Brevet FR2800451A1 — publié le 20010504

Echanqeur de chaleur à encombrement réduit et quipement d'un véhicule automobile comportant un tel échangeur de chaleur La présente invention concerne un échangeur de chaleur, notamment de véhicule automobile, tel qu'un radiateur de refroidissement du moteur de ce véhicule. Des échangeurs de chaleur de ce type comportent habituellement un faisceau de tubes parallèles dont les extrémités sont reçues par deux boîtes collectrices, généralement symétriques par rapport à un plan perpendiculaire aux tubes. Chaque boîte collectrice comporte une plaque collectrice munie d'ouvertures réalisées sous la forme de collets qui s'étendent vers l'interieur de la boîte collectrice. Ces collets sont destinés à recevoir chacun une partie d'extrémité d'un tube, en contact annulaire surfacique avec des parois internes de ce collet. Par ailleurs, chaque boîte collectrice comporte une coquille sensiblement en U, munie donc de deux flancs rabattus vers la plaque collectrice, laquelle comporte latéralement deux rebords qui viennent recouvrir chacun une extrémité de l'un des flancs de la coquille. Dans échangeurs de chaleur de ce type, connus, l'extrémité précitée d'un flanc de coquille est insérée entre un rebord et des parois latérales externes des collets. Ainsi, l'épais seur d'un échangeur de chaleur de ce type est définie par la largeur des tubes, ajoutée aux épaisseurs respectives des rebords, des flancs de coquille, et des collets. Cependant, il est souhaité de réduire l'encombrement de tels échangeurs de chaleur, en particulier leur épaisseur. La presente invention vient améliorer la situation. Elle porte alors sur un échangeur de chaleur comprenant un faisceau de tubes sensiblement parallèles, destinés à acheminer un fluide d'échange thermique, et au moins une première boîte collectrice dudit fluide, comprenant une plaque collectrice et une coquille munie de premier et second flancs, rabattus vers la plaque collectrice et solidaires de la plaque. La plaque collectrice comprend - des ouvertures réalisées sous la forme de collets s'étendant vers l'intérieur de la boîte collectrice, et propres à loger chacune, à étanchéité, une partie d'extrémité d'un tube, et - des premier et second rebords s'étendant vers la coquille pour recouvrir des extrémités respectives des premier et second flancs. Selon une définition générale de l'invention, le premier rebord de la plaque au moins forme sensiblement un "U" avec des parois latérales des collets et dans une section longitu dinale desdits collets ; l'extrémité du premier flanc comporte des évidements en regard de parois sommitales des collets ; et le premier rebord est de largeur supérieure à une hauteur des collets, tandis que les tubes s'étendent dans la boîte collectrice, au delà des collets, ce qui permet d'insérer une partie d'extrémité du premier flanc entre le premier rebord, d'une part, et au moins une extrémité de tube dépassant d'un collet, d'autre part. Avantageusement, le second rebord est de largeur supérieure à une hauteur des collets et forme sensiblement un "U" avec des parois latérales des collets, tandis que l'extrémité du second flanc est en contact avec des parois sommitales des collets, de sorte qu'une partie d'extrémité du second flanc est insérée entre le second rebord, d'une part, et au moins une extrémité de tube dépassant d'un collet, d'autre part. Préférentiellement, les premier et second rebords s'étendent sensiblement perpendiculairement à la plaque collectrice, vers la coquille, et les extrémités des premier et second flancs, d'épaisseurs voisines d'une épaisseur de paroi de collet, sont sensiblement parallèles aux premier et second rebords. Ainsi, les extrémités des premier et second flancs sont en contact surfacique avec les extrémités des tubes et avec les premier et second rebords, respectivement. Avantageusement, le premier rebord au moins est pratiquement en contact avec lesdites parois latérales