Brevet FR2892806A1 — publié le 20070504

RFR0260 Boîte collectrice brasée pour échangeur de chaleur. L'invention se rapporte au domaine des échangeurs de chaleur, notamment pour véhicules automobiles, et elle concerne plus particulièrement une boîte collectrice brasée destinée à de tels échangeurs de chaleur. 10 On connaît déjà de nombreux types de boîtes collectrices de ce genre qui sont obtenues par brasage de deux pièces métalliques, à savoir un collecteur et un couvercle, lesquels sont le plus souvent formés en aluminium ou en 15 alliage à base d'aluminium. L'un des problèmes principaux que pose la réalisation de telles boîtes collectrices est celui de l'obtention de pièces métalliques présentant une bonne aptitude au brasage 20 et aptes à former, après brasage des pièces, une boîte collectrice parfaitement étanche ne risquant pas d'entraîner de fuites du fluide qui la traverse. Pour cela, il est nécessaire que les deux pièces puissent 25 être pré-assemblées et maintenues dans une position telle qu'elles possèdent des surfaces respectives en contact mutuel pour l'obtention ultérieure d'un brasage dans des conditions parfaitement étanches. 30 En effet, le plus souvent, le brasage de la boîte collectrice s'effectue en une seule opération au cours du brasage de l'échangeur de chaleur, celui-ci se déplaçant au 15 travers d'un four de brasage maintenu à une température appropriée pour faire fondre un alliage de brasage. Différentes solutions ont déjà été proposées pour permettre une bonne aptitude au brasage. Le plus souvent, le collecteur comprend essentiellement une plaque collectrice munie de trous ou de fentes pour la réception des extrémités des tubes du faisceau de l'échangeur de chaleur, et le couvercle a la forme d'un capot qui est assemblé le long d'un bord périphérique de la plaque collectrice. Il est connu aussi par la publication EP 1 139 054 de prévoir un collecteur présentant un profil général en U qui est fermé par un couvercle constitué par un feuillard qui est brasé sur des tranches du collecteur. Le brasage s'effectue ainsi sur une ligne étroite, ce qui peut entraîner des risques de fuite. L'invention a notamment pour but de procurer une boîte collectrice du type précité dont l'aptitude au brasage est améliorée. L'invention propose à cet effet une boîte collectrice du type défini en introduction, dans laquelle le collecteur est un élément à profil en U présentant une paroi de fond munie de trous pour l'insertion de tubes et deux parois latérales raccordées à la paroi de fond, dans laquelle le couvercle est un élément à profil en U présentant une paroi de fond et deux parois latérales raccordées à la paroi de fond, et dans laquelle le couvercle est emboîté dans le collecteur de sortie que leurs profils en U respectifs soient orientés dans une même direction à l'opposé des tubes, le collecteur et le couvercle étant assemblés le long d'une surface continue s'étendant sur les parois respectives. Ainsi, l'assemblage de la boîte collectrice s'effectue à partir de deux éléments à profil en U dont l'un, qui constitue le collecteur, reçoit l'autre, qui constitue le couvercle. Les deux éléments à profil en U sont orientés dans la même direction, ce qui signifie que les ouvertures respectives des deux profils en U sont orientés dans la même direction, à l'opposé de celle des tubes, donc de celle du faisceau de l'échangeur de chaleur. Le brasage s'effectue alors le long d'une ligne de brasage sur des surfaces respectives en contact, c'est-à-dire principalement entre les parois latérales du collecteur et les parois latérales du couvercle. Il en résulte un meilleur contact surfacique qui favorise le brasage et donc une liaison étanche. