Brevet FR3109211A1 — publié le 20211015

Boîte de circulation de fluide pour échangeur de chaleur, notamment échangeur de chaleur pour véhicule automobile, ladite boîte (10) comprenant une plaque collectrice (12), destinée à recevoir des tubes dudit échangeur, ladite boîte (10) comprenant en outre un couvercle (18), ladite boîte collectrice (10) présentant un orifice débouchant (32), formé sur l’un des deux parmi le couvercle (18) et la plaque collectrice (12), et un relief de fixation (34), réalisé par une déformation borgne de matière, sur l’autre des deux parmi le couvercle (18) et la plaque collectrice (12), ledit relief de fixation (34) permettant un accrochage du couvercle (18) et de la plaque collectrice (12) en étant logé à l’intérieur dudit orifice (32), ledit orifice (32) ou ledit relief (34) étant réalisé en regard d’une chambre (20) de circulation du fluide définie au moins en partie par ladite plaque collectrice (12) et ledit couvercle (18). Figure pour l'abrégé : 3 BOITE DE CIRCULATION DE FLUIDE ET ECHANGEUR DE CHALEUR, NOTAMMENT POUR VEHICULE AUTOMOBILE, COMPRENANT UNE TELLE BOITE L’invention concerne une boîte de circulation de fluide et un échangeur, notamment pour véhicule automobile, comprenant une telle boîte. Il s’agit en particulier d’un radiateur de refroidissement, destiné à être positionné en face avant du véhicule, à l’arrière de la calandre. Dans ce domaine, il est connu des échangeurs comprenant un faisceau configuré pour permettre un échange de chaleur entre un fluide caloporteur et un flux d’air passant à travers la calandre. Ils comprennent en outre des boîtes dans lesquels le fluide caloporteur circule vers ou en provenance du faisceau. Lesdites boîtes comprennent des plaques collectrices, traversées par des tubes de circulation du fluide, et des couvercles définissant avec les plaques collectrices une chambre de circulation du fluide. Selon une première technologie, les couvercles sont sertis sur les plaques collectrices, l’étanchéité entre les deux pièces étant assurée par un joint élastomère. Selon une autre technologie, les couvercles et les plaques collectrices sont brasés l’un à l’autre. Selon cette technologie, il est nécessaire de pré-assembler les couvercles et les plaques collectrices, avant brasage, de manière à ce que les mouvements relatifs entre les uns et les autres soient limités. En effet, cela est nécessaire pour que la boîte, une fois brasée, présente des dispersions de fabrication qui restent limitées. Cela est également nécessaire pour que le brasage s’effectue de façon satisfaisante, en particulier pour que la brasure puisse se répartir au niveau des zones d’interface entre les couvercles et les plaques collectrices et réalise une fixation étanche. De nombreuses solutions ont été proposées pour réaliser un tel pré-assemblage. Elles nécessitent cependant des configurations de boîtes complexes ou encombrantes. Elles peuvent aussi générer des risques de fuite du fluide. L’invention a pour objectif de pallier au moins en partie les inconvénient précités et propose à cette fin une boîte de circulation de fluide pour échangeur de chaleur, notamment échangeur de chaleur pour véhicule automobile, ladite boîte comprenant une plaque collectrice, destinée à recevoir des tubes dudit échangeur, ladite boîte comprenant en outre un couvercle, ladite boîte collectrice présentant un orifice débouchant, formé sur l’un des deux parmi le couvercle et la plaque collectrice, et un relief de fixation, réalisé par une déformation borgne de matière, sur l’autre des deux parmi le couvercle et la plaque collectrice, ledit relief de fixation permettant un accrochage du couvercle et de la plaque collectrice en étant logé à l’intérieur dudit orifice, ledit orifice ou ledit relief étant réalisé en regard d’une chambre de circulation du fluide définie au moins en partie par ladite plaque collectrice et ledit couvercle. En positionnant