Brevet FR3089608A1 — publié le 20200612

Description Titre de l'invention : PROCEDE D'ASSEMBLAGE D'UNE BOÎTE COLLECTRICE POUR ECHANGEUR DE CHALEUR [0001] L'invention a trait au domaine de l'automobile et plus particulièrement aux échangeurs de chaleur pour systèmes de climatisation des véhicules automobiles. [0002] Les véhicules automobiles sont, en général, pourvus (l'un système de climatisation dont l'objectif principal est de fournir (le l'air frais ou chaud dans l'habitacle. [0003] Les systèmes de climatisation des véhicules automobiles comprennent dans leur forme simplifiée un circuit (le climatisation muni d'un compresseur qui permet de comprimer et faire circuler un fluide frigorigène dans le circuit, d'un détendeur pour abaisser la pression du fluide frigorigène, et de deux échangeurs de chaleur respectivement un condenseur et un évaporateur. [0004] Il est connu des évaporateurs se présentant sous la forme de plusieurs faisceaux su- perposés les uns sur les autres et dans lesquels circule le fluide frigorigène. Afin de faire circuler uniformément le fluide frigorigène dans les faisceaux de l'échangeur de chaleur, il comprend une ou plusieurs boîte(s) collectrice(s) en relation avec les faisceaux. [0005] Il est connu des boites collectrices comprenant unc plaque collectrice, un couvercle monté sur la plaque collectrice et définissant avec celle-ci au moins deux compartiments. [0006] Avant d'effectuer l'opération de brasage, qui consiste à chauffer les éléments à fixer ensemble dans un four à unc température prédéterminée de fusion du matériau de brasage, lesdits éléments sont préassemblés entre eux. [0007] Lc pré assemblage du couvercle sur la plaque collectrice est réalisé par diverses techniques. Selon l'une de ces techniques, la plaque collectrice définit avec le couvercle au moins deux compartiments ainsi que précédemment évoqué. Les deux compartiments sont séparés par un pied central faisant office de cloison entre les compartiments. L'étanchéité entre les deux compartiments est d'une importance cruciale, car en effet, un problème d'étanchéité diminuerait significativement l'efficacité de l'échangeur de chaleur voire le rendrait inutilisable. Au cours de l'opération de brasage le pied central est fixé à la plaque collectrice, cloisonnant de ce fait les compartiments. Afin de garantir un brasage efficace, c'est-à-dire un pied central étanche, plusieurs fentes sont pratiquées dans la plaque collectrice, ces fentes accueillant un pion faisant saillie du couvercle. Les pions ainsi insérés dans les fentes permettent un meilleur contact entre le pied central du couvercle et la plaque collectrice, améliorant de ce fait le brasage et permettant une meilleure étanchéité. 2 [0008] Bien que cette technique fonctionne, elle présente des inconvénients. La plaque col- lectrice doit être percée selon des dimensions précises sur toute sa longueur d'une part, et les pions du couvercle doivent être précisément agencés d'autre part, ceci afin que l'insertion dudit couvercle dans ladite plaque collectrice soit possible. En pratique, il est fréquent, que les pions ne s'insèrent pas dans les trous de la plaque collectrice. Un autre inconvénient, est que le montage est plus difficile à réaliser. Un autre risque est que le matériau de brasage ne remplisse pas correctement les trous si bien que l'étanchéité peut être compromise. [0009] Ainsi il est prévu en premier lieu, un procédé d'assemblage d'une boîte collectrice d'un échangeur de chaleur, comprenant : - un couvercle se présentant sous la forme d'un profilé comprenant deux lobes reliés entre eux par une portion centrale, - une plaque collectrice comprenant une zone centrale destinée à venir en contact avec la portion centrale, procédé dans lequel celui-ci comprend les étapes successives suivantes : - une première étape dans laquelle le couvercle est rapporté sur la plaque collectrice de sorte que la portion centrale soit en contact avec la zone centrale, - une deuxième étape dans laquelle la portion centrale est fixée à la zone centrale, - une troisième étape dans laquelle le couvercle et la plaque collectrice sont assemblés par brasage. [0010] Simple à mettre en oeuvre, ce procédé ne nécessite pas le perçage de trous le long de la plaque collectrice. Il permet d'éviter l'ajout de pions le long du couvercle. L'assemblage est rendu moins fastidieux pour l'opérateur. En outre, les risques de problèmes d'étanchéité sont réduits en raison de l'absence des trous sur la plaque collectrice. [0011] Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues seules ou en com- binaison : [0012] - après la première étape et avant la deuxième étape, le procédé comporte une opération de maintien en position dans laquelle la portion centrale du couvercle est maintenue sur la zone centrale, des bords latéraux du couvercle étant mis en contact avec des zones latérales de la plaque collectrice ; [0013] - la plaque collectrice