Brevet FR2897929A1 — publié le 20070831

L'invention concerne une boîte collectrice métallique pour échangeur de chaleur, un échangeur de chaleur comportant une telle boîte collectrice et un procédé d'obtention d'une telle boîte collectrice. Dans le domaine des échangeurs de chaleur pour véhicules automobiles, il est connu des boîtes collectrices comportant une plaque collectrice et un couvercle métalliques. 10 De telles boîtes collectrices métalliques réduisent l'encombrement d'un échangeur de chaleur par rapport au même échangeur ayant des boîtes collectrices comportant une partie plastique. Cependant, il est plus difficile d'adapter des éléments extérieurs, tels que des 15 tubulures d'entrée/sortie de fluide, sur des boîtes collectrices métalliques que sur des boîtes collectrices comportant une partie plastique. Pour résoudre ce problème, les boites collectrices métalliques sont formées séparément puis assemblés mécaniquement avec les éléments extérieurs et finalement brasés avec ces derniers. 20 II est ainsi déjà connu des boîtes collectrices métalliques munies d'une tubulure d'entrée/sortie de fluide perpendiculaire par rapport à une paroi de la boîte collectrice. 25 Le document JP 2003/302189 propose de poinçonner une paroi d'une boîte collectrice où sera insérée une telle tubulure d'entrée/sortie de fluide. Dans le document EP 1 376 044, une boîte collectrice est crevée pour former un collet perpendiculaire à une paroi de la boîte collectrice. Une tubulure 30 d'entrée/sortie de fluide est alors placée perpendiculairement à ladite paroi.5 2 Cependant, dans tous ces modes de réalisation, si on souhaite connecter la boite avec un conduit de fluide qui n'est pas orienté perpendiculairement par rapport à la face de la boite portant la tubulure, il est nécessaire d'utiliser une tubulure d'entrée/sortie de fluide coudée, ce qui est pénalisant pour l'encombrement des échangeurs de chaleur comportant de telles boîtes collectrices et néccéssite des tubulures de fabrication coûteuse. La présente invention a pour objet de remédier à cet inconvénient. Dans ce but, elle propose une boîte collectrice du type défini en introduction dans laquelle le collet est orienté obliquement par rapport à la face sur laquelle il est ménagé. Ainsi, la tubulure d'entrée/sortie de fluide n'aura plus besoin d'être oblique et sa fabrication sera donc plus aisée. La présente invention concerne aussi un échangeur de chaleur comportant au moins une boîte collectrice telle que définie auparavant et un procédé d'obtention d'une telle boîte collectrice comportant au moins les étapes suivantes : a) Poinçonnage de ladite boîte collectrice de manière à obtenir un trou b) Crevage dudit trou pour former ledit collet. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui suit d'exemples de réalisation donnés à titre illustratif et en référence aux dessins annexés, sur lesquels : La figure 1A représente de façon partielle un échangeur de chaleur comportant une boîte collectrice selon l'invention. La figure 1B représente une vue de la boîte collectrice selon la coupe B-B de la 30 figure 1A.25 La figure 2 représente une vue de coupe selon II-Il d'une partie de la boîte collectrice de la figure 1A. La figure 3 représente une variante d'une boîte collectrice selon l'invention. La figure 4 est une vue latérale d'une partie d'une boîte collectrice d'une variante de l'invention. La figure 5 représente une vue en coupe d'une boîte collectrice selon l'invention 10 avant son assemblage avec une tubulure d'entrée/sortie de fluide. On se réfère tout d'abord à la figure 1 qui montre un échangeur de chaleur 10 comprenant une boîte collectrice 12 selon l'invention dans laquelle débouchent des extrémités de tubes 14 d'un faisceau d'échange de chaleur. Les tubes 14 15 sont des tubes, de préférence plats, parallèles entre lesquels sont disposés des intercalaires ondulés 16 formant des ailettes d'échange de chaleur. L'échangeur 10 comporte une boîte collectrice opposée (non représentée) qui peut être analogue à la boîte collectrice 12 et dans laquelle débouche l'autre extrémité des tubes 14. L'échangeur 10 qui trouve une application particulière dans les 20 véhicules automobiles est conçu pour être réalisé par brasage. Comme on le voit sur la vue en coupe de la figure 1B, la boîte collectrice 12 se compose de deux pièces métalliques emboîtées, à savoir un couvercle 19 et un collecteur 18, destinées à être assemblées par brasage. Le métal utilisé pour 25 former la boîte collectrice 12 est de préférence de l'aluminium. Le collecteur 18 est réalisé sous la forme d'un élément métallique à profil en U présentant une paroi de fond munie de trous pour l'insertion des tubes 14 et deux parois