Brevet FR2833691A1 — publié le 20030620

Support de fixation pour échangeur de chaleur brasé L'invention concerne un support de fixation pour échangeur de chaleur brasé et un échangeur de chaleur comportant un tel support. Elle s'applique notamment aux échangeurs de chaleur des véhicules automobiles, lesquels peuvent constituer, par exemple, un radiateur de refroidissement du moteur thermique du véhicule, un condenseur d'une installation de climatisation, un refroidisseur d'air de suralimentation, un refroidisseur de gaz d'échappement, tel qu'un refroidisseur de EGR ("Exhaust Gas Reheat"), etc. De tels échangeurs de chaleur comprennent de façon connue un faisceau, généralement constitué d'un ensemble de tubes et d'ailettes, relié à au moins une boite collectrice. Le plus souvent le faisceau s'étend entre deux boîtes collectrices généralement parallèles qui sont pourvues de tubulures pour l'admission et l'évacuation d'un fluide caloporteur. De plus ces échangeurs de chaleur comprennent des moyens de fixation, généralement disposés sur les boîtes collectrices, pour permettre notamment le montage de l'échangeur de chaleur sur la structure du véhicule ou bien la fixation d'accessoires ou équipements divers. Ces moyens de fixation peuvent servir aussi à fixer deux échangeurs de chaleur entre eux, par exemple un radiateur de refroidissement et un condenseur, pour former un module. Ces moyens de fixation peuvent également servir à fixer un composant, par exemple une bouteille de condenseur. Ces échangeurs de chaleur sont généralement assemblés, soit par brasage au four en une seule passe des tubes du faisceau sur des boîtes collectrices métalliques, en particulier en aluminium, soit par assemblage mécanique des extrémités des tubes du faisceau sur les boîtes collectrices formées d'une plaque collectrice métallique coiffée d'un couvercle en matière plastique. La technique d'assemblage par brasage au four en une seule passe se prête difficilement au brasage de pièces de fixation, car elle exige que ces pièces soient maintenues par des supports adaptés pendant toute l'opération de brasage. L'installation de ces supports prend du temps et fait courir des risques d'obtenir des brasures défectueuses. La technique d'assemblage mécanique consiste à introduire les extrémités des tubes métalliques dans une plaque collectrice métallique et à recouvrir cette plaque collectrice par un couvercle en matière plastique pour former la boite collectrice. L'étanchéité entre la plaque collectrice et les bords du couvercle ainsi que celle entre les extrémités des tubes et la plaque collectrice est assurée par un même joint recouvrant toute la plaque collectrice. Dans ce mode de réalisation les fixations sont intégrées à la boîte en plastique et sont moulées en même temps que la boîte. L'avantage de cette solution est qu'elle permet une réalisation de toutes les fixations par moulage d'une seule pièce. Par contre elle ne peut malheureusement pas être appliquée à la technique d'assemblage par brasage au four en une seule passe car les couvercles des boites collectrices en matière plastique ne supportent pas la température de brasage qui est d'environ 600. C pour le brasage de l'aluminium. Le but de l'invention est de pallier les inconvénients précités. L'invention propose à cet effet un support de fixation pour un échangeur de chaleur du type comprenant un faisceau relié à au moins une boite collectrice métallique. Selon l'invention, ce support de fixation est réalisé sous la forme d'une pièce moulée qui est rapportée sur la boite collectrice et maintenue sur cette boite collectrice par des moyens de liaison, et ladite pièce moulée comporte des moyens de fixation venus de moulage. L'invention permet ainsi de procurer une pièce unique réalisée par moulage qui intègre les moyens de fixation, formant interface, et qui est rapportée et rendue solidaire de la boite collectrice par des moyens de liaison prévus à cet effet. Ce support de fixation n'a pas de contact avec le fluide caloporteur qui parcourt l'échangeur de chaleur. Il n'y a donc pas de contrainte d'étanchéité ni de contrainte de tenue aux températures du fluide caloporteur. La pièce moulée peut ainsi être formée avec des matières courantes, en particulier des matières plastiques, et