Brevet FR2866419A1 — publié le 20050819

VCL1517.FRD Boîte collectrice munie d'une tubulure de raccordement pour un échangeur de chaleur brasé L'invention se rapporte au domaine des échangeurs de chaleur, notamment pour véhicules automobiles. Elle concerne plus particulièrement une boîte collectrice pour échangeur de chaleur brasé, comportant une ouverture agencée pour recevoir une extrémité de liaison d'une tubulure de raccordement. On connaît déjà des boîtes collectrices de ce genre qui sont destinées à être brasées avec une tubulure de raccordement, encore appelée embout ou entretoise, destinée à établir ultérieurement une communication de fluide entre la boîte collectrice et un circuit de circulation de fluide. Cette tubulure de raccordement possède, par conséquent, une extrémité de liaison qui est agencée pour coopérer avec l'ouverture de la boîte collectrice et une extrémité de raccordement qui est agencée pour être reliée au circuit de circulation de fluide, par exemple par l'intermédiaire d'un conduit. Le plus souvent, l'ouverture est formée directement dans une paroi de la boîte collectrice et l'extrémité de liaison de la tubulure de raccordement est engagée dans cette ouverture et maintenue provisoirement dans celle-ci par des moyens mécaniques pour assurer un maintien provisoire de la tubulure et de la boîte collectrice avant et pendant le brasage. Différentes solutions ont déjà été envisagées pour assurer ce 35 maintien provisoire. Dans une première solution connue, la boîte collectrice de l'échangeur de chaleur comporte une ouverture circulaire dans laquelle est engagée l'extrémité de liaison de la tubulure. Cette extrémité de liaison est maintenue dans l'ouverture circulaire par expansion en plusieurs points. Une deuxième solution connue (voir EP 1.231 449) consiste à maintenir la tubulure de raccordement par frottement sur la surface interne de l'ouverture d'introduction de la tubulure de raccordement. Une troisième solution connue (voir FR 2 809 485) consiste à prévoir au moins un ergot sur l'extrémité de liaison de la tubulure de raccordement et au moins une encoche sur l'ouverture pour le passage de l'ergot. La tubulure est insérée dans l'ouverture et subit ensuite une rotation pour permettre un maintien de la tubulure par un moyen du type baïonnette. Ces trois solutions connues présentent un certain nombre d'inconvénients. Dans la première solution connue, l'expansion de la tubulure de raccordement s'effectue sur une faible zone circulaire, d'où un mouvement possible de la tubulure entre l'assemblage et le brasage, en raison de la manutention de la pièce et du procédé de brasage. En outre, à la sortie de l'opération de brasage, la tubulure peut présenter un défaut de positionnement par rapport à la boîte collectrice et par conséquent par rapport au faisceau de l'échangeur de chaleur. De plus, cette solution connue nécessite d'avoir un profil circulaire continu sur l'un au moins des composants pour réaliser l'expansion. La deuxième solution connue nécessite une épaisseur de 35 matière relativement importante pour permettre un maintien par frottement. Enfin, la troisième solution connue nécessite une indexation de la tubulure de raccordement par rapport à la boîte collectrice de l'échangeur. En effet, l'ergot doit être aligné avec l'encoche pour permettre l'insertion. En outre, une opération de rotation est nécessaire lors du processus d'assemblage, ce qui conduit à une complexification et un surcoût lors de l'assemblage. L'invention a notamment pour but de surmonter les inconvénients précités. Elle vise en particulier à procurer une boîte collectrice du type défini en introduction, dans laquelle la tubulure de raccordement peut être maintenue provisoirement sur la boîte collectrice avant et pendant le brasage par des moyens mécaniques simples. Elle vise encore à procurer une boîte collectrice de ce genre dans laquelle le maintien provisoire de la tubulure de raccordement peut résister à des efforts importants, notamment à des efforts de manutention, avant le brasage et également à des efforts importants pendant l'opération de brasage proprement dite. L'invention propose à cet effet une boîte collectrice du type défini en introduction, dans laquelle l'ouverture est entourée d'un collet, et dans laquelle le collet et l'extrémité de liaison ont des profils complémentaires agencés pour coopérer par encliquetage pour assurer un maintien provisoire de la tubulure sur la boîte collectrice avant et pendant le brasage. Ainsi, le maintien provisoire résulte d'une coopération de forme réalisant un encliquetage, ou clippage, entre des profils complémentaires respectifs du collet, d'une part, et de l'extrémité de liaison de la tubulure de raccordement, d'autre part. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, l'extrémité de liaison de la tubulure de raccordement est agencée pour être introduite à l'intérieur du collet. Il est envisageable aussi de prévoir que l'extrémité de liaison vienne se placer à l'extérieur du collet, ce qui n'est pas possible avec les trois solutions mentionnées précédemment, qui exigent que l'extrémité de liaison de la tubulure soit introduite à l'intérieur de l'ouverture de la boîte collectrice. Dans une première forme de réalisation de l'invention, l'extrémité de liaison de la tubulure de raccordement comporte un profil mâle agencé pour être introduit dans un profil femelle du collet. Différentes sortes de profil mâle et femelle sont envisageables. Ainsi, dans un premier exemple, le profil mâle est réalisé sous la forme d'un bourrelet, tandis que le profil femelle est réalisé sous la forme d'une gorge. Dans un autre exemple, le profil mâle est réalisé sous la forme d'un profil de retenue, tandis que le profil femelle est réalisé sous la forme d'une gorge de retenue. Le profil de retenue peut être réalisé sous la forme d'un 25 rebord tronconique, tandis que la gorge de retenue possède un profil tronconique complémentaire. Dans une autre réalisation, le profil de retenue est réalisé sous la forme d'une dent de retenue, tandis que la gorge de 30 retenue possède un épaulement de retenue complémentaire. Dans un autre exemple de réalisation, le collet comporte un profil mâle agencé pour être introduit dans un profil femelle de l'extrémité de liaison de la tubulure de raccordement. Le profil mâle peut être continu et le profil femelle également continu. Toutefois, il est envisageable aussi que le profil mâle soit discontinu ou interrompu, tandis que le profil femelle est continu. La présence de discontinuités dans le profil mâle facilite sa déformation. Ceci est intéressant spécialement dans le cas où le profil mâle définit des dents ou clips, qui peuvent ainsi se déformer plus facilement lors de l'assemblage. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, la boîte collectrice résulte de l'assemblage d'un collecteur et d'un couvercle, tandis que le collet résulte de l'assemblage d'un demi-collet issu du collecteur et d'un demi-collet issu du couvercle. L'invention s'applique également au cas où l'ouverture est formée directement dans une paroi de la boîte collectrice. Sous un autre aspect, l'invention concerne un échangeur de 20 chaleur comprenant au moins une,boîte collectrice telle que définie précédemment. Dans la description qui suit, faiteÉà titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue partielle de côté d'un échangeur de chaleur comprenant une boîte collectrice munie d'une tubulure de raccordement, conforme à l'invention; - les figures 2 à 5 sont des demi-vues en coupe montrant à chaque fois une partie du collet de la boîte collectrice et la tubulure de raccordement dans quatre formes de réalisation où l'extrémité de liaison de la tubulure comporte un profil mâle coopérant avec un profil femelle du collet; et - la figure 6 est une vue analogue aux figures 2 à 5 dans un mode de réalisation dans lequel le collet comporte un profil mâle coopérant avec un profil femelle de l'extrémité de liaison de la tubulure de raccordement. On se réfère d'abord à la figure 1 qui montre une partie d'un échangeur de chaleur 10 destiné à être réalisé par brasage en une seule opération. L'échangeur de chaleur 10 comprend un faisceau 12 formé d'une multiplicité de tubes plats 14 parallèles entre eux qui alternent avec des intercalaires 16 de forme ondulée constituant des surfaces d'échange de chaleur. Les tubes 14 ont des extrémités respectives 18 reçues dans des trous 20, de forme conjuguée, que présente un collecteur 22, en forme de demi-coquille. Ce collecteur 22 est fermé par un couvercle 24, également en forme de demi-coquille, assemblé au collecteur 22 le long d'un plan d'assemblage 26. Le collecteur 22 et le couvercle 24 sont destinés à former conjointement une boîte collectrice 28 munie à son extrémité droite (sur la figure 1), d'un collet 30. Ce collet 30 comporte une partie 32 généralement tronconique et une partieÉ d'extrémité 34 généralement cylindrique. Il résulte de l'assemblage d'un demi-collet 30a issu du collecteur 22 et d'un demi-collet 30b issu du couvercle 24. Ce collet 30 est destiné à coopérer avec une tubulure de raccordement 36, encore appelée embout ou entretoise, dont la fonction est de permettre le raccordement de la boîte collectrice 28, donc de l'échangeur de chaleur, avec une conduite ou analogue (non représenté) faisant partie d'un circuit de circulation de fluide. Dans un exemple de réalisation, non limitatif, l'échangeur de chaleur constitue un radiateur de refroidissement pour un moteur thermique de véhicule