Brevet FR2935912A1 — publié le 20100319

PROCEDE D'ASSEMBLAGE ET DE BRASAGE DE DEUX PIECES MUNIES D'ELEMENTS D'ASSEMBLAGE La présente invention concerne un procédé d'assemblage de deux pièces munies chacune d'au moins un élément d'assemblage et dans lequel l'élément d'assemblage est au moins une languette portée par une desdites pièces. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine des échangeurs de chaleur et plus particulièrement celui des refroidisseurs d'air de suralimentation dans les véhicules automobiles à moteur turbocompressé. Lorsqu'un véhicule automobile est équipé d'un moteur turbocompressé, io il préférable de refroidir l'air de suralimentation entre la sortie du compresseur et l'entrée du répartiteur d'air d'admission, ceci cle manière à augmenter la densité de l'air entrant dans les chambres de combustion du moteur. Un refroidisseur d'air de suralimentation est en général constitué d'un ensemble de tubes d'aluminium plats à travers lesquels circule l'air de is suralimentation à refroidir. Ces tubes sont disposés de manière à constituer un empilement, ou faisceau, dans lequel deux tubes consécutifs sont séparés par un intervalle formant un espace destiné à permettre la circulation de l'air de refroidissement à travers le faisceau dans une direction transversale à celle du flux d'air de suralimentation. Le contact thermique entre l'air de 20 refroidissement et les tubes est assuré par des intercalaires en aluminium placés dans l'intervalle entre les tubes. Ces intercalaires peuvent avoir la forme d'accordéon dont les extrémités des plis sont brasées aux tubes. Le refroidissement de l'air de suralimentation à l'intérieur des tubes est favorisé par la présence d'obstacles à la circulation de l'air, appelés perturbateurs, 25 dont la forme est, par exemple, analogue à celle des intercalaires. Les tubes de refroidissement sont maintenus en position les uns par rapport aux autres au moyen de deux plaques dites collectrices, ou collecteurs, disposées à chaque extrémité du faisceau. Ces plaques 2 2935912 collectrices ont la forme générale d'une grille constituée d'un cadre et d'une pluralité d'entretoises définissant des ouvertures parallèles à travers lesquelles sont disposées les extrémités des tubes. Par ailleurs, le faisceau de tubes reçoit deux joues latérales, en forme 5 de plaques parallèles aux tubes, destinées à protéger les intercalaires d'extrémité, sinon accessibles de l'extérieur, et à apporter au refroidisseur la rigidité et les contacts mécaniques nécessaires à un brasage de qualité. Il est connu des échangeurs de chaleur dans lequels les joues latérales ne sont pas liées aux plaques collectrices. L'inconvénient de cette solution est to que, lorsque des variations de pression se produisent, les tubes ne peuvent résister aux variations de courbure correspondantes subies par les plaques collectrices et, de ce fait, cassent à la jonction avec les plaques collectrices. C'est pourquoi, on préfère d'autres formes de réalisation dans lesquelles les joues latérales et les plaques collectrices sont mécaniquement 15 liées. Cette solution résout en effet les difficultés précitées relatives aux variations de pression, mais en introduit une autre, à savoir celle créée par le choc thermique appliqué aux tubes lors d'une élévation de température de l'air de suralimentation. Compte tenu de l'architecture générale du refroidisseur, une telle élévation de température a pour effet que les tubes s'échauffent 20 avant les joues latérales, de sorte que, ne pouvant se dilater librement dans les plaques collectrices elles-mêmes retenues par les joues, ils se fissurent au droit des ouvertures des plaques. Ce problème est résolu en utilisant des joues latérales avec lyre de dilatation. 