Brevet FR2929560A1 — publié le 20091009

Pion de fixation pour un échangeur de chaleur L'invention se rapporte au domaine des échangeurs de 5 chaleur, en particulier pour véhicules automobiles. L'invention concerne plus spécifiquement les éléments destinés à fixer un ou plusieurs échangeurs de chaleur, alors associés en un ensemble dénommé module, afin 10 d'assurer les exigences actuelles quant à la protection des piétons en cas de choc frontal ainsi que concernant l'endommagement du minimum de pièces sous capot moteur. Ainsi, les échangeurs de chaleur sont généralement situés 15 dans le compartiment avant du véhicule, et montés sur des traverses par l'intermédiaire de moyens de fixation, a-i moins en partie élastiques, qui réduisent la transmission des vibrations. 20 Il est également déjà connu d'assembler sur un échangeur principal, tel qu'un radiateur de refroidissement d'un moteur de véhicule automobile, un ou plusieurs échangeurs secondaires afin de constituer un ensemble, encore appelé module, prêt à être installé dans le véhicule. Cet 25 échangeur secondaire est constitué le plus souvent d'un refroidisseur d'air de suralimentation du moteur ou d'un condenseur de climatisation. Dans le module ainsi formé, l'échangeur secondaire peut être disposé, selon le cas, soit en amont soit en aval de l'échangeur principal, par 30 rapport au sens de circulation du flux d'air qui traverse les corps respectifs des échangeurs. Que l'assemblage de l'échangeur se fasse directement sur le châssis du véhicule ou que des échangeurs de chaleur secondaires soit fixés sur un échangeur de chaleur principal, lui-même fixé sur le châssis, on utilise classiquement des pattes ou pions pour maintenir et fixer les éléments entre eux, ces fixations pouvant éventuellement être renforcées par l'utilisation de vis ou analogues. En particulier, à l'heure actuelle, pour le respect de normes de sécurité liées aux piétons, le ou les échangeurs de chaleur fixés au châssis du véhicule automobile doivent avoir des pions de fixation sécables lors d'un choc. Ces pions, illustrés sur la figure 1, sont classiquement rapportés sur les boîtes collectrices (puisqu'elles constituent un élément d'extrémité de l'échangeur de chaleur ; le ou les pions pouvant se trouver à n'importe quel niveau sur ladite boîte, par exemple en bas/haut ou au milieu, en fonction de l'architecture sous capot du véhicule) de sorte que les pions sécables doivent casser pour un certain effort mais ne pas endommager la voûte de la boîte à eau pour ne pas risquer de fuite. Du fait de la nécessité de fournir des pions sécables suffisamment résistants pour tenir dans des conditions d'utilisation normale, ces pions sécables sont particulièrement rigides. Or, avec les pions sécables actuels, en raison en particulier de choc du véhicule voire parfois lors de vibrations importantes subies par le véhicule/échangeur de chaleur, il est relativement fréquent qu'une fissure/craquelure apparaisse au niveau du pion et se propage ainsi à la voûte d'une boîte collectrice et entraîne une :fuite, voire la détérioration irrémédiable de l'échangeur de chaleur. La présente invention vise à remédier aux inconvénients des pions sécables pour les échangeurs de chaleur de véhicules automobiles, ou plus généralement les pions de fixation utilisés pour fixer un échangeur de chaleur, ces pions de fixation étant particulièrement adaptés à une tenue parfaite aux phénomènes de vibrations (tremblements, oscillations, secousses). Ainsi, l'invention consiste en un pion de fixation pour un échangeur de chaleur, en particulier pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'arrêt destinés à arrêter la propagation d'une fissure/craquelure/déchirure. On entend par l'expression � fissure/craquelure/déchirure � tous types de dégradations mécaniques survenant au niveau du pion de fixation et susceptible de se propager à l'élément ou aux éléments auquel ou sur lequel il est fixé/monté, tel qu'une boîte collectrice d'échangeur de chaleur. Grâce à l'invention, la propagation d'une fissure ou analogue est arrêtée au niveau du pion et ne se propage donc pas en particulier à la boîte collectrice de l'échangeur sur laquelle il est classiquement fixé. Selon les tests effectués par la demanderesse, la propagation d'une dégradation mécanique est arrêtée dans tous les cas, quelque soient :L'intensité et/ou la direction de propagation de cette dégradation mécanique grâce au pion de fixation selon