Brevet FR2789758A1 — publié le 20000818

Procédé d'assemblage d'un échangeur de chaleur, en particu- lier de véhicule automobile, et échan eur ainsi obtenu L'invention se rapporte aux échangeurs de chaleur, notamment pour véhicules automobiles. Elle concerne plus particulièrement un procédé d'assemblage d'une plaque collectrice et d'une boîte collectrice d'un échangeur de chaleur, dans lequel la plaque collectrice est munie de moyens de sertissage propres à venir en appui contre un rebord périphérique, encore appelé "talon", de la boite collectrice en comprimant un joint d'étanchéité. Un échangeur de chaleur de ce type comprend en outre un faisceau de tubes et d'ailettes, dans lequel les extrémités des tubes sont introduites dans des trous que comporte la plaque collectrice. Ainsi, lorsque la plaque collectrice et la boîte collectrice sont assemblées de façon étanche, elles définissent conjointement un volume ou compartiment qui communique avec les tubes du faisceau. Le procédé, objet de l'invention, est du type comportant une opération de pressage exercée sur la boîte collectrice pour comprimer au moins en partie le joint d'étanchéité, et une opération de sertissage exercée sur les moyens de sertissage pour réaliser l'assemblage mutuel de la plaque collectrice et de la boîte collectrice. Dans un procédé connu de ce type, l'opération de pressage réalise une pré-compression du joint d'étanchéité, lequel est ensuite comprimé davantage lors de l'opération de sertissage. Dans les échangeurs de chaleur connus du type précité, l'étanchéité entre la plaque collectrice et la boîte collec- trice est assurée par le pourtour du joint d'étanchéité, lequel est reçu dans une gorge périphérique de la plaque collectrice, qui forme une sorte de gouttière. Cette gorge reçoit aussi le rebord périphérique (ou talon) de la boîte collectrice, contre lequel viennent appuyer les moyens de sertissage. Ces derniers peuvent être réalisés par exemple sous la forme de pattes rabattues contre le rebord de la boîte collectrice. La présence de cette gorge périphérique a jusqu'à présent été obligatoire pour permettre à la fois de loger le pourtour du joint d'étanchéité ainsi que le rebord de la boîte collectri- ce, et de procurer un maintien de ce rebord lors de l'opéra- tion de sertissage. En effet, sans la présence de cette gorge, le rebord périphérique de la boîte collectrice aurait tendance à se déplacer vers l'intérieur sous l'effet des pressions importantes qui sont exercées lors de l'opération de sertissage. En d'autres termes, ceci se traduirait par une déformation et un rapprochement des flancs que comporte la boîte collectrice. Cette gorge, qui entoure un fond généralement plat de la plaque collectrice augmente l'encombrement, spécialement l'encombrement en largeur, de l'échangeur de chaleur. En effet, l'encombrement de la plaque collectrice proprement dite est nettement supérieur à celui du faisceau, lequel est défini habituellement par les ailettes. Or, dans les véhicules actuels, la place dévolue aux équipe- ments est de plus en plus limitée et il s'avère donc néces- saire de diminuer l'encombrement des échangeurs de chaleur, tout en conservant des performances thermiques comparables. C'est donc un but de l'invention d'apporter une solution à ce problème. L'invention propose à cet effet un procédé d'assemblage d'une plaque collectrice et d'une boîte collectrice d'un échangeur de chaleur, du type défini en introduction, lequel comprend en outre une opération de maintien de flancs opposés de la boîte collectrice pour maintenir un espacement sensiblement constant entre ces flancs et les empêcher de se rapprocher l'un de l'autre, notamment lors de l'opération de sertissage. Du fait que des flancs opposés de la boite collectrice sont maintenus avec un espacement sensiblement constant, on peut utiliser une plaque collectrice présentant un fond plat et dépourvue d'une gorge périphérique qui, jusqu'à présent, était nécessaire pour recevoir le bord périphérique. Ceci permet d'utiliser une plaque collectrice d'encombrement réduit par rapport aux plaques collectrices connues, munies d'une gorge périphérique. Avantageusement, l'opération de maintien est