EP3140604A1 - Collecteur pour un échangeur thermique de véhicule automobile - Google Patents

Collecteur pour un échangeur thermique de véhicule automobile

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EP3140604A1
EP3140604A1 EP15720987.5A EP15720987A EP3140604A1 EP 3140604 A1 EP3140604 A1 EP 3140604A1 EP 15720987 A EP15720987 A EP 15720987A EP 3140604 A1 EP3140604 A1 EP 3140604A1
Authority
EP
European Patent Office
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tubes
manifold
plate
collector
seal
Prior art date
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Granted
Application number
EP15720987.5A
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German (de)
English (en)
Other versions
EP3140604B1 (fr
Inventor
Samuel BRY
Patrick Boisselle
Erwan ETIENNE
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Valeo Systemes Thermiques SAS
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Systemes Thermiques SAS filed Critical Valeo Systemes Thermiques SAS
Publication of EP3140604A1 publication Critical patent/EP3140604A1/fr
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Publication of EP3140604B1 publication Critical patent/EP3140604B1/fr
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0219—Arrangements for sealing end plates into casing or header box; Header box sub-elements
    • F28F9/0224—Header boxes formed by sealing end plates into covers
    • F28F9/0226—Header boxes formed by sealing end plates into covers with resilient gaskets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/02—Tubular elements of cross-section which is non-circular
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • F28F21/06—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of plastics material
    • F28F21/062—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of plastics material the heat-exchange apparatus employing tubular conduits
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    • F28F21/08—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of metal
    • F28F21/081—Heat exchange elements made from metals or metal alloys
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    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/008—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for vehicles
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    • F28F2225/08—Reinforcing means for header boxes
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2275/00—Fastening; Joining
    • F28F2275/12—Fastening; Joining by methods involving deformation of the elements
    • F28F2275/122—Fastening; Joining by methods involving deformation of the elements by crimping, caulking or clinching

Definitions

  • the invention relates to the field of heat exchangers, in particular for motor vehicles. More specifically, the invention relates to a manifold for a heat exchanger comprising a bundle of tubes and at least one manifold, also called water box.
  • the collector receives the tubes through tube receiving orifices which are openings made at regular intervals in the collector, these intervals defining a pitch of the tubes.
  • an aluminum collector can not accommodate as many tubes as it would be possible to do with a steel collector because we can not reduce the pitch of the tubes below a certain value. This is because the mechanical strength of an aluminum collector must be large enough to withstand the pressure of a coolant during normal use of the exchanger, and therefore the aluminum thickness of a such collector shall not be less than 1, 2 millimeters. Since this type of collector is made by stamping, if an aluminum thickness greater than or equal to 1.2 mm is used, it is no longer possible to obtain a reduced pitch of the tubes. Indeed, one can not achieve a stamping die that allows both to obtain a reduced tube pitch combined with a thickness greater than or equal to 1, 2 mm, because in this case there would not be enough left space for the material of the matrix between the receiving holes of the tubes.
  • Document WO 2009/058395 discloses a collector which comprises a tube-receiving part made of aluminum, which also acts as a collection box and comprises a plastic reinforcement. This reinforced manifold makes it possible to reduce the thickness of material used for the collector and the tubes.
  • the collector of the prior art does not reduce the pitch of the tubes sufficiently to accommodate a larger number of tubes in order to improve the heat efficiency of the exchanger.
  • the collector of the prior art does not allow the exchanger to achieve optimal thermal performance.
  • the present invention aims to overcome the aforementioned drawbacks by providing in particular a collector capable of receiving a larger number of tubes and whose mass is decreased.
  • the subject of the invention is a collector for a motor vehicle heat exchanger, configured to receive heat exchange tubes, comprising:
  • a metal plate intended to be traversed by the tubes and having two longitudinal edges for crimping the collector on a collecting box
  • a plate comprising a polymeric material superimposed on the metal plate and provided with tube receiving orifices.
  • the term "polymer plate” refers to the plate comprising a polymeric material.