25 Dans le cadre de cette solution à joues liées avec lyre de dilatation, il existe plusieurs techniques pour réaliser la liaison mécanique entre les deux pièces du refroidisseur constituées d'une joue latérale, d'une part, et d'une plaque collectrice, d'autre part. Une première technique consiste simplement à appliquer le bord de la 30 joue contre la plaque collectrice et à braser l'ensemble des deux pièces. Cependant, avec ce procédé d'assemblage, il n'est pas possible de garantir à 100% la qualité du brasage du fait des dilatations pouvant se produire lors de l'opération de brasage. Selon une deuxième technique, le bord de la joue latérale est muni de d'éléments d'assemblage planaires en forme de languettes, ou créneaux, par exemple, qui sont introduits dans des fentes ménagées aux extrémités de la plaque collectrice. Puis, les deux pièces ainsi assemblées sont brasées. En testant l'étanchéité du refroidisseur, on peut garantir à 100% la qualité du brasage, mais ceci au prix de la mise au rebut des refroidisseurs non étanches à cause de fuites apparaissant entre les languettes de la joue et les io fentes de la plaque collectrice. Un autre inconvénient de cette technique réside dans l'augmentation de la longueur des plaques collectrices, et donc de l'encombrement total du refroidisseur, liée à la réalisation des fentes destinées à recevoir les languettes des joues latérales. 15 Enfin, une troisième technique, dite par sertissage, consiste à munir le bord de la joue latérale ainsi que le bord de la plaque collectrice d'éléments d'assemblage planaires, languettes ou créneaux, à appliquer les languettes de la joue sur le bord de la plaque, et à retourner et rabattre les languettes de la plaque collectrice sur les languettes de la joue. Cette technique, non 20 traversante, est exempte de fuites, mais présente l'inconvénient d'augmenter l'encombrement du refroidisseur du fait des surépaisseurs induites par l'empilement des languettes à chaque extrémité des plaques collectrices. Aussi, un but de l'invention est de proposer un procédé d'assemblage de deux pièces munies chacune d'au moins un élément d'assemblage, qui 25 permettrait d'obtenir un assemblage non traversant, et donc étanche après brasage des pièces, tout en limitant les surépaisseurs responsables de l'augmentation de l'encombrement des pièces après assemblage. Ce but est atteint, conformément à l'invention, du fait que ledit procédé comprend les étapes consistant à : 30 - réaliser un trou d'assemblage dans l'élément d'assemblage d'une desdites pièces, dite première pièce, 4 2935912 - placer entre un poinçon et une enclume lisse lesdits éléments d'assemblage accolés l'un à l'autre, l'élément d'assemblage de la première pièce étant disposé contre ladite enclume, - enfoncer le poinçon dans le trou d'assemblage à travers l'élément 5 d'assemblage de la deuxième pièce. Ainsi, on comprend que l'enfoncement du poinçon produit une déformation de la matière de l'élément d'assemblage de la deuxième pièce par compression et écrouissage sur les bords du trou d'assemblage. Ce transfert de matière de la deuxième pièce à l'intérieur du trou de la première io assure un assemblage suffisant des pièces permettant de les maintenir en position l'une par rapport à l'autre pendant toute la durée de l'opération de brasage à l'issue de laquelle les deux pièces sont définitivement solidarisées. En termes d'encombrement, on peut observer que la surépaisseur induite par le procédé conforme à l'invention est limitée à la seule épaisseur 15 de l'élément d'assemblage planaire, languette ou créneau, de la deuxième pièce, alors que dans la technique de sertissage décrite plus haut la surépaisseur produite est égale à la somme des épaisseurs des deux éléments d'assemblage. II faut également souligner un avantage du procédé d'assemblage 20 selon l'invention qui consiste en ce qu'aucun dépassement, ou bourrelet, de matière de la deuxième pièce à l'extérieur du trou d'assemblage ne peut se former, ceci du fait que l'enclume utilisée est lisse, contrairement au procédé connu sous le nom de clinchage où l'enclume est profilée. Il est alors nécessaire dans ce cas d'effectuer une opération supplémentaire visant à 25 éliminer le bourrelet formé. Selon un mode de réalisation, ledit trou d'assemblage est de forme cylindrique. Selon un autre mode de réalisation, ledit trou d'assemblage est de forme tronconique. Cette forme particulière présente l'avantage de mieux 30 retenir la matière de la deuxième pièce dans le trou d'assemblage. 