Brevet FR2830609A1 — publié le 20030411

Le secteur technique de la présente invention est celui des systèmes de fixation d'un échangeur thermique dans une installation de ventilation, chauffage et/ou climatisation de véhicule automobile. Ces échangeurs sont utilisés notamment comme évaporateur ou comme radiateur dans un système de conditionnement d'air d'un tel véhicule. Une installation de chauffage et/ou climatisation est classiquement constituée par un boîtier, généralement en plastique, constituant une enceinte dans laquelle circulent des flux d'air chaud ou froid à la demande de l'utilisateur. Les radiateurs et évaporateurs, rassemblés ci-après sous le terme générique d'échangeur thermique, sont disposés dans le boîtier de telle sorte que leurs surfaces d'échange thermique soient soumises au flux d'air circulant dans le boîtier. Cet échangeur est intégré dans le boîtier, classiquement en le faisant coulisser par une trappe d'accès dans un logement prédéterminé dans le boîtier. L'échangeur doit alors être placé selon une position particulière pour que d'une part, l'échange thermique se déroule dans les meilleures conditions et pour que d'autre part, l'échangeur ne soit pas en contact avec une paroi du boîtier à un endroit non prévu. En outre, il est nécessaire d'assurer une étanchéité aéraulique, thermique, hydraulique au niveau de cet échangeur entre le volume interne au boîtier et l'habitacle du véhicule. Ce problème était jusqu'alors résolu par l'adjonction d'un joint entre l'échangeur et le boîtier. Cependant ce montage souffre d'inconvénients majeurs. Un des principaux inconvénients de ce type d'étanchéité est l'usure prématurée du joint qui ainsi n'exerce plus son office dans des conditions optimums. Un autre de ces inconvénients réside dans la mauvaise tenue de ce joint au montage-démontage et remplacement éventuel de l'échangeur thermique. La conséquence de ces inconvénients est donc l'apparition de fuite et de dispersion thermique au niveau de la jonction entre l'échangeur et le boîtier qui provoquent un abaissement des performances de l'échangeur et un inconfort pour les utilisateurs du véhicule. Le but de la présente invention est donc de résoudre les inconvénients décrits ci-dessus principalement en supprimant le joint tout en augmentant l'efficacité de la liaison entre l'échangeur et le boîtier. L'invention a donc pour objet un dispositif de fixation d'un échangeur thermique sur un boîtier d'une installation de chauffage et/ou climatisation, ledit boîtier délimitant avec une trappe de réception de l'échangeur thermique un bord d'accostage destiné à coopérer avec au moins un collecteur dudit échangeur thermique, caractérisé en ce que ledit dispositif comprend un moyen d'accostage assurant à la fois le centrage et l'étanchéité de l'échangeur thermique par rapport au boîtier. Selon une caractéristique de l'invention, le moyen d'accostage comprend une lèvre solidaire du bord d'accostage destinée à coopérer avec le collecteur de l'échangeur thermique. Selon une autre caractéristique de l'invention, la lèvre et le bord d'accostage sont réalisés d'une seule et unique pièce. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la lèvre, le bord d'accostage et le boîtier sont réalisés d'une seule et unique pièce. Avantageusement, la lèvre et le bord d'accostage sont disposés de telle manière que leurs axes forment un angle obtus, préférentiellement compris entre 910 et 1300. Avantageusement encore, le collecteur de l'échangeur thermique présente un épaulement et un bord périphérique destinés à coopérer avec le bord d'accostage et la lèvre. Cet épaulement présente un angle sensiblement égal à l'angle obtus diminué d'un angle compris entre 10 et 80 de telle sorte que la lèvre et la paroi périphérique se touchent formant une surface de contact pour assurer la fonction de centrage et d'étanchéité. Selon une variante de l'invention, le dispositif de fixation comprend au moins un moyen de solidarisation de l'échangeur thermique sur le boîtier. Le moyen de solidarisation comprend une excroissance destinée à coopérer avec au moins un trou pratiqué dans l'épaulement du collecteur de manière à maintenir et empêcher l'extraction de l'échangeur thermique hors du boîtier. Selon une autre variante de l'invention, ledit trou comporte une arête saillante propre à compresser radialement ladite excroissance, préférentiellement de forme sensiblement conique. Selon