Brevet FR2975766A1 — publié le 20121130

-1-Échangeur thermique L'invention concerne un échangeur thermique, notamment pour véhicule automobile. On connaît de tels échangeurs utilisés dans le domaine automobile, notamment dans le domaine des moteurs thermiques suralimentés. Dans ce cas, l'échangeur thermique encore appelé refroidisseur d'air de suralimentation (en abrégé RAS), permet de refroidir l'air de suralimentation du moteur par échange thermique avec un autre fluide comme de l'air extérieur ou un liquide comme l'eau du circuit de refroidissement du moteur, formant ainsi un échangeur du type air/air ou liquide/air. De tels échangeurs comportent généralement des boîtes collectrices de fluide et un faisceau d'échange thermique comprenant un empilement de tubes ou de plaques définissant des canaux de circulation respectifs pour les fluides, de façon à permettre un échange thermique entre les deux fluides circulant au sein du faisceau. Selon une solution connue, les boîtes collectrices sont rapportées sur un carter recevant le faisceau d'échange thermique. La fixation peut être réalisée par exemple par soudage. Cependant, certains échangeurs thermiques ne présentent pas une bonne tenue 20 mécanique du fait du manque de soudure entre les boîtes collectrices et le carter du faisceau. Par ailleurs, dans certains échangeurs de l'état de la technique, on prévoit un accostage dit «à bords soyés » entre les pièces à souder. Pour cela, on prévoit que l'extrémité d'une des pièces soit encastrée dans l'autre pièce avant le soudage. 25 Toutefois, cette solution n'est pas adaptée à une variation de la hauteur du faisceau, notamment lors du brasage de l'échangeur. Selon une autre solution connue, les pièces à souder présente au niveau du plan à souder des angles vifs. Ces angles vifs peuvent former obstacle à l'arc électrique dans le cas d'un soudage à arc électrique. 30 Il s'en suit la projection importante de métal d'apport sur les pièces à souder. 2975766 -2- Une reprise de la pièce ou encore le nettoyage de la pièce peut s'avérer nécessaire. L'invention a pour objectif de proposer un échangeur thermique permettant une opération de soudage améliorée entre les boîtes collectrices et le carter du faisceau, ne 5 présentant pas les inconvénients de l'art antérieur. À cet effet, l'invention a pour objet un échangeur thermique, notamment pour véhicule automobile, ledit échangeur comprenant : un faisceau d'échange thermique entre fluides, un carter de réception dudit faisceau, et 10 au moins une boîte collectrice de fluide soudée audit carter, caractérisé en ce que ledit échangeur présente au moins un décrochement à la jonction entre ladite au moins une boîte collectrice et ledit carter, et en ce que ledit décrochement est sensiblement oblique par rapport au plan d'appui entre ladite au moins une boîte collectrice et ledit carter. 15 Le décrochement entre une boîte collectrice et le carter permet de former une poche de réception du métal d'apport pour le soudage, permettant de pallier les accostages dits « à bords soyés ». En outre, le bord oblique sans angle vif du décrochement permet d'obtenir une opération de soudage améliorée sans projection importante de métal d'apport sur les 20 pièces à souder. Ceci peut permettre notamment de contrôler plus facilement la qualité de soudure. Ledit échangeur peut en outre comporter une ou plusieurs caractéristiques suivantes, prises séparément ou en combinaison : 25 ledit au moins un décrochement est situé sur ladite au moins une boîte collectrice; ledit au moins un décrochement est situé sur ledit carter; ledit au moins un décrochement est un chanfrein; ladite au moins une boîte collectrice présente une interface périphérique de contact soudée à une bordure périphérique associée dudit carter; 30 ladite au moins une boîte collectrice présente un décrochement sur la périphérie de 2975766 -3- ladite interface de contact; ledit carter présente un décrochement sur la périphérie de ladite bordure de carter; ladite au moins une boîte collectrice présente une surface externe sensiblement alignée à la surface externe dudit carter; 5 ladite interface de contact présente une hauteur sensiblement égale à la hauteur de ladite bordure associée de carter; ledit échangeur est configuré pour refroidir l'air de suralimentation d'un moteur thermique. 