5 2935912 L'invention concerne également un procédé de brasage de deux pièces d'un échangeur de chaleur, remarquable en ce que ledit procédé comprend les étapes consistant à : - munir chacune des dites pièces d'au moins un élément d'assemblage 5 planaire, - assembler lesdites pièces conformément au procédé d'assemblage selon l'invention, - braser lesdites pièces ainsi assemblées. L'invention concerne en outre un échangeur de chaleur, remarquable io en ce qu'il comprend au moins deux pièces brasées conformément au procédé de brasage selon l'invention. En particulier, ledit changeur de chaleur est constitué par un refroidisseur d'air de suralimentation dans lequel lesdites pièces sont une joue latérale et une plaque collectrice. 15 Enfin, l'invention concerne un échangeur de chaleur comportant au moins une joue et une plaque collectrice munies chacune d'au moins un élément d'assemblage, dans lequel la plaque collectrice comporte une partie dite de réception des tubes et un bord périphérique entourant la partie de réception des tubes, ledit bord périphérique comportant une partie dite 20 d'extrémité. La partie d'extrémité s'étend selon un plan dit premier plan et est munie de l'élément d'assemblage dit d'assemblage de la plaque collectrice. La joue comporte au moins un bord dit de liaison à la plaque collectrice, ledit bord de liaison à la plaque collectrice étant muni de l'élément d'assemblage dit élément d'assemblage de la joue et s'étendant selon un plan dit deuxième 25 plan. Selon l'invention, l'élément d'assemblage de la plaque collectrice s'étend à partir de la partie d'extrémité du bord périphérique et dans le premier plan, et, le premier plan est parallèle au second plan. Selon un mode de réalisation particulier, l'élément d'assemblage de la joue est au moins en partie en vis-à-vis de l'élément d'assemblage de la 30 plaque collectrice et les deux éléments d'assemblage de la joue et de la plaque collectrice sont assujettis par des moyens cle liaison mécanique. Une variante propose que les moyens de liaison mécanique soient de type mâle-femelle. Selon un mode de réalisation particulier, le moyen de liaison de l'élément d'assemblage de la plaque collectrice comporte un trou accueillant le moyen de liaison de l'élément d'assemblage de la joue et le moyen de liaison de la joue est une partie de l'élément d'assemblage de la joue comprimée et écrouie dans le trou. La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste io l'invention et comment elle peut être réalisée. La figure 1 est une vue en perspective éclatée d'un échangeur de chaleur. La figure 2 représente, de manière schématique, une vue en coupe d'une plaque collectrice de l'échangeur de chaleur de la figure 1 munie d'un 15 couvercle. La figure 3a et 3b sont des vues de côté illustrant le procédé d'assemblage conforme à l'invention. La figure 3c est une vue de côté de deux éléments d'assemblage de deux pièces assemblées conformément au procédé illustré aux figures 3a et 20 3b. La figure 3d est une vue de côté d'une variante d'assemblage de la figure 2c. La figure 4 est une vue schématique, en perspective, montrant une joue latérale et une plaque collectrice d'un échangeur de chaleur assemblées 25 conformément au procédé selon l'invention Sur la figure 1 est représenté un échangeur de chaleur 10 d'un véhicule automobile. Ici, il s'agit d'un refroidisseur 10 d'air de suralimentation pour moteur turbocompressé. Comme le montre la figure 1, l'échangeur de 10 est construit autour 30 d'un faisceau 100 constitué par un