des collets, ce qui permet de réduire l'encombrement en épaisseur de l'échangeur de chaleur. Ainsi, l'épaisseur d'un échangeur de chaleur selon l'invention est définie uniquement par la largeur des tubes, ajoutée aux épaisseurs des rebords, et des collets. Dans une forme de réalisation préférée, l'échangeur selon l'invention comporte une seconde boîte collectrice sensible ment symétrique de la première boîte par rapport à un plan perpendiculaire aux tubes, de sorte que le premier rebord de la première boîte et le premier rebord de la seconde boîte sont agencés sur une même grande face de l'échangeur. Par ailleurs, l'échangeur comporte, de part et d'autre du faisceau de tubes, deux traverses réalisées sous la forme de plaques parallèles aux tubes, comportant chacune deux parties d'extrémité propres à s'emboîter dans les coquilles respecti ves des première et seconde boîtes pour former les première et seconde boîtes collectrices. La présente invention vise aussi un équipement de véhicule automobile muni d'un échangeur de chaleur selon l'invention. Cet équipement comporte, selon une autre caractéristique importante de l'invention, un premier échangeur de chaleur du type ci-avant, et au moins un second échangeur de chaleur appliqué contre la grande face du premier échangeur de sorte que les premier et second échangeurs sont séparés d'un interstice d'épaisseur voisine d'une épaisseur de rebord, ajoutée à une épaisseur de paroi de collet. Avantageusement, la première traverse au moins comporte, dans une partie centrale, une protubérance vers le second échangeur de chaleur, de sorte que le second échangeur est solidarisé à cette protubérance. D'autres avantages et caractéristiques de la presente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillee ci-après, donnée à titre d'exemple, et à l'examen des dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 représente partiellement une vue en coupe longitudinale d'un tube d'un échangeur de chaleur la technique antérieure ; - la figure 2 représente partiellement une vue en coupe longitudinale d'un tube d'un échangeur de chaleur selon l'invention ; - la figure 3 représente schématiquement une plaque collec trice d une boîte collectrice d'un échangeur de chaleur selon l'invention, avec les flancs latéraux F1 et F2 de la coquille de l'échangeur ; - la figure 4 représente un échangeur de chaleur selon l'invention utilisé en tant que radiateur de refroidissement d'un équipement de véhicule automobile du type précité ; et - la figure 5 représente cet équipement muni d'un radiateur de refroidissement et d'un condenseur d'une boucle de climatisation d'un habitacle du véhicule, dans l'exemple décrit. La description détaillée ci-après les dessins annexés contiennent pour l'essentiel des éléments de caractère certain Ils pourront non seulement servir à mieux faire comprendre la présente invention, mais aussi contribuer à sa définition, le cas échéant. Dans ce qui suit, il est décrit à titre d'exemple non limitatif un échangeur de chaleur utilisé en tant que radiateur de refroidissement d'un moteur de véhicule automo bile. En se référant à la figure 4, un tel échangeur E1 comporte un faisceau de tubes T, plats dans l'exemple décrit, sensiblement parallèles entre eux et intercalés par des ailettes A, perturbatrices d'un flux d'air (flèche F) traversant l'échan geur de chaleur. Ces tubes acheminent un fluide d'échange thermique qui est un liquide de refroidissement du moteur du véhicule, dans l'exemple décrit, entre deux boîtes collectri ces B1 et B2 qui reçoivent les extrémités des tubes T. Ainsi, le fluide circulant dans les tubes coopère par échange thermique avec le flux d'air F, en vue du refroidissement dudit liquide. Les boîtes collectrices B1 et B2 comportent respectivement des tubulures de conduit d'entrée E et de conduit de sortie S de ce liquide de refroidissement. Chaque boîte collectrice B1 est formée d'une coquille C comprenant deux flancs latéraux