  • the above collector is reinforced by the polymer plate, which allows the use of an aluminum metal plate whose thickness is less than 1, 2 mm.
  • the reduction in thickness of the metal plate of the collector makes it possible to manufacture it by stamping by reducing the pitch of the tubes to values similar to those encountered on the steel collectors.
  • such a collector can accommodate a larger number of heat exchange tubes. This results in an improvement in the heat efficiency of the exchanger, while the mass of the collector is reduced.
  • the polymer plate strengthens the pressure resistance and improves the seal between the tubes, such a collector is less subject to failures such as coolant leaks, for example.
  • the receiving orifices are orifices for passage of the tubes through the plate which is intended to be traversed by the tubes.
  • the collector may further comprise one or more of the following features, taken alone or in combination.
  • a wall of the polymer plate is configured so that the ends of the tubes come flush with this wall.
  • the tubes do not protrude from the polymer plate and therefore their ends do not protrude inside the manifold, which eliminates turbulence flow phenomena of the fluid in the manifold.
  • the polymer plate has a generally flat shape and has a thickness of between 3 and 8 millimeters, preferably around 5 millimeters.
  • the respect of this thickness range for the polymer plate significantly improves the mechanical strength of the collector and also makes it possible to reduce the thickness of the metal plate.
  • the polymer plate comprises means for stiffening the header box, these means preferably comprising pion receiving orifices formed in the manifold.
  • these stiffening means improve the stability and cohesion of the manifold with respect to the manifold, which limits the risk of leakage of the exchanger.
  • a seal is arranged between the metal plate and the polymer plate.
  • this seal provides a double sealing function, namely the seal between the tubes and the manifold and the seal between the manifold and the manifold.
  • the seal serves as a connecting element between the two plates, which facilitates the handling operations of the collector during assembly of the exchanger.
  • the seal has a flat portion, sandwiched between the metal plate and the polymer plate, and preferably provided with chimneys configured to be shod around the tubes. Such chimneys improve the seal between the tubes and the tube receiving holes.
  • the seal comprises a peripheral bead for sealing between on the one hand the manifold and on the other hand at least one of the two plates.
  • this bead avoids the risk of leakage of the exchanger.
  • the tube-receiving orifices provided on the polymeric plate include a seal-retaining shoulder configured so that the seal is pressed against that shoulder when a tube is received in the receiving port.
  • the seal is easier to position on the manifold and its positioning is durably improved.
  • the invention also relates to a plate comprising a polymer material for a collector as described above.
  • the invention also relates to a seal for a collector as described above.
  • the invention also relates to a header and a collector as described above.
  • FIG. 1 is a perspective view of a collector according to a first embodiment on which a bundle of tubes is arranged
  • FIG. 2 is a perspective view of a collector according to a second embodiment.
  • the exchanger is a radiator provided with a row of heat exchange tubes 12 intended to conduct a coolant in the exchanger. It could alternatively be another type of exchanger, such as for example a charge exchanger.
  • the manifold is configured to receive the tubes 12 of the exchanger by their ends 14 and to be assembled with a manifold 16.
  • the manifold 10 is constituted by a metal plate 18, a seal 20 and a plate of polymeric material 22, hereinafter referred to as a polymer plate.
  • the metal plate 18 is intended to be traversed by the tubes 12 and to be crimped on the manifold 16.
  • the metal plate 18 is a stamped sheet having a central rectangular panel 24 provided with oval openings regularly spaced and shaped for the passage of the tubes 12.
  • the metal plate 18 is provided with side panels forming longitudinal folded edges 26 and transverse (not shown) for crimping the manifold 10 on the manifold 16. These edges 26 comprise crimping teeth 28 of rectangular shape which are intended to facilitate the crimping operation of the metal plate 18.
  • the seal 20 is arranged between the metal plate 18 and the polymer plate 22. For this purpose, it comprises a flat portion 30, sandwiched between the metal plate and the polymer plate.
