Brevet FR2847303A1 — publié le 20040521

"Agencement d'un échangeur de chaleur sur le circuit de refroidissement d'un moteur et procédé pour son montage" L'invention concerne un agencement pour le raccordement d'un échangeur de chaleur avec le circuit de refroidissement d'un moteur thermique, ainsi que son procédé de montage. L'invention concerne plus particulièrement un agencement pour le raccordement d'un échangeur de chaleur avec le circuit de refroidissement d'un moteur thermique comportant une conduite principale à l'intérieur de laquelle circule un liquide de refroidissement, du type dans lequel l'échangeur comporte un conduit d'arrivée et un conduit de retour qui sont prévus pour être raccordés respectivement à deux piquages associés de la conduite principale. Généralement, le raccordement de l'échangeur de chaleur avec la conduite principale met en oeuvre des conduits flexibles, ou durits, qui sont fixés à chacune de leurs extrémités par des colliers sur les conduits ou piquages de raccordement associés. Avec un tel type de raccordement, il est nécessaire de prévoir une longueur minimale des conduits flexibles, donc une distance minimale entre les conduits de l'échangeur de chaleur et les piquages de la conduite principale, car le rayon de courbure des conduits flexibles ne peut excéder une valeur minimale, si l'on veut garantir la fiabilité et la longévité du raccordement. Un agencement avec ce type de raccordement est très encombrant. De plus, ce type de raccordement nécessite l'emploi de colliers de fixation, ce qui rend le montage complexe et coteux. L'invention vise à remédier à ces inconvénients. Dans ce but, l'invention propose un agencement du type décrit précédemment, caractérisé en ce que l'échangeur est raccordé directement par ses conduits d'arrivée et de retour sur les piquages associés de la conduite principale, sans pièce intermédiaire de raccordement. L'agencement selon l'invention présente l'avantage d'être très compact. Cette meilleur compacité permet, dans un même volume d'encombrement, d'améliorer le transfert thermique dans l'échangeur, par exemple en augmentant la dimension de la surface d'échange thermique dans l'échangeur. De plus, l'agencement selon l'invention rend les opérations de montage de l'échangeur sur le circuit de refroidissement beaucoup plus simple et économique. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - des moyens d'étanchéité sont agencés entre chaque conduit de l'échangeur et le piquage associé; les moyens d'étanchéité comportent un joint torique qui est monté dans une gorge radiale réalisée dans le conduit, ou le piquage, associé, et qui est interposé radialement entre chaque conduit de l'échangeur et le piquage associé; - les joints toriques ont des sections de diamètres différents; le diamètre extérieur du conduit comportant la gorge radiale associée au joint torique de plus grand diamètre est supérieur au diamètre extérieur du conduit comportant la gorge radiale associée au joint torique de plus petit diamètre. L'invention propose aussi un procédé de montage d'un échangeur de chaleur sur le circuit de refroidissement d'un moteur thermique comportant une conduite principale à l'intérieur de laquelle circule un liquide de refroidissement, du type dans lequel l'échangeur comporte un conduit d'arrivée et un conduit de retour qui sont prévus pour être raccordés respectivement à deux piquages associés de la conduite principale, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes successives suivantes: a) fixation de la conduite principale sur le bloc-cylindres du moteu r, b) raccordement des conduits de l'échangeur avec les piquages de la conduite principale, c) fixation de l'échangeur sur le bloc-cylindres du moteur. Selon une autre caractéristique du procédé de montage, avant l'étape de raccordement, chaque conduit, ou chaque piquage, est équipé d'un joint torique en vue d'assurer l'étanchéité du raccordement de chaque conduit avec le piquage associé. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue éclatée en perspective qui représente schématiquement un agencement réalisé conformément aux enseignements de l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe axiale 2-2 qui représente schématiquement le raccordement entre une première et une seconde pièce de l'agencement de la figure 1. On a représenté sur les figures 1 et 2 un agencement qui est réalisé conformément aux enseignements de l'invention, pour le raccordement étanche de deux pièces 12, 14 entre elles, en vue de permettre la circulation d'un fluide d'une première pièce 12 vers une seconde pièce 14, et le retour du fluide vers la première pièce 12. Selon le mode de réalisation représenté ici, la première pièce 12 est une conduite principale, ou rampe, appartenant au circuit de refroidissement (non représenté) d'un moteur thermique 16, notamment de véhicule automobile. Le moteur 16 est ici représenté schématiquement sous la forme d'un bloc-cylindres. Dans la suite de la description, on utilisera, à titre non limitatif, une orientation de l'arrière vers l'avant, suivant l'axe principal Ai de montage de la conduite 12 et de l'échangeur 14 sur le bloc-cylindres 16, qui correspond globalement à une orientation de la gauche vers la droite, en considérant la figure 1, et du bas vers le haut, en considérant la figure 2. Un élément contenu dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe de montage AI sera qualifié de " transversal ". La conduite principale 12 a ici la forme d'un conduit coudé, contenu dans un plan globalement transversal, qui comporte deux extrémités principales 18, 20 pour son raccordement à des éléments (non représentés) du circuit de refroidissement. La conduite principale 12 comporte ici, sur un tronçon compris entre le coude 22 qu'elle forme et une extrémité 1o principale 18, un piquage de sortie 24 et un piquage d'entrée 26. Les deux piquages 24, 26 ont globalement la forme de deux conduits tubulaires cylindriques d'axes A2, A3 sensiblement parallèles à l'axe de montage AI. Les deux piquages 24, 26 s'étendent axialement vers l'arrière, par rapport à la conduite principale 12, suivant une direction sensiblement radiale, par rapport à la section cylindrique de la conduite 12. Sur le tronçon de conduite principale 12 qui est dépourvu de piquages 24, 26, la conduite 12 comporte ici une patte trouée 28 pour permettre sa fixation par vissage sur le bloc-cylindres du moteur 16, au moyen d'une vis 30 qui est reçue dans un filetage 32 réalisé dans une paroi du bloc-cylindres 16. Selon le mode de réalisation représenté ici, la seconde pièce 14 est un échangeur de chaleur qui est prévu pour être traversé par le liquide de refroidissement et par un fluide à refroidir tel que de l'huile provenant du moteur 16. Dans la suite de la description, on ne décrira pas la structure interne de l'échangeur 14, qui est déjà connue. L'échangeur 14 a globalement la forme d'un boîtier fermé qui est délimité par une paroi transversale avant 38 et une paroi transversale arrière 40, ainsi que par une paroi axiale de côté 42. L'échangeur de chaleur 14 comporte, pour le liquide de refroidissement, un conduit d'arrivée 34 qui est complémentaire du piquage de sortie 24 de la conduite principale 12, et un conduit de retour 36 qui est complémentaire du piquage d'entrée 26 de la conduite principale 12. Les conduits d'arrivée 34 et de retour 36 sont ici agencés perpendiculairement sur la paroi avant 38 de l'échangeur 14. Chaque conduit d'arrivée 34 et de retour 36 comporte, à l'intérieur de son tronçon d'extrémité libre, à l'avant, une gorge radiale 44, 46 formant logement pour un joint torique 48, 50 associé. Selon le mode de réalisation représenté ici, le diamètre Dl de la section du joint torique 48 équipant le conduit d'arrivée 34 est supérieur au diamètre D2 de la section du joint torique 50 équipant le conduit de retour 36. Par exemple, la valeur du diamètre Dl peut être égale à environ trois fois la valeur du diamètre D2. Bien entendu, les dimensions en section des gorges radiales 44, 46 sont sensiblement proportionnelles aux dimensions en section des joints toriques 48, 50 associés. Le tronçon d'extrémité de chaque piquage 24, 26 est reçu axialement à l'intérieur du tronçon d'extrémité de chaque conduit 34, 36 associé de l'échangeur 14, chaque joint torique 48, 50 s'interposant radialement entre un conduit 34, 