latérales raccordées à la paroi de fond. Selon l'invention, la boîte collectrice 12 comporte au moins une face plane 20 qui comporte un collet 22 destiné à 30 permettre l'adaptation d'une tubulure, cette tubulure étant de préférence une5 4 tubulure d'entrée/sortie de fluide. Le collet 22 est orienté obliquement par rapport à la face plane 22 sur lequel il est ménagé. Dans l'exemple particulier représenté aux figures 1A et 1B, le collecteur 18 comporte la face plane 20 sur laquelle est prévue le collet 22. En outre, chaque branche du U du collecteur 18 comporte un prolongement 23 disposés en vis-à-vis et une des deux branches est la face plane 20 qui comporte le collet 22. Dans les exemples représentés dans la présente demande, la boîte collectrice 10 12 ne comporte qu'un seul collet 22. Cependant, il est tout à fait envisageable de prévoir plusieurs collets permettant d'adapter plusieurs tubulures. Comme plus particulièrement visible à la figure 2, le collet 22 est incliné par rapport à ladite face, par exemple, d'un angle a compris entre 0 et 70 . 15 Le rayon de raccordement R du collet 22 avec la face plane 20 est variable angulairement et est au moins égal à l'épaisseur de la face plane 20. En effet, le rayon de raccordement R est, par exemple, au minimum égal à l'épaisseur de matière de la paroi de la boîte collectrice sinon il existe un risque de déchirement 20 matière au moment de la fabrication du collet et un risque de casse du aux sollicitations mécaniques du type par exemple vibratoires. Le collet 22 définit, en outre, à son extrémité E une surface annulaire qui est comprise dans un même plan P. Le plan P de la surface annulaire et la face 25 plane 20 portant le collet forment un angle /3 qui est de préférence inférieur ou égal à (n/2)-a. Le collet 22 peut être orienté vers l'extérieur ou vers l'intérieur de la boîte collectrice 10 comme respectivement représenté au niveau des figures 2 et 3. 30 Ainsi, selon divers modes de réalisation, les tubulures pourront être insérées autour du collet 22 ou à l'intérieur de celui-ci. Un mode de réalisation particulier représenté à la figure 4 propose que le collet 22 soit de forme ovale et comporte un grand axe X-X. La face plane 20, quant à elle, comporte un axe longitudinal Y-Y parallèle à l'axe longitudinal de la boite. Le 5 grand axe du collet 22 et l'axe longitudinal Y-Y de la face plane 20 forme un angle d compris 90 et 270 . Le collet 22 comporte en outre un diamètre externe D et une hauteur H par rapport à la face plane 20 mesurée au niveau dudit diamètre externe. Le collet 22 forme un trou 24 dans la face 20. La hauteur du collet 22 est dépendante d'un ratio entre la taille du trou 24 formé par le collet 22 et le diamètre externe D du collet 22. Comme représenté à la figure 5, le collet 22 de la boîte collectrice 12 permet l'adaptation d'une tubulure 26. Dans un mode de réalisation préférentiel, cette tubulure 26 est une tubulure d'entrée/sortie de fluide. Afin de faciliter cette adaptation et pour obtenir dès la pose de la tubulure une bonne orientation de cette dernière, le collet 22 comporte au moins un moyen de positionnement 28 de la tubulure. Ce moyen de positionnement 28 peut être notamment placé à l'extrémité E du collet. Le moyen de positionnement est en outre apte à coopérer avec un moyen de forme complémentaire 30 situé sur la tubulure 26. Les moyens complémentaires de positionnement 28 et 30 peuvent prendre différentes formes. Par exemple, le collet 22 pourra comporter une excroissance 28 de forme complémentaire à un alésage prévu à l'extrémité de la tubulure 26. Le collet 22 comporte en outre un moyen de maintien de la tubulure et du collet avant brasage. Le moyen de maintien peut, par exemple, consister en un à sertissage, poinçonnage ou en des diamètres respectifs permettant un assemblage serré. 6 Pour permettre l'assemblage de l'échangeur de chaleur, différentes pièces de ce dernier sont recouvertes d'un placage composé d'un alliage d'aluminium. Lors du passage de l'échangeur au four de brasage, le placage fond permettant ainsi l'assemblage de l'échangeur et son étanchéité. Dans le cas de la boîte collectrice de la présente invention, la couche de placage peut être située sur un côté extérieur de la face plane comportant le collet ou sur les deux côtés de celle-ci. La couche de placage peut aussi être située au niveau de la tubulure. Enfin, il est possible de ne plaquer ni la tubulure ni la face plane mais de rapporter la couche de placage avant passage au four de l'échangeur de chaleur. Ceci s'effectue en déposant du placage sur la zone de jonction collet-tubulure avant son passage au four. La présente invention propose aussi un procédé de fabrication