Brevet FR2857609A1 — publié le 20050121

CARTER, EN PARTICULIER POUR UN ECHANGEUR THERMIQUE, ET PROCEDE DE FABRICATION DE CELUI-CI La présente invention concerne un carter, en particulier pour un échangeur thermique dans un système de gaz d'échappement d'un véhicule automobile, ainsi qu'un procédé de fabrication d'un tel carter. Le problème souvent posé dans un tel carter est le fait que des raccordements pour une pièce agencée dans le carter, telle que l'échangeur thermique, doivent être 10 guidés hors du carter dans des directions différentes. Un très bon exemple dans ce cas sont les carters des échangeurs thermiques qui sont utilisés dans le système de gaz d'échappement d'un véhicule. Le plus souvent les échangeurs thermiques ont pour fonction d'absorber la chaleur contenue dans le flux de gaz d'échappement chauds, cette chaleur pouvant être utilisée par exemple pour le chauffage de 15 l'habitacle du véhicule. Bien que le nombre d'échangeurs thermiques demandés soit dans l'ensemble très élevé, le nombre de chaque mode de réalisation individuel à tenir à disposition est relativement faible. Cela est dû au fait que dans chaque type de véhicule, dans lequel doit être monté un tel échangeur thermique, les raccordements de l'échangeur thermique doivent être agencés individuellement. Il en résulte qu'il 20 faut tenir à disposition une pluralité de types de carters différents. De ce fait, les coûts unitaires augmentent. Le but de l'invention est de concevoir un carter à structure aussi simple que possible, de manière à engendrer de faibles coûts de fabrication et à permettre, par ailleurs, une grande flexibilité quant à l'orientation des raccordements à guider à 25 travers ledit carter. Le but de l'invention consiste également à concevoir un procédé de fabrication d'un tel carter. Pour résoudre cet objectif, il est prévu selon l'invention un carter, en particulier pour un échangeur thermique dans un système de gaz d'échappement d'un véhicule automobile, comprenant une paroi latérale qui comporte deux bords de jonction, qui 30 sont assemblés le long d'une ligne de jonction, la paroi latérale étant munie de deux orifices de raccordement qui sont formés par des évidements ménagés dans les bords de jonction. La paroi latérale peut être découpée ou découpée à la matrice à faibles coûts dans une tôle par exemple. Les orifices de raccordement peuvent être formés de manière techniquement 35 simple par des évidements ménagés dans les bords de jonction. Dans ce cas, par un choix approprié de la forme de la paroi latérale, il est possible d'obtenir pratiquement n'importe quelle orientation des orifices de raccordement. Si les deux orifices de raccordement, considérés le long d'un axe longitudinal du carter, sont situés sur le \\HIRSCH6\BREVETS\Brevets\22600\22689.doc - 12 juillet 2004 - 1/9 même rayon dans un carter cylindrique, à savoir sont agencés sur une génératrice de la surface de paroi latérale, la paroi latérale a la forme d'un rectangle, de telle sorte que la ligne de jonction, formée par les bords de jonction, est parallèle à l'axe médian de la paroi latérale. Si les deux orifices de raccordement sont, par contre, disposés en étant décalés l'un par rapport à l'autre dans le sens périphérique, la paroi latérale peut être conçue avec une forme telle que la ligne de jonction s'étend en oblique par rapport à l'axe médian, par exemple à la manière d'une ligne hélicoïdale autour de la paroi latérale cylindrique, le pas de cette ligne hélicoïdale étant choisi de telle sorte que les deux 10 orifices de raccordement sont situés sur la lignie de jonction. Pour résoudre l'objectif ci-dessus mentionné, il est aussi prévu un procédé de fabrication d'un carter avec les étapes suivantes: tout d'abord, on détermine l'angle selon lequel les deux orifices de raccordement du carter sont disposés l'un en fonction de l'autre par rapport à un axe longitudinal du carter. Puis, en tenant compte 15 de la distance axiale entre les orifices de raccordement, on détermine la forme d'une paroi latérale. Ensuite, la paroi latérale est découpée dans une bande de matériau, des évidements, qui formeront ultérieurement les orifices de raccordement, étant découpés au moins sur un des deux bords de jonction, lesquels seront ultérieurement en appui l'un contre l'autre. AÀ la suite de cela, la paroi latérale est cintrée de telle 20 sorte que les deux bords de jonction viennent en appui l'un contre l'autre. Enfin, les bords de jonction sont assemblés l'un à l'autre. Ce procédé, indépendamment de la disposition de chacun des orifices de raccordement, est appliqué toujours avec les mêmes étapes, de telle sorte que le procédé peut être mis en oeuvre de manière économique. Il est même envisageable de 25 réaliser sur la même ligne de fabrication, directement l'un après l'autre, différents modes de réalisation du carter, étant donné que ceux-ci se différencient uniquement par la nature de la découpe de la paroi latérale. La paroi latérale peut être découpée dans une bande de tôle. Elle peut être découpée à la matrice. Les différentes découpes peuvent être effectuées de manière 30 flexible par découpe au laser, par exemple. Selon des modes de réalisation avantageux de l'invention: - les deux bords de jonction sont soudés l'un à l'autre. - après le cintrage de la paroi latérale, un échangeur thermique est inséré en écartant légèrement pendant un court laps de temps la paroi latérale. 