  • This flat portion 30 of rectangular shape is provided with chimneys 32 configured to be shod around the tubes 12.
  • These chimneys 32 have an oval shape and project on each side of the flat portion 30 of the seal, that is to say that they comprise upper parts 34 projecting from the collecting box 16 and lower parts 36 projecting below the flat portion of the seal.
  • the chimneys 32 comprise lips 38 disposed on the side walls of the upper portions 34. These lips 38 are provided to bear on a shoulder 40 formed in the orifices 42 for receiving the tubes of the polymer plate.
  • the seal comprises a peripheral bead 44 intended to seal between on the one hand the manifold 16 and on the other hand at least one of the two plates 18, 22.
  • the seal is made of an elastomeric material conventionally used in heat exchangers and well known to those skilled in the art.
  • the polymer plate 22 is superimposed on the metal plate 18 for receiving the tubes.
  • the receiving orifices 42 of the tubes have an oblong shape while the shoulders 40 of the seal retainer 20 have a substantially oval shape.
  • Each shoulder 40 is configured so that the lip 38 of the seal is pressed against this shoulder 40 when a tube 12 is received in a receiving orifice 42.
  • the tubes are slightly flared at their ends 14, which improves the plating of the chimney 32 of the seal against the shoulder 40.
  • the polymer plate 22 comprises stiffening means 46, 48 of the manifold 16, these means comprising, along each edge of the plate 22, rows of receiving holes of stiffening pins 48 formed in the header box 16. Each hole opens laterally into the side face 23 of the polymer plate 22 forming a slot.
  • edges 49 of the slot are separated by a distance less than the diameter of each orifice. It is thus understood that these orifices are shaped so as not to allow the stiffening pins 48 to emerge laterally from the polymer plate 22 and to keep them perpendicular to the plate 22.
  • stiffening means are therefore configured to better withstand the tensile and rotational forces that are induced by a separation of the side walls 39 of the collector box under the effect of the pressure of the fluid inside the exchanger.
  • the thickness of the polymer plate 22 is between 3 and 8 millimeters and preferably close to 5 millimeters.
  • the manifold 16 forms a lid on the top of the manifold. It is made from a thermosetting material. A portion 52 of the manifold 16 which faces an upper wall 54 of the polymer plate 22 has a half-cylinder profile to withstand the pressure of the fluid. This half-cylindrical portion 52 of the manifold is extended on its sides by the side walls 39 each having a step 56, also called “sidewalk" by the skilled person.
  • the step 56 defines an internal shoulder 58 which is intended to bear against the plate of polymer material 22.
  • the internal shoulder 58 carries the stiffening pins 48 oriented towards the polymer plate.
  • Each pin is connected to the step 56 by a strip of material 57 forming an internal stiffening rib of the manifold 16. This strip of material 57 is provided to be able to pass through one of the slots 49.
  • the step 56 forms an outer shoulder 60 for receiving the crimping teeth 28 when they are bent after the crimping step.
  • the collector is reinforced by the polymer plate 22 but also because of the presence of the stiffening means 46, 48 of the manifold, it is possible to optimize (reduce or eliminate) the number of reinforcing ribs .
  • the top of the flat portion 30 of the seal accommodates the polymer plate 22, with the chimneys 32 surrounding the heat exchange tubes 12 and the peripheral bead 44 surrounding the polymer plate 22. More specifically, the chimneys 32 project beyond above the seal 20 by surrounding the ends 14 of the tubes 12 and are flush with the upper wall 54 of the polymer plate 22. This upper wall 54 is configured so that the ends 14 of the tubes arrive, like the chimneys 32, flush with this wall.
  • the tubes of the exchanger have straight ends, that is to say ones which do not comprise retaining flares, that is to say a widening of the tubes. the function of which is to prevent the sliding of said tubes towards the outside of the header box 16.
  • the latter comprises orifices whose contour corresponds throughout its height to the oval profile of the tubes, and that is to say that the orifices of the plate do not include a shoulder.