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, le couvercle comporte deux régions d'extrémité recourbées en direction de la paroi de fond du collecteur, dans chacune desquelles la paroi de fond du couvercle présente une partie incurvée terminée par un rebord propre à venir en appui contre la paroi de fond du collecteur, le rebord se raccordant à une partie cintrée de chaque paroi latérale du couvercle. Ainsi, la ligne ou surface de brasage continue s'étend le long des parois latérales du couvercle et se raccorde aux deux rebords de la paroi de fond du couvercle. Autrement dit, le brasage s'effectue le long des parois latérales du couvercle, y compris dans les parties cintrées de celui-ci, et s'effectue également sur les deux rebords mentionnés précédemment. D'autres caractéristiques complémentaires et/ou alternatives de l'invention sont indiquées ci-après. - Les deux régions d'extrémité du couvercle sont réalisées par emboutissage. - Les parois latérales du collecteur ont une hauteur évolutive, à partir de la paroi de fond. - Les parois latérales du collecteur sont généralement 15 planes et font un angle d'environ 90 avec la paroi de fond du collecteur. - Les parois latérales du couvercle sont généralement planes et font un angle d'environ 90 avec la paroi de fond 20 du couvercle. - L'un au moins du collecteur et du couvercle est revêtu d'un placage de brasage. 25 - Le collecteur est muni d'un placage de brasage du côté extérieur du profil en U et le couvercle d'un placage de brasage du côté extérieur du profil en U. - Le couvercle est: muni d'un placage de brasage du côté 30 intérieur du profil en U et d'un autre placage de brasage du côté extérieur du profil en U.10 - Le collecteur est muni d'un placage anti-corrosion du côté intérieur du profil en U. - La boîte collectrice comprend des moyens de maintien pour 5 assurer un pré-assemblage du collecteur et du couvercle en vue du brasage. - Les moyens de maintien comprennent des pattes repliées issues des parois latérales du couvercle et reçues dans des 10 encoches respectives des parois latérales du collecteur. - Chaque patte repliée est verrouillée en position dans son encoche respective par deux languettes issues d'une paroi latérale du collecteur et déformées pour s'engager chacune 15 dans une découpe de la paroi latérale du couvercle, située adjacente à la patte repliée. Sous un autre aspect, l'invention concerne un échangeur de chaleur comprenant au moins une boîte collectrice telle que 20 définie présentement. Dans la description qui suit, faite seulement à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels : 25 - la figure 1 est une vue partielle de côté d'un échangeur de chaleur comprenant une boîte collectrice selon l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe, à échelle agrandie, de 30 la boîte collectrice selon la ligne II-II de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue en coupe partielle selon la ligne III-III de la figure 2, prise au niveau d'une extrémité de la boîte collectrice ; - la figure 4 est une vue partielle en perspective de la boîte collectrice dans une de ses deux régions d'extrémité - la figure 5 est une vue partielle en perspective montrant 10 des moyens de maintien du collecteur et du couvercle avant déformation de languettes de verrouillage ; - la figure 6 est une vue de dessus de la boîte collectrice de la figure 5 après déformation des languettes de 15 verrouillage ; et - la figure 7 est une vue en coupe partielle selon la ligne VII-VII de la figure 6. 20 On se réfère 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 sont des tubes plats parallèles entre lesquels sont 25 disposés des intercalaires ondulés 16 formant ailettes d'échange de chaleur. L'échangeur 10 comporte une boîte collectrice opposée (non représenté) analogue à la boîte collectrice 12. L'échangeur 10 qui trouve une application particulière dans les véhicules automobiles est conçu pour 30 être réalisé par brasage en une seule opération. Comme on le voit sur la vue en coupe de la figure 2, la boîte collectrice 12 se compose de deux pièces métalliques 7 emboîtées destinées à être assemblées par brasage. La boîte collectrice 12 comporte un collecteur 18 réalisé sous la forme d'un élément métallique à profil en U présentant une paroi de fond 20 munie de trous 22 pour l'insertion des tubes 14 et deux parois latérales 24 raccordées à la paroi , de fond 20. La paroi de fond est généralement plane et il en est de même des parois latérales 24. Ces dernières se raccordent à la paroi de fond en