l'invention.35 4 D'autres aspects avantageux de l'invention sont présentés ci-après . - les moyens d'arrêt consistent en au moins une fente ; - les moyens d'arrêt consistent en une pluralité de 5 fentes ; - une fente d'un des moyens d'arrêt occupent au moins 40° (sur 360°) d'une extrémité périphérique, ou d'une base, du pion ; - les moyens d'arrêt consistent en une fente circulaire ou 10 un orifice rond ; - les moyens d'arrêt occupent au moins 180° (sur 360°) d'une extrémité périphérique, ou d'une base, du pion ; - les moyens d'arrêt occupent au moins 250° (sur 360°) d'une extrémité périphérique, ou d'une base, du pion, de 15 préférence au moins 280° (sur 360°) de ladite extrémité périphérique ; - ledit pion est un pion sécable ; - ledit pion présente un pied fixé sur une embase formant l'extrémité périphérique, ou base, du pion. Ce pied pourra 20 idéalement être classiquement une partie sensiblemen-: rectiligne cylindrique (c'est-à-dire creuse), cette partie cylindrique creuse ayant de légères propriétés d'absorption mécanique. - les moyens d'arrêt sont situés sur l'embase. 25 L'invention se rapporte également à un échangeur de chaleur comportant au moins un pion de fixation telle que décrit; ci-dessus. 30 Avantageusement, le pion de fixation est fixé sur l'une des boîtes collectrices. Dans la description qui suit, faite seulement à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels : 35 - la figure 1 est une représentation schématique d'une boîte collectrice sur laquelle sont présents deux pions de fixation ; - la figure 2 est une vue en coupe schématique d'un pion de fixation, vu de face, selon l'invention monté sur une boîte collectrice cu tous autres éléments de l'échangeur de chaleur ; - la figure 3 est une vue en coupe d'un pion de fixation selon l'invention selon l'axe AA visible sur la figure 2 ; - les figures 4a et 4b illustrent schématiquement deux vues de face d'un pion de fixation où une fissure est présente, dans un cas sans moyen d'arrêt et dans l'autre cas avec un moyen d'arrêt adapté ; - Les figures 5a. et 5b sont également des figures illustrant un autre mode de réalisation des moyens d'arrêt 20 selon l'invention ; - la figure 6 illustre schématiquement une boîte collectrice ainsi que le pion de fixation sur lequel se développe deux fissures. 25 La figure 1 présente une boîte collectrice classique 1 pour un échangeur de chaleur, non visible sur les figures annexées, plus exactement cette figure 1 présente deux pions de fixation 2, 3 respectivement fixés sur le dessus 30 dudit couvercle et sur son côté, de sorte que ces deux pions de fixation s'étendent suivant des axes perpendiculaires XX et YY entre eux. Ainsi, le pion de fixation 3 supérieure réalise une retenue ou un maintien en particulier suivant les quatre axes représentés, à savoir suivant la direction FC-FD et la direction FA--FB ; ces deux droites définissant un ou plusieurs plan(s) (parallèles) dans lesquels s'étendent les forces d'action-réaction (dues aux diverses sollicitations) agissant sur le pion de fixation 3. De la même manière, le pion de fixation latéral 2 vise à retenir ou maintenir l'échangeur de chaleur suivant un ou plusieurs plan(s) (parallèles), définis par deux droites F1-F2 et F3--F4, dans lesquels s'étendent les forces d'action-réaction (dues aux diverses sollicitations) agissant sur le pion de fixation 2. De la sorte, l'échangeur de chaleur muni de deux pions de fixation 2, 3 sur deux de ses côtés/faces peut résister à toutes les forces, étant entendu que ces pions de fixation 2,3 sont sécables, c'est-à-dire qu'ils se cassent au-delà d'une certaine force/pression prédéfinie agissant sur eux (cette définition de la rupture, ou de la brisure, pion de fixation 2, 3 est liée à la sécurité du choc piéto:a et des exigences actuelles qui y sont liées). Le couvercle de la boîte collectrice 1 n'est pas décrit plus avant ici car l'objet de l'invention est un pion dje fixation qui peut être fixé/monté sur n'importe quelle partie de l'échangeur de chaleur, même si il est plus facile de le prévoir sur la boîte collectrice 1, en particulier lorsque celle-ci est en plastique et issue de moulage. Les figures 2 et 3 présentent, vues de face, un mode d'exécution d'un pion de fixation 4 selon l'invention, étant entendu que ni sa forme, ses dimensions, ni son emplacement, tant concernant le pion 4 lui-même que ses moyens d'arrêt 5, 5' ne présentent un caractère limitatif dans le cadre de la présente