  • the upper parts of the chimneys of the seal have a profile identical to that of the tubes and are devoid of lip. This embodiment, of simpler design, can lower the manufacturing cost of the exchanger.
  • the collector 10 is not limited to the embodiments shown and other embodiments will become apparent to those skilled in the art. It is in particular possible to vary the general shape of the polymer plate 22. As it is molded, it is relatively easy to provide that it comprises shapes in volume or to provide that it comprises reliefs intended for example to simplify the positioning of the tubes 12 in the receiving holes 42. Furthermore, to further simplify the manufacture, it is also possible to envisage not providing stiffening means 46, 48, but in this case the collecting box will need to be more ribbed. .

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Abstract

L'invention concerne un collecteur (10) pour un échangeur thermique de véhicule automobile configuré pour recevoir des tubes (12) d'échange thermique. Le collecteur comporte : - une plaque métallique (18) destinée à être traversée par les tubes (12) et comportant deux bords longitudinaux (26) pour le sertissage du collecteur (10) sur une boîte collectrice(16), et - une plaque (22) comprenant un matériau polymère, superposée à la plaque métallique (18) et munie d'orifices de réception (42) des tubes (12).

Description

Collecteur pour un échangeur thermique de véhicule automobile
L'invention se rapporte au domaine des échangeurs thermiques, en particulier pour véhicules automobiles. Plus précisément, l'invention concerne un collecteur pour un échangeur thermique comprenant un faisceau de tubes et au moins une boîte collectrice, également appelée boîte à eau.
Généralement, le collecteur reçoit les tubes par l'intermédiaire d'orifices de réception des tubes qui sont des ouvertures réalisées à intervalles réguliers dans le collecteur, ces intervalles définissant un pas des tubes.
Afin d'améliorer la performance d'échange thermique de l'échangeur, on peut réduire le pas des tubes, ce qui permet au collecteur de pouvoir accueillir un plus grand nombre de tubes.
On sait qu'un collecteur en aluminium ne peut pas accueillir autant de tubes qu'il serait possible de le faire avec un collecteur en acier car on ne peut pas réduire le pas des tubes en dessous d'une certaine valeur. Ceci tient au fait que la résistance mécanique d'un collecteur en aluminium doit être suffisamment importante pour résister à la pression d'un fluide caloporteur lors de l'utilisation normale de l'échangeur, et donc l'épaisseur d'aluminium d'un tel collecteur ne doit pas être inférieure à 1 ,2 millimètres. Or, comme ce type de collecteur est réalisé par emboutissage, s'il on utilise une épaisseur d'aluminium supérieure ou égale à 1 ,2 mm, il n'est alors plus possible d'obtenir un pas réduit des tubes. En effet, on ne peut pas réaliser une matrice d'emboutissage qui permette à la fois d'obtenir un pas de tubes réduit combiné avec une épaisseur supérieure ou égale à 1 ,2 mm, car dans ce cas il ne resterait plus assez d'espace pour la matière de la matrice entre les orifices de réception des tubes.
On connaît par exemple du document WO 2009/058395 un collecteur qui comporte une partie de réception des tubes réalisée en aluminium, laquelle fait également office de boite collectrice et comporte un renfort en plastique. Ce collecteur renforcé permet de réduire l'épaisseur de matériau utilisé pour le collecteur et les tubes.
Toutefois, le collecteur de l'art antérieur ne permet pas de réduire le pas des tubes suffisamment pour permettre d'accueillir un plus grand nombre de tubes dans le but d'améliorer le rendement thermique de l'échangeur. Ainsi, le collecteur de l'art antérieur ne permet pas à l'échangeur d'atteindre des performances thermiques optimales.
Par ailleurs, en raison du fait que ce collecteur comporte un nervurage important de la boite collectrice pour pouvoir résister correctement à la pression interne de
FEUI LLE DE REMPLACEMENT (RÈG LE 26) l'échangeur, cette solution de l'art antérieur est complexe à réaliser, onéreuse et augmente la masse globale de l'échangeur.