l’orifice ou le relief en regard de la chambre de circulation, on limite l’encombrement de la boîte, en particulier selon la direction longitudinale des tubes de l’échangeur. En outre, en prévoyant un orifice débouchant pour accueillir le logement de fixation, plutôt qu’un logement formé par emboutissage, cela permet de loger le relief sans entraîner la surépaisseur de matière que formerait l’embouti. Par ailleurs, le relief de fixation étant réalisé par une déformation borgne, cela permet d’éviter d’avoir affaire à un autre orifice débouchant que celui dans lequel ledit relief est logé. On limite de la sorte les risques de fuite grâce à une double épaisseur de paroi au voisinage du relief. Autrement dit, l’invention ne nécessite pas de trous débouchant à travers la matière au voisinage du relief. Encore autrement dit, ledit relief n’est obtenu ni par crevage ni par découpe. Il est aussi à noter que l’invention permet d’utiliser des configurations de couvercles et de plaques collectrices particulièrement simples. L’échangeur conforme à l’invention pourra également présenter les caractéristiques suivantes, prises seules ou selon toutes combinaisons techniquement possibles qui forment autant de modes de réalisation de l’invention : - ledit relief s’étend dans la limite d’une épaisseur dudit orifice, - ledit relief est configuré pour être accueilli dans ledit orifice lors d’un mouvement d’assemblage du couvercle sur la plaque collectrice, - ledit couvercle et ladite plaque collectrice sont destinés à être insérés l’un dans l’autre selon une direction sensiblement orthogonale à un fond dudit couvercle et/ou de ladite plaque collectrice, - ledit couvercle est partiellement inséré dans ladite plaque collectrice, - ledit orifice est formé dans la plaque collectrice et ledit relief est formé dans le couvercle, - ladite plaque collectrice et/ou ledit couvercle sont munis de bords longitudinaux libres, - ledit orifice et/ou ledit relief sont situés à distance desdits bords longitudinaux libres, - les bords longitudinaux libres de la plaque collectrice présentent dans l’épaisseur un chanfrein de guidage pour l’introduction du couvercle, - ladite plaque collectrice présente une butée destinée à coopérer avec l’un des bords longitudinaux libres du couvercle, - ladite boîte présente plusieurs dits orifices et plusieurs dits reliefs associés ainsi que plusieurs dites butées, - les butées sont décalées selon un axe longitudinal de la boîte par rapport aux orifices, - ledit relief présente une configuration permettant un encliquetage dans l’orifice, - ledit orifice présente une section juste supérieure à une section transversale d’une base dudit relief, - ledit orifice présente une largeur et/ou une longueur comprise entre 1 et 10 mm, - ledit orifice présente des arêtes vives, - ledit relief présente un bord vif destiné à faire butée contre un côté dudit orifice, ledit relief présente un bord doux destiné à faciliter l’introduction du couvercle dans la plaque collectrice, - ledit couvercle présente un plat entre l’un de ses bords longitudinaux libres et ledit bord doux du ou des reliefs voisins, - ledit plat est situé en regard d’une paroi plane de la plaque collectrice, - ledit couvercle présente une section transversale en U, - ladite plaque collectrice présente une section transversale en U, orientée de façon opposée au couvercle, - ladite boîte comprend en outre des cloisons d’extrémité fermant ladite chambre de circulation du fluide, - ledit couvercle présente des formes de positionnement desdites cloisons, - ladite plaque collectrice présente une fente de passage d’une joue latérale de l’échangeur, - ladite fente est positionnée de manière à ce que ladite joue vienne en regard, voire au contact d’une face externe de l’une desdites cloisons. L’invention concerne aussi un échangeur de chaleur, notamment pour véhicule automobile, comprenant une boîte telle que décrite plus haut. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 illustre en perspective une vue éclatée, partielle, un exemple d’échangeur selon l’invention, - la figure 2 illustre en perspective une vue éclatée d’une boîte collectrice de l’échangeur de la figure 1, - la figure 3 illustre en perspective, selon une vue de coupe transversale, la boîte de la figure 2. Comme illustré à la figure 1, l’invention concerne un échangeur de chaleur, notamment pour véhicule automobile. Ledit échangeur est en particulier configuré pour être fixé sur un châssis de véhicule automobile, par exemple derrière une calandre dudit véhicule de sorte à être traversé par un flux d’air ayant préalablement traversé la calandre. Ledit échangeur est intégré, notamment, dans une boucle dans laquelle circule un fluide caloporteur destiné au refroidissement de différents composants du véhicule. Ledit échangeur comprend, par exemple, un faisceau configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide caloporteur et ledit flux d’air. Ledit faisceau comprend des tubes de circulation du fluide caloporteur et des ailettes ondulées définissant au moins en partie une surface d’échange avec l’air, les ailettes étant situés entre deux tubes voisins. L’échangeur comprend deux joues latérales 2 bordant le faisceau. Pour ne pas alourdir la figure, les tubes et les ailettes n’ont pas été représentés. Les tubes et les ailettes ainsi que les joues 2 sont, par exemple, en métal ou alliage de métaux, notamment en alliage d’aluminium. Avantageusement, tout ou partie de ces composants présentent en surface un alliage de brasage. Ledit échangeur comprend en outre des boîtes collectrices 10 définissant une chambre 20 de circulation du fluide caloporteur. A la figure 1, seule l’une de ces boîtes a été illustrée, l’autre se trouvant au niveau d’un bord opposé du faisceau. Ladite boîte s’étend selon une direction axiale parallèle un axe Z. Comme illustré à la figure 2, ladite boîte collectrice 10 comprend une plaque collectrice 12, recevant les tubes dudit échangeur. Ladite boîte collectrice est de la sorte traversée par les tubes de circulation, par exemple au niveau d’orifices de passage 14. Lesdits orifices de passage 14 sont préférentiellement bordés de collets 16, par exemple définis par une déformation locale de la plaque collectrice 12 et/ou tournés vers l’intérieur de la boîte. Lesdits collets 16 sont destinés à être en contact avec une surface extérieure des tubes. Ladite boîte collectrice 10 comprend en outre un couvercle 18 fixé sur ladite plaque collectrice 12. Ledit couvercle 18 présente ici une section transversale en U. Ladite plaque collectrice 12 présente également une section transversale en U, orientée de façon opposée au couvercle 18. Ladite boîte collectrice 10 et ledit couvercle 18 définissent des parois longitudinales de la chambre de circulation 20 du fluide caloporteur. Ledit couvercle 18 et ladite plaque collectrice 12 sont destinés à être insérés l’un dans l’autre selon une direction Y sensiblement orthogonale à un fond 24 dudit couvercle 18 et/ou à un fond 26 de ladite plaque collectrice 12. Ici, ledit couvercle 18 est inséré dans ladite plaque collectrice 12, en particulier partiellement inséré. Bien que cela ne soit pas illustré, l’inverse est possible tout en restant conforme à l’invention. Ladite plaque collectrice 12 est munie de bords longitudinaux 40 libres, situés en vis-à-vis de flancs 42 du couvercle 18. Ledit couvercle 18 est muni de bords longitudinaux 44 libres, situés en vis-à-vis de flancs 46 de la plaque collectrice. Les bords longitudinaux 40 de la plaque collectrice présentent ici, dans l’épaisseur, un chanfrein 48 de guidage pour l’introduction du couvercle 18. Ladite boîte collectrice 10 comprend en outre des cloisons 22 d’extrémité fermant ladite chambre 20 de circulation du fluide, au niveau de côtés latéraux de ladite chambre 20 de circulation. Lesdites