invention. Ainsi, le pion de fixation 4 présente ici une partie cylindrique et: creuse 6 s'étendant à partir d'une embase 7 de forme sensiblement circulaire. L'extrémité inférieure 8 de l'embase 7 est tronquée de sorte que, vu de face, l'embase 7 n'est pas tout à fait circulaire et présente un bord inférieur rectiligne, à nouveau ceci étant essentiellement dû à la nature de la fixation particulière de l'embase 7 sur l'échangeur de chaleur, en l'occurrence ici sur la boîte collectrice 1'. Comme on peut le voir sur ces deux figures, les moyens d'arrêt consistent ici en deux fentes 5, 5' situées symétriquement par rapport au centre 9 de l'embase 7 ou du pion de fixation 4. Chacune de ces fentes 5, 5' s'étend de façon linéaire et présente une longueur égale. Ces fentes 5, 5' s'étendent comme des portions de corde, c'est-à-dira que les extrémités de ces fentes sont incluses dans un mêm= cercle ayant pour centre le centre 9 du pion de fixation 4. Les fentes 5, 5' de ces moyens d'arrêt constituent un vide ou une absence de matière sur toute l'épaisseur de l'embase 7. Ces fentes 5, 5' sont présentes sensiblement à mi- distance du centre 9 du pion de fixation 4 et des bords de l'embase 7 (ou du pion de fixation 4 lui-même). Les fentes 5, 5' présentées sur le mode d'exécution de l'invention sont choisies de telle sorte qu'elles arrêtent toute fissures ou propagation d'une fissure ou d'une contrainte mécanique susceptible d'endommager, par propagation, une pièce ou élément complémentaire de l'échangeur de chaleur sur lequel est rapporté ledit pion de fixation 4. En particulier, ce qui est crucial pour arrêter la propagation d'une contrainte et la limiter au pion de fixation 4 lui-même est la longueur ainsi que la distance de ces moyens d'arrêt 5, 5' vis-à-vis du centre a de sa partie d'extension (ou de sa base 7), à savoir la partie cylindrique rectiligne 6 s'étendant à partir de l'embase 7 du pion de fixation 4. Ainsi, il est important que les moyens d'arrêt 5, 5' selon. l'invention occupent au moins 180° (sur 360°) da l'extrémité périphérique, ou de la base 7 (ou embase), da pion de fixation 4 de sorte que la ou les contraintes mécanique(s) provenant de la partie de fixation 6 dudit pion 4, à savoir ici la partie cylindrique 6 s'étendant à partir de l'embase 7, soient à coup sûr arrêtées au niveau de la base 7 (ou embase) du pion de fixation 4, quelque soient leurs directions de propagation et/ou leur, intensités. Sur la figure 3, on note également que la fixation du pion 4 sur un côté d'une boîte collectrice 1' d'un échangeur de chaleur est relativement souple ou flexible, c'est-à-dire présente des caractéristiques de déformation élastique, afin que la fixation du pion 4 puisse absorber une partie des contraintes mécaniques subies par le châssis du véhicule ou le dispositif de montage des échangeurs de chaleur et transmise à l'échangeur de chaleur via le ou les pion (s) de fixation 4. Dans l'exemple choisi pour illustrer l'invention, l'échangeur de chaleur (ici sur la figure 3 n'est visible qu'une portion d'une boîte collectrice 1' de l'échangeur de chaleur) présente deux éléments d'ancrage ou tiges de fixation 10, 11 du pion de fixation 4, l'une 10 des deux tiges 10, 11 est rigide tandis que l'autre 11 est souple de manière à fournir une fixation solide du pion 4 tout en prévoyant un degré de liberté relativement important afin que le pion 4 absorbe les chocs et vibrations transmises. Le pion de fixation 4 est situé sur un côté, ou latéralement, sur la boîte collectrice 1' d'un échangeur de chaleur mais il est bien entendu qu'il pourrait se situer ailleurs sur 1a boîte collectrice 1' ou même à d'autres emplacements sur l'échangeur de chaleur. On notera que la présente invention est très facilement réalisable dans le moule, dans le mouvement de démoulage du coulisseau du pion de fixation. Sur les figures 4a et 4b, on a représenté un pion de fixation 4 et son embase 7, tous les deux 4, 7 de formes circulaires selon le choix d'illustration de ce mode de réalisation. Sur ces deux figures, une fissure ou craquelure 12 se propage à partir de la base du pion de fixation 4 en raison d'une force F important agissant dans une direction/sens sur ledit pion 4. Dans le cas de la figure 4a, il n'existe pas de moyens d'arrêt de sorte que ladite fissure ou craquelure 12 peut se propager librement jusqu'à un bord de l'embase 7 pour ensuite se propager au niveau de la boîte collectrice et entraîner des