formant un angle d'environ 90 . Le raccordement de la paroi de fond 20 et des parois latérales 24 s'effectue par des régions arrondies 26. Comme notamment représenté à la figure 2, les parois latérales 24 du collecteur 18 formant les deux branches du U sont de hauteur identique, la hauteur pouvant toutefois varier par rapport à la paroi de fond. En effet et comme on peut le voir sur la figure 1, et également sur les figures 3 et 4, les parois latérales 24 du collecteur ont une hauteur variable à partir de la paroi de fond 20. En particulier, les parois latérales 24 du collecteur comportent deux bords arrondis 28 qui s'étendent chacun jusqu'à la paroi de fond 20. La boîte collectrice comporte une autre pièce, à savoir un couvercle 30 réalisé sous la forme d'un élément métallique à profil en U présentant une paroi de fond 32 et deux parois latérales 34 raccordées à la paroi de fond. La paroi de fond 32 et les parois latérales 34 du couvercle sont généralement planes. Ces dernières font un angle d'environ 90 avec la paroi de fond 32. Comme notamment représenté à la figure 2, les parois latérales 34 du couvercle 30 formant les deux branches du U sont de hauteur identique. Le couvercle 30 est emboîté dans le collecteur 18 de sorte que leurs profils en U respectifs soient orientés dans une même direction, c'est-à-dire à l'opposé des tubes 14, donc du faisceau de l'échangeur de chaleur. Il en résulte que les parois latérales 34 du couvercle 30 viennent en contact, du côté extérieur, contre une partie des parois latérales 24 du collecteur 18, du côté intérieur de ces dernières (figures 2 et 4). Dans la position d'emboîtement, la paroi de fond 20 du collecteur et la paroi de fond 32 du couvercle sont espacées l'un de l'autre pour définir une chambre intérieure pour la circulation d'un fluide d'échange de chaleur. Le couvercle 30 comporte deux régions d'extrémité 36 (figures 3 et 4) dont chacune est recourbée en direction de la paroi de fond 20 du collecteur. Dans chacune de ces régions d'extrémité, la paroi de fond 32 du couvercle présente une partie incurvée 38 terminée par un rebord 40 propre à venir en appui contre la paroi de fond 20 du collecteur, à une extrémité de ce dernier. Le rebord 40 se raccorde lui-même à une partie cintrée 42 de chaque paroi latérale du couvercle. Il en résulte que Le brasage respectif du collecteur et du couvercle peut s'effectuer le long d'une surface de brasage, dont la largeur correspond sensiblement à la hauteur des parois latérales du couvercle. Cette surface comprend les deux parois latérales 34 du couvercle, y compris les parties cintrées respectives 42, ainsi que les rebords 40. On peut ainsi réaliser un brasage sur des surfaces importantes par un contact surfacique procurant une bonne aptitude au brasage. 9 Le collecteur 18 est avantageusement réalisé par pliage d'une tôle métallique propre à lui conférer un profil en U, les trous 22 destinés à l'insertion des tubes étant de préférence réalisés dans la pièce métallique après pliage. De son côté, le couvercle 30 est avantageusement réalisé par emboutissage, les régions d'extrémité 36 du couvercle étant également réalisées lors de cette opération d'emboutissage. Pour permettre le brasage, l'un au moins du collecteur et du couvercle est revêtu au préalable d'un placage de brasage. Dans une première forme de réalisation, le collecteur 18 est muni d'un placage de brasage du côté extérieur du profil en U et le couvercle 30 est muni d'un placage de brasage du côté extérieur du profil en U. C'est donc le placage du couvercle qui permet d'assurer une liaison entre le collecteur et le couvercle. Le placage du collecteur est destiné à permettre par exemple le raccordement à une ou plusieurs tubulures (non représentées) débouchant dans l'une ou l'autre des parois latérales de ce dernier. Dans une deuxième forme de réalisation de l'invention, le couvercle est muni d'un placage de brasage du côté intérieur du profil en U et d'un autre placage de brasage du côté extérieur du profil en U. Le placage de brasage du côté extérieur est destiné à permettre la liaison avec le collecteur, tandis que le placage de brasage du côté intérieur est destiné à permettre une liaison avec d'autres éléments extérieurs (non représentés). 