encore une autre variante de l'invention, le moyen de solidarisation comprend un bossage relié au boîtier dont l'extrémité libre coopère avec l'épaulement du collecteur, ledit bossage et ledit épaulement étant coiffés par un système de serrage apte à bloquer l'épaulement sur le bossage. L'extrémité libre présente un épaulement d'épaisseur sensiblement équivalent à l'épaisseur de l'épaulement de manière à mettre sur un même plan l'extrémité libre et la face supérieure de l'épaulement. Enfin le procédé de fixation d'un échangeur thermique dans un boîtier au moyen du dispositif de fixation selon l'invention dans lequel : - selon la première étape, on insère l'échangeur thermique dans la trappe de réception jusqu'à mettre en contact la lèvre contre la paroi périphérique du collecteur, - selon une seconde étape, on exerce un effort pour amener en contact la paroi inférieure contre la face supérieure du bord d'accostage de manière à bloquer le moyen de solidarisation. Un tout premier avantage du dispositif selon l'invention réside dans le fait qu'il remplit la fonction d'étanchéité et la fonction de centrage en une seule opération sans avoir recours à un joint souple rapporté. Un autre avantage réside dans son excellente tenue au vieillissement comparativement à un joint rapporté de type classique. Un autre avantage du dispositif selon l'invention, particulièrement utile dans le cas d'une première monte, réside dans la possibilité de solidariser l'échangeur dans le boîtier sans avoir recours aux vis de fixation tout en assurant parfaitement la fonction d'étanchéité et de centrage. Un autre""avantage de l'invention, dans le cadre de la seconde monte ou la réparation, réside dans le fait qu'il n'est pas nécessaire de remplacer les éléments assurant l'étanchéité. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins dans lesquels : - la figure 1 est une représentation d'une installation de chauffage et/ou climatisation reprenant le dispositif selon l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe selon A-A illustrant le centrage de l'échangeur dans le boîtier, - la figure 3 est une vue schématique partielle du dispositif selon l'invention, - la figure 4 est une vue plus détaillée de la coupe selon A- A du dispositif selon l'invention, - les figures 5 et 6 sont des vues en coupe respectivement selon B-B et C-C illustrant plus particulièrement le moyen de solidarisation. L'installation de ventilation, chauffage et/ou climatisation représentée schématiquement à la figure 1 comprend un boîtier 3 dans lequel est inséré un échangeur thermique 5. Ce type d'installation est généralement utilisé pour faire varier la température dans l'habitacle d'un véhicule automobile. L'échangeur thermique 5 pénètre dans le boîtier 3 par un passage aménagé que l'on appelle communément trappe de réception 9. L'échangeur thermique 5 est tout élément qui permet un transfert calorifique entre un milieu interne circulant dans l'échangeur, par exemple un fluide, et un milieu externe circulant au travers de l'échangeur. On comprend ici qu'il s'agit donc d'un évaporateur ou d'un radiateur, en matière plastique, en alliage d'aluminium ou la combinaison de ces deux matières. Dans le cas d'une installation de ventilation, chauffage et/ou climatisation, le milieu externe est représenté par le flux d'air 6 qui circule dans les différentes canalisations (non représentées) du boîtier 3 et qui, en fonction des nécessités de température dans l'habitacle, vient à traverser plus ou moins l'échangeur thermique 5. Ce dernier est assemblé sur le boîtier 3 au moyen d'un dispositif de fixation 1 représenté ici schématiquement. La figure 2 fournit une vue en coupe selon A-A de l'installation visée à la figure 1. On y voit plus précisément la disposition de l'échangeur thermique 5 dans le boîtier 3. Cet échangeur est maintenu d'un côté sur une paroi 23 du boîtier 3 par une méthode classique et de l'autre par le dispositif de fixation 1 objet de l'invention. L'échangeur thermique 5 comprend un corps 7 relié à un collecteur 2. Ce dernier est coiffé par une boîte collectrice 8. Le dispositif de fixation 1 comprend un moyen d'accostage 11 qui est apte à assurer à la fois la fonction de centrage et la fonction d'étanchéité de l'échangeur thermique 5 par rapport au boîtier 3. Ce moyen d'accostage 11 est situé au voisinage d'un bord d'accostage 10 délimitant avec le boîtier 3 la trappe de réception 