La présente invention a pour but de pallier les inconvénients précités en proposant notamment un collecteur capable de recevoir un plus grand nombre de tubes et dont la masse est diminuée.
A cet effet, l'invention a pour objet un collecteur pour un échangeur thermique de véhicule automobile, configuré pour recevoir des tubes d'échange thermique, comportant :
- une plaque métallique destinée à être traversée par les tubes et comportant deux bords longitudinaux pour le sertissage du collecteur sur une boîte collectrice, et
- une plaque comprenant un matériau polymère, superposée à la plaque métallique et munie d'orifices de réception des tubes.
Dans la suite, on désigne par l'expression « plaque polymère » la plaque comprenant un matériau polymère. Ainsi, le collecteur ci-dessus est renforcé par la plaque polymère, ce qui autorise l'utilisation d'une plaque métallique en aluminium dont l'épaisseur est inférieure à 1 ,2 mm. Avantageusement, la réduction d'épaisseur de la plaque métallique du collecteur permet de la fabriquer par emboutissage en réduisant le pas des tubes à des valeurs similaires à celles rencontrées sur les collecteurs en acier. Ainsi, un tel collecteur peut accueillir un plus grand nombre de tubes d'échange thermique. Il en résulte une amélioration du rendement thermique de l'échangeur, tandis que la masse du collecteur est diminuée. De plus, comme la plaque polymère renforce la tenue en pression et améliore l'étanchéité entre les tubes, un tel collecteur est moins sujet à des défaillances comme des fuites de fluide caloporteur, par exemple. En fait, un tel collecteur améliore la fiabilité et la durée de vie de l'échangeur. On entend par « superposé » que la plaque polymère est située au dessus de la plaque métallique, sans pour autant être en contact direct avec celle-ci. Ainsi, on comprend qu'un joint d'étanchéité peut être intercalé entre ces deux plaques superposées.
On précise que les orifices de réception sont des orifices de passage des tubes à travers la plaque qui est destinée à être traversée par les tubes.
Le collecteur peut en outre comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison. Une paroi de la plaque polymère est configurée de sorte que les extrémités des tubes arrivent à affleurement avec cette paroi. Ainsi, les tubes ne font pas saillie de la plaque polymère et donc leurs extrémités ne dépassent pas à l'intérieur de la boîte collectrice, ce qui permet de supprimer des phénomènes de turbulence d'écoulement du fluide dans la boîte collectrice.
La plaque polymère a une forme globalement plate et a une épaisseur comprise entre 3 et 8 millimètres, de préférence voisine de 5 millimètres. Le respect de cette plage d'épaisseur pour la plaque polymère améliore significativement la résistance mécanique du collecteur et autorise en outre à réduire l'épaisseur de la plaque métallique.
La plaque polymère comprend des moyens de rigidification de la boîte collectrice, ces moyens comprenant de préférence des orifices de réception de pions ménagés dans la boîte collectrice. De manière avantageuse, ces moyens de rigidification améliorent la stabilité et la cohésion de la boîte collectrice par rapport au collecteur, ce qui limite les risques de fuite de l'échangeur.
Un joint d'étanchéité est agencé entre la plaque métallique et la plaque polymère. Avantageusement, ce joint assure une double fonction d'étanchéité, à savoir l'étanchéité entre les tubes et le collecteur et l'étanchéité entre le collecteur et la boîte collectrice. Par ailleurs, le joint sert d'élément de liaison entre les deux plaques, ce qui facilite les opérations de manutention du collecteur au cours de l'assemblage de l'échangeur.
Le joint comporte une portion plate, prise en sandwich entre la plaque métallique et la plaque polymère, et munie de préférence de cheminées configurées pour être chaussées autour des tubes. De telles cheminées améliorent l'étanchéité entre les tubes et les orifices de réception des tubes.
