FR3067294A1

FR3067294A1 - Calandre pour vehicule automobile

Info

Publication number: FR3067294A1
Application number: FR1755246A
Authority: FR
Inventors: Kamel Azzouz; Michael Lissner; Amrid Mammeri
Original assignee: Valeo Systemes Thermiques SAS
Current assignee: Valeo Systemes Thermiques SAS
Priority date: 2017-06-12
Filing date: 2017-06-12
Publication date: 2018-12-14
Anticipated expiration: 2037-06-12
Also published as: FR3067294B1

Abstract

L invention concerne une calandre pour véhicule automobile, comprenant une entrée d air (2) de passage d un flux d air destiné à alimenter un échangeur de chaleur du véhicule automobile et une grille disposée dans l entrée d air et comprenant : - une pluralité de tubes (4), - au moins un collecteur d air (5) comportant des orifices (8), chaque tube (4) débouchant par une de ses extrémités (6) dans un orifice (8) distinct du collecteur d air (5), chaque tube (4) ayant au moins une ouverture (7) de passage d un flux d air (F) traversant ledit tube (4), l ouverture (7) étant distincte des extrémités (8) du tube (4) correspondant, l ouverture (7) étant située à l extérieur du au moins un collecteur d air (5).

Description

CALANDRE POUR VEHICULE AUTOMOBILE

La présente invention concerne une calandre pour véhicule automobile.

Une calandre comprend généralement une entrée d’air permettant de laisser passer un flux d’air des échangeurs de chaleur du véhicule automobile.

Les échangeurs de chaleur sont destinés à refroidir le moteur du véhicule, ou à réguler la température dans l’habitacle.

Un ventilateur, disposé en amont ou en aval des échangeurs de chaleurs, permet de forcer l’air à travers les échangeurs.

L’entrée d’air est classiquement munie d’une grille de protection de ces échangeurs.

La calandre joue un rôle sur le refroidissement, dans le sens où elle influe sur l’écoulement d’air dans le compartiment moteur. En étant plus ou moins passante, elle laissera passer un débit d’air plus ou moins important. Néanmoins, la calandre présente un caractère essentiellement décoratif.

Toutefois, le refroidissement est majoritairement assuré par les échangeurs de chaleur, et la calandre présente généralement un caractère essentiellement décoratif.

Le but de la présente invention est d’améliorer la situation.

À cet effet, l’invention a pour objet une calandre pour véhicule automobile, comprenant une entrée d’air de passage d’un flux d’air destiné à alimenter un échangeur de chaleur du véhicule automobile et une grille disposée dans l’entrée d’air et comprenant :

une pluralité de tubes, au moins un collecteur d’air comportant des orifices, chaque tube débouchant par une de ses extrémités dans un orifice distinct du collecteur d’air, chaque tube ayant au moins une ouverture de passage d’un flux d’air traversant ledit tube, l’ouverture étant distincte des extrémités du tube correspondant, l’ouverture étant située à l’extérieur du au moins un collecteur d’air.

La pluralité de tubes de ventilation depuis lesquels de l’air est éjecté permet avantageusement de remplacer le groupe moto-ventilateur conventionnel.

Ainsi, la calandre multiplie les fonctions, puisqu’elle permet à la fois de faire rentrer l’air, de protéger les échangeurs de chaleur, et de forcer l’air vers les échangeurs de chaleur.

Le véhicule, allégé du ventilateur, voit sa masse réduite.

De plus, l’encombrement dans le compartiment moteur est lui aussi réduit, du fait de la suppression du ventilateur.

Par ailleurs, à capacités d’échange de chaleur égales, le débit d’air soufflé requis avec la calandre selon l’invention est moindre qu’avec un dispositif de ventilation à hélice classique.

En outre, la répartition de l’air ventilé par les tubes de ventilation est plus facile à contrôler. Notamment, la mise en œuvre d’un collecteur d’air permet d’alimenter tous les tubes avec sensiblement un même flux d’air. Ainsi, la répartition du flux d’air sur l’ensemble des tubes est rendue plus homogène, ce qui permet un refroidissement plus homogène de l’échangeur de chaleur.