1l peut être avantageux que le collecteur soit muni d'un placage anticorrosion du côté intérieur du profil en U. L'invention prévoit en outre des moyens de maintien pour assurer un pré-assemblage du collecteur 18 et du couvercle 30 en vue du brasage. Différentes solutions mécaniques peuvent être envisagées à cet effet. Les figures 5 à 7 illustrent un exemple de réalisation, dans lequel ces moyens de maintien comprennent des pattes 44 issues des parois latérales 34 du couvercle 30 et repliées vers l'extérieur comme on le voit plus particulièrement sur la figure 7. Ces pattes repliées 44 sont reçues chacune dans des encoches respectives 46 des parois latérales 24 du collecteur 18. Ces encoches sont de forme générale rectangulaire et sont réalisées débouchantes, c'est-à-dire qu'elles s'ouvrent sur un bord 48 de la paroi latérale 24 du collecteur. Comme on le voit sur la figure 5, deux découpes 50, telles que des traits de scie, ou encore des fentes réalisées sans enlèvement de matière (par fentage ), sont pratiquées à chaque fois de part et d'autre de l'encoche 46 et parallèlement au bord 48 et au travers de l'épaisseur de la paroi latérale 24 correspondante. Ceci permet de définir deux languettes 52 issues des parois latérales 24. Dans la position de la figure 5, les languettes 52 sont dans leur position d'origine, c'est-à-dire qu'elles se situent dans le prolongement l'une de l'autre, en étant disposé de part et d'autre de la patte 44 correspondante. Ces languettes permettent ensuite d'assurer un verrouillage en position de la patte repliée correspondante par pliage vers l'intérieur comme montré sur la figure 6. Lorsque ces languettes 52 sont repliées, elles viennent s'engager 11 chacune dans une découpe 54 de la paroi latérale 34 du couvercle qui est adjacente à la patte repliée. Pour assurer un bon positionnement du couvercle par rapport au collecteur, il suffit de prévoir au moins une patte repliée 44 sur chacune des parois latérales 34 du couvercle. Comme on le voit sur la figure 7, chacune des encoches 46 des parois latérales 24 du collecteur présente un bord inférieur 56 réalisé en biseau et permettant un bon encrage de la patte repliée correspondante. Cette forme en biseau facilite également un bon maintien en position du couvercle dans le collecteur avant même la déformation des languettes 52. Il en résulte un maintien en position du couvercle et du collecteur, dans les trois directions spatiales, en vue de leur assemblage par brasage. Ce dernier assemblage s'effectue de préférence lors d'une seule opération de brasage par passage dans un four. La boîte collectrice est avantageusement brasée en même temps que les autres composants de l'échangeur de chaleur, c'est-à-dire le faisceau de tubes et d'intercalaires ondulés et une autre boîte collectrice. Les différents composants de l'échangeur de chaleur sont 25 avantageusement réalisés en aluminium ou en alliage à base d'aluminium. On comprendra que d'autres moyens de maintien sont envisageables pour réaliser un pré-assemblage du collecteur 30 et du collecteur. Il est envisageable par exemple d'utiliser des moyens de clinchage ou d'autres moyens mécaniques. L'invention trouve une application particulière aux échangeurs de chaleur destinés aux véhicules automobiles. Ces échangeurs de chaleur peuvent être réalisés notamment sous la forme d'un radiateur de refroidissement d'un moteur à combustion interne, ou d'un radiateur de chauffage de l'habitacle du véhicule, ou d'un échangeur destiné à un circuit de climatisation, ou encore d'un refroidisseur d'air de suralimentation. Revendications 1. Boîte collectrice d'échangeur de chaleur, comprenant un collecteur et un couvercle assemblés par brasage, 5 caractérisée en ce que le collecteur (18) est un élément à profil en U présentant une paroi de fond (20) munie de trous (22) pour l'insertion de tubes (14) et deux parois latérales (24) raccordées à la paroi de fond (20), en ce 10 que le couvercle (30) est aussi un élément à profil en U présentant une paroi de fond (32) et deux parois latérales (34) raccordées à la paroi de fond (32), et en ce que le couvercle (30) est emboîté dans le collecteur (18) de sorte que leurs profils en U respectifs soient orientés dans une 15 même direction à l'opposé des tubes, le collecteur et le couvercle étant assemblés le long d'une surface de brasage continue s'étendant sur les surfaces respectives. 