intégrer des moyens de fixation les plus divers, venus de moulage avec la pièce moulée. Dans une forme de réalisation préférée, les moyens de liaison comprennent des moyens de sertissage. Avantageusement, ces moyens de sertissage comprennent des trous de sertissage formés dans la pièce moulée et propres à recevoir des dents de sertissage issus de la boite collectrice. Cependant, d'autres moyens de liaison peuvent être envisagés. En particulier, il peut s'agir de moyens d'encliquetage. Dans l'invention, la pièce moulée est de préférence en matière plastique. De manière préférentielle, la pièce moulée a la forme d'un boîtier enveloppant au moins en partie la boite collectrice. Dans une forme de réalisation, la pièce moulée comprend une paroi de fond et des parois latérales, et les moyens de fixation sont alors disposés sur les parois latérales de la pièce moulée. Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens de fixation de la pièce moulée comprennent des moyens de fixation d'éléments externes à l'échangeur de chaleur et/ou des moyens de fixation de l'échangeur de chaleur sur une pièce support. Les moyens de fixation d'éléments externes à l'échangeur de chaleur peuvent comprendre, par exemple, des pattes de fixation en forme de U. Les moyens de fixation de l'échangeur de chaleur sur une pièce support peuvent comprendre, par exemple des plots de fixation. Bien entendu, la pièce moulée peut comprendre d'autres moyens de fixation, en particulier un manchon. Dans une autre réalisation, la pièce moulée comprend une paroi de fond ayant un trou pour le passage d'une tubulure issue de la boite collectrice. Sous un autre aspect, l'invention concerne un échangeur de chaleur du type comprenant un faisceau relié à au moins une boîte collectrice métallique, lequel comprend un support de fixation comme défini ci-dessus, réalisé sous la forme d'une pièce moulée qui est rapportée sur la boîte collectrice et maintenue sur cette boite collectrice par des moyens de liaison. Dans une forme de réalisation préférée, les moyens de liaison sont des moyens de sertissage qui comprenant des trous de sertissage formés dans la pièce moulée et propres à recevoir des dents de sertissage issus de la boîte collectrice. Dans une forme de réalisation, la boîte collectrice est formée par l'assemblage d'un profilé métallique en forme de U comportant un fond et deux ailes à bords crénelés, le fond étant recouvert par une plaque métallique, et les dents de sertissage sont formées par les bords crénelés du profilé en U. L'invention a pour principal avantage qu'elle permet une réalisation rapide et fiable des échangeurs de chaleur ce qui permet d'abaisser de façon importante les coûts de fabrication. Grâce à l'invention l'assemblage du faisceau sur les boîtes collectrices peut être effectué par une seule opération de brasage au four sans qu'il y ait nécessité de prévoir un outillage de maintien particulier pour des moyens de fixation, ceux-ci faisant partie d'une pièce moulée unique rapportée sur la boite collectrice. Comme la pièce moulée est fixée sur l'échangeur de chaleur après que l'opération de brasage a été effectuée, celle-ci peut être avantageusement moulée dans une matière plastique du fait qu'elle n'a pas à subir de contraintes thermiques particulières. Dans la description détaillée qui suit, donnée à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'un échangeur de chaleur muni d'un support de fixation selon l'invention ; - les figures 2 et 3 représente un mode d'assemblage, vu en perspective, d'un support de fixation selon l'invention sur une boite collectrice d'un échangeur de chaleur ; et - les figures 4,5 et 6 montrent une variante de réalisation d'un plan de forme d'un support de fixation selon l'invention. L'échangeur de chaleur qui est représenté à la figure 1 est formé de façon connue par un faisceau 1 comportant une multiplicité de tubes plats, non représentés, montés entre deux boites collectrices parallèles 2 et 3. Cet échangeur est parcouru par un fluide caloporteur qui entre et sort respectivement des boites collectrices 2 et 3 par des tubulures d'entrée et de sortie de fluide référencées respectivement 4a et 4b. Comme le montre la figure 2, chaque boite collectrice 2 ou 3 est formée par l'assemblage par brasage d'un