Selon des modes de réalisation préférés, la calandre selon l’invention peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison :

- les tubes sont des tubes sensiblement rectilignes, parallèles entre eux et alignés au moins partiellement ;

- au moins deux tubes présentent des longueurs différentes ;

- une longueur d’un tube est inférieure à une longueur d’un tube adjacent ;

- chaque tube s’étend horizontalement en position installée dans le véhicule, ou s’étend verticalement en position installée dans le véhicule;

- ledit au moins un collecteur présente une forme arrondie ;

- au moins un tube est monté orientable entre une position fermée et une position ouverte, la position fermée laissant un espace entre ledit tube et un tube adjacent qui est inférieur à un espace entre ledit tube et ledit tube adjacent dans la position ouverte ;

- les tubes sont positionnés les uns relativement aux autres de sorte à bloquer un flux d’air en position fermée, et de sorte à laisser circuler un flux d’air en position ouverte ;

- chaque tube présente une section comprenant : un bord d’attaque, un bord de fuite, opposé au bord d’attaque, un premier et un deuxième profils, s’étendant chacun entre le bord d’attaque et le bord de fuite, ladite au moins une ouverture du tube étant sur l’un des premier et deuxième profils, ladite au moins une ouverture étant configurée de sorte qu’un flux d’air sortant de l’ouverture s’écoule le long d’au moins une portion dudit un des premier et deuxième profils ; et

- laquelle ladite au moins une ouverture est disposée sur l’un des premier et deuxième profils positionné en regard d’un tube adjacent.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et en se référant aux dessins dans lesquels :

- la figure 1 est une vue schématique d’une calandre horizontale selon la présente invention ;

- la figure 2 est une vue schématique d’une calandre verticale selon la présente invention ;

- la figure 3 est une vue de haut d’un capot moteur avec la position d’une calandre verticale selon une variante de réalisation;

- la figure 4 est une vue en perspective partielle d’une grille soufflante de l’invention selon un premier mode de réalisation ;

- la figure 5 est une section transversale d’un tube de la figure 4 ;

- les figures 6 et 7 sont des sections transversales de tubes selon des deuxième et troisième exemples ;

- la figure 8 est une vue en coupe transversale de deux tubes adjacents d’une grille soufflante de la calandre de l’une des figures 1 à 3 selon un deuxième mode de réalisation ;

- la figure 9 est une vue en perspective d’une portion de la calandre de la figure 8 selon une variante de réalisation dans une première position ; et

- la figure 10 est une vue en perspective d’une portion de la calandre de la figure 9 dans une deuxième position.

Calandre

Comme visible sur les figures, l’invention a pour objet une calandre pour véhicule automobile, référencée 1 sur les figures.

La calandre 1 comprend une entrée d’air 2.

La calandre 1 comprend également une grille 3 comprenant un ensemble de tubes 4 et positionnée dans l’entrée d’air 2.

La grille 3 est qualifiée de soufflante, comme il sera expliqué ultérieurement.

Les tubes 4 sont également appelés tubes de ventilation.

La grille soufflante 3 comprend également au moins un collecteur d’air 5.

La calandre 1 est avantageusement installée en face avant de véhicule automobile, en amont d’un ou de plusieurs échangeurs de chaleur.

Configurations de la grille soufflante

Comme visible sur les figures, les tubes 4 sont avantageusement parallèles entre eux et, de préférence, au moins partiellement alignés de manière à former une rangée de tubes de ventilation 4.

Sur le mode de réalisation illustré à la figure 1, quand la calandre 1 est installée dans le véhicule automobile, chaque tube de ventilation 4 s’étend horizontalement.

Avantageusement, au moins deux tubes présentent des longueurs différentes.

Sur la figure 1, une longueur d’un tube de ventilation 4 est inférieure à une longueur d’un tube adjacent 4.