comporte des pattes déformables bordant les zones latérales, et après l'opération de maintien en position et avant la deuxième étape, le procédé comporte une opération de préfixation dans laquelle les pattes défonnables sont pliées en direction du couvercle, de sorte que lesdites pattes déformables viennent en contact avec les bords latéraux du couvercle ; [0014] - la préfixation est un sertissage ; [0015] - la portion centrale est fixée à la zone centrale par clinchage dans la deuxième étape 3 [0016] - le clinchage est réalisé le long de la portion centrale selon une pluralité de points différents ; [0017] - le clinchage est réalisé au moyen d'un outil extérieur comprenant une pluralité de supports de clinchage et une pluralité de poinçons, chaque poinçon étant positionné en regard d'un support de clinchagc, les supports de clinchagc définissant une matrice, la plaque collectrice et la portion centrale étant situées entre les poinçons et les supports de clinchagc ; [0018] - les poinçons présentent un diamètre d'environ 2 millimètres ; [0019] - les supports de clinchagc présentent un diamètre d'environ 3 millimètres. [0020] TI est prévu en deuxième lieu un boîte collectrice fabriquée au moyen d'un procédé tel que précédemment décrit. Une telle boîte collectrice portera la trace de la fixation, en particulier du clinchagc, opérée entre le couvercle et la plaque collectrice. [0021] TI est prévu dans en dernier lieu, un échangeur de chaleur comprenant une boîte col- lectrice tel que précédemment décrit. [0022] D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la des- cription ci-après en relation avec les dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs : - [Figure 1 ]: la figure 1 est une vue en deux dimensions de face d'une boîte collectrice selon l'invention en cours d'assemblage ; - [Figure 2 ]: la figure 2 est une vue en perspective de la figure 1 ; - [Figure 3 ]: la figure 3 est une autre vue en perspective des figures 1 et 2 ; - [Figure 4 ]: la figure 4 est une représentation schématique d'un procédé selon l'invention ; - [Figure 5 ]: la figure 5 est une vue en perspective d'un échangeur de chaleur comportant une boîte collectrice assemblée selon le procédé de l'invention. [0023] Sur la figure 1 est représentée une boîte 1 collectrice en cours d'assemblage, d'un échangeur 22 de chaleur. Dans le mode de réalisation représenté sur les figures, l'échangeur 22 de chaleur est un évaporateur. L'échangeur 22 de chaleur comprend deux faisceaux 23 d'échange de chaleur destinés à être parcouru par un fluide frigorigène. Les faisceaux 23 sont positionnés l'un derrière l'autre de manière à être traversés successivement par un flux d'air les traversant. Le faisceau 23 comprend des tubes dont seule une extrémité est visible sur les figures. Les tubes sont disposés parallèlement les uns aux autres. Pour améliorer l'échange thermique, les faisceaux comprennent des intercalaires, non illustrés, disposés entre et au contact de deux tubes voisins dans le même faisceau. [0024] La boîte 1 collectrice comporte un couvercle 2 et une plaque 3 collectrice. [0025] Le couvercle 2 se présente sous la forme d'un profilé comprenant deux lobes 4. Les lobes 4 sont reliés entre par une portion 5 centrale. La portion 5 centrale est sensiblement plane La portion 5 centrale définit avec une portion 21 intérieure des lobes, un pied 6 central. Chaque lobe 4 comporte à l'une de ses extrémités opposées à la portion 5 centrale, un bord 7 latéral notamment plan et continu. Ainsi la boîte 1 collectrice comporte deux compartiments 8 séparés l'un de l'autre par le pied 6 central. [0026] La plaque 3 collectrice comprend une pluralité d'ouvertures 9. Les ouvertures 9 sont destinées à accueillir les extrémités des tubes (non représentés) d'un échangeur de chaleur. [0027] Préférentiellement, les faisceaux et les boîtes collectrices sont formés de composants en aluminium ou alliage d'aluminium, brasés entre eux. L'échangeur 22 de chaleur est configure, par exemple, pour permettre une circulation du fluide frigorigène en série dans les deux faisceaux 23. Dans chacun des faisceaux 23, le fluide frigorigène pourra circuler en une seule passe, c'est-à-dire, dans le même sens dans chacun des tubes du même faisceau. En variante, la boîte collectrice pourra être configurée, par exemple à l'aide de cloisons placées dans les compartiments, pour que le fluide circulaire en plusieurs passes dans l'un ou chacun des faisceaux. Entre deux passes voisines du même faisceau, le fluide frigorigène circule dans deux sens opposés. L'échangeur de chaleur est configure pour que le fluide frigorigène passe dans l'un des compartiments puis dans l'autre selon le sens de son écoulement. [0028] La plaque collectrice comporte une zone 10 centrale située entre deux rangées d'ouvertures 9. Les ouvertures sont destinées à recevoir les tubes des faisceaux 23. La plaque 3 collectrice comprend des zones 11 