profilé métallique en forme de U, réalisé par exemple en aluminium et comportant une paroi de fond 5 et deux ailes 6a et 6b à bords crénelés 7. L'aile 6a est traversée dans sa partie supérieure par la tubulure d'entrée 4a. Au dessus de la paroi de fond 5 repose, par deux de ses extrémités repliées à angle droit, une plaque en aluminium 8 disposée parallèlement à la plaque de fond 5 en dessous des bords crénelés 7. Selon une caractéristique importante de l'invention, la boîte collectrice est encapuchonnée au moins en partie par une pièce moulée 9, réalisée par exemple en matière plastique, formant un boîtier de fixation 9. La pièce 9 est réalisée enveloppante et elle est moulée intérieurement à la forme de la partie qui est en contact avec la boite collectrice. La pièce 9 comporte une paroi de fond 10 traversée par des trous 10a et lOb s'étendant dans la direction longitudinale du boîtier sur deux rangées parallèles et dans lesquels sont engagées les bords crénelés 7. Le maintien de la pièce moulée 9 qui est rapportée sur la boîte collectrice est obtenu, dans l'exemple, par un rabattage des dents des bord crénelés 7 sur la paroi de fond 10 comme montré sur la figure 3. Cette caractéristique de l'invention permet de réduire les coûts de fabrication de façon notable du fait que tous les moyens de fixation nécessaires au montage de l'échangeur et/ou à l'adaptation de pièces ou équipements divers peuvent être venus de moulage avec la pièce moulée 9. A cette fin, la pièce moulée 9, formant boîtier de fixation, comporte deux plots de fixation lia et llb disposés perpendiculairement aux parois latérales 12a et 12b formant les deux petites faces du boîtier 9, en étant déportés de celles-ci sur des parties en excroissance ou bossoirs 13a et 13b de la boîte de fixation 9. Les plots lia et llb sont destinés à être engagés dans des trous d'une pièce support (non représentée) faisant partie de la structure d'un véhicule, par exemple. Le boîtier de fixation comporte, également disposés sur une paroi latérale 12c formant une grande face du boîtier, des pattes de fixation en forme de U référencées 14a et 14b permettant d'adapter à l'échangeur des éléments périphériques ou accessoires (non représentés). Un élément supplémentaire peut être constitué, par exemple, par un autre échangeur de chaleur ou par un ventilateur de refroidissement fixé sur l'échangeur de chaleur précité pour constituer un module pré-assemblé. Pour renforcer la rigidité de la paroi de fond, des nervures 15 et 16, disposées respectivement au droit des fixations en forme de U 14a et 14b, s'étendent parallèlement aux petits côtés 12a et 12b du boîtier de fixation 9. L'échangeur de chaleur peut également comporter de la façon représentée à la figure 1, une bouteille amovible 17 de condenseur, portée par un manchon 18 placé à l'opposé des fixations en forme de U 14a et 14b, sur une arête 19 située au croisement de la paroi de fond 10 avec un grand côté latéral du boîtier de fixation 9. La paroi de fond 10 comporte également un trou 20 dans lequel est engagée une tubulure 21 issue de la boîte collectrice 2 et disposée à proximité de la tubulure d'entrée 4a servant éventuellement au trop plein ou pouvant éventuellement être reliée à un vase d'expansion non représenté. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention l'assemblage des différents éléments de l'échangeur de chaleur peut être effectué simplement par une première opération de brasage au four à une température d'environ 600*C de toutes les pièces en aluminium, puis par montage par sertissage ou encliquetage (clippage) des boîtiers de fixation sur les boîtes collectrices. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite précédemment à titre d'exemple. Ainsi par exemple, comme le montre schématiquement les figures 4 à 6, la forme du boîtier 9 qui est intimement liée à la forme d'une boîte collectrice 2 ou 3 peut différer suivant les réalisations de la forme de celle précédemment décrite. Comme il apparaît sur les figures 4 à 6 la forme enveloppante du boîtier 9 recouvre une partie circulaire de tubulures d'entrée/sortie 4a, 4b qui sont montées avec un léger déport sur une face d'extrémité de leur boîte collectrice, alors que sur les figures 2 et 3 ce déport n'existe pas, la tubulure 4a pénétrant à l'extrémité d'une boite collectrice par sa grande face latérale 6a. On notera que le boîtier de fixation 9 peut également être réalisé par moulage dans des matières différentes des matières plastiques, par exemple en alliage d'aluminium. Il suffit que ces matières aient les qualités requises pour résister aux contraintes mécaniques et thermiques qui leurs sont imposées. De plus les moyens de liaison de la pièce moulée sur la boîte collectrice ne sont pas limités à des moyens de sertissage ou d'encliquetage et sont susceptibles de nombreuses variantes. Revendications 1. Support de fixation pour un échangeur de chaleur du type comprenant un faisceau (1) relié à au moins une boite collectrice métallique (2,3), caractérisé en ce qu'il est réalisé sous la forme d'une pièce moulée (9) qui est rapportée sur la boîte collectrice (2,3) et maintenue sur cette boîte collectrice par des moyens de liaison (7, 10a, lOb), et en ce que ladite pièce moulée (9) comporte des moyens de fixation (lla, llb ; 13a, 13b ; 14a, 14b) venus de moulage. 2. Support de fixation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de liaison comprennent des moyens de sertissage (7, 10a, lOb). 3. Support de fixation selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de sertissage comprennent des trous de sertissage (10a, lOb) formés dans la pièce moulée (9) et propres à recevoir des dents de sertissage (7) issus de la boite collectrice (2,3). 4. Support de fixation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de liaison comprennent des moyens d'encliquetage. 5. Support de fixation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la pièce moulée (9) est en matière plastique. 6. Support de fixation selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la pièce moulée (9) a la forme d'un boîtier enveloppant au moins en partie la boite collectrice (2, 3). 7. Support de fixation selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la pièce moulée (9) comprend une paroi de fond (10) et des parois latérales (12a, -, 12d), et en ce que les moyens de fixation sont disposés sur les parois latérales (12a,..., 12d) de la pièce moulée (9). 8. Support de fixation selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les moyens de fixation de la pièce moulée (9) comprennent des moyens de fixation (14a, 14b) d'éléments externes à l'échangeur de chaleur et/ou des moyens de fixation (lla, llb ; 13a, 13b) de l'échangeur de chaleur sur une pièce support. 9. Support de fixation selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de fixation d'éléments externes à l'échangeur de chaleur comprennent des pattes de fixation (14a, 14b) en forme de U. 10. Support de fixation selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que les moyens de fixation de l'échangeur de chaleur sur une pièce support comprennent des plots de fixation (lla et llb). 11. Support de fixation selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la pièce moulée (9) comprend un manchon (18). 12. Support de fixation selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la pièce moulée (9) comprend une paroi de fond (10) ayant un trou (20) pour le passage d'une tubulure (21) issue de la boîte collectrice (2). 13. Echangeur de chaleur du type comprenant un faisceau (1) relié à au moins une boîte collectrice métallique (2,3), caractérisé en ce qu'il comprend un support de fixation selon l'une des revendications 1 à 12, réalisée sous la forme d'une pièce moulée (9) qui est rapportée sur la boite collectrice (2, 3) et maintenue sur cette boîte collectrice par des moyens de liaison (7, 10a, lOb). 14. Echangeur de chaleur selon la revendication 13, caractérisé en ce que les moyens de liaison sont des moyens de sertissage comprenant des trous de sertissage (10a, lOb) formés dans la pièce moulée (9) et propres à recevoir des dents de sertissage (7) issus de la boîte collectrice (2,3). 15. Echangeur de chaleur selon la revendication 14, caractérisé en ce que la boîte collectrice (2,3) est formée par l'assemblage d'un profilé métallique en forme de U comportant un fond (5) et deux ailes (6a, 6b) à bords crénelés (7), le fond (5) étant recouvert par une plaque métallique (8), et en ce que les dents de sertissage sont formées par les bords crénelés (7) du profilé en U.