Brevet FR2853042A1 — publié le 20041001

j 2853042 FLEXIBLE POUR SYSTEME DE CLIMATISATION DE VEHICULE A MOTEUR L'invention concerne un flexible pour un système de climatisation de véhicule à moteur. Dans le domaine de l'industrie automobile par exemple, la tendance actuelle est d'équiper les véhicules à moteurs d'un système de climatisation. D'une manière générale, un système de climatisation comprend notamment un compresseur porté par le bloc moteur qui est soumis à des 10 vibrations, et un évaporateur porté par le châssis du véhicule qui est fixe. Ces deux éléments du système de climatisation sont donc reliés l'un à l'autre par un flexible qui comporte des parties rigides et des parties souples sachant, par ailleurs, que ces deux éléments ne sont pas regroupés dans un même emplacement sous le capot moteur, l'évaporateur étant situé du côté de 15 l'habitacle du véhicule dans lequel il doit soufflé de l'air climatisé. Un flexible classique comporte des parties rigides sous la forme de tubes métalliques, en aluminium par exemple, et des parties tubulaires souples à structure multicouche avec au moins une couche interne en caoutchouc ou en polymère formant barrière d'étanchéité au fluide et 20 résistant à son agressivité chimique, une structure intermédiaire de renforcement sous la forme d'une tresse ou nappe textile ou métallique, et une enveloppe externe de protection. D'une manière générale, le fluide frigorigène utilisé est du fréon sous une pression de l'ordre de 20 à 40 bars. Or, à l'heure actuelle, on souhaite remplacer le fréon par du 25 C02 pour des raisons essentiellement écologiques. Cependant, le CO2 est à une température de l'ordre de 1600 et à une pression d'utilisation de l'ordre de 150 bars, ce qui implique l'utilisation d'un flexible ne comportant plus de parties souples à base de caoutchouc qui ne supporte pas les conditions d'utilisation du CO2. Autrement dit, le flexible est métallique sur toute sa 30 longueur, tant dans ses parties rigides que ses parties souples, et les extrémités d'une partie rigide et d'une partie souple du flexible sont reliées l'une à l'autre par soudage, une telle liaison manquant notamment de souplesse en torsion. Un but de l'invention est donc de résoudre notamment ce problème de manque de souplesse en torsion au niveau des zones de 5 raccordement entre une partie souple et une partie rigide du flexible et/ou au niveau des zones de raccordement de chaque extrémité du flexible. A cet effet, l'invention propose un flexible pour système de climatisation d'un véhicule à moteur, ce flexible comprenant au moins une partie rigide et une partie souple, qui est caractérisé en ce qu'au moins une 10 extrémité de la partie rigide ou de la partie souple du flexible est reliée de manière étanche par un raccord tournant à une extrémité de l'autre partie du flexible ou à une extrémité d'un élément rigide du système de climatisation. D'une manière générale le raccord tournant assure au moins trois fonctions entre les deux extrémités auxquelles il est raccordé: une 15 fonction de blocage axial, une fonction de rotation et une fonction d'étanchéité isolée thermiquement. Le raccord tournant comprend au moins deux embouts de raccordement tubulaires métalliques femelle et mâle qui sont respectivement solidaires des deux extrémités à raccorder l'une à l'autre et aptes à 20 s'emboîter l'un dans l'autre, un moyen pour assurer la fonction de blocage axial, un moyen pour assurer la fonction de rotation et un moyen pour assurer la fonction d'étanchéité isolée thermiquement. Selon un mode de réalisation de l'invention, le moyen pour assurer la fonction de blocage axial et le moyen pour assurer la fonction de 25 rotation, sont constitués par au moins un jonc annulaire monté entre les deux embouts mâle et femelle du raccord tournant, et la fonction d'étanchéité du raccord tournant est assurer par au moins un joint d'étanchéité annulaire monté entre les deux embouts mâle et femelle du raccord tournant. Selon une variante du mode de réalisation précédent, le jonc 30 annulaire est remplacé par une butée à bille qui est montée entre les deux brides des embouts mâle et femelle, cette butée ne remplissant que la fonction de rotation, la fonction d'étanchéité étant assurée par au moins un joint d'étanchéité, et la fonction de blocage axial étant assurée par l'agencement de deux brides. