Brevet FR2579308A1 — publié le 19860926

VALEO Aff.270-DIV.1 Boîte à fluide pour échangeur de chaleur, en particulier pour véhicule automobile, et son dispositif de raccord rapide à un circuit de fluide. L'invention concerne une boîte à fluide pour échangeur de chaleur, en particulier pour véhicule automobile, et son dispositif de raccord rapide à un circuit de fluide. On sait qu'un échangeur de chaleur, destiné en parti- culier à équiper un véhicule automobile, comprend en général au moins une boîte à fluide munie d'une tubu- lure d'entrée ou de sortie de fluide qui est raccordée à étanchéité à un tuyau souple appelé "durite" relié au circuit de fluide, par exemple le circuit de liquide de refroidissement du moteur du véhicule automobile. Une autre tubulure, de sortie ou d'entrée de fluide respectivement, est prévue sur la même boîte à fluide ou sur l'autre boite à fluide, selon le type de l'échan- geur, et est raccordée à étanchéité par un autre tuyau souple au circuit de fluide. Chacun de ces tuyaux souples est enfilé à force, par une extrémité, sur l'extrémité correspondante de la tubulure et est maintenu en place sur la tubulure au moyen d'un collier de serrage qui est monté autour de cette extrémité du tuyau souple et la serre fermement sur la tubulure. Ces opérations de montage des tuyaux souples sur les tubulures et de pose des colliers de serrage sont rela- tivement longues et peu commodes à effectuer sur une chaîne d'assemblage ou de montage de véhicules automo- biles. Les constructeurs automobiles souhaitent actuel- lement disposer de moyens facilitant ces opérations et réduisant largement leur durée. L'invention apporte une solution simple, efficace et rapide à ce problème. Elle propose à cet effet une boîte à fluide pour échan- geur de chaleur,-en particulier pour véhicule automo- bile, qui comprend deux tubulures d'entrée et de sortie de fluide respectivement, formées d'une pièce avec la boîte à fluide, caractérisée en ce que ces deux tubu- lures sont coaxiales sur au moins une partie de leur longueur depuis leurs extrémités libres. A leurs extrémités de raccordement à la boîte à fluide, ces deux tubulures peuvent être coaxiales ou extérieu- res l'une à l'autre, selon les cas. Cette coaxialité des tubulures de la boîte à fluide à leur extrémité libre permet de les relier aux tuyaux flexibles d'un circuit de fluide par un dispositif de raccord rapide, caractérisé en ce qu'il comprend un élément formé avec deux passages de fluide séparés l'un de l'autre et propres à être raccordés à étan- chéité aux extrémités libres des tubulures coaxiales de la boîte à fluide, les deux passages de fluide de cet élément étant constitués par deux tubulures coaxia- les à l'extrémité de raccordement de cet élément et par deux conduits extérieurs l'un à l'autre à l'extrémité opposée de cet élément, ces deux conduits étant propres à être reliés chacun à un tuyau flexible d'amenée ou de retour de fluide, respectivement. Cet élément est avantageusement du type à verrouillage par encliquetage sur l'extrémité libre des tubulures coaxiales de la boîte à fluide. Ainsi, grâce à l'invention,les opérations de raccorde- ment d'un échangeur de chaleur à un circuit de fluide sur une chaîne d'assemblage et de montage de véhicules automobiles, se limitent à une opération unique de cou- plage des deux éléments d'un raccord rapide, l'un de ces éléments étant formé par les tubulures coaxiales de la boîte à fluide et l'autre par l'élément relié aux tuyaux flexibles précités. Selon une autre caractéristique de l'invention, les tubulures coaxiales de la boîte à fluide et celles dudit élément sont engagées à étanchéité les unes dans les autres et sont centrées les unes sur les autres à leurs extrémités. Les parties de tubulures coaxiales qui sont engagées les unes dans les autres ménagent entre leurs parois cylindriques respectives des espaces annulaires de lo- gement de joints d'étanchéité. L'élément relié aux tuyaux flexibles comprend des moyens de verrouillage à encliquetage propres à coo- pérer avec des moyens conjugués prévus sur l'une des tubulures coaxiales de la boite à fluide, ces moyens comprenant par exemple un ergot ou téton formé en sail- lie sur la tubulure extérieure dudit élément et propre à être engagé dans une encoche en L de l'extrémité libre de la tubulure coaxiale extérieure de la botte à fluide. Avantageusement, cet élément est réalisé d'une seule pièce par moulage, par exemple en matière plastique. Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est und vue en perspective éclatée, avec arrachement partiel, des deux éléments d'un dis- positif de raccord rapide selon l'invention; - la figure 2 représente schématiquement une vue de face, en coupe partielle, d'un échangeur de chaleur comprenant une boite à eau selon l'invention; - la figure 3 est une vue de dessus de cet échangeur, les deux tubulures de la boite à eau étant représentées en coupe selon Laligne III-III de la figure 2; - la figure 4 est une vue schématique en coupe axiale d'un dispositif de raccord. rapide selon l'invention, représenté à l'état assemblé; - la figure 5 est une vue partielle de ce dispositif; - la figure 6 est une vue simplifiée de côté de ce dispositif. Le dispositif de raccord rapide représenté aux des- sins comprend deux éléments 10 et 12 en matière plas- tique moulée dont l'un est raccordé à une boîte à eau d'un échangeur de chaleur et dont l'autre est destiné à être relié par deux tuyaux flexibles (non représen- tés) à un circuit de liquide de refroidissement d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile. L'élément 10 dont une partie seulement est représentée en figure 1, est réalisé d'une pièce, par moulage, avec une boîte à eau 14 d'un échangeur de chaleur 16 qui est représenté monté dans un boîtier 18 en figures 2 et 3. Cet échangeur de chaleur 16 est du type comprenant une boîte à eau 14 unique montée, de façon classique, par l'intermédiaire d'un collecteur 20 à une extrémité d'un faisceau de tubes 22 qui sont des tubes en U. L'espace interne de la boîte à eau 14 est partagé par une cloison longitudinale 24 en deux chambres 26 et 28 séparées l'une de l'autre de façon étanche quand la boite à eau 14 est montée sur le collecteur 20, la cloison longitudinale 24 s'étendant entre les extré- mités de chacun des tubes 22, de telle sorte que les deux chambres 26 et 28 de la boite à eau sont reliées entre elles par les tubes 22. L'échangeur de chaleur 16 est alimenté en liquide par l'élément 10 du dispositif de raccord rapide, qui com- prend deux passages séparés de liquide aboutissant aux chambres 26 et 28 respectivement de la boite à eau 14. Ces deux passages de liquide sont formes par deux tubu- lures 30 et 32 qui sont cylindriques et coaxiales à l'extrémité libre de l'élément 10 et par des conduits 34, 36, 38 à l'extrémité opposée de l'élément raccordée à la boîte à eau 14, ces conduits 34, 36, 38 étant pa- rallèles les uns aux autres et extérieurs les uns aux autres, le conduit 38 étant formé par le prolongement de la tubulure intérieure 32 et aboutissant à la cham- bre 26 de la boîte à eau 14, tandis que les conduits 34 et 36 débouchent dans la tubulure extérieure 30 par une extrémité et dans la chambre 28 de la botte à eau 14 à leur autre extrémité. Comme on le voit en figure 2, le plan médian horizontal des conduits 34, 36 et 38 est sensiblement tangent à la paroi incurvée 40 de la boite à eau,celle-ci compre- nant des parties en saillie 42 et 44 qui se raccor- dent en oblique aux parties supérieures des conduits 34, 36 et 38 respectivement,afin de faciliter la répar- tition dans les chambres 28 et 26 de la boite à eau du liquide passant par les conduits 34, 36 et 38. Les tubulures coaxiales 30 et 32 de l'élément 10 sont réunies entre elles par une paroi transversale 46, à une certaine distance de leur extrémité libre, cette paroi 46 s'étendant autour de la tubulure intérieure 32 jusqu'à la paroi de la tubulure extérieure 30 et étant reliée également aux conduits 34 et 36 qui dé- bouchent dans la tubulure extérieure 30 par des orifi- ces, venus de moulage, de cette paroi transversale 46. L'autre élément 12 du dispositif de raccord rapide selon l'invention est également réalisé en une seule pièce par moulage, notamment en matière plastique,et comprend deux passages séparés de liquide formés,à l'extrémité de raccordement de l'élément 12, par deux tubulures coaxiales 48 et 50 et, à l'extrémité opposée de cet élément 12, par deux conduits 52 et 54 qui sont extérieurs l'un à l'autre et qui sont destinés chacun à recevoir l'extrémité d'un tuyau flexible (non repré- senté). Le conduit 52 s'étend perpendiculairement à l'axe des tubulures 48 et 50 dans l'exemple