cloisons 22 sont ici prises en sandwich entre la plaque collectrice 12 et le couvercle 18, en suivant leur contour intérieur. Elles sont situées, notamment, légèrement en retrait de bords d’extrémité axiale de ladite plaque collectrice 12 et dudit couvercle 18. Ledit couvercle 18 pourra présenter des encoches 23 destinés à accueillir une portion périphérique des cloisons 22. Ladite boîte 10 pourra encore comprendre une tubulure 11 d’entrée et/ou de sortie du fluide. Ladite tubulure 11 est insérée dans un passage, ici ménagé dans le couvercle 18. La plaque collectrice 12 et le couvercle 18, voire les cloisons 22 et/ou la tubulure 11, sont, par exemple, en métal ou alliage de métaux, notamment en alliage d’aluminium. Avantageusement, tout ou partie de ces composants présentent en surface un alliage de brasage. On dispose de la sorte d’un échangeur entièrement métallique dont tous les composants peuvent être brasés entre eux, y compris le couvercle. Ceci permet un assemblage de l’échangeur sans opération mécanique tel qu’un sertissage de pièces et sans avoir à utiliser de joint élastomère d’étanchéité entre les pièces. La circulation du fluide caloporteur s’effectue, par exemple, de la façon suivante. Le fluide caloporteur pénètre dans l’échangeur par l’une des boîtes collectrices 10 à l’intérieur de laquelle il est distribué dans les tubes de circulation. Il parcoure alors les tubes de circulation et débouche de chacun des tubes de circulation dans la boîte de collectrice se trouvant au niveau du côté opposé et sort de l’échangeur. Au niveau du faisceau, un échange de chaleur a lieu entre le fluide caloporteur et le flux d’air par conduction de chaleur à travers les parois des tubes de circulation et les ailettes. L’assemblage s’effectue avantageusement de la façon suivante. On forme le faisceau par empilage des tubes et des ailettes puis on positionne les joues latérales de chaque côté. Les tubes sont alors introduits dans les orifices 14 des plaques collectrices 12 puis on positionne les cloisons 22 et le couvercle 18 sur la plaque collectrice 12. Une fois tous ces composants préassemblés, on procède au brasage afin d’obtenir une fixation définitive et étanche des composants entre eux. Cela étant, il est aussi envisageable de former indépendamment les boîtes collectrices 10 et le faisceau puis de les rapporter l’un sur l’autre par la suite. On comprend qu’un bon pré-positionnement des pièces entre elles avant brasage est favorable à la bonne réalisation des boîtes collectrices et plus généralement de l’échangeur. Dans ce but, ledit couvercle 18 présente ici des formes 28, par exemple des rainures permettant un positionnement desdites cloisons 22. Dans le mode de réalisation illustré, lesdites rainures 22, prévues par paire, forment en particulier une gorge de guidage et de maintien provisoire desdites cloisons 22 entre deux rainures d’une même paire. Lesdites formes 28 sont réalisées, notamment, sous la forme d’emboutis. Par ailleurs, ladite plaque collectrice 12 présente des fentes 30 de passage des joues latérales 2 de l’échangeur. Lesdites fentes 30 sont positionnées de manière à ce que lesdites joues 2 viennent en regard, voire en contact, d’une face externe desdites cloisons 22. Comme illustré à la figure 3, à nouveau dans le but d’un bon pré-positionnement des pièces, ladite boîte collectrice 10 présentent des orifices débouchant 32, formés sur l’un des deux parmi le couvercle 18 et la plaque collectrice 12, et des reliefs de fixation 34, réalisés par une déformation borgne de matière, sur l’autre des deux parmi le couvercle 18 et la plaque collectrice 12, lesdits reliefs de fixation permettant un accrochage du couvercle 18 et de la plaque collectrice 12. Par « déformation borgne de matière », on entend sans la réalisation de trous débouchant à travers la matière au voisinage du relief. Autrement dit, lesdits reliefs sont obtenus ni par crevage