empilement de tubes 110 munis de perturbateurs 111 pliés en accordéon, deux tubes successifs étant séparés par un intervalle dans lequel sont placés des intercalaires 121 également pliés en accordéon, représentés sur de manière schématique sur la figure 1, mais que l'on peut voir sur la figure 3. L'air de suralimentation provenant du compresseur du turbocompresseur est introduit dans le faisceau 100 par une tubulure 11 via une boîte 12 d'entrée destinée à distribuer l'air de suralimentation entrant à travers les différents tubes 110 du faisceau. L'air de suralimentation circule donc dans les tubes 110 dans la direction indiquée par la flèche F1 de la figure 1. Après avoir traversé le faisceau 100, l'air de suralimentation refroidi est collecté par une boîte 13 de sortie et dirigé vers l'admission du moteur par io une tubulure, non représentée. L'échangeur de chaleur 10 de la figure 1 est un refroidisseur d'air de suralimentation dit à air, le refroidissement de l'air de suralimentation étant réalisé par la circulation d'air de refroidissement à travers les intercalaires 121 dans la direction indiquée par la flèche F2 sur la figure 1, perpendiculaire à la is direction F1. On peut voir sur la figure 1, ainsi que sur la figure 3, que le faisceau d'échange de chaleur comporte à ses extrémités des joues latérales 200. On entend par joue latérale 200 une pièce assurant une liaison entre les deux boites collectrices 12 et 13 de l'échangeur de chaleur. Cette pièce permet, par 20 exemple, d'empêcher les boîtes collectrices, de se désolidariser du faisceau d'échange de chaleur par exemple sous l'effet d'une pression élevée du de l'air de suralimentation circulant dans les tubes 110 ou sous l'effet de vibrations. Ces joues latérales 200 servent aussi à protéger le faisceau 100 d'échange de chaleur, et notamment les intercalaires 121 de celui-ci. 25 Ici, la joue 200 comporte au moins un bord dit de liaison à la plaque collectrice 201 ou 202. Le bord de liaison à la plaque collectrice 201 ou 202 est munie d'au moins un élément d'assemblage 220 dit élément d'assemblage 220 de la joue. Ici, l'élément d'assemblage 220 s'étend selon un plan dit deuxième plan. 30 Les tubes 110 du faisceau 100 sont assemblés au niveau de leur extrémités au moyen de deux plaques collectrices 300 présentant des ouvertures 310 dans lesquelles sont introduites les extrémités des tubes 110. Autrement dit, la plaque collectrice 300 comporte une partie dite de réception des tubes et un bord périphérique entourant la partie de réception des tubes. La plaque collectrice 300 présente une forme sensiblement rectangulaire avec deux dits grands cotés 510 et 520 et deux dits petits cotés 301 et 302, les deux dits petits cotés seront par la suite dénommés bords d'extrémité 301 et 302. Comme plus particulièrement visible à la figure 2, le bord périphérique comporte en outre une gorge 530 dite de réception destinée à recevoir un joint 535 et une partie d'un couvercle appelée pied de couvercle 536. Cette gorge io a, ici, une forme en U sur l'ensemble du pourtour de la plaque collectrice 300. La forme de la gorge peut être vue comme une structure à trois cotés en forme de U avec une base 540 s'étendant selon un plan parallèle au plan d'extension générale de la plaque collectrice 300 et deux ailes 550 et 560. Ici, les deux ailes 550 et 560 sont perpendiculaires audit plan d'extension général 15 de la plaque collectrice. La première aile 550 relie la base de la gorge à la partie la partie de réception des tubes. Autrement dit, il s'agit de la partie de la gorge de réception la plus proche des ouvertures 310 pour le passage des tubes 110. La deuxième aile 560 est, quant à elle, la partie de la gorge de 20 réception la plus éloignée des ouvertures 310 pour le passage des tubes 110. Ici, la deuxième aile est encore appelée partie d'extrémité 560 et s'étend selon un plan dit premier plan. La partie d'extremité est, en outre, munie d'un