10 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels : la figure 1 représente un échangeur thermique, la figure 2 est une vue éclatée de l'échangeur de la figure 1, 15 la figure 3 représente de façon schématique une vue en coupe au niveau de la jonction entre une boîte collectrice et un carter de l'échangeur de la figure 1 ou 2, la figure 4 une boîte d'entrée de l'échangeur présentant un chanfrein, la figure 5 représente une boîte de sortie de l'échangeur présentant un chanfrein, la figure 6 est une vue zoomée d'une portion de la figure 5 représentant le chanfrein. 20 Dans ces figures, les éléments sensiblement identiques portent les mêmes références. On a représenté sur les figures 1 et 2, un échangeur 1 thermique notamment pour 25 véhicule automobile. Cet échangeur est par exemple disposé dans un circuit d'alimentation en air d'un moteur, et est configuré pour refroidir l'air de suralimentation pour moteur thermique, tel qu'un moteur de véhicule automobile. Cet échangeur 1 comporte un faisceau 3 d'échange thermique entre un premier 30 fluide tel que l'air de suralimentation et un deuxième fluide tel que le liquide de -4- refroidissement, et un dispositif d'admission 5 du premier fluide par exemple au moteur. Le faisceau 3 comporte un empilement de tubes ou plaques (non représentés). L'empilement des tubes ou plaques permet de délimiter d'une part des premiers canaux pour la circulation du premier fluide, et d'autre part des seconds canaux pour la circulation du second fluide. Le faisceau 3 est reçu dans un carter 7. Selon l'exemple illustré, le carter 7 présente une forme générale sensiblement parallélépipédique avec deux petits côtés latéraux 9 et deux grands cotés latéraux 11. Le carter 7 présente par exemple deux enveloppes 13 latérales au niveau des petits côtés 9 et est par exemple ouvert au niveau des grands côtés latéraux 11. Le carter 7 présente en outre un couvercle 15 et un fond de boîtier 17. Selon le mode de réalisation illustré, le couvercle 15 présente une tubulure d'entrée 19 et une tubulure de sortie 21 pour le second fluide. Les enveloppes latérales 13, le couvercle 15 et le fond de boîtier 17 sont par exemple réalisés en matériau plastique. Comme mentionné précédemment, l'échangeur 1 comporte en outre un dispositif 5 d'admission du premier fluide au moteur. Ce dispositif d'admission comporte deux boîtes collectrices 23 et 25 pour le premier fluide : une boîte d'entrée 23 et une boîte de sortie 25. Les boîtes collectrices 23,25 sont par exemple des boîtes moulées. Les boîtes collectrices 23 et 25 sont respectivement disposées au niveau d'un grand côté latéral 11 du carter 7, et reposent également sur les petits côtés 9, de sorte qu'après avoir traversé le faisceau 3, le premier fluide quitte l'échangeur 1 pour alimenter le moteur. Selon le mode de réalisation décrit c'est la boîte de sortie 25 qui est fixée sur la culasse du moteur (non représenté) pour permettre l'admission de l'air refroidi, et forme donc une boîte d'admission du premier fluide. On parle également de diffuseur pour identifier la de boîte de sortie 25. 2975766 -5- Dans ce cas, la boîte de sortie 25 peut être directement assemblée sur la culasse du moteur (non représenté). Afin de permettre l'admission de l'air refroidi dans chacun des cylindres du moteur (non représenté), la boîte de sortie 25 comporte au moins une ouverture (non 5 visible sur les figures) formant section de passage pour l'air refroidi. La boîte de sortie 25 est donc ouverte pour permettre la circulation de l'air de suralimentation du moteur. Le positionnement des boîtes d'entrée 23 et de sortie 25 est donné à titre illustratif. Ainsi, le premier fluide, ici l'air de suralimentation pénètre dans l'échangeur 1 10 par la boîte d'entrée 23 pour le premier fluide, circule dans le faisceau 3 d'échange thermique puis sort de l'échangeur 1 par la boîte de sortie 25 pour le premier fluide afin d'alimenter le moteur (non représenté). Quant au second fluide, il pénètre dans le faisceau 3 d'échange thermique, par la tubulure d'entrée 19 pour le second fluide, circule dans le faisceau 3 d'échange 15 thermique, pour échanger de la chaleur avec l'air de suralimentation à refroidir et quitte ensuite le faisceau 3 d'échange thermique par la tubulure de sortie 21 pour le second fluide. Par ailleurs, les boîtes collectrices 23,25 sont rapportées sur le carter 7 par 20 soudage. Dans l'exemple illustré, les boîtes collectrices 23,25 sont soudées au niveau des grands côtés latéraux 11 du carter 7. Les boîtes collectrices 23,25 sont donc également soudées sur les petits côtés 9. Plus précisément, la boîte d'entrée 23 peut comporter une interface périphérique 25 de contact 27 qui est soudée sur une bordure périphérique 29 associée d'un côté latéral ouvert 11 du carter 7. De même, la boîte de sortie 25 ou diffuseur peut comporter une interface périphérique de contact 31 qui est soudée sur une bordure périphérique 33 associée de l'autre côté latéral ouvert 11 du carter 7. 