automobile. En ce cas, le fluide qui circule dans l'échangeur est le fluide qui sert au refroidissement du moteur du véhicule. Comme on le voit plus particulièrement sur la figure 2, la tubulure de raccordement 36 comporte une extrémité de liaison 38 qui est engagée dans le collet 30, et plus particulière-ment dans la partie cylindrique 34 de ce dernier, et une extrémité de raccordement 40 qui se termine par un bord replié 42. C'est donc cette extrémité de raccordement 40 qui est destinée à être reliée à une conduite ou analogue (non représenté) pour établir une connexion entre l'échangeur de chaleur et un circuit de circulation de fluide. Dans les exemples de réalisation des figures 5 à 6, l'extrémité de liaison 38 est engagée à l'intérieur du collet 30. Cependant, il est envisageable aussi de faire en sorte que cette extrémité de liaison vienne se placer autour du collet 30, bien que cette solution soit moins intéressante pour les raisons qui seront expliquées plus loin. Dans le cas de la figure 2, le collet 30 entoure une ouver- ture 44 de forme circulaire, dont l'axe XX passe sensiblement dans le plan de joint 26 entre le collecteur et le couvercle. L'extrémité de liaison 38 de la tubulure de raccordement 36 comporte un profil mâle 46 agencé pour être introduit dans un profil femelle 48 du collet 30. Dans le cas de la figure 2, le profil mâle 46 présente une section sensiblement semi-circulaire en formant un bourrelet annulaire et le profil femelle 48 présente une section analogue en formant une gorge annulaire de forme complémentaire. Dans le cas de la figure 3, le profil mâle 46 est également réalisé sous la forme d'un bourrelet mais dont la section est inférieure à celle d'un demi-cercle et le profil femelle 48 présente une section de forme complémentaire. Dans les deux cas (figures 2 et 3), le profil mâle 46 est de préférence continu, bien qu'il puisse être aussi réalisé sous une forme discontinue ou interrompue. En revanche, le profil femelle 48 sera de préférence toujours 35 continu, définissant ainsi une gorge continue destinée à accueillir le profil mâle par emboîtement. Dans le cas particulier représenté, où le collet 30 résulte de l'assemblage de deux demi-collets 30a et 30b, deux solutions au moins sont envisageables pour permettre l'introduction de l'extrémité de liaison 38 de la tubulure à l'intérieur du collet 30. Dans une première solution, les deux demi-collets peuvent être réunis et l'extrémité de liaison être ensuite emboîtée en provoquant éventuellement, un écartement provisoire des deux demi-collets qui se rapprochent ensuite pour insérer l'extrémité de liaison, une fois correctement mis en place. Dans une autre solution, l'extrémité de liaison 38 de la tubulure est placée dans l'un des demi-collets, par exemple dans le demi-collet 30a issu du collecteur. Ce n'est qu'en-suite que le couvercle 24 est rapproché de la plaque collectrice 22, permettant la prise en sandwich de l'extrémité de liaison de la tubulure entre les deux demi-collets 30a et 30b une fois rapprochés mutuellement. On se réfère maintenant à la figure 4 qui montre une autre forme de réalisation dans laquelle l'extrémité de liaison 38 comporte un profil mâle 50 réalisé sous la forme d'un profil de retenue, tandis que le profil femelle 52 du collet 30 est réalisé sous la forme d'une gorge de retenue. Le profil de retenue 50 est, dans l'exemple, constitué par un rebord tronconique, tandis que la gorge de retenue 52 possède un profil tronconique complémentaire. Le profil mâle 50 est formé en bout de l'extrémité de liaison 38 et constitue ainsi un bord tronconique qui va en s'évasant vers l'extrémité libre. La gorge de retenue 52 possède un profil complémen- taire ayant ici la forme d'un V dont les branches sont dissymétriques. Dans le cas de la figure 4, le profil mâle 50, de forme tronconique, peut être réalisé sous la forme d'un profil continu. Il est envisageable aussi de le réaliser sous la forme d'un profil discontinu ou interrompu, par exemple grâce à la présence de découpes (non représentées) pour constituer un certain nombre de dents ou clips facilitant la déformation 2866419 9 du profil lors de l'emboîtement de l'extrémité de liaison 38 à l'intérieur du collet 30. La forme de réalisation de la figure 5 s'apparente à celle de la figure 4. L'extrémité de liaison 38 de la tubulure comporte aussi un profil mâle 54, formant profil de retenue, qui coopère avec une gorge de retenue 56, de forme complémentaire, que présente le collet 30. Le profil de,retenue 54 constitue une dent de retenue (ou clip) qui peut constituer soit un profil continu, soit encore un profil discontinu ou interrompu. Dans ce dernier cas, l'interruption du profil peut être réalisée par des encoches ou analogues permettant de définir