élément d'assemblage 320. Dans ce mode de réalisation, l'élément d'assemblage 320 de la plaque collectrice 300 s'étend à partir de la partie 25 d'extrémité 560 et dans le premier plan. Autrement dit, l'élément d'assemblage 320 de la plaque collectrice 300 se déploie dans le prolongement de la partie d'extrémité 560 du bord périphérique et, uniquement, dans le même plan que cette dernière. On remarquera que, ici, le premier plan est parallèle au second plan. 30 Autrement dit, ici, l'échangeur de chaleur 10 comporte au moins une joue 200 et une plaque collectrice 300 munies chacune d'au moins un élément 220, 320 d'assemblage. Selon le mode de réalisation illustré ici, les éléments d'assemblage 220, 320 sont une languette. Dans une architecture à joues liées aux plaques collectrices, une liaison mécanique est réalisée entre les joues latérales 200 et les plaques collectrices 300, avec l'avantage mentionné plus haut de permettre aux tubes de résister aux variations de pression de l'air de suralimentation. Le refroidisseur 10 ainsi assemblé est ensuite placé dans un four de brasage de manière à solidariser définitivement entre eux par brasage les divers constituants du refroidisseur. io On va maintenant décrire comment une joue latérale 200 est assemblée avant brasage à une plaque collectrice 300, conformément à l'invention. Comme le montrent les figures 3a à 3c, la joue latérale 200 est munie à chaque bord de liaison à la plaque collectrice 201, 202 d'au moins un élément 15 220 d'assemblage, ici, de forme générale planaire, comme une languette ou un créneau. De même, la plaque collectrice 300 est munie à chaque bord 301, 302 d'extrémité d'au moins un élément 320 d'assemblage, lui aussi ici planaire, à travers lequel est réalisé un trou 321 d'assemblage. 20 Les deux éléments 220, 320 d'assemblage sont alors placés en vis-à-vis l'un de l'autre, et, accolés l'un à l'autre, entre un poinçon 410 et une enclume lisse 420, l'élément 320 d'assemblage portant le trou 321 d'assemblage étant disposé contre l'enclume 420. Autrement dit, l'élément d'assemblage 220 de la joue 20) est au moins 25 en partie en vis-à-vis de l'élément d'assemblage 320 de la plaque collectrice 300. Le poinçon 410 est ensuite enfoncé dans le trou 321 en traversant la matière de l'élément 220 d'assemblage, laquelle se trouve alors comprimée et écrouie dans le trou 321, comme l'indique la figure 3c. Autrement dit, les deux 30 éléments d'assemblage 220 et 320 respectivement: de la joue et de la plaque collectrice sont assujettis par des moyens de liaison mécanique, lesdits moyens de liaison mécanique étant de type mâle-femelle. 2935912 On obtient de cette manière un assemblage des deux éléments 220, 320 suffisant pour assurer le maintien des deux pièces 200, 300 l'une contre l'autre pendant la durée du brasage. Du fait que l'enclume 420 est lisse, et non profilée comme pour un 5 assemblage par le procédé de clinchage classique, aucun dépassement de matière, sous forme de bourrelet par exemple, ne peut se former. On évite donc d'avoir à effectuer une opération de reprise supplémentaire destinée à éliminer le bourrelet formé. L'assemblage des pièces est ainsi obtenu en une seule et unique opération. io La figure 4 illustre un exemple de réalisation pratique montrant des languettes 220, 320 assemblées selon le procédé de l'invention. Bien entendu, le trou d'assemblage peut être réalisé dans l'un ou l'autre des éléments d'assemblage, le choix de l'élément 320 fait sur les figures n'étant pas limitatif. is Le trou 321 d'assemblage montré sur les figures 3a à 3c est cylindrique. Il peut y avoir avantage cependant à utiliser un trou tronconique 321', comme représenté sur la figure 3d, pour une meilleure retenue de la matière de l'élément 220 dans le trou d'assemblage. Autrement dit, le moyen de liaison de l'élément d'assemblage 320 de la 20 plaque collectrice 300 comporte un trou 321 accueillant le moyen de liaison de