ni par découpe. Ici, lesdits orifices 32 sont formés dans la plaque collectrice 12 et lesdits reliefs 34 sont formés dans le couvercle 18. En outre, lesdits reliefs 34 sont respectivement logés à l’intérieur desdits orifices 32, lesdits orifices 32 ou lesdits reliefs 34 étant réalisés en regard de la chambre de circulation du fluide. Ici, ce sont les reliefs qui sont situés en regard de la chambre de circulation 20 du fluide caloporteur. Une telle configuration permet un pré-assemblage de plaque collectrice 12 et du couvercle 18 tout en limitant, voire en éliminant, les surépaisseurs de matière ou les formes complexes rencontrées dans les boîtes des échangeurs de l’état de l’art. L’assemblage conforme à l’invention est en outre particulièrement fiable. Lors du brasage, un joint de brasure se forme le long des bords longitudinaux libres 40, 44 de la plaque collectrice 12 et/ou du couvercle 18, assurant l’étanchéité. Préférentiellement, lesdits orifices 32 et/ou lesdits reliefs 34 associés sont situés à distance desdits bords longitudinaux libres 40, 44. On décrit dans la suite l’un desdits orifices 32 et le relief 34 associés tout en sachant que l’ensemble des orifices 32 et des reliefs 34 associés d’une même boîte sont préférentiellement identiques. Avantageusement, ledit relief 34 s’étend dans la limite d’une épaisseur dudit orifice 32. On entend par là qu’une extrémité distale dudit relief 34 ne dépasse pas extérieurement dudit orifice 32. Le relief 34 reste au contraire confiné dans celui-ci, compte-tenu de l’épaisseur de matière de la pièce, ici la plaque collectrice 12, dans laquelle ledit orifice 32 est ménagé. Ladite boîte collectrice 10 ne présente donc pas une épaisseur supérieure à la somme des épaisseurs de paroi de plaque collectrice 12 et du couvercle 18, y compris au niveau et au voisinage de l’orifice 32 et du relief 34 associé. Ledit relief 34 est configuré pour être accueilli dans ledit orifice 32 lors d’un mouvement d’assemblage du couvercle sur la plaque collectrice. Selon l’exemple de mise en œuvre illustré, il s’agit donc, comme déjà évoqué, d’un mouvement selon la direction Y. Ledit orifice 32 présente une section transversale, avantageusement fermée, juste supérieure à une section transversale d’une base 36 dudit relief 34. Ceci favorisera un remplissage de l’espace laissé libre entre des parois latérales dudit orifice 32 et dudit relief 34 par du matériau de brasage, sans que cela soit d’ailleurs nécessaire puisque, comme déjà évoqué, un brasage intervient préférentiellement le long des bords longitudinaux libres 40, 44 de la plaque collectrice 12 et/ou du couvercle 18. Ledit orifice 32 présente, par exemple, une largeur et/ou une longueur comprise entre 1 et 10 mm. Ledit orifice 32 présente avantageusement des arêtes vives pour favoriser la fixation du relief 34. Ledit relief 34 présente préférentiellement une configuration permettant un encliquetage dans l’orifice 32. Il présente ici un bord 50 vif destiné à faire butée contre un côté 52 dudit orifice 32, empêchant le retrait du couvercle 18 de la plaque collectrice 12 une fois le relief 34 inséré dans l’orifice 32. Ledit relief 34 présente en outre un bord 54 doux destiné à faciliter l’introduction du couvercle 18 dans la plaque collectrice 12 malgré la présence du relief 32, notamment par coopération avec le chanfrein 48. Ledit couvercle 18 présente un plat 56 entre ses bords longitudinaux libres 44 et ledit bord doux 52 du ou des reliefs 34 voisins. Ledit plat 56 est situé en regard d’une paroi plane de la plaque collectrice 12, en particulier de ses flancs favorisant de la sorte un bon contact et donc un bon brasage entre la plaque collectrice 12 et le couvercle 18, y compris au voisinage des orifices 32 et reliefs 34. Avantageusement, ladite plaque collectrice 12 présente des butées 58, destinées à coopérer avec les bords longitudinaux libres 44 du couvercle 18. Elles