Le joint comporte un bourrelet périphérique destiné à faire l'étanchéité entre d'une part la boîte collectrice et d'autre part l'une au moins des deux plaques. Ainsi, ce bourrelet évite les risques de fuites de l'échangeur.
Les orifices de réception des tubes ménagés sur la plaque polymère comprennent un épaulement de retenue du joint, configuré de sorte que le joint est plaqué contre cet épaulement lorsqu'un tube est reçu dans l'orifice de réception. Ainsi, le joint est plus facile à positionner sur le collecteur et son positionnement est durablement amélioré. L'invention a également pour objet une plaque comportant un matériau polymère pour un collecteur tel que décrit ci-dessus.
L'invention a aussi pour objet un joint d'étanchéité pour un collecteur tel que décrit ci-dessus. L'invention a encore pour objet une boîte collectrice et un collecteur tel que décrit ci- dessus.
L'invention sera mieux comprise à la lecture des figures annexées, qui sont fournies à titre d'exemples et ne présentent aucun caractère limitatif, dans lesquelles :
- la figure 1 est une vue en perspective d'un collecteur selon un premier mode de réalisation sur lequel est agencé un faisceau de tubes,
- la figure 2 est une vue en perspective d'un collecteur selon un second mode de réalisation.
En référence à la figure 1 , on a représenté un collecteur 10 pour un échangeur thermique d'un véhicule automobile. Dans l'exemple, l'échangeur est un radiateur muni d'une rangée de tubes 12 d'échange thermique destinés à conduire un fluide caloporteur dans l'échangeur. Il pourrait alternativement s'agir d'un autre type d'échangeur, comme par exemple d'un échangeur de suralimentation.
Le collecteur est configuré pour recevoir les tubes 12 de l'échangeur par leurs extrémités 14 et pour être assemblé avec une boîte collectrice 16. Dans cet exemple, le collecteur 10 est constitué par une plaque métallique 18, un joint d'étanchéité 20 et une plaque en matériau polymère 22, désignée ci-après plaque polymère.
La plaque métallique 18 est destinée à être traversée par les tubes 12 et à être sertie sur la boîte collectrice 16. A cet effet, la plaque métallique 18 est une tôle emboutie comportant un pan central 24 rectangulaire muni d'ouvertures ovales régulièrement espacés et conformés pour le passage des tubes 12. La plaque métallique 18 est munie de pans latéraux formant des bords pliés longitudinaux 26 et transversaux (non représentés) pour le sertissage du collecteur 10 sur la boîte collectrice 16. Ces bords 26 comprennent des dents de sertissage 28 de forme rectangulaire qui sont destinées à faciliter l'opération de sertissage de la plaque métallique 18. Le joint d'étanchéité 20 est agencé entre la plaque métallique 18 et la plaque polymère 22. A cet effet, il comporte une portion plate 30, prise en sandwich entre la plaque métallique et la plaque polymère. Cette portion plate 30 de forme rectangulaire est munie de cheminées 32 configurées pour être chaussées autour des tubes 12. Ces cheminées 32 ont une forme ovale et font saillie de chaque côté de la portion plate 30 du joint, c'est-à-dire qu'elles comportent des parties supérieures 34 formant saillie face à la boîte collectrice 16 et des parties inférieures 36 formant saillie en dessous de la portion plate du joint. Les cheminées 32 comportent des lèvres 38 disposées sur des parois latérales des parties supérieures 34. Ces lèvres 38 sont prévues pour venir en appui sur un épaulement 40 ménagé dans des orifices 42 de réception des tubes de la plaque polymère. Ainsi, d'une part elles forment des surfaces d'appui facilitant le positionnement du joint, et d'autre part elles participent à l'étanchéité entre la boîte collectrice et le collecteur.
Le joint comporte un bourrelet périphérique 44 destiné à faire l'étanchéité entre d'une part la boîte collectrice 16 et d'autre part l'une au moins des deux plaques 18, 22. Le joint est fabriqué dans un matériau élastomère classiquement utilisé dans les échangeurs thermiques et bien connu de l'homme du métier.
