Brevet FR3057947A1 — publié le 20180427

Dispositif de raccord pour un échangeur thermique de véhicule automobile Le domaine de l'invention est celui des échangeurs thermiques équipant les véhicules automobiles, et plus particulièrement les échangeurs thermiques disposés dans des boîtiers d'un système de chauffage et climatisation (aussi connu sous la dénomination« Heat Ventilation and Air Conditioning system » (« HVAC») en anglais) et ci-après dénommé boîtier de climatisation. L'invention concerne plus particulièrement le raccordement des tubulures de circulation (d'amenée et/ou de retour) du circuit de fluide caloporteur circulant dans un échangeur thermique aux embouts d'entrée et de sortie de ce dernier. Sur les véhicules automobiles, le boîtier de climatisation assure le chauffage, la ventilation et la climatisation, lorsqu'elle est présente, de l'habitacle. Les échangeurs thermiques, et en particulier le radiateur de chauffage, du boîtier de climatisation présentent des embouts d'entrée et de sortie qui sont raccordés de façon étanche à des conduits, ou tubulures, destinés au transfert de fluide caloporteur vers un autre organe du boîtier de climatisation. Une technique connue de raccordement d'une tubulure du circuit de fluide caloporteur à un embout d'un échangeur est illustrée sur les figures 1A et 1B, qui sont des vues en perspective et en coupe respectivement. Cette technique consiste à sertir l'embout 20 en aluminium de l'échangeur E sur le bourrelet 11 de la tubulure de circulation 1 qui est également en aluminium, après avoir disposé un joint d'étanchéité 30, ici un joint torique, entre la tubulure de circulation 1 et l'embout 20, sous le bourrelet 11. L'inconvénient de cette solution technique est qu'elle rend difficile la rotation de la tubulure par rapport à l'échangeur du fait du coefficient de friction élevé entre la tubulure en aluminium et l'embout en aluminium de l'échangeur thermique. Or, l'étape d'insertion de l'échangeur thermique dans le boîtier de climatisation peut nécessiter un pivotement de la tubulure pour permettre l'assemblage de l'extrémité libre de cette dernière. Par ailleurs, si l'échangeur thermique est défectueux, en cas de fuite par exemple, il n'est pas possible de remplacer l'échangeur thermique sans détériorer la tubulure, ce qui induit des coûts supplémentaires. 3057947 2 Pour pallier ces inconvénients, il a été proposé d'ajouter un lubrifiant (sous forme liquide ou de graisse) avant (figure 2A) ou après (figure 2B) le sertissage de l'embout 20 de l'échangeur sur le bourrelet 11 de la tubulure 1. L'addition du lubrifiant permet de diminuer le coefficient de friction entre la 5 tubulure en aluminium et l'embout en aluminium. Toutefois, cet ajout ne permet toujours pas une rotation aisée de la tubulure sur l'embout. L'ajout d'un lubrifiant n'est en outre pas souhaitable du fait des risques d'interactions du lubrifiant avec le fluide qui circule dans l'échangeur thermique et la tubulure. 10 L'invention a donc pour objectif de proposer un nouveau dispositif de raccord entre une tubulure d'admission ou de collecte de fluide caloporteur, et un embout d'entrée ou de sortie d'un échangeur de chaleur, qui pallie les inconvénients des techniques connues exposées ci-dessus. À cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de raccord d'un échangeur 15 thermique pour automobile comprenant une tubulure de circulation d'un fluide caloporteur et un embout pour l'entrée ou la sortie du fluide caloporteur dans l'échangeur thermique, la tubulure de circulation coopérant avec l'embout de l'échangeur thermique. Selon l'invention, le dispositif comprend en outre une rondelle disposée autour de 20 la tubulure de circulation, l'embout de l'échangeur thermique comprenant un logement aménagé pour recevoir l'extrémité de la tubulure et la rondelle, le logement étant prolongé par un rebord adapté pour être replié au moins en partie autour d'une première surface de la rondelle de sorte à solidariser l'embout de l'échangeur thermique avec la tubulure de circulation. 25 Ainsi, le raccordement de la tubulure et de l'embout de l'échangeur s'effectue par l'intermédiaire d'un élément mécanique rapporté de solidarisation de la tubulure à l'embout apte à supporter la pression de sertissage. Cette solution présente l'avantage de préserver les surfaces en appui de l'embout de l'échangeur de chaleur et de la tubulure de circulation, et donc de permettre le 30 remplacement de l'échangeur sans détériorer la tubulure, ce qui permet de réduire les coûts de maintenance. 