui s’étendent de manière sensiblement perpendiculaire aux faisceaux des échangeurs 21, 22 de chaleur. Au moins l’une des parois inférieure 11, supérieure 12 et latérales 13, 14 peuvent venir à contact de la tuyère 7, notamment au travers d’encoches prévues à cet effet et ménagées dans la tuyère.

Le convergent 1 permet ainsi de canaliser l’air au travers des échangeurs 21,22 de chaleur depuis le guide d’air et jusqu’au groupe moto-ventilateur 4.

Les échangeurs 21, 22 de chaleur, le convergent 1 ainsi que le groupe moto-ventilateur 4 sont fixés à une traverse 16 supérieure par des moyens de fixation appropriés. La traverse 16 comprend des bords latéraux d’extrémité qui sont destinées à être reliés à la partie structurelle de la caisse du véhicule (non représentée).

Au moins une plaque 15 de protection s’étend de manière sensiblement horizontale sous le convergent 1, les échangeurs 21,22 de chaleur, le groupe moto-ventilateur ainsi que sous le moteur 5 thermique et la machine électrique 6 d’assistance. Une telle plaque 15 prolonge vers l’arrière le pare-chocs avant de telle manière qu’un tel agencement créé un espace entre la paroi inférieure 11 du convergent et la plaque 15 de protection.

Le convergent 1 comprend au moins une conduite 3, de manière préférentielle deux conduites 3 disposées de manière parallèle l’une à l’autre comme cela est rendu visible sur les figures.

Selon le mode de réalisation de la figure 1, le convergent 1 comprend des conduits 3 disposés en saillie sous la paroi inférieure 21 sachant que selon une variante de réalisation non représentée, les conduites 3 peuvent être réalisées à l’intérieur de la paroi inférieure 21 qui est alors au moins en partie d’épaisseur supérieure au diamètre d’une conduite 3.

Selon encore d’autres modes de réalisation, la conduite est disposée le long d’au moins une des parois supérieure 12 et latérales 13,14.

Selon un mode de réalisation, la conduite 3 est venue de matière du convergent par moulage d’une matière plastique.

Selon un autre mode de réalisation, la conduite 3 est rapportée sur la paroi inférieure 11 de guidage, par l’intermédiaire d’au moins une interface de fixation venue de matière de la paroi de guidage par moulage d’une matière plastique, l’interface de fixation recevant la conduite 3. A titre d’exemple, l’interface de fixation peut être un collier destiné à entourer au moins l’une des conduites 3. Le collier peut être de conception particulière en ce sens qu’il permet de réaliser une fixation rapide de la conduite au convergent.

La conduite 3 s’étendant transversalement au véhicule, elle permet l’écoulement d’un fluide d’un côté à l’autre du véhicule en passant sous le convergent 1.

Le convergent 1 ainsi pourvu d’au moins une conduite 3 permet de créer une partie d’un chemin d’écoulement d’un fluide caloporteur ou réfrigérant selon qu’il s’agisse d’un circuit de refroidissement ou d’un circuit de climatisation.

Selon une variante possible, au moins l’une des conduites 3 du convergent 1 est un câble électrique. Le convergent 1 peut être moulé autour du câble électrique.

Selon un mode de réalisation non représenté, l’agencement de la conduite 3 dans le convergent 1 est tel que le flux d’air F canalisé est sensiblement perpendiculaire à la conduite 3 de sorte que ce flux d’air est apte à refroidir le fluide circulant dans la conduite 3.

Quel que soit le mode de réalisation, la conduite 3 du convergent 1 peut comprend au niveau de chacune de ses extrémités libres une bride 31 de fixation permettant de réaliser la connexion fluidique de la conduite au reste du circuit au travers duquel circule le fluide caloporteur ou réfrigérant. Comme cela est rendu visible à la figure 2, l’extrémité de la conduite 3 comprend un chanfrein facilitant la liaison à la tubulure ou durite formant le reste du circuit.

La conduite 3 peut comprendre selon une section en coupe longitudinale une extrémité de forme conique qui présente une nervure annuiaire de retenue de ia tubuiure ou durite formant ie reste du circuit sur ia conduite.

Un tei convergent 1 est remarquabie en ce qu’ii permet de réduire ie nombre d’opérations de fabrication puisqu’ii peut consister en ia création d’une seuie pièce regroupant ie convergent 1 et au moins une partie d’un circuit de refroidissement ou de réfrigération, ou un câble électrique.

Pour le cas de fabrication en grande série, comme cela est le cas dans le domaine des véhicules automobiles, le temps d’assemblage des pièces constitutives du véhicule équipé d’un tel convergent est réduit puisque le procédé d’assemblage s’affranchit d’une étape d’assemblage d’au moins une conduite transversale.

Il permet également de faire aisément cheminer en partie le circuit de refroidissement ou de réfrigération au-dessous des échangeurs 21, 22 de chaleur et non plus entre ces derniers et le groupe motopropulseur. Un tel agencement des conduits 3 permet alors de libérer l’espace séparant le groupe moto-ventilateur 4 et le groupe motopropulseur 5 du véhicule.

Le véhicule comportant au moins un échangeur 21, 22 de chaleur en coopération avec le convergent 1 permet l’intégration de nouveau mode de propulsion, notamment l’implémentation d’une machine électrique 6 d’assistance du groupe motopropulseur.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS

   1. Convergent (1) d’au moins un échangeur (2) de chaleur pour véhicule automobile, le convergent comportant au moins une paroi (11, 12, 13, 14) de canalisation d’un flux d’air (F) de refroidissement, ladite paroi de canalisation s’étendant de manière sensiblement perpendiculaire à un faisceau dudit échangeur thermique (2), caractérisé en ce que ladite paroi (11) de canalisation d’air comprend au moins une conduite (3).
2. 2. Convergent (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’au moins une conduite (3) est venue de matière de la paroi (11) de guidage par moulage d’une matière plastique.
3. 3. Convergent (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’au moins une conduite (3) est rapportée à la paroi (11) de guidage par au moins une interface de fixation venue de matière de la paroi de guidage par moulage d’une matière plastique, l’interface de fixation recevant la conduite (3).
4. 4. Convergent (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu’au moins une conduite (3) est un moyen d’écoulement d’un fluide de type d’un fluide caloporteur ou réfrigérant.
5. 5. Convergent (1) selon la revendication 1 ou 3, caractérisé en ce qu’au moins une conduite (3) est un câble électrique.
6. 6. Convergent (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu’au moins une conduite (3) s’étend selon une direction sensiblement perpendiculaire au flux d’air canalisé.
7. 7. Convergent (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4 ou 6, caractérisé en ce que la conduite (3) comprend au niveau de chacune de ses extrémités, une bride (31 ) de fixation destinée à coopérer avec un circuit au travers duquel circule un fluide caloporteur ou réfrigérant.
8. 8. Convergent (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu’il comprend plusieurs parois de guidage d’air reliées mutuellement les unes aux autres et disposées en vis-à-vis par paires afin de définir un cadre sensiblement parallélépipédique comportant des parois inférieure (11), supérieure (12) et latérales gauche (14) et droite (13), et en ce qu’au moins une conduite est située au niveau d’au moins une des parois de guidage d’air.
9. 9. Convergent (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que la bride (31) de fixation de la conduite comprend au moins une nervure de retenue.
10. 10. Véhicule comportant au moins un échangeur thermique (2) coopérant avec au moins un convergent (1), le convergent étant conforme à l’une quelconque des revendications 1 à 9.