déterminent la profondeur d’insertion du couvercle 18 dans la plaque collectrice 12. Lesdites butées 58 font saillie intérieurement. Autrement dit, la boîte 10 est configurée de sorte que les reliefs 34 soient situés dans leur orifice 32 associé quand le couvercle 18 vient en contact des butées 58 et un éventuel démontage du couvercle 18 est alors évité grâce auxdits reliefs 34, notamment par butée de leur bord vif 50 contre le côté 52 correspondant dans les orifices 32. Les butées 58 sont avantageusement décalées axialement par rapport aux orifices 32, notamment vers une partie centrale de la boîte 10. Avantageusement, les cloisons 22 sont configurés pour ne pas faire obstacle ou à tout le moins venir en contact avec le fond de la plaque collectrice 12 et/ou le fond du couvercle 18 simultanément à la mise en contact du couvercle 18 sur les butées 58 et/ou l’introduction des reliefs 34 dans les orifices 32 associés. Lesdits reliefs 34 et/ou lesdites butées 58 sont obtenus, par exemple, par emboutissage et/ou matriçage de la plaque collectrice 12 et/ou, respectivement, dudit couvercle 18. Boîte de circulation de fluide pour échangeur de chaleur, notamment échangeur de chaleur pour véhicule automobile, ladite boîte (10) comprenant une plaque collectrice (12), destinée à recevoir des tubes dudit échangeur, ladite boîte (10) comprenant en outre un couvercle (18), ladite boîte collectrice (10) présentant un orifice débouchant (32), formé sur l’un des deux parmi le couvercle (18) et la plaque collectrice (12), et un relief de fixation (34), réalisé par une déformation borgne de matière, sur l’autre des deux parmi le couvercle (18) et la plaque collectrice (12), ledit relief de fixation (34) permettant un accrochage du couvercle (18) et de la plaque collectrice (12) en étant logé à l’intérieur dudit orifice (32), ledit orifice (32) ou ledit relief (34) étant réalisé en regard d’une chambre (20) de circulation du fluide définie au moins en partie par ladite plaque collectrice (12) et ledit couvercle (18). Boîte selon la revendication précédente dans laquelle ledit relief (34) s’étend dans la limite d’une épaisseur dudit orifice (32). Boîte selon l’une quelconque des revendications précédentes dans laquelle ledit couvercle (18) et ladite plaque collectrice (12) sont destinés à être insérés l’un dans l’autre selon une direction sensiblement orthogonale à un fond (24, 26) de ladite plaque collectrice (12) et/ou dudit couvercle (18), ledit relief (34) étant configuré pour être accueilli dans ledit orifice (32) lors d’un mouvement d’assemblage du couvercle (18) sur la plaque collectrice (12). Boîte selon l’une quelconque des revendications précédentes dans laquelle ladite plaque collectrice (12) et/ou ledit couvercle (18) sont munis de bords longitudinaux libres (40, 44). Boîte selon la revendication précédente dans laquelle ledit orifice (32) et/ou ledit relief (34) sont situés à distance desdits bords longitudinaux libres (40, 44). Boîte selon l’une des revendications 4 ou 5 dans laquelle les bords longitudinaux libres (40) de la plaque collectrice (12) présentent dans l’épaisseur un chanfrein (48) de guidage pour l’introduction du couvercle (18). Boîte selon l’une des revendications 4 à 6 dans laquelle ladite plaque collectrice (12) présente une butée (58), destinée à coopérer avec l’un des bords longitudinaux libres (44) du couvercle (18). Boîte selon l’une quelconque des revendications précédentes dans laquelle ledit relief (34) présente une configuration permettant un encliquetage dans l’orifice (32). Boîte selon la revendication précédente dans laquelle ledit relief (34) présente un bord vif (50) destiné à faire butée contre un côté (52) dudit orifice (32) et un bord doux (54) destiné à faciliter l’introduction du couvercle (18) dans la plaque collectrice (12). Echangeur de chaleur comprenant une boîte (10) selon l’une quelconques des revendications précédentes.