3057947 3 L'ajout d'une rondelle pivot avec un coefficient de frottement différent permet de limiter la friction entre la tubulure et l'embout de l'échangeur qui sont en aluminium. Cette solution présente l'avantage de réduire les coefficients de frottement et donc de faciliter la rotation des tubulures, et plus généralement le montage du boîtier 5 de climatisation dans le véhicule. Selon un aspect particulier de l'invention, la rondelle présente une surface interne venant en appui annulaire sur un bourrelet extérieur de la tubulure de circulation. Selon un autre aspect particulier de l'invention, l'embout de l'échangeur thermique comprend une première gorge annulaire dans lequel est disposé un joint 10 d'étanchéité et une deuxième gorge annulaire contre laquelle prend appui une deuxième surface annulaire de la rondelle. Selon un aspect particulier de l'invention, la deuxième surface de la rondelle est essentiellement plane. Selon un autre aspect particulier de l'invention, la première surface de la rondelle 15 est essentiellement tronconique. Selon encore un autre aspect particulier de l'invention, la rondelle est fabriquée dans un matériau présentant un coefficient de frottement inférieur au coefficient de frottement du ou des matériaux constituant la tubulure de circulation et l'embout de l'échangeur thermique. 20 Selon un aspect particulier de l'invention, la rondelle est en matière plastique. Selon un aspect particulier de l'invention, la rondelle présente deux parties articulées comprenant des moyens d'encliquetage complémentaires. Selon un autre aspect particulier de l'invention, la rondelle est une rondelle spirale pouvant être aplatie. 25 L'invention propose également un dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation de véhicule automobile comprenant au moins un échangeur de chaleur équipé d'au moins un dispositif de raccord d'une tubulure de circulation d'un fluide caloporteur et d'un échangeur thermique pour l'entrée ou la sortie du fluide caloporteur dans l'échangeur thermique tel que décrit précédemment. 30 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description détaillée qui suit, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles : 3057947 4 les figures 1A et 1B sont des vues en perspective illustrant une technique connue de raccordement d'une tubulure à un embout d'un échangeur ; les figures 2A et 2B illustrent de façon schématique d'autres techniques connues de raccordement d'une tubulure à un embout d'un échangeur ; 5 les figures 3A et 3B sont des vues en perspective et en coupe respectivement d'une technique de raccordement d'une tubulure à un embout d'un échangeur selon un premier mode de réalisation de l'invention ; les figures 3C à 3E sont différentes vues d'un premier type de rondelle mise en oeuvre dans la solution de raccordement illustrée sur les figures 3A et 3B ; 10 les figures 4A à 4C illustrent la mise en place de la rondelle des figures 3C à 3E sur la tubulure avant formage de cette dernière ; les figures 5A et 5B sont des vues en perspective d'un deuxième type de rondelle ; les figures 5C et 5D sont des vues en perspective et en coupe 15 respectivement d'une technique de raccordement d'une tubulure à un embout d'un échangeur selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, qui met en oeuvre la rondelle des figures 5A et 5B ; les figures 6A et 6B sont des vues en perspective d'un troisième type de rondelle ; 20 les figures 6C et 6D sont des vues en perspective et en coupe respectivement d'une technique de raccordement d'une tubulure à un embout d'un échangeur selon un troisième mode de réalisation de l'invention, qui met en oeuvre la rondelle des figures 6A et 6B. Les figures 3A et 3B représentent un mode de réalisation de l'invention dans 25 lequel un raccordement d'une extrémité d'une tubulure d'amenée (ou de retour) de fluide caloporteur à un embout d'entrée (ou de sortie) de fluide caloporteur d'un échangeur thermique est représenté. Cet échangeur fait partie, par exemple, d'un circuit de refroidissement du moteur, ou de chauffage de l'habitacle, d'un véhicule automobile. La tubulure est une tubulure d'entrée ou de sortie de fluide caloporteur. Il 30 peut s'agir d'un réfrigérant, de l'eau glycolée ou de l'air. Cette application n'est bien entendu pas limitative, l'invention pouvant s'appliquer à d'autres types d'échangeur de chaleur, et à d'autres domaines. 