un certain nombre de dents qui facilitent la déformation du profil lors de l'introduction de l'extrémité de liaison à l'intérieur du collet. La gorge de retenue 56 possède un épaulement de retenue 58 20 qui coopère avec le profil de, retenue de la tubulure de raccordement. Dans la forme de réalisation de la figure 6, c'est le collet 30 qui comporte un profil mâle 60, dans l'exemple de section trapézoïdale, qui coopère avec un profil femelle 62 de forme complémentaire que comporte l'extrémité de liaison 38 de la tubulure 36. Dans les exemples de réalisation précédents, et comme déjà 30 indiqué, l'extrémité de liaison 38 de la tubulure est engagée à l'intérieur du collet 30. Cette solution est avantageuse en ce sens que le brasage s'effectue sur la face extérieure de la tubulure de raccorde- ment, si bien qu'il n'est pas nécessaire de prévoir un plaquage de brasage à l'intérieur de la tubulure de raccorde-ment. En effet, le plaquage de brasage est constitué habituellement d'un alliage eutectique dont la nature même n'est pas propre à faciliter une étanchéité. L'absence d'un tel alliage eutectique sur la face interne de la tubulure de raccordement, notamment dans la région de l'extrémité de raccordement 40 permet à cette tubulure d'obtenir un état de surface propre ä assurer une bonne étanchéité en combinaison avec un joint (non représenté). Bien entendu, il est envisageable aussi, dans d'autres formes de réalisation, de faire en sorte que cette tubulure de raccordement vienne entourer le collet. L'invention s'applique tout particulièrement aux échangeurs de chaleur destinés aux véhicules automobiles, et plus particulièrement au radiateur de refroidissement du moteur ou au radiateur de chauffage de l'habitacle. Bien entendu, d'autres applications sont également possibles dans le cadre de l'invention. Revendications 1. Boîte collectrice pour échangeur de chaleur brasé, comprenant une ouverture agencée pour recevoir une extrémité, 5 de liaison d'une tubulure de raccordement, caractérisée en ce que l'ouverture (44) est entourée d'un collet (30), et en ce que le collet (30) et l'extrémité de liaison (38) ont des profils complémentaires (46, 48; 50, 52; 54, 56; 60, 62) agencés pour coopérer par encliquetage pour assurer un maintien provisoire de la tubulure de raccordement (36) sur la boîte collectrice (28) avant et pendant le brasage. 2. Boîte collectrice selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'extrémité de liaison (38) de la tubulure de raccordement (36) est agencée pour être introduite à l'intérieur du collet (30). 3. Boîte collectrice selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que l'extrémité de liaison (38) de la tubulure de raccordement (36) comporte un profil mâle (46) agencé pour être introduit dans unÉ profil femelle (48) du collet (30). 4. Boîte collectrice selon la revendication 3, caractérisée en ce que le profil mâle est réalisé sous la forme d'un bourrelet (46), tandis que le profil femelle est réalisé sous la forme d'une gorge (48). 5. Boîte collectrice selon la revendication 3, caractérisée en ce que le profil mâle est réalisé sous la forme d'un profil de retenue (50; 54), tandis que le profil femelle est réalisé sous la forme d'une gorge de retenue (52; 56). 6. Boîte collectrice selon la revendication 5, caractérisée en ce que le profil de retenue est réalisé sous la forme d'un rebord tronconique (50), tandis que la gorge de retenue (52) possède un profil tronconique complémentaire. 7. Boîte collectrice selon la revendication 5, caractérisée en ce que le profil de retenue est réalisé sous la forme d'une dent de retenue (54), tandis que la gorge de retenue (56) possède un épaulement de retenue (58) complémentaire. 8. Boîte collectrice selon l'une des revendication 1 et 2, caractérisée en ce que le collet (30) comporte un profil mâle (60) agencé pour être introduit dans un profil femelle (62) de l'extrémité de liaison (38) de la tubulure de raccordement (36). 9. Boîte collectrice selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le profil mâle (46; 50; 54 60) est continu, tandis que le profil femelle (48; 52; 56; 62) est continu. 10. Boîte collectrice selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le profil mâle (46; 50; 54; 60) est discontinu ou interrompu, tandis que le profil femelle (48; 52; 56; 62) est continu. 11. Boîte collectrice selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que la boîte collectrice (28) résulte de l'assemblage d'un collecteur (22) et d'un couvercle (24), et en ce que le collet (30) résulte de l'assemblage d'un demi-collet (30a) issu du collecteur et d'un demi-collet (30b) issu du couvercle. 12. Echangeur de chaleur comprenant au moins une boîte 30 collectrice (28) selon l'une des revendications 1 à 11.