2. Boîte collectrice selon la revendication 1 20 caractérisée en ce que les parois latérales (24) du collecteur (18) formant les deux branches du U sont de hauteur identique. 3. Boîte collectrice selon la revendication 2 25 caractérisée en ce que les parois latérales (34) du couvercle (30) formant les deux branches du U sont de hauteur identique. 4. Boîte collectrice selon l'une des revendications 30 précédentes, caractérisée en ce que le couvercle (30) comporte deux régions d'extrémité (36) recourbées en direction de la paroi de fond (20) du collecteur (18), dans chacune desquelles, la paroi de fond (32) du couvercle (30) 13présente une partie incurvée (38) terminée par un rebord (40) propre à venir en appui contre la paroi de fond (20) du collecteur (18), le rebord (40) se raccordant à une partie cintrée (42) de chaque paroi latérale (34) du couvercle (30). 5. Boîte collectrice selon la revendication précédente, caractérisée en ce que les deux régions d'extrémité (36) du couvercle (30) sont réalisées par emboutissage. 6. Boîte collectrice selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les parois latérales (24) du collecteur (18) ont une hauteur évolutive, à partir de la paroi de fond (20). 15 7. Boîte collectrice selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les parois latérales (24) du collecteur (18) sont généralement planes et font un angle d'environ 90 avec la paroi de fond (20) du 20 collecteur (18). 8. Boîte collectrice selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les parois latérales (34) du couvercle (30) sont généralement planes et font un 25 angle d'environ 90 avec la paroi de fond (32) du couvercle (30). 9. Boîte collectrice selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'un au moins du 30 collecteur (18) et du couvercle (30) est revêtu d'un placage de brasage ().10 10. Boîte collectrice selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le collecteur (18) est muni d'un placage de brasage du côté extérieur du profil en U et le couvercle (30) d'un placage de brasage du côté extérieur du profil en U. 11. Boîte collectrice selon la revendication 9, caractérisée en ce que le couvercle (30) est muni d'un placage de brasage du côté intérieur du profil en U et d'un autre placage de brasage du côté extérieur du profil en U. 12. Boîte collectrice selon la revendication 9, caractérisée en ce que le collecteur (18) est muni d'un placage anti-corrosion du côté intérieur du profil en U. 13. Boîte collectrice selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de maintien (44, 46) pour assurer un pré-assemblage du collecteur (18) et du couvercle (30) en vue du brasage. 20 14. Boîte collectrice selon la revendication précédente, caractérisée en ce que les moyens de maintien comprennent des pattes repliées (44) issues des parois latérales (34) du couvercle (30) et reçues dans des encoches respectives 25 (46) des parois latérales (24) du collecteur (18). 15. Boîte collectrice selon la revendication précédente, caractérisée en ce que les encoches (46) des parois latérales (24) du collecteur (18) présente un bord 30 inférieur (56) réalisé en biseau et permettant un bon encrage de la patte repliée (44) correspondante.15 16. Boîte collectrice selon la revendication précédente, caractérisée en ce que chaque patte repliée (44) est verrouillée en position dans son encoche respective (46) par deux languettes (52) issues d'une paroi latérale (24) du collecteur (18) et déformées pour s'engager chacune dans une découpe (54) de la paroi latérale du couvercle, située adjacente à la patte repliée (44). 17. Échangeur de chaleur comprenant au moins une boîte 10 collectrice (12) selon l'une des revendications précédentes.