exercée sur des tronçons du rebord périphérique de la boite collectrice qui sont adjacents aux flancs opposés de la boîte collectrice. En variante, cette opération peut être exercée directement sur les flancs opposés de la boite collectrice. Lorsque l'opération de pressage est effectuée par des moyens presseurs propres à agir sur le rebord périphérique de la boite collectrice, l'opération de maintien est avantageuse- ment exercée par l'intermédiaire des moyens presseurs. Dans ce cas, il est préférable que l'opération de maintien soit exercée par coopération de forme entre les moyens presseurs et le rebord périphérique de la boite collectrice. Les moyens presseurs comprennent avantageusement des becs propres à pénétrer dans une rainure aménagée sur une face supérieure du rebord périphérique. En variante, les moyens presseurs comprennent des griffes propres à pénétrer dans une face supérieure du rebord périphérique. Sous un autre aspect, l'invention concerne un échangeur de chaleur tel qu'on peut l'obtenir par le procédé défini précédemment et comprenant au moins une plaque collectrice et une boîte collectrice susceptibles d'être assemblées entre elles, la boite collectrice étant munie extérieurement de surfaces d'appui utilisables lors de l'opération de maintien pour maintenir un espacement sensiblement constant entre les flancs de la boite collectrice. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, les surfaces d'appui sont prévues sur une face supérieure du rebord périphérique de la boîte collectrice. Lorsque l'assemblage de la plaque collectrice et de la boîte collectrice est effectué par des pattes de sertissage repliées contre la face supérieure du rebord périphérique de la boîte collectrice, les surfaces d'appui sont alors disposées dans des régions de la face supérieure qui sont comprises entre les pattes de sertissage. Ces surfaces d'appui peuvent comprendre une rainure continue ou interrompue, ou encore des empreintes résultant de l'action de griffes de maintien. Selon une autre caractéristique de l'invention, la plaque collectrice comprend un fond sensiblement plat et dépourvu d'une gorge périphérique pour la réception complète du rebord périphérique de la boîte collectrice. De manière générale, l'invention s'applique à des échangeurs de chaleur qui peuvent être soit du type à assemblage mécanique, soit du type brasé. Dans le premier cas, les extrémités des tubes sont reçues dans les collets de la plaque collectrice avec insertion de collets correspondants faisant partie du joint d'étanchéité. Dans le second cas, les extrémités des tubes sont reçues directement dans les collets de la plaque collectrice et sont brasés à celle-ci. L'invention s'applique à des échangeurs de chaleur qui peuvent comporter une ou plusieurs rangées de tubes. Il doit être entendu que l'invention s'étend aussi aux échangeurs de chaleur définis ci-dessus et obtenus par des procédés analogues ou équivalents. Dans la description qui suit, faite seulement à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue partielle en coupe transversale d'un échangeur de chaleur selon une première forme de réalisation de l'invention, comprenant une plaque collectrice et une boîte collectrice assemblées par sertissage; la figure 2 est une vue en coupe à échelle réduite, analogue à la figure 1, représentant l'échangeur de chaleur avant pressage et sertissage; - la figure 3 est une vue en coupe, analogue à la figure 2 représentant l'échangeur de chaleur pendant le pressage et avant sertissage; - la figure 4 est une vue en coupe partielle d'un échangeur de chaleur selon une deuxième forme de réalisation de l'invention, avant assemblage et pressage; et - la figure 5 est une vue en coupe analogue à la figure 4 après pressage et sertissage. L'échangeur de chaleur représenté à la figure 1 est, dans l'exemple, destiné à faire partie d'un véhicule automobile pour constituer soit un radiateur de refroidissement du moteur, soit un radiateur de chauffage de l'habitacle. Cet échangeur comprend un faisceau 10 formé d'une multiplicité de tubes 12, par exemple en aluminium, ayant une section de forme choisie, par exemple ovale. Ces tubes sont disposés parallèlement