d'une boîte collectrice tel que définie auparavant comportant au moins les étapes suivantes : a) Poinçonnage de ladite boîte collectrice de manière à obtenir un trou b) Crevage dudit trou pour former ledit collet Ce procédé de fabrication permet de contrôler l'épaisseur de matière et ainsi de ne pas concentrer l'es contraintes au niveau des zones sensibles de la boîte collectrice et notamment au niveau du collet. L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits ci avant, seulement à titre d'exemples, ruais elle englobe toutes les variantes que pourra envisager l'homme de l'art dans le cadre des revendications ci-après. II est notamment envisageable d'utiliser une boîte collectrice en une seule partie.25 Revendications 1. Boîte collectrice métallique pour échangeur de chaleur comportant au moins une face plane (20), ladite face plane (20) comportant au moins un collet (22) destiné à permettre l'adaptation d'une tubulure (26), caractérisée en ce que ledit collet (22) est orienté obliquement par rapport à ladite face plane (20) sur laquelle ledit collet (22) est ménagé. 2. Boîte collectrice selon la revendication 1, dans laquelle ladite boîte collectrice (12) comporte un collecteur (18) et un couvercle (19), ledit collecteur (18) comportant une forme générale en U et étant muni de fentes pour l'introduction de tubes (14) de l'échangeur de chaleur (10), une branche du U étant ladite face plane (20) comportant ledit collet (22). 3. Boîte collectrice selon la revendication précédente, dans laquelle les deux branches du U comporte chacune un prolongement (23) disposés en vis-à-vis, un desdits prolongements (23) comportant ledit collet (22). 4. Boîte collectrice selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle ledit collet (22) est incliné par rapport à ladite face plane (20) d'un angle a compris entre 0 et 70 . 5. Boîte collectrice selon la revendication précédente, dans laquelle le rayon de raccordement (R) dudit collet (22) avec ladite face plane (20) est variable angulairement et est au moins égal à l'épaisseur de ladite face plane (20). 6. Boîte collectrice selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle ledit collet (22) comporte à son extrémité (E) une surface annulaire et dans laquelle l'intégralité de ladite surface annulaire est comprise dans un même plan (P). 7 7. Boîte collectrice selon la revendication précédente, dans laquelle ledit plan de ladite surface annulaire (P) et ladite face plane (20) forment un angle p inférieur ou égal à (Tr/2)-a. 8. Boîte collectrice selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle ledit collet (22) comporte en outre au moins un moyen de positionnement (28) de ladite tubulure, ledit moyen de positionnement (28) étant apte à coopérer avec un moyen de forme complémentaire (30) situé sur ladite tubulure (26). 9. Boîte collectrice selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle ledit collet (22) comporte en outre un moyen de maintien de ladite tubulure et dudit collet avant brasage. 10. Boîte collectrice selon la revendication précédente, dans laquelle ledit moyen de maintien consiste en un sertissage, poinçonnage ou en des diamètres permettant un assemblage serré. 20 11. Boîte collectrice selon la revendication précédente, dans laquelle ladite tubulure est une tubulure d'entrée/sortie de fluide (26). 12. Boîte collectrice selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle ledit collet (22) est orienté vers l'intérieur de ladite boîte collectrice (12). 13. Boîte collectrice selon l'une des revendications 1 à 11, dans laquelle ledit collet (22) est orienté vers l'extérieur de ladite boîte collectrice (12). 14. Boîte collectrice selon la revendication 12 ou 13, dans laquelle ladite 30 tubulure (26) est insérée à l'intérieur dudit collet (22). 25 15. Boîte collectrice selon la revendication 13, dans laquelle ladite tubulure (26) est insérée autour dudit collet (22). 16. Boîte collectrice selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle ledit collet (22) est de forme ovale et comporte un grand axe (X-X). 17. Boîte collectrice selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle ladite face plane (20) comporte un axe longitudinal (Y-Y) et dans laquelle ledit grand axe (X-X) dudit collet (22) et ledit axe longitudinal (Y-Y) de ladite face plane (20) forment un angle i5 compris 90 et 270 . 18.Echangeur de chaleur comportant au moins une boîte collectrice selon l'une des revendications précédentes. 19. Procédé de fabrication d'une boîte collectrice selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes : a) Poinçonnage de ladite boîte collectrice de manière à obtenir un trou b) Crevage dudit trou pour former ledit collet.