9. Ce moyen d'accostage 11 comprend une lèvre 12 reliée au bord d'accostage 10 et destinée à coopérer avec le collecteur 2 de l'échangeur thermique 5. La disposition du bord d'accostage 10 n'est bien entendu pas limitée à la représentation schématique de la figure 2 puisque celui-ci peut être dans le prolongement de la paroi 4 du boîtier 3 ou encore vers l'intérieur du boîtier 3. De plus, le bord d'accostage 10, la lèvre 12 et le boîtier 3 peuvent être trois pièces distinctes aptes à collaborer les unes avec les autres ou peuvent faire l'objet d'une seule et unique pièce. Dans le cas de pièces distinctes, celles-ci comprendront des moyens de liaisons (non représentés) pour les solidariser entre elles. Cette figure montre en outre, sur le collecteur 2, la présence d'un épaulement 14 disposé de telle manière que la forme du collecteur 2 soit complémentaire du moyen d'accostage 11. L'épaulement 14 présente un bord 24 de largeur équivalente à l'épaisseur de l'épaulement 14. Ce dernier comporte une paroi inférieure 26 reliée à une paroi périphérique 29 située sur le collecteur 2. On se réfère maintenant à la figure 3 qui illustre le dispositif de fixation 1 selon une vue en perspective. Ce dispositif comprend, en plus du moyen d'accostage 11, un moyen de solidarisation 16 qui se décline selon deux variantes de réalisation. La première variante de réalisation du moyen de solidarisation 16 est constituée par la coopération d'une excroissance 17 avec un trou 18. L'excroissance 17 est disposée sur une face supérieure 27 du bord d'accostage 10, soit par collage ou moulage en même temps que le bord d'accostage 10. Cette excroissance est de forme générale cylindrique, conique ou toutes autres formes destinées à être complémentaires du trou 18 pratiqué dans l'épaulement 14. Les différentes possibilités de coopération des trous 18 avec les excroissances 17 seront détaillées dans le commentaire des figures cinq et six. La figure 3 montre aussi une seconde variante du moyen de solidarisation 16 constituée par un bossage 20 solidaire du boîtier 3. Ce bossage 20 peut être une pièce rapportée et collée pendant le processus d'assemblage du boîtier ou faire partie intégrante du boîtier 3 (par exemple au cours du moulage du boîtier). Le bossage 20 comporte une extrémité libre 21 présentant une particularité. En effet, elle est conformée de manière à coopérer avec le bord 24 de l'épaulement 14, c'est à dire que l'extrémité 21 est diminuée partiellement d'une épaisseur sensiblement équivalente à l'épaisseur de l'épaulement 14 pour définir un appui 25 dont le plan est approximativement aligné avec la paroi inférieure 26 de l'épaulement 14. Un système de serrage 22 vient bloquer l'épaulement 14 sur l'extrémité 21 du bossage 20 pour que la paroi inférieure 26 vienne en contact sur l'appui 25. Le moyen de serrage 22 est représenté schématiquement sur la figure 3 par une vis mais pourra être tous éléments approprier à ce mode de blocage comme par exemple un clip du type sapin, un rivet, etc... La figure 4 représente de manière plus détaillée le dispositif de fixation 1. Le moyen d'accostage 11 est représenté ici dans une version pièce unique solidaire du boîtier 3. Le bord d'accostage 10 est surélevé par rapport à la paroi 4 du boîtier de manière à décrire, avec la lèvre 12, une forme générale en U retournée. Celle-ci est reliée au bord d'accostage 10 et forme avec lui un angle obtus 13. La valeur de cet angle obtus 13 est avantageusement comprise entre quatrevingt onze et cent trente degrés degré, en tout état de cause cette angle prend une valeur optimal pour assurer le centrage et l'étanchéité. Cette lèvre 12 est fabriquée à partir d'une matière plastique semi-souple ou souple apte à se déformer sous les contraintes du collecteur 2. Cette matière plastique sera, par exemple, du polypropylène chargé à 20% de talc (PPT). La valeur de l'angle obtus 13 et les caractéristiques de déformations de la lèvre 12 sont déterminées par les conditions requises en matière de centrage, d'étanchéité et de processus de montage de l'échangeur par rapport au boîtier. On a représenté aussi sur cette figure la première variante 17,18 et la seconde variante 20,21, 22 du moyen de solidarisation 16 décrit à la figure précédente. Comme indiqué auparavant, le moyen de serrage 22 vient bloquer l'épaulement 14 contre l'extrémité 21 du bossage 20, mettant ainsi en contact la paroi inférieure 26 contre