représenté en figure 1 et débouche dans la tubulure extérieure 48, tandis que l'autre conduit 54 est formé par le prolongement axial de la tubulure intérieure 50. Comme pour l'élément 10 du dispositif,les tubulures coaxiales 48 et 50 sont reliées l'une à l'autre, à distance de leurs extrémités libres, par une paroi transversale 56 qui entoure la tubulure intérieure 50. L'élément 12 comprend également un téton ou ergot 58, en saillie radiale sur la tubulure extérieure 48, et propre à venir s'engager, par encliquetage,dans une encoche 60, représentée partiellement, de l'extrémité libre de la tubulure extérieure 30 de l'élément 10. Le couplage à étanchéité des éléments 10 et 12 du disposi- tif va maintenant être décrit plus en détail en réfé- rence aux figures 4 à 6. Les éléments du dispositif de raccord rapide représen- té dans ces figures diffèrent de ceux du dispositif représenté en figure 1 uniquement par l'orientation des conduits 52 et 54 de l'élément 12, le conduit 52 étant perpendiculaire à l'axe commun des éléments 10 et 12, comme en figure 1, tandis que le conduit 54 s'étend en oblique par rapport à cet axe, au lieu d'être aligné sur cet axe. Les éléments du dispositif de raccord rapide et les parties qui les constituent seront donc désignés par les mêmes références dans les figures 1 et 4 à 6, respectivement. La figure 4 représente ce dispositif à l'état assemblé. Les éléments 10 et 12 du dispositif sont couplés l'un à l'autre à étanchéité et sont verrouillés en position de couplage par encliquetage. Les tubulures coaxiales 48 et 50 de l'élément 12 sont destinées à être engagées dans les tubulures 30 et 32 respectivement de l'élément 10. Ces tubulures sont munies de portées cylindriques, externes ou internes selon les cas, permettant le centrage des extrémités des tubulures dans lesquelles elles sont engagées. De façon plus détaillée, la tubulure extérieure 30 de l'élément 10 comprend, à distance de son extrémité libre, une portée cylindrique interne 62 ayant un dia- mètre interne très légèrement supérieur au diamètre externe de l'extrémité libre de la tubulure extérieure 48 de l'élément 12. Cette tubulure extérieure 48 de l'élément 12 comprend, à distance de son extrémité libre, un rebord périphérique 64 ayant un diamètre extérieur très légèrement inférieur au diamètre inté- rieur de l'extrémité libre de la tubulure extérieure de l'élément 10. De même, la tubulure intérieure 32 de l'élément 10 comprend, à distance de son extrémité libre, une portée 9- cylindrique interne 66 dont le diamètre intérieur est très légèrement supérieur au diamètre extérieur de l'extrémité libre de la tubulure interne 50 de l'élé- ment 12. Cette tubulure intérieure 50 comprend elle- même, à distance de son extrémité libre,une portée cy- lindrique extérieure 68 dont le diamètre externe est très légèrement inférieur au diamètre interne de l'ex- trémité libre de la tubulure intérieure 32 de l'élément 10. Ainsi, quand les deux éléments 10 et 12 sont enga- gés l'un dans l'autre, l'extrémité libre de la tubulure extérieure 30 de l'élément 10 est centrée et appuyée sur le rebord périphérique 64 de la tubulure extérieure 48 de l'élément 12, tandis que l'extrémité libre de cette tubulure 48 est centrée à l'intérieur de la por- tée cylindrique 62 de la tubulure extérieure 30 de l'élément 10. De même, l'extrémité libre de la tubulu- re intérieure 32 de l'élément 10 est centrée et appu- yée sur la portée cylindrique 68 de la tubulure inté- rieure 50 de l'élément 12 et l'extrémité libre de cette tubulure 50 est centrée à l'intérieur de la por- tée cylindrique 66 de la tubulure 32 de l'élément 10. Comme on le voit en figure 4, le diamètre interne de la tubulure extérieure 30 de l'élément 10 est supérieur au diamètre externe de la tubulure extérieure 48 de l'élément 12, un espace annulaire étant ainsi ménagé entre les deux tubulures pour recevoir un joint d'étan- chéité 70, qui se trouve entre le rebord 64 de la tubu- lure 48 et la portée cylindrique interne 62 de la tubu- lure 30. De même, le diamètre interne de la tubulure intérieure 32 de l'élément 10 est supérieur au diamètre externe de la tubulure intérieure 50 de l'élément 12, ce qui ménage un jeu annulaire entre les deux tubulures pour la réception d'un joint annulaire d'étanchéité 72. Ce joint 72 est situé autour de la tubulure intérieure , entre