F1 et F2 qui sont rabattus vers les tubes, ainsi que d'une plaque collectrice PC (figure 3) munie de deux rebords latéraux 11 et 12 qui viennent coiffer respectivement les extrémités des flancs F1 et F2 de la coquille C. La plaque collectrice PC comporte une face centrale 10 munie d'ouvertures réalisées sous la forme de collets 13 qui s'étendent vers l'intérieur de la boîte collectrice B1. Des parties d'extrémité des tubes T sont introduites dans ces collets 13 et plus particulièrement, en contact annulaire surfacique avec des parois internes des collets 13, ce contact étant étanche. L'échangeur de chaleur représenté sur la figure 4 comporte en outre des traverses "ou joues" J réalisées sous la forme de plaques parallèles aux tubes, sur les faces sommitales de l'échangeur. Les extrémités des joues J viennent s'emboîter dans les coquilles C des boîtes collectrices pour fermer ces boîtes collectrices. on se réfère maintenant à la figure 1 pour décrire l'agence ment d'un flanc de coquille, d'un collet 13, d'un rebord 12 de plaque collectrice et d'un tube T (en coupe longitudinale), d'un échangeur de chaleur de la technique antérieure. La plaque collectrice est repliée latéralement, à partir de la face principale 10, pour former deux rebords 11 et 12 (le rebord 11 n'est pas représenté) . Ces rebords sont tournés vers la boîte collectrice. Sur la face principale 10 de la plaque collectrice sont formés des collets 13 qui s'étendent vers l'intérieur de la boîte collectrice et reçoivent des parties d'extrémité des tubes T. Dans cet échangeur de chaleur de la technique antérieure, l'extrémité du flanc F2 de la coquille vient se loger entre le collet 13 et le rebord 12. Le collet 13, avec le rebord 12, forment alors un "C" dans lequel est insérée l'extrémité du flanc F2. On se réfère maintenant à la figure 2 pour décrire les agencements respectifs de l'extrémité du flanc F2, d'un rebord 12, d'un collet 13 et d'un tube T, d'un échangeur de chaleur selon l'invention. Le collet 13 et le rebord 12 forment un "U" dont les deux branches sont pratiquement adjacentes. Les parties d'extrémité des tubes T se prolongent dans la boîte collectrice, au-delà des collets 13. En effet, comme le montre la figure 2, les extrémités des tubes T dépassent des collets 13 et sont en regard du flanc F2. En se référant à la figure 3, les extrémités des flancs F2 comportent des évidements 14 situés en regard des parties d'extrémité des collets 13. L'extrémité du flanc F2 peut donc être insérée entre le rebord 12 de la plaque collectrice et la partie d'extrémité du tube T qui dépasse du collet 13. Ainsi, selon l'un des avantages que procure la présent invention, il est réalisé une réduction d'encombrement en épaisseur de l'échangeur de chaleur, équivalente à l'épaisseur ec d'un collet (figure 1). En effet, l'épaisseur d'un échangeur de chaleur selon l'invention est définie par la largeur des tubes T, ajoutée aux épaisseurs respectives des flancs F1 et F2 (référencées e. sur la figure 1) et des rebords 11 et 12 (portant la référence er sur la figure 1), tandis que l'épaisseur d'un échangeur de chaleur de la technique antérieure est définie par la largeur des tubes T, ajoutée à l'épaisseur des parois des collets e. (soit au total la largeur des collets Lc représentée sur la figure 3), à l'épaisseur des flancs de coquille F1 et F2 et & l'épaisseur des rebords 11 et 12. Ainsi, des extrémités des flancs F1 et F2 sont pratiquement en contact avec les parois sommitales des collets 13 (parois en regard de l'intérieur de la boîte collectrice). Le rebord 12, de largeur Lr supérieur à la hauteur Hc des collets 13, vient au contact du flanc F2. I1 est à noter que les éléments constituant un tel échangeur de chaleur (tubes, ailettes, plaques collectrices, coquilles des boites collectrices, etc) sont solidarisés les une aux autres par brasage dans un four de haute température, au cours de la fabrication d'un tel échangeur de chaleur. Au cours de