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le moyen pour assurer la fonction de rotation et le moyen pour assurer la fonction 5 d'étanchéité, sont constitués par au moins un joint annulaire, le joint annulaire étant monté entre deux brides des deux embouts de raccordement mâle et femelle du raccord tournant, les deux brides étant agencées pour assurer le blocage axial entre les deux embouts. Enfin, selon encore un autre mode de réalisation, les trois 10 fonctions remplies par le raccord tournant sont assurées par des moyens différents. Par ailleurs, le raccord tournant peut être également équipé de moyens d'isolation thermique pour protéger notamment le ou les joints d'étanchéité du raccord. D'autres avantages, caractéristiques et détails de l'invention ressortiront du complément de description qui va suivre en référence aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe d'un premier mode de réalisation d'un raccord tournant selon l'invention qui est monté entre une 20 partie souple et une partie rigide du flexible du système de climatisation; - la figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne 11-Il de la figure 1, - la figure 3 est une vue en coupe d'un deuxième mode de réalisation du raccord tournant selon l'invention; - la figure 4 est une vue en coupe d'un troisième mode de réalisation du raccord tournant selon l'invention; - la figure 5 est une vue en coupe partielle d'une variante de réalisation du joint de la figure 4; - la figure 6 est une vue en coupe d'un quatrième mode de 30 réalisation d'un raccord tournant selon l'invention; et - la figure 7 est une vue en coupe d'un cinquième mode de réalisation d'un raccord tournant selon l'invention. Soit à raccorder d'une manière étanche les extrémités d'une partie rigide 1 et d'une partie souple 3 d'un flexible F de système de climatisation dont le fluide frigorifique peut être du CO2 par exemple. La partie rigide 1 est constituée d'un élément tubulaire métallique 5, alors que la partie souple 3 comprend au moins un onduleux métallique 7 par exemple. Le raccordement étanche entre les extrémités des parties rigide 1 et souple 3 du flexible est assuré par un raccord tournant 15 qui doit remplir au moins trois fonctions, à savoir: une fonction de blocage axial des deux extrémités, une fonction de rotation entre les deux extrémités et une 10 fonction d'étanchéité entre les deux extrémités, ces fonctions pouvant être réalisées suivant plusieurs modes de réalisation dont certains vont être décrits ci-après en détail. Selon un premier mode de réalisation qui est illustré sur les figures 1 et 2, le raccord tournant 15 comprend notamment deux embouts 15 tubulaires métalliques femelle 15a et mâle 15b destinés à s'engager l'un dans l'autre, un jonc 17 apte à assurer tant le blocage axial qu'un mouvement de rotation entre les deux embouts 15a et 15b du raccord, et au moins un joint d'étanchéité 19. Plus précisément, l'embout femelle 15a du raccord 15 20 présente un épaulement périphérique externe 21, et deux épaulements périphériques internes 23 et 25 qui délimitent deux chambres 23a et 25a. L'extrémité de la partie rigide 1 du flexible vient se monter sur une extrémité de l'embout femelle 15a jusqu'à venir en appui sur l'épaulement périphérique externe 21, et la fixation est assurée par un joint de soudage 27 par exemple. 25 L'embout mâle 15b du raccord tournant 15 présente au moins, vers une extrémité, une première saillie annulaire radialement externe 31 pour délimiter deux zones aptes à s'engager dans les deux chambres 23a et 25a de l'embout femelle 15a, et qui présente au niveau de sa partie centrale une seconde saillie annulaire radialement externe 33 qui sert de butée pour la 30 fixation de l'extrémité de l'onduleux métallique 7 par soudage ou brasage. Les deux embouts 15a ou 15b du raccord tournant 15 sont librement engagés l'un dans l'autre, la partie d'extrémité de l'embout mâle 15b étant reçue dans la chambre 23a de l'embout femelle 15a, alors que la saillie annulaire 31 est reçue dans la chambre 25a de l'embout femelle 15a. Le blocage axial et le mouvement de rotation entre les deux embouts 15a et 15b du raccord tournant 15, sont assurés par le jonc 17 qui 5 vient se monter à l'intérieur de deux gorges 40a et 40b en vis-à-vis l'une de l'autre et qui sont respectivement ménagées au niveau de la saillie 31 de l'embout mâle 15b et de la chambre 25a de l'embout femelle 15a (figures 1 et 2). Le jonc 17 est métallique et se présente sous la forme d'un cordon qui est introduit par une extrémité dans les deux gorges 40a et 40b par une ouverture 10 42 ménagée dans l'embout femelle 15a et