la portée cylindrique 68 de celle-ci et la portée cylindrique 66 de la tubulure 32. Lorsque les deux éléments 10 et 12 du dispositif de raccord rapide sont engagés l'un dans l'autre comme représenté en figure 4, la séparation des passages de liquide formés dans ce dispositif est tout à fait étanche, le liquide arrivant par exemple par le con- duit 54, passant dans la tubulure interne 50 puis dans le conduit 38, revenant par les conduits 34 et 36, passant dans la tubulure externe 48 et sortant par le conduite52, ou inversement. Non seulement les passa- ges de liquide sont séparés de façon étanche, mais de plus, aucune paroi délimitant ces passages n'est en contact avec le liquide sur ses deux faces, ce qui évite l'hydrolyse de la matière plastique par le li- quide et les déformations des parois. Les deux éléments 10 et 12 du dispositif sont maintenus couplés l'un à l'autre par des moyens de verrouillage à encliquetage, qui ont été représentés partiellement en figure 1 et plus complètement dans les figures 5 et 6. Ces moyens comprennent par exemple deux tétons ou ergots 58 formés en saillie sur la surface externe de la tubulure extérieure 48 de l'élément 12, ces deux tétons ou ergots 58 étant diamétralement opposés et formés en arrière du rebord 64 de la tubulure exté- rieure 48. Pour recevoir ces ergots ou tétons 58, l'extrémité li- bre de la tubulure extérieure 30 de l'élément 10 com- prend deux encoches 60 en forme de L dont une branche est parallèle à l'axe commun des tubulures 30 et 32 et dont l'autre branche est perpendiculaire à la première et se termine en ayant une dimension, parallèlement à l'axe, sensiblement égale à la dimension correspondante d'un téton ou ergot 58, tandis que le reste de cette autre branche a une largeur légèrement inférieure. Ainsi, au couplage des éléments 10 et 12, les tétons 58 sont introduits dans les premières branches des encoches 60 puis, par une faible rotation (par exemple de l'ordre de 10 à 15 ) de l'élément 12 par rapport à l'élément 10,sont amenés jusqu'à l'extrémité des secon- des branches des encoches 60. Au cours de cette rota- tion, les tétons 58 sont déformés élastiquement, car ils ont une dimension axiale légèrement supérieure à celle de la seconde branche des encoches 60 puis, en arrivant à l'extrémité de ces secondes branches qui a une dimension axiale légèrement supérieure à celle des ergots 58, retrouvent leur état sans contrainte. Pour éviter un déverrouillage accidentel des deux éléments par déformation élastique du bord libre 74 de la seconde branche des encoches 60, ce bord libre 74 est relié, de moulage,à un élément 76 sensiblement en forme de U qui surplombe la première branche de l'encoche 60 et vient se raccorder à la surface exté- rieure de la tubulure 30, au-delà de la première bran- che de l'encoche 60. Pour augmenter la rigidité de l'ensemble, le pied de cet élément 76 peut être relié à une nervure 78 parallèle-àl'axe, formée en saillie sur la face externe de la tubulure extérieure 30, comme représenté en figure 5. On comprend que le dispositif selon l'invention per- met un raccord simple, rapide et efficace de la boite à eau 14 d'un échangeur de chaleur à un circuit de liquide. Il suffit pour cela d'engager les éléments 10 et 12 du dispositif l'un dans l'autre, puis de faire tourner l'élément 12 par rapport à l'élément 10 pour obtenir le verrouillage des deux éléments. L'élément 12 peut être livré aux constructeurs automo- biles déjà relié aux tuyaux flexibles précités. Ces derniers sont montés sur les conduits 52 et 54 de l'élément 12 de façon classique, c'est-à-dire en étant enfilés à force sur ces conduits et maintenus en place par des colliers de serrage ou par tout autre moyen analogue. Sur les chaînes de montage des véhicules, il suffit alors d'engager les deux éléments 10 et 12 du dispositif l'un dans l'autre et de les verrouiller par encliquetage. L'invention s'applique non seulement au raccordement des boîtes à eau d'échangeur de chaleur à un circuit de liquide, mais également chaque fois qu'il est né- cessaire de raccorder deux à deux quatre conduits de passage de fluide. Revendications. 1. Boite à fluide pour échangeur de chaleur, en parti- culier pour véhicule automobile, comprenant deux tubu- lures d'entrée et de sortie de fluide respectivement qui sont formées d'une pièce avec la boîte à fluide, caractérisée en ce que ces deux tubulures (30, 32) sont coaxiales sur au moins une partie de leur longueur depuis leur extrémité libre. 