Plus précisément, les tubes étant successivement référencés 4-1, 4-2, 4-3 et 4-4, les tubes présentent une longueur croissante depuis la longueur du tube 4-1 jusqu’au tube 4-4.

Ainsi, la rangée de tubes présente une forme générale trapézoïdale.

Bien entendu, l’invention ne se limite pas à cette forme, et la section peut être rectangulaire, losange ou triangle avec des angles arrondis ou non.

Chaque tube de ventilation 4 s’étend entre deux collecteurs 5, les extrémités 6 du tube 4 étant solidaire respectivement de l’un des deux collecteurs.

Sur la figure 1, chaque collecteur 5 est incliné relativement à une direction horizontale X.

Les deux collecteurs 5 sont disposés en face l’un de l’autre, et sont symétriques l’une de l’autre par rapport à une direction verticale Z passant par le milieu de chaque tube de ventilation 4.

De préférence, l’orientation des collecteurs est adaptée pour minimiser l’encombrement et maximiser la surface de soufflage.

Sur la figure 2, les collecteurs 5 sont inclinés d’environ 30°, mais suivant les configurations, ils peuvent être inclinés de 0 à 50°.

Sur le mode de réalisation illustré à la figure 2, quand la calandre 1 est installée dans le véhicule automobile, chaque tube de ventilation 4 s’étend verticalement.

Les tubes 4 sont identiques.

Chaque tube 4 est solidaire d’un collecteur 5 par l’une de ses extrémités, l’autre de ses extrémités étant solidaire d’une barre de renfort 30.

La barre de renfort contribue à la rigidité mécanique de la calandre et un écart constant entre les tubes 4.

Le collecteur 5 est rectiligne, et s’étend horizontalement.

La longueur chaque tube est avantageusement de l’ordre de 200 à 300 mm. Ainsi, un seul collecteur est nécessaire car la perte de charge est limitée comparé à un éjecteur long de 400 mm ou plus.

Sur le mode de réalisation de la figure 3, le collecteur 5 présente une forme arrondie, en forme générale de U.

Les tubes 4, non visibles, s’étendent verticalement.

Bien entendu, l’invention n’est pas limitée à aux configurations des figures 1 à 3, et la calandre 1 peut prendre toute forme adaptée à la face avant du véhicule automobile qu’elle équipe.

Grille soufflante

La grille soufflante 3 va maintenant être décrite en détails, en relation avec la figure 4.

Sur la figure 4, les tubes de ventilation 4 sont identiques et horizontaux.

Bien entendu néanmoins, la description qui suit est tout à fait applicable aux configurations décrites ci-avant en relation avec les figures 1 à 3.

Chaque tube de ventilation 4 a, selon l’exemple de la figure 4, une pluralité d’ouvertures 7 de passage d’un flux d’air F traversant le tube 4.

Comme déjà indiqué, les tubes de ventilation 4 débouchent, au niveau de leurs extrémités 6 du collecteur 5 ou de l’un des collecteurs 5.

On note que chaque extrémité 6 solidaire de l’un des collecteurs 5 est reçue dans un orifice distinct 8 du collecteur 5 associé.

Les ouvertures 7 des tubes de ventilation 4 sont situées à l’extérieur du ou des collecteurs d’air 5.

De préférence, les ouvertures 7 sont orientées sensiblement en direction d’un échangeur de chaleur.

Une turbomachine, non illustrée, est reliée fluidiquement à chaque collecteur 5.

La turbomachine peut être un ventilateur du type centrifuge, axial, hélicoïdal ou tout autre type de ventilateur compact.

Selon différentes variantes, chaque collecteur d’air 12 peut être en communication de fluide avec une ou plusieurs turbomachines propres (c'est-àdire qui ne sont en communication de fluide qu’avec l’un des deux collecteurs d’air 12) via une bouche non illustrée ou, au contraire, les collecteurs d’air 12 peuvent être en communication de fluide avec une même turbomachine ou plusieurs, communes (c'est-à-dire que chaque turbomachine est en communication de fluide avec chacun des collecteurs 5), via des bouches (non illustrées).