La plaque polymère 22, est superposée à la plaque métallique 18 de réception des tubes. Les orifices de réception 42 des tubes ont un contour de forme oblongue tandis que les épaulements 40 de retenue du joint 20 ont une forme sensiblement ovale. Chaque épaulement 40 est configuré de sorte que la lèvre 38 du joint est plaquée contre cet épaulement 40 lorsqu'un tube 12 est reçu dans un orifice de réception 42. Dans l'exemple, les tubes sont légèrement évasés à leurs extrémités 14, ce qui améliore le plaquage de la cheminée 32 du joint contre l'épaulement 40. La plaque polymère 22 comprend des moyens de rigidification 46, 48 de la boîte collectrice 16, ces moyens comprenant, le long de chaque bord de la plaque 22, des rangées de trous de réception de pions de rigidification 48 ménagés dans la boîte collectrice 16. Chaque trou débouche latéralement dans la face latérale 23 de la plaque polymère 22 en formant une fente. Les bords 49 de la fente sont séparés par une distance inférieure au diamètre de chaque orifice. On comprend donc que ces orifices sont conformés pour ne pas laisser sortir les pions de rigidification 48 latéralement de la plaque polymère 22 et les maintenir perpendiculaires à la plaque 22.
Ces moyens de rigidification sont donc configurés pour mieux résister aux efforts de traction et de rotation qui sont induits par un écartement des parois latérales 39 de la boîte collectrice sous l'effet de la pression du fluide à l'intérieur de l'échangeur. Ainsi, il y a moins de distorsions de la boîte collectrice 16 et on peut réduire sensiblement le nombre de nervures de renfort pour en améliorer la rigidité.
Pour fabriquer la plaque polymère 22 il est recommandé d'utiliser un matériau polymère thermodurcissable, mais d'autres alternatives comprenant des thermoplastiques ou des matériaux composites sont aussi envisageables. L'épaisseur de la plaque polymère 22 est comprise entre 3 et 8 millimètres et de préférence voisine de 5 millimètres.
La boîte collectrice 16 forme un couvercle sur le dessus du collecteur. Elle est fabriquée à partir d'un matériau thermodurcissable. Une partie 52 de la boîte collectrice 16 qui se trouve en vis-à-vis d'une paroi supérieure 54 de la plaque polymère 22 a un profil en demi cylindre pour résister à la pression du fluide. Cette partie 52 demi- cylindrique de la boîte collectrice est prolongée sur ses côtés par les parois latérales 39 comportant chacune une marche 56, également appelée « trottoir » par l'homme du métier. A l'intérieur de la boîte collectrice 16, la marche 56 délimite un épaulement interne 58 qui est destiné à venir en appui sur la plaque en matériau polymère 22. L'épaulement interne 58 porte les pions de rigidification 48 orientés vers la plaque polymère. Chaque pion est relié à la marche 56 par une bande de matière 57 formant une nervure interne de rigidification de la boîte collectrice 16. Cette bande de matière 57 est prévue pour pouvoir à passer par une des fentes 49. A l'extérieur de la boîte collectrice 16, la marche 56 forme un épaulement externe 60 destiné à recevoir les dents de sertissage 28 lorsque celles-ci sont pliées après l'étape de sertissage.
En raison du fait que le collecteur est renforcé par la plaque polymère 22 mais aussi en raison de la présence des moyens de rigidification 46, 48 de la boîte collectrice, il est possible d'optimiser (réduire ou supprimer) le nombre de nervures de renfort.