2. Boîte à fluide selon la revendication 1, caractéri- sée en ce que, à leur jonction avec la boîte à fluide (14), les tubulures sont parallèles et extérieures l'une à l'autre. 3. Boite à fluide selon la revendication 1 ou 2, carac- térisée en ce que celle (30) des deux tubulures qui est extérieure à l'autre, dans leurs parties d'extrémités libres, se partage en deux conduits (34, 36) par les- quels elle est reliée à la boîte à fluide (14). 4. Boîte à fluide selon la revendication 3, caractéri- sée en ce que les deux conduits (34, 36) sont parallè- les et extérieurs l'un à l'autre et à l'autre tubulure (32, 38). 5. Boite à fluide selon la revendication 3 ou 4, carac- térisée en ce que les parties coaxiales (30,32) des deux tubulures sont formés par deux parois cylindriques coaxiales, qui sont reliées l'une à l'autre à distance de leur extrémité libre par une paroi transversale (46) entourant la tubulure intérieure (32) et de laquelle partent les deux conduits (34, 36) reliant la boîte à fluide (14) à la tubulure extérieure (30). 6. Dispositif de raccord rapide à un circuit de flui- de pour une boîte à fluide selon l'une des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un élément (12) formé avec deux passages de fluide séparés l'un de l'autre et propres à être raccordés à étanchéi- té aux extrémités libres des tubulures coaxiales (30, 32) de la boite à fluide (14), les deux passages de fluide de l'élément (12) étant constitués par deux tu- bulures coaxiales (48, 50) à l'extrémité de raccorde- ment de cet élément, et par deux conduits (52, 54) ex- térieurs l'un à l'autre à l'extrémité opposée de cet élément, ces deux conduits étant propres à être reliés chacun à un tuyau flexible d'amenée ou de retour de fluide respectivement. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les deux tubulures coaxiales (48, 50) de l'élément (12) sont formées par deux parois cylindri- ques coaxiales qui sont reliées entre elles, à distance de leur extrémité libre, par une paroi annulaire (56) entourant la tubulure intérieure (50), l'un des conduits extérieurs précités débouchant dans la tubulure exté- rieure (48) au niveau de cette paroi annulaire (56), tandis que l'autre conduit extérieur (54) est formé par le prolongement de la tubulure intérieure (50). 8. Dispositif selon la revendication 6 ou 7, caractéri- sé en ce que les tubulures coaxiales (30, 32) de la boîte à fluide et celles (48, 50) dudit élément (12) sont propres à être engagées à étanchéité les unes dans les autres et à être centrées les unes sur les autres à leurs extrémités. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que celle des deux tubulures intérieures (32,50) (ou extérieures respectivement) de la boîte à fluide et dudit élément (12) qui est engagée dans l'autre tu- bulure intérieure (ou extérieure respectivement) dudit élément et de la boîte à fluide, est reçue à son extré- mité libre dans une portée cylindrique (66) (ou (62) respectivement) de cette autre tubulure et comprend, à distance de son extrémité libre une portée cylindrique externe (68) (ou (64) respectivement) de centrage de l'extrémité libre de cette autre tubulure. 10. Dispositif selon la revendication 9,caractérisé en ce que les parties de tubulures intérieures (ou exté- rieures respectivement) qui sont engagées l'une dans l'autre, ménagent entre leurs parois cylindriques res- pectives un espace annulaire de logement d'un joint d'étanchéité (72, 70) respectivement. 11. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que ledit élément (12) comprend des moyens (58) de verrouillage à encliquetage propres à coopérer avec des moyens conjugués (60) prévus sur l'une des tubulures coaxiales (30, 32) de la boite à fluide, lorsque cet élément (12) est raccordé à ces tubulures. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que ces moyens comprennent un ergot ou téton (58) formé en saillie sur la tubulure extérieure (48) dudit élément (12) et propre à être engagé dans une encoche (60) en L de l'extrémité libre de la tubulure extérieure (30) de la boîte à fluide (14). 13. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 12, caractérisé en ce que ledit élément (12) est réalisé d'une seule pièce par moulage.