l'élément d'assemblage 220 de la joue 200 et le moyen de liaison de la joue 200 est une partie de l'élément d'assemblage 220 de la joue 200 comprimée et écrouie dans le trou 321. De même, au lieu de réaliser un trou 321 traversant, comme sur les 25 figures 3a à 3c, on pourrait tout aussi bien réaliser un trou d'assemblage borgne. REVENDICATIONS1. Procédé d'assemblage de deux pièces (200, 300) munies chacune d'au moins un élément (220, 320) d'assemblage, ledit élément (220, 320) étant au moins une languette (220, 320) portée par une (lesdites pièces (200, 300), caractérisé en ce que ledit procédé comprend les étapes consistant à : - réaliser un trou (321 ; 321') d'assemblage dans l'élément (320) to d'assemblage d'une (300) desdites pièces, dite première pièce, - placer entre un poinçon (410) et une enclume lisse (420) lesdits éléments (220, 320) d'assemblage accolés l'un à l'autre, l'élément d'assemblage (320) de la première pièce (300) étant disposé contre ladite enclume (420), - enfoncer le poinçon (410) dans le trou (321 ; 321') d'assemblage à travers 15 l'élément (220) d'assemblage de la deuxième pièce (200). 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit trou (321) d'assemblage est de forme cylindrique. 20 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel ledit trou (321 ; 321') d'assemblage est un trou traversant. 4. Procédé de brasage de deux pièces (200, 300) d'un échangeur (10) de chaleur, caractérisé en ce que ledit procédé comprend les étapes consistant 25 à : - munir chacune des dites pièces d'au moins un élément (220, 320) d'assemblage, - assembler lesdites pièces (200, 300) conformément au procédé d'assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, 30 - braser lesdites pièces (200, 300) ainsi assemblées. 5. Echangeur (10) de chaleur, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux pièces (200, 300) brasées conformément au procédé de brasage selon la revendication 4. 6. Echangeur de chaleur comportant au moins une joue (200) et une plaque collectrice (300) munies chacune d'au moins un élément (220, 320) d'assemblage, ladite plaque collectrice (300) comportant une partie dite de réception des tubes et un bord périphérique (301, 302) entourant ladite partie io de réception des tubes, ledit bord périphérique comportant un partie dite d'extrémité (560) s'étendant selon un plan dit premier plan et étant munie dudit élément d'assemblage (320) et ladite joue comportant au moins un bord dit de liaison à la plaque collectrice (201, 202), ledit bord de liaison à la plaque collectrice (201, 202) étant munie dudit élément d'assemblage (220) dit is élément d'assemblage (220) de la joue, ledit élément d'assemblage (220) s'étendant selon un plan dit deuxième plan, caractérisé en ce que ledit élément d'assemblage (320) de ladite plaque collectrice (300) s'étend à partir de la partie d'extrémité (560) dudit bord périphérique et dans ledit premier plan et en ce que ledit premier plan est parallèle audit second plan. 20 7. Echangeur de chaleur selon la revendication précédente, dans lequel ledit élément d'assemblage (220) de la joue (200) est au moins en partie en vis-à-vis dudit élément d'assemblage (320) de la plaque collectrice (300) et dans lequel lesdits deux éléments d'assemblage de la joue et de la plaque 25 collectrice (220, 320) sont assujettis par des moyens de liaison mécanique. 8. Echangeur de chaleur selon la revendication précédente dans lequel lesdits moyens de liaison mécanique sont de type mâle-femelle. 30 9. Echangeur de chaleur de la revendication précédente, dans lequel ledit moyen de liaison dudit élément d'assemblage (320) de la plaque collectrice(300) comporte un trou (321, 321') accueillant ledit moyen de liaison dudit élément d'assemblage (220) de la joue (200) et dans lequel ledit moyen de liaison de la joue (200) est une partie dudit élément d'assemblage (220) de la joue (200) comprimée et écrouie dans ledit trou (321, 321').