3057947 5 La tubulure de circulation ou d'amenée (et/ou de retour) de fluide caloporteur 1 présente un coude 10 à l'extrémité duquel est formé un bourrelet 11 extérieur, ici de forme aplatie. L'échangeur thermique (non représenté sur les figures 3A et 3B) présente, quant 5 à lui, un embout 20 pour l'entrée et/ou la sortie du fluide caloporteur dans ledit échangeur et apte à recevoir l'extrémité de la tubulure de circulation 1 portant le bourrelet 11. Le raccordement entre la tubulure de circulation 1 et l'embout 20 de l'échangeur thermique met en oeuvre, ici, un joint torique 30 d'étanchéité situé du côté 10 du bourrelet 11 orienté vers l'embout 20. Conformément à l'invention, une rondelle 40, dite pivot, est insérée autour de la tubulure de circulation 1 et vient en appui sur le bourrelet 11 du côté opposé au joint torique 30. Cette rondelle 40 est ici en plastique. En particulier, l'embout 20 de l'échangeur thermique comprend un logement 15 200 adaptée pour recevoir le joint torique 30, l'extrémité 10 de la tubulure de circulation 1 portant le bourrelet 11, et la rondelle 40. Le logement 200 de l'embout 20 comprend ainsi une première partie 201 de diamètre intérieur légèrement supérieur au diamètre extérieur de la tubulure de circulation 1, et deux parties étagées 202, 203, de diamètre supérieur à celui de la première partie 201 et prolongeant cette dernière. La 20 partie étagée 202 intermédiaire forme une gorge annulaire configurée pour loger le joint torique d'étanchéité 30 et le bourrelet 11. La partie étagée 203 d'extrémité, quant à elle, forme une gorge annulaire plus large qui est configurée pour loger la rondelle 40 et présente un outre un rebord 204 configuré pour se replier en partie sur cette dernière. 25 L'extrémité libre de l'embout 20 de l'échangeur thermique est sertie sur la rondelle 40, qui sert d'entretoise, de sorte à solidariser l'embout 20 de l'échangeur thermique à la tubulure de circulation 1. Comme illustré sur les figures 3C à 3E, la rondelle 40 présente une forme convexe ou de coupelle. Elle présente ainsi une première surface, ou surface supérieure, 30 404 tronconique et une deuxième surface, ou surface inférieure, 405 plane. Elle présente en outre un orifice 403 de passage de la tubulure de circulation 1 prolongé par un chanfrein, ou surface interne, 402 qui vient au contact du bourrelet 11 de la tubulure 3057947 6 de circulation 1. La forme du chanfrein 402 épouse la forme du bourrelet 11. La deuxième surface annulaire 405 vient en appui contre un épaulement de l'embout 20 de l'échangeur thermique. Le rebord 204 de l'embout 20 de l'échangeur thermique est serti sur la périphérie de la première surface 404 de la rondelle 40 de sorte à solidariser la 5 tubulure de circulation 1 à l'embout 20 de l'échangeur thermique et permettre la rotation de la tubulure de circulation 1 par rapport à l'embout 20 de l'échangeur thermique. L'invention propose donc d'optimiser le raccordement d'une tubulure à un échangeur thermique d'un véhicule automobile par la mise en oeuvre d'une rondelle 10 additionnelle au niveau du bourrelet de la tubulure, sur laquelle est sertie l'extrémité de l'embout de l'échangeur thermique. Cette rondelle, fabriquée dans un matériau différent de la tubulure et de l'embout de l'échangeur, en plastique par exemple, permet de réduire les frottements/frictions entre la tubulure et l'embout de l'échangeur thermique et facilite 15 ainsi la rotation de la tubulure par rapport à l'embout. Les figures 4A à 4C illustrent la mise en place de la rondelle 40 plastique sur la tubulure de circulation 1 avant formage de cette dernière. Dans une première étape (figure 4A), la rondelle 40 est glissée sur la tubulure de circulation 1 droite par l'extrémité opposée à celle de la tubulure de circulation 1 présentant le bourrelet 11. 20 Dans une deuxième étape (figure 4B), la rondelle 40 est placée sur le bourrelet 11, puis la tubulure de circulation 1 droite est ensuite cintrée de sorte à former un ou plusieurs coudes 10 (troisième étape de la figure 4C). Dans une variante, le bourrelet peut être formé une fois la rondelle 40 glissée autour de la tubulure de circulation 1. Le cambrage de la tubulure de circulation 1 est 25 effectué une fois le bourrelet formé. Le diamètre de la rondelle 40 peut être adapté pour que la rondelle 40 puisse coulisser sur la tubulure de circulation 1 une fois celle-ci cambrée. Les figures 5A à 5D représentent un autre mode de réalisation de l'invention dans lequel la rondelle 40 plastique comprend deux parties 40A, 40B reliées entre elles 30 par une charnière 40C du type "charnière-film", c'est-à-dire réalisée par une zone de faible épaisseur de la matière plastique constitutive de la rondelle 40. 