l'appui 25 et contre la face supérieure 27 du bord d'accostage 10. L'épaulement 14 est relié au collecteur 2 de manière à ce que sa paroi inférieure 26 et sa paroi périphérique 29 du collecteur 2 forment un angle 15 dont la valeur sera celle de l'angle obtus 13 diminué d'une valeur comprise entre deux et huit degrés, ceci de manière à maintenir une condition minimum de centrage et d'étanchéité. La réunion de l'angle obtus 13 avec l'angle diminué 15 combinée avec les caractéristiques de déformation de la lèvre 12 forment une surface de contact 33 et confèrent au dispositif de fixation 1 une condition particulière de centrage, une condition particulière d'étanchéité et une condition particulière en ce qui concerne l'effort d'insertion nécessaire pour positionner l'échangeur thermique 5 dans le boîtier 3 au cours du processus d'assemblage. Cette combinaison de caractéristiques peut être modifiée pour favoriser soit la condition de centrage, soit la condition d'étanchéité, soit le processus d'assemblage, ceci en augmentant ou en diminuant la surface de contact 33. La figure 5 illustre plus particulièrement la première variante 17,18 du moyen de solidarisation 16. Le bord d'accostage 10 porte une excroissance 17 de forme sensiblement cylindrique. Cette dernière présente sur son extrémité libre un chanfrein 28. Un trou borgne 34 est avantageusement usiné sensiblement au centre de l'excroissance 17. L'épaulement 14 du collecteur 2 comporte des trous 18 aptes à coopérer avec les excroissances 17. Ces trous 18 sont usinés, par exemple, par poinçonnage de manière à créer une arête saillante 19 à la jonction entre l'épaisseur et la paroi inférieure 26 de l'épaulement. Un diamètre 30 formé par l'arête saillante 19 est ici légèrement inférieur au diamètre externe de l'excroissance 17. La figure 6 est une coupe de la figure 1 selon C-C montrant un deuxième type d'excroissance 17 que celle décrite en référence à la figure 5. Cette excroissance est ici de forme générale conique et avantageusement plus longue que celle représentée à la figure précédente. L'extrémité libre de celleci présente un diamètre 31 inférieur à celui de la base 32 de l'excroissance 17. Ce diamètre de base 32 est, pour sa part, inférieur au diamètre 30 décrit par l'arête saillante 19. Le fonctionnement du dispositif de fixation 1 est le suivant, celui-ci fait l'objet d'un procédé de fixation. L'insertion de l'échangeur thermique 5 dans le boîtier 3 au travers de la trappe de réception 9 se fait jusqu'à mettre en contact la lèvre 12 contre la paroi périphérique 29 du collecteur 2. La résistance offerte par la lèvre 12 semi-souple centre alors l'échangeur dans la trappe de réception 9. Un effort doit alors être fourni pour mettre en contact l'épaulement 14 du collecteur 2 contre le bord d'accostage 10. Cette effort concrétise la surface de contact 33 entre le collecteur 2 et la lèvre 12 sous l'effet de la résistance offerte par cette dernière pour remplir les fonctions d'étanchéité et de centrage. Dans le cas d'une première monte, c'est à dire lors de l'assemblage de l'installation de ventilation, chauffage et/ou climatisation, l'échangeur thermique 5 peut être solidarisé sur le boîtier 3 au moyen de la première variante 17,18 du moyen de solidarisation 16. L'effort nécessaire à la mise en contact de l'épaulement 14 sur le bord d'accostage 10 provoque l'insertion des excroissances 17 dans les trous 18. L'arête saillante 19 exerce alors un effort radial sur l'excroissance 17 qui tend à griffer celle-ci. Cette insertion est facilitée par la présence du trou borgne 34 qui offre ainsi une tolérance de déformation. Une fois en appui, l'arête saillante 19 interdit tout déplacement de l'échangeur vers l'extérieur du boîtier. Le deuxième type d'excroissance 17 décrit à la figure 6 a pour but de faciliter l'approche du collecteur 2 de l'échangeur thermique dans la trappe de réception 9. Elle peut cependant combiner cette fonction d'approche avec la fonction de solidarisation exercée par le premier type d'excroissance 17 décrite à la figure 5. Ce type de fixation est particulièrement adapté pour gagner du temps et diminuer le nombre de pièces lors de l'assemblage de l'installation de ventilation. Dans le cas de la deuxième monte, c'est à dire pour la réparation ou le remplacement de l'échangeur thermique après la mise en service de l'installation de ventilation, de chauffage et/ou climatisation, l'extraction