Avantageusement, chaque collecteur d’air 5 est dépourvu de toute autre ouverture que les orifices 14 et la ou les bouches susmentionnés.

Ainsi, le flux d’air F circule dans chaque collecteur 5 puis est distribué dans chaque tube de ventilation 4, avant d’être éjecté hors des tubes 4 par les ouvertures 7.

On note que tout le flux d’air créé par la ou les turbomachines parcourant le ou les collecteurs d’air 5, est réparti entre sensiblement tous les tubes de ventilation 4, ce qui permet une répartition plus homogène de ce flux d’air.

On note également qu’un flux d’air traversant l’échangeur de chaleur 1 peut être sensiblement différent du flux d’air F éjecté par les ouvertures, puisqu’il peut comporter, en plus du flux d’air F, un flux d’air ambiant créé par le mouvement du véhicule automobile en marche.

Forme des tubes - Premier mode de réalisation

Comme on le voit plus particulièrement aux figures 4 à 7, hormis à leurs extrémités 6 formant entrée d’admission d’air, qui ont une section transversale sensiblement circulaire, les tubes de ventilation 4 ont une section transversale sensiblement oblongue, interrompue par les ouvertures 7.

Le choix de cette forme permet une fabrication aisée des tubes de ventilation 4 et confère une bonne tenue mécanique aux tubes de ventilation 4. Notamment, de tels tubes de ventilation 4 peuvent être obtenus par pliage d’une feuille d’aluminium par exemple, mais aussi par moulage, surmoulage, ou encore par impression en trois dimensions métallique ou plastique.

Plus précisément, dans le premier exemple représenté à la figure 5, la section transversale des tubes de ventilation 4 a une forme sensiblement elliptique dont le petit axe correspond à la hauteur des tubes de ventilation 4 et le grand axe à la largeur des tubes de ventilation 4 (les termes hauteur et largeur devant s’entendre par rapport à l’orientation de la figure 5). Par exemple, le petit axe h de l’ellipse est d’environ 11 mm.

Pour augmenter le flux d’air F éjecté vers l’échangeur de chaleur à travers les ouvertures 7, et comme on peut le voir sur la figure 3 en particulier, les ouvertures 7 sont constituées par des fentes pratiquées dans une paroi 9 du tube de ventilation 4, ces fentes 7 s’étendant selon la direction d’allongement du tube de ventilation 4. Cette forme en fente permet de constituer un passage d’air de grandes dimensions, tout en maintenant une tenue mécanique satisfaisante des tubes de ventilation 4. Ainsi, pour obtenir un passage d’air le plus grand possible, les ouvertures 7 s’étendent sur une grande partie de la longueur du tube de ventilation 4, de préférence sur une longueur totale correspondant à au moins 90% de la longueur du tube de ventilation 4.

Comme on peut le voir sur les figures 5 à 7, les ouvertures 7 sont délimitées par des lèvres de guidage 10 faisant saillie à partir de la paroi 9 du tube de ventilation 4.

Du fait qu’elles font saillie à partir de la paroi 9 de chaque tube de ventilation 4, les lèvres de guidage 10 permettent de guider l’air éjecté par l’ouverture 7 depuis l’intérieur du tube de ventilation 4 en direction de l’échangeur de chaleur 1.

Les lèvres de guidage 10 sont de préférence planes et sensiblement parallèles. Par exemple, elles sont espacées l’une de l’autre d’une distance d’environ 5 mm et ont une largeur (le terme largeur devant être considéré au vu de l’orientation de la figure 5), comprise entre 2 et 5 mm. Les lèvres de guidage 10 s’étendent avantageusement sur toute la longueur de chaque ouverture 7.

Les lèvres de guidage 10 sont de préférence venues de matière avec le tube de ventilation 4. Les lèvres de guidage 10 sont par exemple obtenues par pliage de la paroi 9 du tube de ventilation 4.