qui débouche dans lesdites gorges. La fonction d'étanchéité du raccord tournant 15 est assurée par au moins un joint 19 monté dans une gorge périphérique externe 44 ménagée sur la partie d'extrémité de l'embout mâle 15b et qui vient au 15 contact de la surface périphérique interne de l'embout femelle 15a au niveau de sa chambre 23a. Le joint d'étanchéité 19 peut être réalisé en un matériau polymère ou élastomère, tel qu'un EPDM ou en un élastomère fluoré tel que le VITONO par exemple. Selon un deuxième mode de réalisation illustré sur la figure 3, 20 qui est une variante du premier mode de réalisation, il est prévu globalement des moyens d'isolation thermique des joints d'étanchéité 19 sous la forme de deux pièces supplémentaires à savoir un manchon d'isolation thermique 50 et des ailettes de refroidissement 52. En effet, un problème qui est notamment posé dans un système de climatisation en CO2, est celui de la tenue en 25 température du joint ou des joints d'étanchéité 19 qui doivent être, si possible, maintenus à la température ambiante de l'environnement moteur et ce, quelle que soit la température du fluide frigorifique, si bien qu'il est préférable de prévoir des moyens de refroidissement du joint 19. A cet effet, le manchon d'isolation thermique 50 isole, du côté intérieur, les joints d'étanchéité 19 du 30 flux frigorigène. Du côté extérieur, des ailettes 52 en saillie à la surface périphérique externe de l'embout femelle 15a et/ou de l'embout mâle 15b permettent de refroidir les joints d'étanchéité 19. D'une manière générale, le manchon 50 peut être réalisé en céramique ou tout autre matériau isolant, et son épaisseur est maximale tout en étant compatible avec une épaisseur minimum de l'embout mâle 15b qui porte les joints d'étanchéité 19, de manière à respecter la résistance mécanique du raccord tournant 15 et éloigner le plus possible les joints 19 du fluide frigorigène chaud. Selon un troisième mode de réalisation illustré sur la figure 4, les fonctions rotation et étanchéité entre les deux embouts mâle 15b et femelle 15a sont assurées par une seule et même pièce qui est constituée par un joint annulaire 60 emprisonné entre les deux brides 62 et 64 des deux 10 embouts mâle 15b et femelle 15a du raccord 15. Plus précisément, l'embout mâle 15b solidaire de la partie souple 3 du flexible F se termine par une bride 62, et l'embout femelle 15a solidaire de la partie rigide 1 du flexible F se termine également par une bride 64 mais qui s'étend sur un diamètre plus important de manière à pouvoir être repliée sur la bride 62 et former ainsi une 15 cage qui assure un blocage axial entre les deux embouts mâle 15b et femelle 15a du raccord 15. Bien entendu, les deux brides 62 et 64 peuvent être inversées. Le joint 60 peut être réalisé en un matériau polymère ou élastomère tel qu'un EPDM ou un élastomère fluoré (VITONO par exemple), son cisaillement permettant d'obtenir une rotation d'au moins 3 à 40 entre les 20 deux embouts mâle 15b et femelle 15a du raccord 15. Par ailleurs, en variante du troisième mode de réalisation, le joint 60 peut être une pièce composite du type de celle illustrée sur la figure 5, à savoir être constitué d'une partie métallique 60a et d'une partie 60b en un matériau polymère ou élastomère qui sont respectivement en contact avec les 25 deux brides 62 et 64. Les surfaces de contact du joint 60 avec la bride 62 peuvent être diminuées en les évidant au moyen de gorges ou rainures pour former des poches d'air 66, de manière à faciliter la rotation des parties mâle 15b et femelle 15a du raccord 15 d'une part, et augmenter l'isolation thermique de la partie 60b d'autre part. En variante, le joint 60 peut être une 30 structure lamifiée fait d'une succession de disques rigides en métal ou en un matériau composite et de disques en matériau polymère ou élastomère. Selon un quatrième mode de réalisation illustré à la figure 6, qui est une variante de réalisation du mode de réalisation de la figure 1, on vient remplacer le jonc 17 par une butée à bille 65 entre deux brides 62 et 64 des embouts mâle 15b et femelle 15a du raccord tournant 15. Dans ce cas, la 5 butée à bille 65 ne peut assurer la fonction d'étanchéité qui est alors remplie par deux joints d'étanchéité 19 montés entre les embouts mâle 15b et femelle 15a du raccord tournant 15. Ainsi, un couple très faible appliqué à la butée à bille 15 permet une rotation entre les embouts mâle 15b et femelle 15a, même lorsque ces derniers sont soumis à une très forte compression axiale. 