fuites, comme cela est illustré sur la figure 6. Sur la figure 4b, l'embase 7 comprend des moyens d'arrêt consistant ici en un orifice, ou fente de faible épaisseur, s'étendant linéairement. Par rapport au centre 9 de l'embase 7 / pion de fixation 4, on note que les moyens d'arrêt représentent ici seulement de l'ordre de 30° à 50° de sa circonférence. En effet, la forme et le nombre d'orifice(s)/fente(s) constituant les moyens d'arrêt 5 sont spécifiques à chaque conception du pion de fixation 4 et de son embase 7 ainsi que des forces, leurs direction/sens les plus probables, agissant sur ledit pion 4. De la même manière que pour les figures 4a et 4 b, les figures 5a et 5b illustrent un nouveau mode de réalisation des moyens d'arrêt: 5, 5' répondant à l'apparition de fissures/craquelures spécifiques liées à l'application d'au moins une force F. Sur ces figures, on note deux fissures/craquelures 12, 12' différentes et indépendantes. Pour chacune d'elles, des moyens d'arrêt spécifiques 5, 5' sont prévus pour arrêter chacune de ces deux fissures/craquelures. L'une des deux fentes 5 est large mais présente une longueur réduite (largeur de 2-3 millimètres et longueur de l'ordre de 3-4 millimètres), ce type de moyens d'arrêt 5 étant. particulièrement adaptés pour arrêter des fissures/craquelures 12 importantes et très localisées tandis que la fente 5' des autres moyens d'arrêt 5' consiste en une fente fine/mince (sensiblement de 1 mm) mais de longueur relativement importante (de plus de 5 mm), ce type de moyens d'arrêt 5' étant plus particulièrement destinés à arrêter des fissures/craquelures 12' relativement peu importantes et pour lesquelles la localisation est précisément difficilement appréciable. La figure 6 est là pour représenter diverses forces agissant sur le pion de fixation 4 et en conséquence de quoi sont prévus deux types de moyens d'arrêt, dont l'un 5" consiste ici en un trou/orifice de forme circulaire. Sur la figure 6 est également représenté le trajet classique (c'est-à-dire en l'absence de moyens d'arrêt 5, 5', 5") des fissures/craquelures 12, 12' jusqu'à une boîte collectrice 1 ou 1', entraînant des ruptures de cette dernière 1 ou 1' et ainsi des fuites 13, 13'. Revendications1. Pion de fixation (4) pour un échangeur de chaleur, en particulier pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'arrêt (5, 5', 5") destinés à arrêter la propagation d'une fissure/craquelure/déchirure. 2. Pion de fixation (4) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'arrêt (5, 5', 5") 10 consistent en au moins une fente. 3. Pion de fixation (4) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens d'arrêt (5, 5', 5") consistent en une pluralité de fentes. 15 4. Pion de fixation (4) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une fente d'un des moyens d'arrêt (5 ou 5' ou 5") occupent au moins 40° (sur 360°) d'une extrémité périphérique (7), ou d'une 20 base, du pion (4). 5. Pion de fixation (4) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'arrêt (5, 5', 5") occupent au moins 180° (sur 25 360°) d'une extrémité périphérique (7), ou d'une base, du pion (4). 6. Pion de fixation (4) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les 30 moyens d'arrêt (5, 5') occupent au moins 250° (sur 360°) d'une extrémité périphérique, ou d'une base, du pion (4), de préférence au moins 280° (sur 360°) de ladite extrémité périphérique (7) du pion (4). 35 7. Pion de fixation (4) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit pion (4) est un pion sécable. 12 13 8. Pion de fixation (4) selon la revendication 4 ou caractérisé en ce que ledit pion (4) présente une partie sensiblement rectiligne cylindrique (6) fixée sur ur..e embase formant l'extrémité périphérique (7), ou base, c.0 pion (4). 9. Pion de fixation (4) selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens d'arrêt (5, 5') sont 10 situés sur l'embase (7). 10. Pion de fixation (4) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'arrêt (5") consistent en une fente circulaire ou 15 un orifice rond. 11. Echangeur de chaleur pour véhicule automobile, comportant un faisceau d'échange de chaleur situé entre deux boîtes collectrices (1'), caractérisé en ce qu'il 20 comprend au moins un pion de fixation (4) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10. 12. Echangeur de chaleur selon la revendication 11, caractérisé en ce que le pion de fixation (4) est fixé sur 25 l'une des boîtes collectrices (1 ou 1').