Le dessus de la portion plate 30 du joint accueille la plaque polymère 22, avec les cheminées 32 qui entourent les tubes 12 d'échange thermique et le bourrelet périphérique 44 qui entoure la plaque polymère 22. Plus précisément, les cheminées 32 font saillie au-dessus du joint 20 en entourant les extrémités 14 des tubes 12 et affleurent avec la paroi supérieure 54 de la plaque polymère 22. Cette paroi supérieure 54 est configurée de sorte que les extrémités 14 des tubes arrivent, comme les cheminées 32, à affleurement avec cette paroi. Selon un second mode de réalisation représenté à la figure 2, les tubes de l'échangeur ont des extrémités droites, c'est-à-dire qui ne comportent pas d'évasements de retenue c'est-à-dire un élargissement des tubes ayant pour fonction de faire obstacle au glissement desdits tubes vers l'extérieur de la boîte collectrice 16. Pour ce qui concerne la plaque polymère, celle-ci comporte des orifices dont le contour correspond sur toute sa hauteur au profil ovale des tubes, c'est-à-dire que les orifices de la plaque ne comprennent pas d'épaulement. En conséquence, les parties supérieures des cheminées du joint ont un profil identique à celui des tubes et sont dépourvues de lèvre. Ce mode de réalisation, de conception plus simple, permet d'abaisser le coût de fabrication de l'échangeur.
Le collecteur 10 n'est pas limité aux modes de réalisation présentés et d'autres modes de réalisation apparaîtront clairement à l'homme du métier. Il est notamment possible de faire varier la forme générale de la plaque polymère 22. Comme celle-ci est moulée il est relativement facile de prévoir qu'elle comporte des formes en volume ou de prévoir qu'elle comporte des reliefs destinés par exemple à simplifier le positionnement des tubes 12 dans les orifices de réception 42. Par ailleurs, pour encore simplifier la fabrication, on peut également envisager de ne pas prévoir de moyens de rigidification 46, 48, mais dans ce cas la boîte collectrice nécessitera d'être davantage nervurée.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Collecteur (10) pour un échangeur thermique de véhicule automobile, configuré pour recevoir des tubes (12) d'échange thermique, caractérisé en ce qu'il comporte :
- une plaque métallique (18) destinée à être traversée par les tubes (12) et comportant deux bords longitudinaux (26) pour le sertissage du collecteur (10) sur une boîte collectrice (16), et
- une plaque (22) comprenant un matériau polymère, superposée à la plaque métallique (18) et munie d'orifices de réception (42) des tubes.
2. Collecteur selon la revendication précédente, dans lequel une paroi (54) de la plaque polymère (22) est configurée de sorte que les extrémités (14) des tubes (12) arrivent à affleurement avec cette paroi (54).
3. Collecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la plaque en matériau polymère (22) a une forme globalement plate et a une épaisseur comprise entre 3 et 8 millimètres, de préférence voisine de 5 millimètres.
4. Collecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la plaque polymère (22) comprend des moyens de rigidification (46, 48) de la boîte collectrice (16), ces moyens comprenant de préférence des orifices de réception (42) de pions (48) ménagés dans la boîte collectrice (16).
5. Collecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un joint d'étanchéité (20) agencé entre la plaque métallique (18) et la plaque polymère (22).
6. Collecteur selon la revendication précédente, dans lequel le joint (20) comporte une portion plate (30), prise en sandwich entre la plaque métallique (18) et la plaque polymère (22), et munie de préférence de cheminées (32) configurées pour être chaussées autour des tubes (12).
7. Collecteur selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, dans lequel le joint (20) comporte un bourrelet périphérique (44) destiné à faire l'étanchéité entre d'une part la boîte collectrice (16), et d'autre part l'une au moins des deux plaques (18, 22).
8. Collecteur selon l'une quelconque des revendications 5 ou 7, dans lequel les orifices de réception (42) des tubes (12) ménagés sur la plaque polymère (22) comprennent un épaulement (40) de retenue du joint, configuré de sorte que le joint (20) soit plaqué contre cet épaulement (40) lorsqu'un tube est reçu dans un orifice de réception (42).
9. Plaque polymère (22) pour un collecteur (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
10. Joint d'étanchéité (20) pour un collecteur (10) selon l'une quelconque des revendications 5 à 8.
1 1 . Echangeur thermique comportant une boîte collectrice (16) et un collecteur (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.
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