30 2975766 -6- En outre, en se référant à la figure 3, l'échangeur 1 présente au moins un décrochement 37 entre la boîte d'entrée 23 et le carter 7. Un tel décrochement 37 est réalisé dans l'épaisseur de matière de la boîte d'entrée 23 et/ou dans l'épaisseur de matière du carter 7. 5 Le ou les décrochements 37 permettent de former une poche 35 de réception de métal d'apport pour le soudage entre la boîte d'entrée 23 et le carter 7. Autrement dit, le décrochement 37 est disposé dans l'épaisseur de matière de la boite d'entrée 23 (ou de sortie) et/ou le carter 7. De même, l'échangeur 1 présente au moins un décrochement 39 entre la boîte de 10 sortie 25 et le carter 7. Un tel décrochement 39 est réalisé dans l'épaisseur de matière de la boîte de sortie 25 et/ou dans l'épaisseur de matière du carter 7. Le ou les décrochements 39 permettent de former une poche 35 de réception de métal d'apport pour le soudage entre la boîte de sortie 25 et le carter 7. 15 Cette poche 35, contrairement aux accostages dits « à bords soyés », est adaptée à une faible variation de hauteur du faisceau 3. Cette poche 35 permet d'assurer une pénétration suffisante de la soudure et donc une bonne tenue mécanique de l'échangeur 1. La poche 35 de réception est prévue entre chaque boîte collectrice 23,25 et le 20 carter 7. Ainsi, la poche 35 présente une portion de liaison 35a entre une boîte collectrice 23,25 et le carter 7, et deux bords latéraux 35b,35c qui s'étendent à partir de la portion de liaison 35a. Cette poche 35 peut être définie sur toute la périphérie entre les boîtes 25 collectrices 23,25 et le carter 7. Dans l'exemple illustré (cf figures 2 et 3), la poche 35 entre la boîte d'entrée 23 et le carter 7 est formée entre l'interface de contact 27 et la bordure 29 associée du carter 7. Et, la poche 35 entre la boîte de sortie 25 et le carter 7 est formée entre l'interface de contact 31 et la bordure 33 associée du carter 7. 30 Une interface périphérique de contact 27,31 d'une part et une bordure 29,33 de 2975766 -7- carter d'autre part délimitent donc la poche 35. Les bords latéraux de la poche 35 sont donc formés par exemple par la périphérie d'une interface périphérique de contact 27,31 d'une part et par la bordure associée 29,33 de carter d'autre part. 5 En outre, le décrochement 37,39 est sensiblement oblique par rapport au plan d'appui entre une boîte collectrice 23,25 et le carter 7. De ce fait, la poche 35 présente au moins un bord latéral 35b sensiblement oblique par rapport au plan d'appui entre une boîte collectrice 23,25 et le carter 7. Ainsi, au moins un bord latéral 35b de la poche 35 va en s'éloignant de l'autre bord latéral 35c. 10 Selon le mode de réalisation illustré, la poche 35 présente une forme générale sensiblement en « V », avec un bras latéral 35c sensiblement vertical et l'autre bras latéral 35b sensiblement incliné par rapport au bras vertical 35c. Selon une variante de réalisation représentée sur les figures 3 et 4, le 15 décrochement 37 se situe sur la boîte d'entrée 23. Ce décrochement est par exemple un chanfrein 37. Ce chanfrein 37 forme le bord oblique 35b de la poche 35 entre la boîte d'entrée 23 et le carter 7. Selon l'exemple illustré, le chanfrein 37 est formé sur la périphérie du pied de boîte 27 de la boîte d'entrée 23. 20 En variante ou en complément, le bord oblique 35b de la poche 35 peut être formé par un décrochement, tel qu'un chanfrein au niveau du carter 7, par exemple sur la bordure 29 du carter 7 associée au pied de boite 27 de la boîte d'entrée 23. De même, en se référant aux figures 3, 5 et 6, le décrochement 39 se situe sur la 25 boîte de sortie 25. Ce décrochement 39 est par exemple un chanfrein 39. Ce chanfrein 39 forme le bord oblique 35b de la poche 35 entre la boîte d'entrée 23 et le carter 7 est formé par. Le chanfrein 39 peut être formé sur la périphérie du pied de boîte 31 de la boîte 30 de sortie 25. 