entre eux suivant une seule rangée et ils traversent une multiplicité d'ailettes 14 constituées par des plaques métalliques rectangulaires et parallèles entre elles. Chaque tube 12 comporte une extrémité libre 16 assemblée mécaniquement à une plaque collectrice 18, encore appelée "collecteur". Les tubes 12, les ailettes 14 et la plaque collectrice 18 sont réalisés en un matériau métallique à base d'aluminium. La plaque collectrice 18 comprend une âme plane 20 de forme générale rectangulaire dans laquelle sont formés des trous 22 ayant une section interne de forme homologue de celle des tubes. Chacun des trous 22 est entouré par un collet 24 dirigé du côté des ailettes 14. L'âme 20 de la plaque collectrice 18 est repliée sur son pourtour pour former des pattes de sertissage 26, ressemblant à des dents ou des créneaux, et susceptibles d'être rabattues lors d'une opération de sertissage. La plaque collectrice 18 reçoit, sur sa face opposée au faisceau, un joint d'étanchéité compressible 28 lequel comprend une âme 30 propre à s'appliquer contre l'âme 20 de la plaque collectrice. Cette âme 30 est plane et elle comporte un pourtour 32 qui s'étend jusqu'au pourtour intérieur de la plaque collectrice 18, tel que délimité par les pattes de sertissage 26. Le joint d'étanchéité 28, qui est réalisé avantageusement en élastomère, est formé avec une multiplicité de collets 34 prévus en correspondance des collets 24 de la plaque collectrice. Chacun des collets 34 est propre à assurer l'étanchéité entre l'extrémité 16 d'un tube et le collet 24 correspondant de la plaque collectrice. Cette étanchéité est assurée de façon connue en dilatant l'extrémité 16 de chaque tube par passage d'un outil appro- prié, encore appelé "olive". Chacun des collets 34 comporte ainsi un bourrelet 36 qui dépasse du collet 24, du côté des ailettes 14. L'échangeur de chaleur des figures 1 à 3 comporte en outre une plaque de protection 37 qui présente un profil général en U et qui est propre à prendre appui entre l'âme 20 de la plaque collectrice et la première ailette du faisceau. La plaque 37 protège les bourrelets 36 du joint d'étanchéité ainsi que les extrémité des tubes dans la région des bourre- lets. Elle garantit en outre un écart de valeur choisie entre la première ailette du faisceau et la plaque collectrice. En outre, l'échangeur de chaleur comprend une boite collec- trice 38, avantageusement réalisée par moulage d'une matière plastique et présentant une face ouverte de forme générale rectangulaire délimitée par un rebord périphérique 40, encore appelé "talon" ou "pied". Le rebord périphérique 40 comprend une face inférieure 42 propre à venir en contact avec le joint d'étanchéité, cette face étant munie d'une nervure périphérique 44, réalisée en saillie, et propre à assurer la compression du joint, comme on le verra plus loin. Le rebord 40 comporte en outre une face supérieure 46 dans laquelle est formée une rainure 48 qui s'étend de préférence sur tout le pourtour du rebord périphérique 40 et qui peut être réalisée continue ou discontinue. La boîte collectrice 38 comporte deux flancs opposés 50, encore appelés flancs longitudinaux, qui se raccordent avec le rebord périphérique 40 et avec une partie supérieure 52 en forme de dôme. Pour assurer l'assemblage de l'échangeur de chaleur de la figure 1, on commence tout d'abord par assembler le faisceau à la plaque collectrice 18 selon une technique en elle- même connue, qui ne fait pas partie de l'invention. Ensuite, comme montré à la figure 2, on place le rebord périphérique 40 de la boite collectrice 38 en face du pourtour 32 du joint d'étanchéité 28, les pattes de sertis- sage 26 étant dans une position initiale non rabattue. Puis on procède à une opération de pressage à l'aide d'un outil presseur 54 qui comprend une platine 56 munie d'une ouverture 58 susceptible d'offrir un passage à la boîte collectrice 18. L'outil presseur 54 est muni, sur le pourtour de l'ouverture 58, d'une pluralité de becs espacés 60 qui sont susceptibles de venir en appui contre des surfaces d'appui 62 formées sur la face supérieure 46 du rebord périphérique 40. Ces becs sont prévus de manière à venir en appui contre la face supérieure 