36 et le piquage 24, 26 associé, de manière à assurer l'étanchéité du raccordement entre l'échangeur 14 et la conduite principale 12. Le raccordement des conduits 34, 36 avec les piquages 24, 26 permet de faire communiquer la conduite principale 12 avec l'intérieur de l'échangeur de chaleur 14, pour amener le liquide de refroidissement vers des surfaces d'échange de chaleur avec l'huile. L'agencement selon l'invention est donc dépourvu de moyens de raccordement intermédiaires, tels que des tuyaux flexibles, entre les piquages 24, 26 de la conduite principale 12 et les conduits 34, 36 de l'échangeur 14, ceux-ci étant raccordés directement les uns aux autres respectivement. L'agencement selon l'invention permet de " plaquer " l'échangeur 14 contre la conduite principale 12, ce qui minimise l'encombrement de l'ensemble et ce qui facilite le montage de l'échangeur 14. Les piquages 24, 26 ont ici sensiblement le même diamètre extérieur, qui est sensiblement égal au diamètre intérieur des joints toriques 48, 50. On note que la dimension axiale de chaque conduit 34, 36 de l'échangeur 14 et/ou la dimension axiale de chaque piquage 24, 26 de la conduite principale 12 sont prévues pour permettre un raccordement étanche entre les deux pièces 12, 14 quelles que soient les tolérances dimensionnelles de fabrication et de montage. La différence de dimensions entre les sections des deux joints toriques 48, 50 permet d'assurer un raccordement étanche optimal, malgré les contraintes d'encombrement de l'agencement des deux pièces 12, 14. De plus, cette différence de dimensions facilite le centrage de l'échangeur 14 par rapport à la conduite principale 12 au montage, comme on l'expliquera par la suite. De manière classique, l'échangeur de chaleur 14 comporte un élément cylindrique 52 qui est reçu dans un logement tubulaire complémentaire 54 formé dans le bloc-cylindres du moteur 16 et qui vient en appui axial contre une surface d'appui associée (non représentée) agencée dans le fond du logement tubulaire 54. L'échangeur de chaleur 14 est prévu pour être fixé sur le bloc-cylindres du moteur 16, par exemple au moyen d'une vis 56 montée dans un trou fileté (non représenté) réalisé dans le fond du logement 54. Avantageusement, aucun moyen de fixation directe n'est prévu entre la conduite principale 12 et l'échangeur 14. On expliquera maintenant le procédé de montage des différents éléments de l'agencement. Au cours d'une première étape, la conduite principale 12 est fixée sur le bloc-cylindres 16 au moyen de la vis 30. Au cours d'une deuxième étape, après avoir monté les joints toriques 48, 50 dans leurs gorges radiales 44, 46, l'échangeur de chaleur 14 est raccordé à la conduite principale 12 en le déplaçant axialement de l'arrière vers l'avant, jusqu'à ce les piquages 24, 26 soient reçus axialement à l'intérieur des conduits 34, 36 associés. Pendant le déplacement axial de l'échangeur 14 vers la conduite principale 12, les joints toriques 48, 50 glissent axialement sur la paroi axiale externe des piquages 24, 26 associés. L'étanchéité du raccordement est assurée lorsque l'on peut être sr que les joints toriques 48, 50 sont en contact étanche avec la paroi axiale externe des piquages 24, 26. Il importe donc de dimensionner l'échangeur 14, et la conduite principale 12, et, plus particulièrement, la dimension axiale des piquages 24, 26 et des conduits 34, 36, de manière que malgré les tolérances de fabrication et d'assemblage, les joints toriques 48, 50 soient toujours en contact étanche avec les piquages 24, 26, à la fin du montage. Au cours d'une troisième étape, l'échangeur de chaleur 14 est fixé sur le bloc-cylindres du moteur 16, au moyen de la vis 56. Avantageusement, les joints toriques 48, 50 permettent de rattraper les jeux transversaux entre les piquages 24, 26 et les conduits 34, 36, qui sont dus notamment aux tolérances de fabrication et d'assemblage. Le joint torique 48 qui comporte la section de plus grand diamètre Dl rattrape la majorité des défauts, tout en assurant l'étanchéité du raccordement entre le piquage 24 et le conduit 34 associés, alors que l'autre joint torique 50 est plus fortement comprimé, de sorte qu'il permet à