de l'échangeur nécessite la destruction des excroissances 17. Dans ce cas, la seconde variante 20,21, 22 du moyen de solidarisation 16 offre la possibilité d'interdire tous déplacements de l'échangeur vers l'extérieur du boîtier. REVENDICATIONS 1. Dispositif de fixation (1) d'un échangeur thermique (5) sur un boîtier (3) d'une installation de chauffage et/ou climatisation, ledit boîtier délimitant avec une trappe de réception (9) de l'échangeur thermique un bord d'accostage (10) destiné à coopérer avec au moins un collecteur (2) dudit échangeur thermique, caractérisé en ce que ledit dispositif comprend un moyen d'accostage (11) assurant à la fois le centrage et l'étanchéité de l'échangeur thermique (5) par rapport au boîtier (3). 2. Dispositif de fixation (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'accostage (11) comprend une lèvre (12) solidaire du bord d'accostage (10) destinée à coopérer avec le collecteur (2) de l'échangeur thermique. 3. Dispositif de fixation (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que la lèvre (12) et le bord d'accostage (10) sont réalisés d'une seule et unique pièce. 4. Dispositif de fixation (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que la lèvre (12), le bord d'accostage (10) et le boîtier (3) sont réalisés d'une seule et unique pièce. 5. Dispositif de fixation (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que la lèvre (12) et le bord d'accostage (10) sont disposés de telle manière que leurs axes forment un angle obtus (13). 6. Dispositif de fixation (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que la valeur de l'angle obtus (13) est préférentiellement comprise entre 910 et 1300. 7. Dispositif de fixation selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que le collecteur (2) de l'échangeur thermique (5) présente un épaulement (14) et un bord périphérique (29) destinés à coopérer avec le bord d'accostage (10) et la lèvre (12). 8. Dispositif de fixation (1) selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que l'épaulement (14) et le collecteur (2) sont reliés selon un angle (15) dont la valeur est celle de l'angle obtus (13) diminuée d'un angle compris entre 20 et 80 de telle sorte que la lèvre (12) et la paroi périphérique (29) se touchent formant une surface de contact (33) pour assurer la fonction de centrage et d'étanchéité. 9. Dispositif de fixation (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un moyen de solidarisation (16) de l'échangeur thermique (5) sur le boîtier (3). 10. Dispositif de fixation (1) selon la revendication 9, caractérisé en ce que le moyen de solidarisation (16) comprend au moins une excroissance (17) destinée à coopérer avec au moins un trou (18) pratiqué dans l'épaulement (14) du collecteur (2) de manière à maintenir et empêcher l'extraction de l'échangeur thermique (5) hors du boîtier (3). 11. Dispositif de fixation (1) selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit trou (18) comporte une arête saillante (19) propre à compresser radialement ladite excroissance (17). 12. Dispositif de fixation (1) selon la revendication 11, caractérisé en ce que ladite excroissance (17) est de forme sensiblement conique. 13. Dispositif de fixation selon la revendication 12, caractérisé en ce que le moyen de solidarisation (16) comprend un bossage (20) relié au boîtier (3) dont l'extrémité libre (21) coopère avec l'épaulement (14) du collecteur (2), ledit bossage et ledit épaulement étant coiffés par un système de serrage (22) apte à bloquer l'épaulement (14) sur le bossage (20). 14. Dispositif de fixation selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'extrémité libre (21) présente un épaulement d'épaisseur sensiblement équivalent à l'épaisseur de l'épaulement (14) de manière à mettre sur un même plan l'extrémité libre (21) et la face supérieure de l'épaulement (14). 15. Procédé de fixation d'un échangeur thermique (5) dans un boîtier (3) au moyen du dispositif de fixation (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel : - selon la première étape, on insère l'échangeur thermique (5) dans la trappe de réception (9) jusqu'à mettre en contact la lèvre (12) contre la paroi périphérique (29) du collecteur (2), - selon une seconde étape, on exerce un effort pour amener en contact la paroi inférieure (26) contre la face supérieure (27) du bord d'accostage (10) de manière à bloquer le moyen de solidarisation (16).