35 - l'échangeur thermique est muni de tubulures de raccordement. - les tubulures de raccordement sont soudées contre l'échangeur thermique dans la position adaptée aux conditions d'utilisation correspondantes. \\HIRSCH6\BREVETS\Brevets\22600\22689.doc - 12 juillet 2004 - 2/9 L'invention est expliquée ci-après de manière détaillée à l'appui de deux modes de réalisation, qui sont représentés sur les dessins annexés, parmi lesquels: la figure 1 est une vue en élévation d'un carter avec un échangeur thermique intégré, selon un premier mode de réalisation de l'invention; la figure 2 est une vue en élévation d'un carter avec un échangeur thermique intégré, selon un deuxième mode de réalisation de l'invention; la figure 3 représente une première étape au cours de la fabrication du carter selon l'invention; la figure 4 représente une deuxième étape au cours de la fabrication du carter 10 selon le premier mode de réalisation; la figure 5 représente une deuxième étape au cours de la fabrication du carter selon le deuxième mode de réalisation; la figure 6 représente une autre étape au cours de la fabrication du carter selon l'invention; et la figure 7 est une coupe le long du plan VII-VII sur la figure 1. La figure 1 représente un carter 10, à l'intérieur duquel est monté un échangeur thermique 5 esquissé par un trait interrompu. L'échangeur thermique 5 comporte deux tubulures de raccordement 7, qui peuvent être raccordées à un circuit d'échange thermique (non représenté). Le carter 10 comporte un élément essentiel formé par une paroi latérale 12, qui est cylindrique avec un axe médian M. Si la paroi latérale 12 est développée dans un plan, elle a la forme d'un parallélogramme. La paroi latérale 12 est formée par le fait qu'elle a été cintrée dans la forme cylindrique et que deux bords en regard l'un de l'autre, dénommés bords de jonction 14, 16, ont été assemblés l'un à l'autre. La ligne 25 de contact des deux bords de jonction 14, 16 définit une ligne de jonction, le long de laquelle les deux bords de jonction 14, 16 sont soudés l'un à l'autre. Cela est symbolisé par un cordon de soudure 18. Les deux autres bords du parallélogramme définissent chacun une surface frontale 20, contre laquelle peut être posé un élément formant couvercle (non représenté). Le carter est alors complètement fermé. Pour le passage des tubulures de raccordement 7 à travers le carter, il est prévu deux orifices de raccordement 24 qui sont formés par deux évidements 26, 28, ménagés en regard l'un de l'autre dans les bords de jonction 14, 16. Les orifices de raccordement 24 sont sensiblement circulaires, de telle sorte que chaque évidement 26, 28 est sensiblement semi-circulaire. Il convient de remarquer que le diamètre des 35 orifices de raccordement 24 est supérieur au diamètre des tubulures de raccordement 7. Il en résulte ainsi un espace suffisant entre les orifices de raccordement et les tubulures de raccordement, qui permet un mouvement relatif entre l'échangeur thermique 5 et le carter 10 en présence de différentes dilatations thermiques. \\HIRSCH6\BREVETS\Brevets\22600\22689.doc - 12 juillet 2004 - 3/9 Dans le mode de réalisation selon la figure 1, la ligne de jonction, formée par les bords de jonction 14, 16, est parallèle à l'axe médian M. En d'autres termes, la ligne de jonction correspond à une génératrice de la surface cylindrique de la paroi latérale. Il en résulte que la forme de parallélogramme de la paroi latérale 12 5 développée est un rectangle. Dans le mode de réalisation selon la figure 2, par contre, la paroi latérale 12 a la forme d'un parallélogramme classique , dans lequel les angles sont différents deux par deux. Par conséquent, la ligne de jonction entre les bords de jonction 14, 16 s'étend en forme de ligne hélicoïdale autour de la paroi latérale, elle s'étend donc en oblique par rapport à l'axe médian M. Les orifices de 10 raccordement 24 ne sont donc plus situés sur un seul et même rayon par rapport à l'axe médian M, comme c'est le cas dans le mode de réalisation selon la figure 1, mais ils sont situés sur des rayons différents. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 2, les deux tubulures de raccordement 7 sont orientées en ayant effectué une rotation de 900 l'une par rapport à l'autre. La fabrication du carter est décrite maintenant à l'appui des figures 3 à 7. Au cours d'une première étape, on prépare une bande de matériau 30 (cf. figure 3). La paroi latérale 12 sera découpée ultérieurement dans celle-ci. On utilise de préférence une tôle métallique, dont les propriétés sont adaptées aux futures conditions d'utilisation du carter. Dans une étape intermédiaire, on détermine la forme de parallélogramme à donner à la paroi latérale 12. S'il est prévu de réaliser par exemple un carter selon la figure 1, les contours de la paroi latérale sont déterminés selon la forme représentée sur la figure 4, à savoir sous forme de rectangle avec les évidements 26, 28. Par contre, si l'on souhaite fabriquer un carter selon la figure 2, les contours de la paroi 25 latérale sont déterminés selon la forme représentée sur la figure 5, à savoir sous forme de parallélogramme classique . L'angle ax, selon lequel l'angle du parallélogramme est supérieur ou inférieur à 90 , peut être déterminé de manière simple en fonction du décalage souhaité des deux orifices de raccordement 24 l'un par rapport à l'autre dans le sens périphérique, de la distance A entre les deux 30 orifices de raccordement 24 dans le sens axial, ainsi que de la circonférence B de la paroi latérale 12. Une fois que le contour de la paroi latérale 12 a été déterminé, celui-ci est découpé dans la bande de matériau 30, comme il est représenté sur les figures 4 et 5. Au cours d'une étape consécutive, la paroi latérale 12 découpée est cintrée 35 autour de l'échangeur thermique 5 (cf. figure 6), de telle sorte que les tubulures 7 s'insèrent dans les orifices de raccordement 24 formés par les évidements 26, 28. Il est possible de poser un matériau d'isolation ou d'amortissement entre la paroi latérale 12 et l'échangeur thermique 5. \\IlRSCH6\BREVETS\Brevets\22600\22689.doc - 12 juillet 2004 - 4/9 Selon une variante du procédé, la paroi latérale 12 découpée est tout d'abord cintrée dans sa forme ultérieure. Ensuite, l'échangeur thermique entouré d'une couche isolante est inséré dans la paroi latérale, dont la courbure s'ouvre légèrement à cet effet. Puis, la paroi latérale est à nouveau fermée (à cet effet, le cas échéant, le 5 retour élastique du matériau peut être suffisant), puis les bords de jonction sont assemblés l'un à l'autre. Enfin, les bords de jonction 14, 16 sont assemblés l'un à l'autre par le cordon de soudure 18 (cf. figure 7). La paroi latérale 12 du carter est ainsi fermée. Dans la pratique, dans la plupart des cas, les deux bords de jonction 14, 16 ne sont pas en 10 appui bord à bord, mais sont en appui en chevauchement l'un sur l'autre. Il est ainsi possible de compenser facilement des tolérances de la paroi latérale et de l'échangeur thermique. Par ailleurs, le soudage des deux bords de jonction est ainsi facilité. Au niveau des surfaces frontales 20 du cylindre formé par la paroi latérale 12, il est possible de poser finalement des éléments de type couvercle. Dans ce cas, le 15 carter est complètement fermé. Par l'orientation de la paroi latérale 12 par rapport aux éléments formant couvercle, à savoir par la rotation autour de l'axe M, il est possible de régler l'orientation des tubulures de raccordement 7 de la manière souhaitée. Selon un mode de réalisation amélioré non représenté, les orifices de 20 raccordement 24 peuvent aussi être formés chacun par un seul évidement, ces évidements étant seulement prévus sur un seul des deux bords de jonction 14, 16. Dans ce cas, les deux évidements peuvent être prévus tous les deux dans un seul des bords de jonction ou un évidement peut être prévu dans chacun des bords de jonction. Un avantage particulier du carter selon l'invention et du procédé selon l'invention réside dans le fait que les tubulures de raccordement 7 peuvent être montées, en particulier soudées, en position finie sur l'échangeur thermique 5 avant que celui-ci ne soit mis en place dans le carter 10. Étant donné que, dans ce cas, les tubulures 7 sont bien accessibles, il ne se pose aucun problème de qualité lors de la 30 réalisation des cordons de soudure correspondants. Par ailleurs, les tubulures de raccordement 7, comme il est représenté sur la figure 1, peuvent être soudées contre l'échangeur thermique 5 dans n'importe quelle orientation. En corrélation avec l'orientation différente des tubulures de raccordement 7 l'une par rapport à l'autre, on obtient la liberté maximale pour le branchement de l'échangeur thermique à un 35 circuit d'échange thermique. Il est évident que les tubulures de raccordement 7 peuvent être