10 Selon un cinquième mode de réalisation illustré à la figure 7, les trois fonctions du raccord tournant 15 sont assurées par trois moyens différents. Pus précisément, l'extrémité de l'embout femelle 15a se termine par un épaulement annulaire radialement externe 70 qui présente une forme de type hémisphérique en section droite. Cet épaulement 70 délimite une 15 chambre d'extrémité 70a de plus grand diamètre que celui du diamètre interne de l'embout femelle 15a. Une douille 71 est rapportée librement sur l'embout femelle 15a et sa surface périphérique interne présente, en direction de l'embout mâle 15b, deux épaulements successifs 72 et 74 qui délimitent une chambre intermédiaire 72a et une chambre d'extrémité 74a. Un joint 20 d'étanchéité annulaire 19 est intercalé entre la chambre intermédiaire 72a et l'épaulement 70 de l'embout femelle 15a. Le joint 19 présente une forme de type hémisphérique en section droite sur sa partie radialement interne, forme qui est complémentaire de celle de l'épaulement 70 de l'embout femelle 15a. La chambre d'extrémité 74a reçoit la partie d'extrémité de l'embout mâle 15b 25 après interposition d'un ressort 80 dont les deux extrémités viennent respectivement en appui dans la chambre 70a de l'embout femelle 15a et dans une chambre intermédiaire 82b formée dans l'embout mâle 15b. La partie d'extrémité de l'embout mâle 15b est filetée extérieurement et vient se visser dans un filetage complémentaire prévu à la surface interne de la 30 chambre d'extrémité 74a de la douille 71. Lors du vissage de la partie mâle 15b dans la douille 76, le joint 19 va être comprimé ainsi que le ressort 80. Le joint 19, du fait de sa surface hémisphérique en contact avec celle de l'épaulement 70 du joint femelle 15a va permettre une rotation étanche de l'embout mâle 1 5b par rapport à l'embout femelle 1 5a. L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation précédemment décrits. En particulier, dans les deux modes de réalisation des 5 figures 1 à 3, les positions du jonc 17 et du joint d'étanchéité 19 peuvent être inversées. Par ailleurs, les moyens de refroidissement 50 et 52 du raccord tournant 15 peuvent être également prévus dans les modes de réalisation illustrés aux figures 4, 6 et 7. D'une manière générale, lorsque l'étanchéité est prévue par des joints 19, on peut en prévoir au moins deux qui peuvent être 10 réalisés en des matériaux différents en fonction de leurs positions par rapport au sens d'écoulement du fluide frigorigène chaud. En effet, on peut privilégier la résistance thermique du premier joint 19 au contact du fluide frigorigène par rapport à son étanchéité, alors que l'on peut privilégier l'étanchéité du second joint 19 moins chaud par rapport à sa résistance thermique. A titre d'exemple, 15 le premier joint 19 peut être élastomère fluoré qui est un matériau ayant une bonne résistance thermique, alors que second sera en un élastomère tel que l'EPDM qui est un matériau plus étanche et moins cher. Enfin, le raccord tournant 15 tel que décrit précédemment peut être monté d'une manière semblable entre les deux extrémités du flexible F et les deux éléments rigides 20 raccordés l'un à l'autre par ce flexible F. REVENDICATIONS 1. Flexible pour système de climatisation d'un véhicule moteur, ce flexible (F) comprenant au moins une partie rigide (1) et une partie 5 souple (3) caractérisé en ce qu'au moins une extrémité de la partie rigide (1) ou de la partie souple (3) du flexible (F) est reliée de manière étanche par un raccord tournant (15) à une extrémité de l'autre partie du flexible (F) ou à une extrémité d'un élément rigide du système de climatisation. 2. Flexible selon la revendication 1, dans lequel le raccord 10 tournant (15) assure au moins trois fonctions entre les deux extrémités auxquelles il est raccordé: une fonction de blocage axial, une fonction de rotation et une fonction d'étanchéité isolée thermiquement. 3. Flexible selon la revendication 2, dans lequel le raccord tournant (15) comprend au moins deux embouts de raccordement tubulaires 15 métalliques femelle (15a) et mâle (15b) qui sont respectivement solidaires des deux extrémités à raccorder l'une à l'autre et aptes à s'emboîter l'un dans l'autre, un moyen pour assurer la fonction de blocage axial, un moyen pour assurer la fonction de rotation et un moyen pour assurer la fonction d'étanchéité isolée thermiquement. 