cette étape de brasage, l'interstice E entre le rebord 12 et la paroi externe du collet 13, ainsi que l'espace entre le tube T et le flanc F2, sont comblés par la brasure. On se réfère maintenant à la figure 5 pour décrire un équipement de véhicule automobile muni d'un premier échangeur de chaleur E1, selon l'invention, et d'un second échangeur de chaleur E2. Dans l'exemple décrit, le premier échangeur de chaleur E1 est un radiateur de refroidissement du type décrit ci-avant, tandis que le second échangeur E2 est un condenseur d'une boucle de climatisation de l'habitacle du véhicule automobile. L'échangeur de chaleur E1 comporte alors des joues J1 et J2, de part et d'autre du faisceau de tubes et dont des parties d'extrémité viennent s'emboîter dans les coquilles des boîtes collectrices B1 et B2 pour fermer celles-ci. Avantageu sement, les joues J1 et J2 comportent des prolongements dans les plans des joues J1 et J2. Le second échangeur de chaleur E2 est alors fixé entre ces prolongements J'1 et J'2. Ainsi, les deux échangeurs de chaleur E1 et E2 sont séparés d'un interstice d'épaisseur voisine d'une épaisseur er d'un rebord de plaque collectrice, ajoutée à une épaisseur ec de paroi de collet. Selon un autre avantage que procure la présente invention, l'encombrement latéral (dans le sens de parcours du flux F) d'un tel équipement est réduit d'une épaisseur voisine de deux épaisseurs de paroi de collet ec. De préférence, condenseur E2 est disposé devant le radiateur de refroidissement E1, dans le sens de parcours du flux F. L'ensemble ainsi formé par les deux échangeurs, peut être brasé d'un bloc, pendant la fabrication d'un tel équipement. Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à la forme de réalisation décrite ci-avant à titre d'exemple. Elle s'étend à d'autres variantes. Ainsi, on comprendra que les échangeurs de chaleur E1 et E2 peuvent trouver des applications différentes d'un radiateur de refroidissement et d'un condenseur. En particulier, la présente invention s'applique à tout échangeur de chaleur E1 d'un équipement de véhicule automobile. Bien qu'avantageuses, les traverses (ou joues J1 et J2) de l'échangeur de chaleur ci-avant, sont décrites à titre d'exemple. Dans variante simplifiée de l'échangeur de chaleur selon l'invention, les prolongements J'1 et J'2 peuvent être supprimés, tandis que des moyens de fixation différents peuvent être prévus pour accoler le condenseur E2 au radiateur E1. Dans l'exemple décrit ci-avant, les deux rebords 11 et 12 d'une plaque collectrice sont similaires et sont de largeur supérieure à une hauteur des collets 13. En variante, seul le rebord des boîtes collectrices en regard du condenseur E2 présentent ces aspects, de manière à réduire l'interstice entre les deux échangeurs E1 et E2. Dans l'exemple représenté sur la figure 2, le rebord 12 est pratiquement en contact avec le collet 13, tandis que le flanc F2 est d'épaisseur voisine de l'épaisseur ec d'une paroi de collet (interstice e de faible épaisseur), de sorte que le flanc F2 est pratiquement en contact, d'une part avec le rebord 12 et, d'autre part, avec le tube T. En variante, il peut être prévu de laisser un écart E plus important entre les collets 13 et le rebord 12. Le flanc F2 de la coquille vient alors s'emboîter contre le rebord 12 tandis que le flanc F1 vient contre le rebord 11. Revendications 1. Echangeur de chaleur, notamment pour un équipement de véhicule automobile, du type comprenant un faisceau de tubes (T) sensiblement parallèles, destinés à acheminer un fluide d'échange thermique, et au moins une première boîte collec trice (B1) dudit fluide, comprenant une plaque collectrice (PC) et une coquille (C) munie de premier (F1) et second (F2) flancs, rabattus vers la plaque collectrice (PC) et solidaires de la plaque (PC), ladite plaque collectrice (PC) comprenant - des ouvertures réalisées sous la forme de collets (13) s'étendant vers l'intérieur de la boîte collectrice (B1), et propres à loger chacune, à étanchéité, une partie d'extrémité d'un tube (T), et - des premier et second rebords (11,12) s'étendant vers la coquille (C) pour recouvrir des extrémités respectives des premier et second flancs (F1,F2), caractérisé en ce qu'au moins le premier rebord (12) de la plaque (PC) forme sensiblement un "U" avec des parois latérales des collets (13) et dans une section longitudinale desdits collets (II-II), en ce que l'extrémité du premier flanc (F2) comporte des évidements (14) en regard de parois sommitales des collets (13), et en ce que le premier rebord (12) est de largeur (Lr) supérieure à une hauteur des collets (Hc), tandis que les tubes (T) s'étendent dans la boîte collectrice, au delà des collets (13), ce qui permet d'insérer une partie d'extrémité du premier flanc (F2) entre le premier rebord (12), d'une part, et au moins une extrémité de tube (T) dépassant d'un collet (13), d'autre part. 2. Echangeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second rebord (11) est de largeur supérieure à une hauteur des collets (13) et forme sensiblement un "U" avec des parois latérales des collets, tandis que l'extrémité du second flanc (F1) est en contact avec des parois sommitales des collets, de sorte qu'une partie d'extrémité du second flanc (F1) est insérée entre le second rebord (11), d'une part, et au moins une extrémité de tube (T) dépassant d'un collet, d'autre part. 3. Echangeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les premier et second rebords (11,12) s'étendent sensiblement perpendiculairement à la plaque collectrice, vers ladite coquille (C). 4. Echangeur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les premier et second flancs (F1,F2) comportent des parties d'extrémité sensiblement parallèles aux premier et second rebords (11,12), et d'épaisseurs voisines d'une épaisseur de paroi de collet (13), de sorte que les extrémités des premier et second flancs (Fl,F2) sont en contact surfacique avec les extrémités des tubes (T) et avec les premier et second rebords (11,12), respectivement. 5. Echangeur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier rebord (12) au moins est sensiblement en contact avec lesdites parois latérales des collets (13), ce qui permet de réduire l'encombrement en épaisseur de l'échangeur de chaleur. 6. Echangeur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une seconde boîte collectrice (B2) sensiblement symétrique de la première boîte (B1) par rapport à un plan perpendiculaire aux tubes (T), de sorte que le premier rebord de la première boîte et le premier rebord de la seconde boîte sont agencés sur une même grande face de l'échangeur, et en ce que l'échangeur comporte, de part et d'autre du faisceau de tubes (T), deux traverses (J1,J2) réalisées sous la forme de plaques parallèles aux tubes (T), comportant chacune deux parties d'extrémité propres à s'emboîter dans les coquilles (C) respectives des première et seconde boîtes (Bl,B2) pour former lesdites première et seconde boîtes. 7 Equipement de véhicule automobile, caractérisé en ce qu il comporte un premier échangeur de chaleur (E1) selon la revendication 6, et au moins un second échangeur de chaleur appliqué contre ladite grande face du premier échangeur, et en ce que les premier et second échangeurs de chaleur sont séparés d'un interstice d'épaisseur voisine d'une épaisseur de rebord (er), ajoutée à une épaisseur de paroi de collet (ec). 8 Equipement selon la revendication 7, caractérisé en ce 'au moins la première traverse (J1) comporte, dans partie centrale, une protubérance (J'1) vers le second echangeur de chaleur (E2), et en ce que le second échangeur solidarisé à ladite protubérance (J'1). Equipement selon l'une des revendications 7 et 8, caracté risé en ce que le premier échangeur (E1) est un radiateur de refroidissement du fluide, tandis que le second échangeur (E2) un condenseur d'une boucle de climatisation de l'habitacle du véhicule.