46 du rebord dans des régions de cette face supérieure qui sont comprises entre les pattes de sertissage, pour réaliser un appui par coopération de forme. Pour exécuter l'opération de pressage, il suffit de déplacer l'outil de pressage 54 dans la direction des flèches Fl par des moyens mécaniques appropriés, pour réaliser ainsi une pré-compression du joint d'étanchéité. Au cours de cette pré- compression, le pourtour 32 du joint d'étanchéité 28 est comprimé et la nervure 44 du rebord 40 vient en contact de l'âme du joint. Ensuite, tout en maintenant la compression du joint d'étan- chéité par l'outil de pressage 54, on procède à une opération de sertissage par un outil de sertissage approprié (non représenté). Cette action de sertissage est effectuée sur les pattes 26 comme représenté par les flèches F2 (figure 3) ce qui permet de replier les pattes 26, dont les extrémités viennent se loger dans la rainure 48 de la face supérieure 46. Cependant, comme pendant cette opération, l'action de pressage est maintenue, les flancs 50 de la boîte collectrice 38 sont maintenus à une distance sensiblement constante et ne risquent donc pas de se rapprocher l'un de l'autre sous l'action des efforts importants exercés par l'outil de sertissage. Dans l'exemple de réalisation des figures 1 à 3, l'action de maintien est exercée, par l'intermédiaire des becs 60 de l'outil de pressage, sur deux tronçons 64 du rebord périphé- rique 40 (figure 3) qui sont adjacents respectivement aux deux flancs 50. Du fait que la plaque collectrice 18 de l'échangeur de chaleur est dépourvue de gorge pour la réception du rebord périphérique de la boîte collectrice, elle présente des dimensions, en particulier une largeur L (figure 1), infé- rieures à celles des plaques collectrices des échangeurs de chaleur connus, à performances thermiques égales par ail- leurs. Dans la forme de réalisation des figures 4 et 5, on retrouve une disposition analogue à celle des figures 1 à 3. La différence principale réside dans le fait que le rebord périphérique 40 de la boite collectrice 38 comporte une face supérieure 66 qui est sensiblement plane. Par ailleurs, l'outil de sertissage 54 comporte des griffes 68 qui rempla- cent les becs 60 de la forme de réalisation précédente. Ces griffes sont destinées à venir pénétrer dans la matière du rebord périphérique lors de l'opération de pressage, ce qui assure un maintien latéral des tronçons longitudinaux du rebord périphérique, et donc des flancs 50 de la boite collectrice. Il en résulte que, lorsque l'opération de pressage et de sertissage est terminée, des empreintes, résultant de l'action des griffes, demeurent sur la face supérieure 66, dans des régions comprises entre les dents de sertissage. Par ailleurs, dans la forme de réalisation des figures 4 et , le fond 20 de la plaque collectrice 18, comporte une petite gorge périphérique 70 qui est destinée simplement à recevoir le pourtour 32 du joint d'étanchéité 28, et non pas à recevoir le rebord périphérique complet de la boîte collec- trice. En fait, cette gorge pourrait être supprimée pour réaliser un fond plat comme dans la forme de réalisation des figures 1 à 3. Dans la figure 4, le rebord périphérique de la boîte collec- trice est représenté à distance du joint d'étanchéité, et c'est ici l'outil de pressage 54 qui vient déplacer la boite collectrice pour la rapprocher du joint. Comme dans la forme de réalisation précédente, la compression du joint est assurée par l'outil de pressage 54 (figure 5) et le sertis- sage est réalisé alors que la compression est maintenue. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites précédemment à titre d'exemples et s'étend à d'autres variantes de réalisation. En particulier, l'opération de maintien des flancs 50 pourrait être réalisée d'autres manières, par exemple en agissant directement sur les flancs 50 par des broches ou analogues qui viendraient s'engager dans des protubérances, du type "oeillets" ou "oreilles", réalisées de moulage avec les flancs 50 de la boîte collectrice. En outre, bien que l'invention ait été décrite en référence à un échangeur de chaleur à une seule rangée de tubes, elle peut s'appliquer à des échangeurs de chaleur à plusieurs rangées de tubes. Par ailleurs, l'invention n'est pas limitée à des échangeurs de chaleur du type à assemblage mécanique, et elle peut s'appliquer aussi à des échangeurs de chaleur du type brasé, dans lesquels les tubes du faisceau sont brasés directement à la plaque collectrice. Revendications 1. Procédé d'assemblage d'une plaque collectrice (18) et d'une boîte collectrice (38) d'un échangeur de chaleur, en particulier de véhicule automobile, dans lequel la plaque collectrice est munie de moyens de sertissage (26) propres à venir en appui contre un rebord périphérique (40) de la boîte collectrice en comprimant un joint d'étanchéité (28), le procédé comportant une opération de pressage exercée sur la boîte collectrice pour comprimer au moins en partie le joint d'étanchéité, et une opération de sertissage exercée sur les moyens de sertissage pour réaliser l'assemblage mutuel de la plaque collectrice et de la boite collectrice, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une opération de maintien de flancs opposés (50) de la boîte collectrice (38) pour maintenir un espacement sensiblement constant entre ces flancs et les empêcher de se rapprocher l'un de l'autre, notamment lors de l'opération de sertissage. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'opération de maintien est exercée sur des tronçons (64) du rebord périphérique (40) de la boîte collectrice (38) qui sont adjacents aux flancs opposés (50) de la boîte collectri- ce. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'opération de maintien est exercée directement sur les flancs opposés (50) de la boîte collectrice (38). 4. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel l'opération de pressage est effectuée par des moyens presseurs (54) propres à agir sur le rebord périphérique (40) de la boîte collectrice, caractérisé en ce que l'opération de maintien est exercée par l'intermédiaire des moyens pres- seurs. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'opération de maintien est exercée par coopération de forme entre les moyens presseurs (54) et le rebord périphérique (40) de la boîte collectrice (38). 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens presseurs (54) comprennent des becs (60) propres à pénétrer dans une rainure (48) aménagée sur une face supérieure (46) du rebord périphérique (40). 7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens presseurs (54) comprennent des griffes (68) propres à pénétrer dans une face supérieure (66) du rebord périphérique (40). 8. Echangeur de chaleur tel qu'on peut l'obtenir par le procédé de l'une des revendications 1 à 7, comprenant au moins une plaque collectrice et une boîte collectrice assemblées entre elles, la boîte collectrice (38) étant munie extérieurement de surfaces d'appui (62) utilisables lors de l'opération de maintien pour maintenir un espacement sensi- blement constant entre les flancs (50) de la boîte collectri- ce. 9. Echangeur de chaleur selon la revendication 8, caracté- risé en ce que les surfaces d'appui (62) sont prévues sur une face supérieure (46; 66) du rebord périphérique (40) de la boîte collectrice (38). 10. Echangeur de chaleur selon la revendication 9, dans lequel la plaque collectrice (18) et la boîte collectrice (38) sont assemblées par des pattes de sertissage (26) repliées contre la face supérieure (46) du rebord périphéri- que (40) de la boîte collectrice, caractérisé en ce que les surfaces d'appui (62) sont disposées dans des régions de la face supérieure (46; 66) qui sont comprises entre les pattes de sertissage (26). 11. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 9 et , caractérisé en ce que les surfaces d'appui comprennent une rainure (48) continue ou interrompue. 12. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 9 et , caractérisé en ce que les surfaces d'appui comprennent des empreintes résultant de l'action de griffes de maintien (68). 13. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 8 à 12, caractérisé en ce que la plaque collectrice (18) comprend un fond (20) sensiblement plat et dépourvu d'une gorge périphérique pour la réception complète du rebord périphéri- que de boite collectrice.