4. Flexible selon la revendication 3, dans lequel la fonction d'étanchéité du raccord tournant (15) est assurée par au moins un joint d'étanchéité annulaire (19; 60) monté entre les deux embouts mâle et femelle (15b, 15a) du raccord tournant, et en ce qu'il comprend des moyens d'isolation thermique (50; 52, 66) du joint d'étanchéité (1 9; 60). 5. Flexible selon la revendication 4, dans lequel les moyens d'isolation thermique comprennent des ailettes de refroidissement (52) prévues à la périphérie de l'embout de raccordement femelle (1 5a) et/ou mâle (15b) du raccord tournant (15). 6. Flexible selon la revendication 4 ou 5, dans lequel les 30 moyens d'isolation thermique comprennent un manchon (50) qui est interposé entre le fluide frigorigène et le raccord tournant (15), ledit manchon (50) étant par exemple en céramique. 7. Flexible selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, dans lequel les moyens d'isolation thermique sont constitués par des poches d'air (66) ménagées sur au moins l'une des surfaces de contact du joint d'étanchéité (60). 8. Flexible selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, dans lequel le joint d'étanchéité (19; 60) est réalisé en un matériau élastomère ou polymère. 9. Flexible selon la revendication 4 à 7, dans lequel ledit joint (60) est un joint composite qui comprend au moins une partie métallique 10 (60a) et une partie en un matériau polymère ou élastomère. 10. Flexible selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, dans lequel ledit joint (60) présente une structure lamifiée qui est constituée d'une succession de disques rigides métalliques ou composites et de disques en un matériau polymère ou élastomère. 11. Flexible selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs joints d'étanchéité réalisés en des matériaux différents suivant leurs positions par rapport au sens d'écoulement du fluide frigorigène chaud, la fonction résistance thermique étant privilégiée par rapport à la fonction étanchéité pour au moins le premier joint (19) 20 rencontré par ledit fluide. 12. Flexible selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le moyen pour assurer la fonction de blocage axial et le moyen pour assurer la fonction de rotation, sont constitués par au moins un jonc (17) monté entre les deux embouts mâle et femelle (15b, 15a) du raccord 25 tournant. 13. Flexible selon la revendication 12, dans lequel le jonc (17) est métallique. 14. Flexible selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel le moyen pour assurer la fonction de rotation et le moyen pour 30 assurer la fonction d'étanchéité, sont constitués par au moins un joint annulaire (60). Il 15. Flexible selon la revendication 14, dans lequel le joint annulaire (60) est monté entre deux brides (62,64) des deux embouts de raccordement mâle (15b) et femelle (15a) du raccord tournant 15. 16. Flexible selon la revendication 15, dans lequel les deux 5 brides (62, 64) des deux embouts mâle (15b) et femelle (15a) sont agencées l'une par rapport à l'autre de manière à bloquer axialement les deux embouts (15a, 15b). 17. Flexible selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 ou 11, dans lequel le moyen pour assurer la fonction de rotation est 10 constituée par une butée à bille (65) fixée entre deux brides (62, 64) des embouts femelle (15a) et mâle (15b), et dans lequel la fonction d'étanchéité est assurée par des joints (19) montés entre les embouts femelle (15a) et mâle (15b). 18. Flexible selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, 15 dans lequel les trois fonctions de blocage axial, de rotation et d'étanchéité du raccord tournant (15) sont assurées séparément par des moyens différents. 19. Flexible selon la revendication 18, dans lequel la fonction de rotation entre l'embout femelle (15a) et l'embout mâle (15b) est assurée par un joint annulaire rigide (19). 20. Flexible selon la revendication 19, dans lequel le joint (19) est monté entre un épaulement annulaire radialement externe (70) prévu à l'extrémité libre de l'embout femelle (15a) et un épaulement (72) d'une douille (71) rapportée sur l'embout femelle (I5a) et vissée dans l'embout mâle (15b). 21. Flexible selon la revendication 19 ou 20, dans lequel la 25 surface de contact entre le joint (19) et l'épaulement (70) de l'embout femelle (15a) est de forme hémisphérique pour autoriser une rotation étanche entre les embouts mâle et femelle (15b, 15a). 22. Flexible selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le flexible (F) est métallique, et en ce que 30 le système de climatisation est de type C02.