l'échangeur 14 de se centrer par rapport à la conduite principale 12, lors du montage. Pendant ce montage, le référentiel de montage de l'échangeur 14 est donc le piquage d'entrée 26. Dans le cas o l'on dispose d'un espace plus important autour des deux pièces 12, 14, alors on peut prévoir deux joints toriques 48, 50 sensiblement identiques, avec des sections de plus grand diamètre, ce qui permet de compenser des défauts plus importants. L'agencement selon l'invention a été décrit avec des piquages 24, 26 qui sont reçus axialement dans les conduits 34, 36 de l'échangeur 14. Bien entendu, il est possible de réaliser une inversion mécanique simple, sans sortir du cadre de l'invention, par exemple en réalisant un échangeur de chaleur 14 dont les conduits 34, 36 sont reçus axialement à l'intérieur des piquages 24, 26 de la conduite principale 12. De la même façon, les joints toriques 48, 50 peuvent être agencés dans des gorges radiales 44, 46 réalisées dans la paroi axiale externe des piquages 24, 26. On note que l'agencement selon l'invention contribue à favoriser un débit important du liquide de refroidissement et de l'huile, notamment à l'intérieur de l'échangeur 14, grâce au raccordement direct entre la conduite principale 12 et l'échangeur 14. Les performances de refroidissement de l'échangeur 14 s'en trouvent améliorées, avec un encombrement minimal. REVENDICATIONS 1. Agencement pour le raccordement d'un échangeur de chaleur (14) avec le circuit de refroidissement d'un moteur thermique (16) comportant une conduite principale (12) à l'intérieur de laquelle circule un liquide de refroidissement, du type dans lequel l'échangeur (14) comporte un conduit d'arrivée (34) et un conduit de retour (36) qui sont prévus pour être raccordés respectivement à deux piquages (24, 26) associés de la conduite principale (12), io caractérisé en ce que l'échangeur (14) est raccordé directement par ses conduits d'arrivée (34) et de retour (36) sur les piquages (24, 26) associés de la conduite principale (12), sans pièce intermédiaire de raccordement. 2. Agencement selon la revendication principale, caractérisé en ce que des moyens d'étanchéité (48, 50) sont agencés entre chaque conduit (34, 36) de l'échangeur (14) et le piquage (24, 26) associé. 3. Agencement selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens d'étanchéité (48, 50) comportent un joint torique qui est monté dans une gorge radiale (44, 46) réalisée dans le conduit (34, 36), ou le piquage (24, 26), associé, et qui est interposé radialement entre chaque conduit (34, 36) de l'échangeur (14) et le piquage (24, 26) associé. 4. Agencement selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les joints toriques (48, 50) ont des sections de diamètres (DI, D2) différents. 5. Agencement selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le diamètre extérieur du conduit (34) comportant la gorge radiale (44) associée au joint torique (48) de plus grand diamètre (DI) est supérieur au diamètre extérieur du conduit (36) comportant la gorge radiale (46) associée au joint torique (50) de plus petit diamètre (D2). 6. Procédé de montage d'un échangeur de chaleur (14) sur le circuit de refroidissement d'un moteur thermique (16) comportant une conduite principale (12) à l'intérieur de laquelle circule un liquide de refroidissement, du type dans lequel l'échangeur (14) comporte un conduit d'arrivée (34) et un conduit de retour (36) qui sont prévus pour être raccordés respectivement à deux piquages (24, 26) associés de la conduite principale (12), caractérisé en ce qu'il comporte les étapes successives suivantes: a) fixation de la conduite principale (12) sur le bloccylindres (16) du moteur, b) raccordement des conduits (34, 36) de l'échangeur (14) avec les piquages (24, 26) de la conduite principale (12) , c) fixation de l'échangeur (14) sur le bloc-cylindres (16) du moteur. 7. Procédé de montage selon la revendication précédente, caractérisé en ce que, avant l'étape de raccordement, chaque conduit (34, 36), ou chaque piquage (24, 26), est équipé d'un joint torique (48, 50) en vue d'assurer l'étanchéité du raccordement de chaque conduit (34, 36) avec le piquage (24, 26) associé.