latérales de part et d'autre des ouvertures 9, à l'opposé de la zone 10 centrale. [0029] La zone 10 centrale de la plaque 3 collectrice est destinée à venir en contact avec la portion 5 centrale du couvercle 2, et, les zones 11 latérales sont destinées à venir en contact avec les bords 7 latéraux dudit couvercle 2. [0030] Dans ce qui suit, il sera décrit un procédé d'assemblage de la boîte 1 collectrice. De manière plus précise, il est question, d'un procédé d'assemblage du couvercle 2 de la boîte 1 collectrice sur la plaque 3 collectrice. [0031] Le procédé comporte les étapes suivantes successives. [0032] Dans une première étape 12, le couvercle 2 est rapporté sur la plaque 3 collectrice. La portion 5 centrale du couvercle 2 est mise en contact avec la zone 10 centrale de la plaque 3 collectrice. La mise en contact est réalisée tout le long du couvercle 2 et de la plaque 3 collectrice qui présentent préférentiellement des dimensions longitudinales identiques. [0033] Dans une deuxième étape 13 la portion 5 centrale est fixée à la zone 10 centrale. La fixation du couvercle 2 sur la plaque 3 collectrice est effectuée, par exemple, par clinchage. Le clinchage est une technique de fixation consistant à déformer la matière localement. [0034] Le clinchage est ici réalisé le long de la portion 5 centrale sur une pluralité de points différents. Sur les figures, on peut voir, que le clinchagc est réalisé sur quatre points différents. Toutefois, en fonction de la longueur de la plaque 3 collectrice et du couvercle 2, le nombre de points peut varier. [0035] Le clinchage est réalisé au moyen d'un outil 14 extérieur. Cet outil 14 extérieur comporte des supports 15 de clinchage définissant une matrice et des poinçons 16. Une matrice est une contre-empreinte de l'extrémité du poinçon 16. Chaque poinçon 16 est positionné en regard d'un support 15 de clinchagc. L'opération de clinchage est réalisée en positionnant la zone 10 centrale de la plaque 3 collectrice et la portion 5 centrale du couvercle 2 entre les poinçons 16 et les supports 15 de clinchagc. [0036] Avantageusement les poinçons 16 présente un diamètre d'environ 2 millimètres. Ceci permet une préfixation solide du couvercle 2 sur la plaque 3 collectrice tout en diminuant au plus la largeur du pied 6 central. [0037] Les supports 15 de clinchagc présentent un diamètre d'environ 3 millimètres. Ceci permet une préfixation solide du couvercle 2 sur la plaque 3 collectrice tout en permettant au support 15 de clinchagc de s'insérer dans la largeur de la zone 10 centrale, c'est-à-dire, sans empiéter sur les ouvertures 9. [0038] Dans une troisième étape 17 le couvercle 2 et la plaque 3 collectrice sont assemblés ensembles, et définitivement, par brasage. D'autres éléments (non représentés) de la boîte 1 collectrice pourront être ajoutés avant le brasage, notamment des cloisons de fermeture des boîtes collectrices. Lesdites cloisons de fermeture sont notamment situées aux extrémités longitudinales des boîtes collectrices pour fermes les compartiments 5. Des points de clinchage conformes à l'invention pourront être réalisés à proximité desdites cloisons de fermeture. Il pourra en être de même pour d'éventuelles cloisons internes disposées dans les boîtes collectrices pour orienter la circulation du fluide. [0039] Entre la première étape 12 et la deuxième étape 13, le procédé comporte une opération 18 de maintien en position du couvercle 2 sur la plaque 3 collectrice. Dans cette opération 18 de maintien en position, les bords 7 latéraux sont mis en contact avec les zones 11 latérales de la plaque 3 collectrice. [0040] Ainsi qu'on peut le voir sur les figures, la plaque 3 collectrice est munie de pattes 19 déformables, ici des dents de sertissage, bordant les zones 11 latérales et faisant saillie de la plaque 3 collectrice. Après l'opération 18 de maintien en position, mais avant la deuxième étape 13, le procédé comporte une opération 20 dite de préfixation qui consiste à sertir le couvercle 2 sur la plaque 3 collectrice. Dans cette opération 20 de préfixation du couvercle 2 sur la plaque 3 collectrice, les pattes 19 déformables sont pliées en direction du couvercle 2 de sorte que lesdites pattes 19 déformables viennent 6 en contact avec les bords 7 latéraux dudit couvercle 2. [0041] A l'issue de l'opération 20 de préfixation, le couvercle 2 et la plaque 3 collectrice sont solidaires l'un de l'autre. -11 est avantageux d'effectuer les opérations de maintien en position et de préfixation entre la première étape 12 et la deuxième étape 13, c'est-à-dire, avant le clinchagc de la portion 5 centrale sur la zone 10 centrale afin de faciliter le sertissage. Dans un autre ordre, notamment après la deuxième étape 13, le sertissage peut être rendu difficile car les bords 7 latéraux peuvent se trouver trop éloignées des zones 11 latérales de la plaque 3 collectrice empêchant alors le pliage des bords 7 latéraux. 7 [Revendication 1]