droites ou coudées selon un angle différent de 90 . Dans les deux modes de réalisation, on a représenté à titre d'exemple un carter cylindrique avec une paroi latérale en forme de parallélogramme, étant donné que R-\Brevets\22600\22689.doc - 12 juillet 2004 - 5/9 cette forme est plus courante que les formes complexes. Le principe selon l'invention peut cependant être appliqué en principe à des carters avec une section quelconque, ovale ou rectangulaire par exemple, même avec une section variable. En principe, la paroi latérale peut avoir une forme quelconque; la seule condition est que cette 5 forme, lorsqu'elle doit être cintrée, peut envelopper l'échangeur thermique et être fermée le long d'une ligne de jonction, sur laquelle les tubulures de raccordement sont en appui. Les bords de jonction ne sont pas nécessairement droits, ils peuvent aussi suivre un tracé courbe, ce qui entraîne une ligne de jonction avec un tracé courbe correspondant. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de 10 réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour autant sortir de la portée de l'invention. R-\Brevets\22600\22689 doc - 12 juillet 2004 - 6/9 REVENDICATIONS 1. Carter (10), en particulier pour un échangeur thermique (5) dans un système de gaz d'échappement d'un véhicule automobile, comprenant une paroi 5 latérale (12), qui comporte deux bords de jonction (14, 16), qui sont assemblés le long d'une ligne de jonction, la paroi latérale (12) étant munie de deux orifices de raccordement (24) qui sont formés par des évidements (26, 28) ménagés dans les bords de jonction (14, 16). 2. Carter selon la revendication 1, caractérisé en ce que les orifices de raccordement (24) sont formés par deux évidements (26, 28), ménagés en regard l'un de l'autre dans les bords dejonction (14, 16). 3. Carter selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les bords de jonction (14, 16) sont soudés l'un à l'autre. 4. Carter selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux orifices de raccordement (24), considérés le long d'un axe médian (M) du carter (10), sont orientés dans différentes positions angulaires. 20 5. Carter selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi latérale (12) est réalisée en tôle. 6. Carter selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi latérale (12) est assemblée au niveau de chacune de ses surfaces frontales (20) à un élément formant couvercle. 7. Carter selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi latérale (12) développée a la forme d'un 30 parallélogramme. 8. Carter selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est cylindrique. 9. Procédé de fabrication d'un carter (10) cylindrique, en particulier selon l'une quelconque des revendications précédentes, au moyen des étapes suivantes: R:SBrevets\22600\22689 doc - 12 juillet 2004 - 7/9 - on détermine l'angle selon lequel les deux orifices de raccordement (24) du carter (10) sont disposés l'un en fonction de l'autre par rapport à un axe longitudinal (M) du carter (10); - on détermine la forme d'une paroi latérale (12) en tenant compte de la distance axiale entre les orifices de raccordement (24); - la paroi latérale (12) est découpée dans une bande de matériau (30), des évidements (26, 28), qui formeront ultérieurement les orifices de raccordement (24), étant découpés sur au moins un des deux bords de jonction (14, 16), lesquels seront ultérieurement en appui l'un contre 10 l'autre; - la paroi latérale (12) est cintrée de telle sorte que les deux bords de jonction (14, 16) viennent en appui l'un contre l'autre; - les bords de jonction (14, 16) sont assemblés l'un à l'autre. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la paroi latérale (12) est découpée dans une bande de tôle (30). 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que la paroi latérale (12) est découpée à la matrice. 20 12. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que la paroi latérale (12) est découpée par laser. 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, caractérisé 25 en ce que les deux bords de jonction (14, 16) sont soudés l'un à l'autre. 14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 13, caractérisé en ce que, après le cintrage de la paroi latérale (12), un échangeur thermique (5) est inséré en écartant légèrement pendant un court laps de temps la paroi latérale (12). 30 15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'échangeur thermique (5) est muni de tubulures de raccordement (7). 16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que les tubulures 35 de raccordement (7) sont soudées contre l'échangeur thermique (5) dans la position adaptée aux conditions d'utilisation correspondantes. R \Brevets\22600\22689.doc - 12 juillet 2004 - 8/9