2975766 -8- En variante ou en complément, le bord oblique 35b de la poche 35 peut être formé par un décrochement tel qu'un chanfrein au niveau du carter 7, par exemple sur la bordure 33 du carter 7 associée au pied de boite 31 de la boîte de sortie 25. Avec un tel décrochement oblique tel qu'un chanfrein 37,39, lors de l'opération 5 de soudage par exemple à arc électrique, entre les boîtes collectrices 23,25 et le carter 7, il n'y a pas de bord à angle vif au niveau de la boîte collectrice 23,25 risquant de former obstacle à l'arc électrique, et donc il n'y a pas de projection importante du métal d'apport en dehors de la poche 35 formant des résidus sur les pièces à souder. 10 En outre, en se référant à nouveau à la figure 3, les surfaces externes 41,43,45 des pièces à souder, la boîte d'entrée 23 ou la boîte de sortie 25 avec le carter 7, sont sensiblement alignées. On entend ici par « externe » un élément orienté vers l'extérieur de l'échangeur 1. 15 Ainsi, la boîte d'entrée 23 présente par exemple une surface externe 41 sensiblement alignée avec une surface externe 43 du carter 7. À cet effet, selon le mode de réalisation illustré, l'interface de contact 27 de la boîte d'entrée 23 présente une hauteur h, et la bordure 29 associée du côté latéral ouvert 11 du carter 7 présente une hauteur h' sensiblement égale à la hauteur h du pied de boîte 20 27. De même, la boîte de sortie 25 présente par exemple une surface externe 45 sensiblement alignée avec la surface externe 43 du carter 7. L'interface de contact 31 de la boîte de sortie 25 présente par exemple une hauteur h, et la bordure 33 associée de l'autre côté latéral 11 ouvert du carter 7 présente 25 une hauteur h' sensiblement égale à la hauteur h du pied de boîte 31. Ceci permet encore d'améliorer le soudage entre les boîtes collectrices 23,25 et le carter 7. On comprend donc qu'un tel échangeur 1 avec au moins un décrochement 37,39 30 sensiblement oblique entre les pièces à souder, ici les boîtes collectrices 23,25 et le 2975766 -9- carter 7, permet d'éviter la projection de métal d'apport sur les pièces à souder et donc d'améliorer l'aspect visuel de la soudure, tout en assurant une pénétration suffisante de la soudure. Ceci permet en outre de contrôler plus facilement la qualité de la soudure. 5 REVENDICATIONS1. Échangeur thermique, notamment pour véhicule automobile, ledit échangeur comprenant : - un faisceau (3) d'échange thermique entre fluides, - un carter (7) de réception dudit faisceau (3), et - au moins une boîte collectrice (23,25) de fluide soudée audit carter (7), caractérisé en ce que ledit échangeur présente au moins un décrochement (37,39) à la jonction entre ladite au moins une boîte collectrice (23,25) et ledit carter (7), et en ce que ledit décrochement (37,39) est sensiblement oblique par rapport au plan d'appui entre ladite au moins une boîte collectrice (23,25) et ledit carter (7). 2. Échangeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit au moins un décrochement (37,39) est situé sur ladite au moins une boîte collectrice (23,25). 3. Échangeur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit au moins un décrochement est situé sur ledit carter (7). 4. Échangeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit au moins un décrochement (37,39) est un chanfrein. 5. Échangeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite au moins une boîte collectrice (23,25) présente une interface périphérique de contact (27,31) soudée à une bordure périphérique (29,33) associée dudit carter (7). 6. Échangeur selon la revendication 2 prise en combinaison avec la revendication 5, caractérisé en ce que ladite au moins une boîte collectrice (23,25) présente un décrochement (37,39) sur la périphérie de ladite interface de contact (27,31). 2975766 -11- 7. Échangeur selon la revendication 3 prise en combinaison avec la revendication 5, caractérisé en ce que ledit carter (7) présente un décrochement sur la périphérie de ladite bordure (29,33) de carter. 8. Échangeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce 5 que ladite au moins une boîte collectrice (23,25) présente une surface externe (41,45) sensiblement alignée à la surface externe (43) dudit carter (7). 9. Échangeur selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, prise en combinaison avec la revendication 8, caractérisé en ce que ladite interface de contact (27,31) présente une hauteur (h) sensiblement égale à la hauteur (h') de ladite bordure 10 (29,33) associée de carter. 10. Échangeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est configuré pour refroidir l'air de suralimentation d'un moteur thermique.