3057947 7 Les deux parties 40A, 40B présentent des moyens d'encliquetage 401A, 401B complémentaires. La rondelle 40 est dans sa position ouverte sur la figure 5A, et peut être fermée par encliquetage, ou clipsage, des deux parties 40A, 40B. 5 Comme illustré sur les figures 5C et 5D, la rondelle 40 est mise en place sur la tubulure de circulation 1 après formage de cette dernière. Pour ce faire, les deux parties 40A, 40B sont écartées et placées autour de la tubulure de circulation 1 au-dessus du bourrelet 11. La rondelle 40 est ensuite refermée autour de la tubulure de circulation 1 en rapprochant les deux parties 40A, 40B et en les solidarisant par encliquetage. La 10 rondelle 40 est placée en contact avec le bourrelet 11. Les figures 6A à 6D représentent un autre mode de réalisation de l'invention dans lequel la rondelle 40 plastique est une rondelle spirale. La figure 6A montre la rondelle 40 dans sa position déployée, et la figure 6B montre la rondelle 40 dans sa position à plat. 15 Comme illustré sur les figures 6C et 6D, la rondelle 40 est mise en place sur la tubulure de circulation 1 après formage de cette dernière. Pour ce faire, la rondelle 40 déployée est glissée par l'extrémité de la tubulure de circulation 1 autour de cette dernière, puis disposée au-dessus du bourrelet 11. La rondelle 40 est ensuite mise à plat de sorte à venir en contact avec le bourrelet 11. 20 La rondelle 40 pourra être réalisée en matière plastique telle que le polyamide chargé fibre de verre, le polyacétal chargé fibre de verre et/ou le polypropylène chargé fibre de verre. Ces matériaux offrent une bonne tenue à la compression, à l'abrasion, à la température, combinée à une faible dilatation thermique nécessaires à ce type d'application. 25 Dans une variante, la rondelle est en métal de sorte à abaisser le coefficient de frottement. La solution de l'invention est avantageuse en ce sens que les tubulures standard utilisées actuellement dans les boitiers de climatisation peuvent être utilisées dans la mise en oeuvre de l'invention. REVENDICATIONS1. Dispositif de raccord d'un échangeur thermique pour automobile comprenant une tubulure de circulation (1) d'un fluide caloporteur et un embout (20) pour l'entrée ou la sortie dudit fluide caloporteur dans ledit échangeur thermique, ladite tubulure de circulation (1) coopérant avec ledit embout (20) de l'échangeur thermique, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une rondelle (40) disposée autour de la tubulure de circulation (1), ledit embout (20) de l'échangeur thermique comprenant un logement (200) aménagé pour recevoir ladite extrémité de la tubulure (1) et ladite rondelle (40), ledit logement (200) étant prolongé par un rebord (204) adapté pour être replié au moins en partie autour d'une première surface (404) de la rondelle (40) de sorte à solidariser l'embout (20) de l'échangeur thermique avec la tubulure de circulation (1). 2. Dispositif de raccord selon la revendication 1, caractérisé en ce que la rondelle (40) présente une surface interne (402) venant en appui annulaire sur un bourrelet (11) extérieur de la tubulure de circulation (1). 3. Dispositif de raccord selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'embout (20) de l'échangeur thermique comprend une première gorge annulaire (202) dans lequel est disposé un joint d'étanchéité (30) et une deuxième gorge annulaire (203) contre laquelle prend appui une deuxième surface (405) annulaire de la rondelle (40). 4. Dispositif de raccord selon la revendication 3, caractérisé en ce que la deuxième surface (405) de la rondelle (40) est essentiellement plane. 5. Dispositif de raccord selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la première surface (404) de la rondelle (40) est essentiellement tronconique. 6. Dispositif de raccord selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la rondelle (40) est fabriquée dans un matériau présentant un coefficient de frottement 3057947 9 inférieur au coefficient de frottement du ou des matériaux constituant la tubulure de circulation (1) et l'embout (20) de l'échangeur thermique. 7. Dispositif de raccord selon la revendication 6, caractérisé en ce que la rondelle 5 (40) est en matière plastique. 8. Dispositif de raccord selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la rondelle (40) présente deux parties articulées (40A, 40B) comprenant des moyens d'encliquetage complémentaires (401A, 401B). 10 9. Dispositif de raccord selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la rondelle (40) est une rondelle spirale pouvant être aplatie. 10. Dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation de véhicule automobile, 15 caractérisé en ce qu'il comprend au moins un échangeur de chaleur équipé d'au moins un dispositif de raccord d'une tubulure de circulation (1) d'un fluide caloporteur et d'un embout (20) pour l'entrée ou la sortie dudit fluide caloporteur dans ledit échangeur thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 9. 20