Par ailleurs, les ouvertures 7 sont également délimitées, dans le sens de la longueur des tubes de ventilation 4, par des éléments de renfort 11 des tubes de ventilation 4. Les éléments de renfort 11 permettent de maintenir constante la largeur des ouvertures 7. Ici, ceci est réalisé du fait que les éléments de renforts s’étendent entre les deux lèvres de guidage 10 s’étendant de part et d’autre de chaque ouverture 7. Les éléments de renforts 11 s’étendent de préférence dans un plan sensiblement normal à la direction d’allongement des tubes de ventilation 4, ceci afin de maintenir la plus grande possible, la section des ouvertures 7 permettant le passage du flux d’air F. Les éléments de renforts 11 sont avantageusement répartis régulièrement sur la longueur des tubes de ventilation 4. Dans l’exemple illustré à la figure 3, chaque tube de ventilation 4 comporte sept éléments de renfort 11. Bien entendu, ce nombre n’est nullement limitatif.

Dans les deuxième et troisième exemples illustrés aux figures 6 et 7, la section transversale des tubes de ventilation 4 est sensiblement circulaire, interrompue par les ouvertures 7. Par exemple, le diamètre du cercle interrompu par les ouvertures 7 est d’environ 11 mm.

De plus, dans ces deuxième et troisième exemples, les lèvres de guidage 10 s’étendent en partie à l’intérieur des tubes de ventilation 4. De préférence, les lèvres de guidage 10 s’étendent à l’intérieur des tubes de ventilation 4 sur la moitié de leur largeur (le terme largeur devant être considéré au vu de l’orientation des figures 6 et 7). Par exemple, les lèvres de guidage 10 ayant une largeur de 4 mm, la partie s’étendant à l’intérieur du tube de ventilation 4 a une largeur de 2 mm.

Dans le troisième exemple illustré à la figure 7, chaque lèvre de guidage 10 est associée à une paroi d’obstruction 12, qui relie l’extrémité de la lèvre de guidage 10 s’étendant à l’intérieur des tubes de ventilation 10, à une face interne 13 de la paroi 9 du tube de ventilation. Cette paroi d’obstruction 12 permet ainsi de limiter le phénomène de recirculation de l’air dans l’espace compris entre la lèvre de guidage 10 et la face interne 13 de la paroi 9 du tube de ventilation 4.

Dans le mode de réalisation illustré à la figure 7, la paroi d’obstruction 12 est plane et s’étend à partir de la lèvre de guidage 10, vue en section transversale, perpendiculairement à la lèvre de guidage 10. Le volume V contenu entre la paroi d’obstruction 12 et la face interne 13 de la paroi 9 du tube de ventilation peut être comblé par de la mousse, un carter plastique ou métallique, ou encore au moyen de tout autre matériau, de préférence léger.

Forme des tubes - deuxième mode de réalisation

Selon le mode de réalisation illustré à la figure 8, chaque tube 4 présente une section transversale comprenant un bord d’attaque 21 libre, un bord de fuite 25 et un premier et un deuxième profils 22, 24, s’étendant chacun entre le bord d’attaque 11 et le bord de fuite 15.

Le bord de fuite 15 est de préférence disposé en regard de l’échangeur de chaleur.

Chaque ouverture 7 est pratiquée dans une paroi 9 du tube 4, de préférence dans l’un ou l’autre des profils 22, 24.

Comme visible sur la figure 8, chaque ouverture 7 est positionnée à proximité du bord d’attaque 11.

Comme également visible sur la figure 8, les ouvertures 7 de la paire de tubes 4 illustrées sont pratiquées dans les profils 22 se faisant face.

Ainsi, les tubes de ventilation 4 et leurs ouvertures 7 sont configurés de sorte que le flux d’air F circulant dans les tubes de ventilation 4 depuis le ou les collecteurs 5 soit éjecté par l’ouverture 7 en s’écoulant le long de chaque profil 22, sensiblement jusqu’à leurs bords de fuite 25, par effet Coanda.

Le flux d’air F éjecté des tubes 3 permet d’accélérer un autre flux F’ dans un sens d’écoulement vers l’échangeur de chaleur 101 (illustré schématiquement sur la figure 8).

On note que les sections transversales des tubes 3 sont telles que les profils s’étendent dans un sens d’éloignement des tubes 3 depuis les bords d’attaque 21 jusqu’aux bords de fuite 25.

Pivotement des tubes

Selon une variante de réalisation de l’invention, au moins l’un des tubes de ventilation 4 est monté pivotant.

Sur la variante illustrée sur les figures 9 et 10, tous les tubes 4 sont montés pivotants entre une position fermée (figure 9) et une position ouverte (figure 10), la position fermée laissant un espace entre deux tubes 4 adjacents inférieur à un espace entre deux tubes 4 adjacents dans la position ouverte.

Comme il ressort des figures 9 et 10, les tubes 4 sont positionnés les uns relativement aux autres de sorte à bloquer un flux d’air en position fermée, et de sorte à laisser circuler un flux d’air en position ouverte.

Ainsi, la calandre 1 des figures 9 et 10 présente une fonction d’obturation 15 d’arrivée d’air et une fonction de ventilation des échangeurs dans un espace compact permettant une meilleure gestion thermique d’un véhicule automobile, puisque la grille est soufflante.

Selon l’orientation des tubes, la calandre permet d'ajuster le débit d'air traversant l’entrée et qui arrive aux échangeurs de chaleur, ce qui permet également d'optimiser la gestion thermique des échangeurs.

Claims

REVENDICATIONS

1. Calandre pour véhicule automobile, comprenant une entrée d’air (2) de passage d’un flux d’air destiné à alimenter un échangeur de chaleur du véhicule automobile et une grille disposée dans l’entrée d’air et comprenant :

- une pluralité de tubes (4),

- au moins un collecteur d’air (5) comportant des orifices (8), chaque tube (4) débouchant par une de ses extrémités (6) dans un orifice (8) distinct du collecteur d’air (5), chaque tube (4) ayant au moins une ouverture (7) de passage d’un flux d’air (F) traversant ledit tube (4), l’ouverture (7) étant distincte des extrémités (8) du tube (4) correspondant, l’ouverture (7) étant située à l’extérieur du au moins un collecteur d’air (5).
2. Calandre selon la revendication 1, dans laquelle les tubes (4) sont des tubes (4) sensiblement rectilignes, parallèles entre eux et alignés au moins partiellement.
3. Calandre selon la revendication 2, dans laquelle au moins deux tubes (4-1,42) présentent des longueurs différentes.
4. Calandre selon la revendication 3, dans laquelle une longueur d’un tube (4-1) est inférieure à une longueur d’un tube adjacent (4-4).
5. Calandre selon la revendication 1, dans laquelle les tubes (4) présentent une longueur identique.
6. Calandre selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle chaque tube (4) s’étend horizontalement en position installée dans le véhicule, ou s’étend verticalement en position installée dans le véhicule.
7. Calandre selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle ledit au moins un collecteur (5) présente une forme arrondie.
8. Calandre selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle au moins un tube (4) est monté orientable entre une position fermée et une position ouverte, la position fermée laissant un espace entre ledit tube et un tube adjacent qui est inférieur à un espace entre ledit tube et ledit tube adjacent dans la position ouverte.
9. Calandre selon la revendication précédente, dans laquelle les tubes (4) sont positionnés les uns relativement aux autres de sorte à bloquer un flux d’air en position fermée, et de sorte à laisser circuler un flux d’air en position ouverte.
10. Calandre selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle chaque tube (4) présente une section comprenant :

- un bord d’attaque (21 ),

- un bord de fuite (25), opposé au bord d’attaque (21 ),

- un premier et un deuxième profils (22, 24), s’étendant chacun entre le bord d’attaque (21 ) et le bord de fuite (25), ladite au moins une ouverture (7) du tube (4) étant sur l’un des premier et deuxième profils (22, 24), ladite au moins une ouverture (7) étant configurée de sorte qu’un flux d’air sortant de l’ouverture (7) s’écoule le long d’au moins une portion dudit un des premier et deuxième profils (22, 24).