FR2552537A1 - Boitier muni d'une tubulure, en particulier boite a eau d'echangeur de chaleur pour vehicule automobile, et son procede de fabrication - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN BOITIER TEL QU'UNE BOITE A EAU D'UN ECHANGEUR DE CHALEUR POUR VEHICULE AUTOMOBILE, ET SON PROCEDE DE FABRICATION PAR MOULAGE EN UNE SEULE PIECE AVEC UNE TUBULURE 60 DE RACCORDEMENT A UN CIRCUIT DE FLUIDE. UN BOURRELET 66 FORME A L'EXTREMITE LIBRE DE LA TUBULURE 60 PRESENTE DEUX PARTIES SENSIBLEMENT OPPOSEES A RAYON DE COURBURE REDUIT PERMETTANT DE MOULER LA TUBULURE D'UNE PIECE AVEC LA BOITE A EAU ET DE LA DEMOULER AU MOYEN DE DEUX PARTIES 92, 94 DE MOULE DEPLACEES PERPENDICULAIREMENT L'UNE A L'AUTRE POUR LE DEMOULAGE, ET D'UNE BROCHE 96 DEFINISSANT LA SURFACE INTERNE DE LA TUBULURE.

Description

Boîtier muni d'une tubulure, en particulier boîte à eau d'échangeur de chaleur pour véhicule automobile, et ;son procédé de fabrication
L'invention concerne un boîtier muni d'une tubulure, tel notamment qu'une boite à eau pour un échangeur de chaleur destiné en particulier à équiper un véhicule automobile, ainsi que le procédé de fabrication par moulage en une seule pièce de ce boîtier ou boîte à eau.

De façon bien connue, une boîte à eau d'un échangeur de chaleur est en général formée diune pièce par moulage en une matière plastique rigide et a une forme sensiblement semi-cylindrique fermée à ses extrémités longitudinales et présentant une face ouverte qui est entourée par un rebord tourné vers l'extérieur et stétendan-t sensiblement dans le plan de cette face ouverte Ce rebord sert à la fixation sur le corps ou faisceau de l'échangeur de chaleur, qui comprend en général un collecteur appelé également plaque à trous ou plaque à tubes, présentant aiit destro,lb dans lesquels sont reçues les extrémités des tubes du #### < au de l'échan- geur.Ce collecteur comprend lui-même un rebord périphérique muni, sur toute sa longueur, de pattes ou de griffes propres à être rabattues sur le rebord extérieur de la boit à eau pour assurer la fixation de celle-ci sur le collecteur par sertissage. Il est important que ce sertissage soit réalité de façon sensiblement régulière et ulìiforme sur toute la longueur du rebord extérieur de la boîte à eau, pour garantir une fixation correcte et l'étanchéité du montage de la boîte à eau sur le collecteur.

Dans la plupart des cas, la boîte à eau est formét de moulage avec au moins une tubulure en général cylindrique, qui constitue l'un des moyens de raccordement de ,'echan- geur de chaleur à un circuit de fluide et dont l'e.xtrémité libre est pourvue d'un rebord ou bourrelet annulaire extérieur pour le montage d'une "durite" ou conduit souple en caoutchouc ou matière analogue.Le moulage en une seule pièce de la boîte à exvt ovec Un rebord extérieur et une tubulure pourvue d'un bourrelet annulaire à son extrémité libre pose un certain nombre de problèmes de démoulage, qui ne peuvent être résolus qu'en supprimant tout ou partie du bourrelet annulaire, ou bien en formant une surépaisseur sur la paroi externe de la boîte à eau entre la tubulure et le rebord extérieur, ce qui conduit à l'impossibilité de rabattre les griffes ou pattes de sertissage du collecteur sur cette partie du rebord et entraîne une absence de fixation de la boîte à eau sur le collecteur sur une longueur sensiblement égale au diamètre de la tubulure, d'où des risques de fuite et de mauvaise étanchéité à cet endroit.Par ailleurs, la suppression de la totalité ou de la moitié du bourrelet à l'extrémité libre de la tubulure, même si elle facilite le démoulage de la boîte à eau, est peu souhaitable en raison du risque ultérieur d'arrachement du tuyau en caoutchouc ou analogue monté sur cette tubulure.

L'invention a pour but d'éviter ces divers inconvénients, notamment dans le cas d'une boîte à eau moule en une seule pièce avec au moins une tubulure de raccordement à un circuit de fluide extérieur.

Elle propose à cet effet un boîtier muni d'une tubulure, tel qu'une boite à eau d'échangeur de chaleur pour véhicule automobile, ce boîtier présentant une face ouverte entourée par un rebord tourné vers l'extérieur, le boîtier étant moulé en matière plastique rigide et étant formé de moulage avec une tubulure cylindrique dont l'extrémité libre comprend un bourrelet annulaire extérieur, caractérisé en ce que, le bourrelet ayant un sommet à contour essentiellement circulaire de rayon R centré sur l'axe de la tubulure, le rayon de courbure du sommet dans un plan perpendiculaire à l'axe de la tubulure varie, à partir de deux points diamètralement opposés, entre une valeur égale au rayon de la surface extérieure de la tubulure et une valeur égale au rayon R.

Ainsi, le bourrelet formé à l'extrémité libre de la tubulure n'est réduit que localement dans deux zones de faible étendue, ce qui ne nuit pas au maintien du conduit en caoutchouc monté sur la tubulure et ce qui permet de démouler le boîtier sans difficulté tout en garantissant la continuité de son rebord extérieur dans la zone située sous la tubulure, pour sa fixation étanche sur le collecteur du faisceau d'un échangeur de chaleur.

Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit contour du sommet du bourrelet comprend, à partir de chacun des deux points précités, un segment de droite tangent à la surface extérieure cylindrique de la tubulure, qui est raccordé à un arc de cercle de rayon R par un arc de cercle de rayon inférieur centré en un point distant du centre de l'arc de cercle de rayon R.

Selon une autre caractéristique de l'invent.ul, le rayon de courbure du contour du sommet du bourrelet varie, à partir de chacun des deux points précités, de façon continue et progressive entre les deux valeurs précitées.

Selon d'autres caractéristiques de l'invention, le contour du sommet du bourrelet est dissymétrique par rapport au plan passant par les deux points précités et par l';lxe de la tubulure et a, d'un côté de ce plan, la formt précitée et, de l'autre côté, la forme d'un demi-cer < : de rayon R raccordé à la forme précitée par deux ta,melkts de droite.

Dans une autre forme de réalisation de l'invention, le contour du sommet du bourrelet est symétrique par rapport au plan passant par les deux points précités et par l'axe de la tubulure.

L'invention propose également un procédé de fabrication d'un tel boîtier, caractérisé en ce qu'il consiste à former, au moulage, deux surfaces sur le bourrelet extérieur de l'extrémité de la tubulure qui sont tangentes à la surface cylindrique externe de la tubulure en deux points diamètralement opposés et qui ont un rayon de courbure, dans un plan perpendiculaire à l'axe de la tubulure, variant entre le rayon de la surface extérieure de la tubulure et le rayon du contour circulaire du sommet du bourrelet, le procédé utilisant deux parties de moule dont le plan de joint passe par les deux points précités et par l'axe de la tubulure et consistant, au démoulage, à écarter une première de ces deux parties de moule en la déplaçant per pendiculairement au plan de la face ouverte ou au plan de joint, puis à écarter la deuxième de ces deux parties de moule en la déplaçant parallèlement à ce plan et en provoquant une flexion de l'ensemble de la tubulure dans une direction perpendiculaire audit plan et opposée à la face ouverte du boîtier.

Bien que le boîtier soit réalisé en matière plastique rigide, la tubulure peut, dans son ensemble et en raison de sa longueur, subir une flexion faible par rapport au boîtier proprement dit, ce qui permet le démoulage sans qu'il soit nécessaire de réduire ou d'interrompre le bourrelet annulaire de l'extrémité libre de la tubulure sur une longueur importante.

Dans la description qui suit, faite à titre d'exenple, on se réfère aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue de face d'une partie d'..lle boite à eau selon la technique antérieure, représentée montée sur le collecteur d'un faisceau d'échangeur de chaleur; - la figure 2 est une vue de gauche de l'ensemble représenté en figure 1; - la figure 3 est une vue schématique en coupe illustrant une technique connue de moulage et de démoulage d'une boîte à eau appartenant à la technique antérieure; - la figure 4 est une vue schématique en coupe illustrant le procédé de fabrication selon l'invention; - la figure 5 est une vue en coupe axiale, à plus grande échelle, de la tubulure;; - la figure 6 est une vue en coupe selon la ligne lI-Vl de la figure 5 et représente deux modes de réalisation de 1 'invention.

On se réfère d'abord aux figures 1 et 2, représentant une boîte à eau de la technique antérieure, montée sur le faisceau d'un échangeur de chaleur.

La boîte à eau 10 est de forme sensiblement semi-cylindrique, fermée à ses extrémités longitudinales et prtételate une face ouverte plane (qui est sa face inférieure ouverte vers le bas dans les figures 1 et 2) opposée à sa paroi 12 de sommet et bordée par un rebord périphérique extérieur 14 qui s'étend sensiblement dans le plan de cette face ouverte.

Ce rebord périphérique 14 permet la fixation de la boîte à eau 10 sur un collecteur 16 (appelé encore plaque à trous ou plaque à tubes), qui est une plaque plane présentant des trous dans lesquels sont xllontéez de fuc;on étanche les extrémités des tubes faisant partie du faisceau 18 de l'échangeur de chaleur et qui comprend également un rebord périphérique 20 présentant des pattes ou griffes 22 de sertissage propres à être rabattues sur le rebord péri- phérique 14 de la boite à eau. Cette structure de boîte à eau et d'échangeur, ainsi que la fixation de la boîte à eau sur le collecteur de l'échangeur, sont bien connues dans la technique.

Cette boîte à eau 10 comprend une tubulure sensiblement cylindrique 24 dont l'axe longitudinal 26 s'étend dans ltexemple représenté, parallèlement au plan de la face ouverte de la boîte à eau et perpendiculairement au plan longitudinal médian de cette boîte à eau, la trace de ce plan étant désignée par la référence 28 en figure 2.

L'extrémité libre 30 de la tubulure 24 présente un bourrelet annulaire extérieur 32 favorisant le maintien d'un tuyau en caoutchouc ou matière analogue monté sur cette tubulure et fixé à celle-ci par un collier de serrage ou analogue.

Dans la technique antérieure, l'une des grandes parois longitudinales 33 de la boîte à eau, à partir de laquelle s'étend la tubulure 24, présente une surépaisseur 34 qui s'étend entre le rebord périphérique 14 de la boîte à eau et la tubulure 24, sensiblement jusqu'au niveau du plan 36 parallèle à la face ouverte de la boîte à eau et passant par l'axe 26 de la tubulure. Cette partie 34 forme une surépaisseur, sur la paroi 33 de la boite a eau, qui est égale à la dimension correspondante du rebord périphérique 14, de telle sorte que les griffes ou pattes de sertissage 22 du rebord 20 du collecteur 16 ne peuvent être rabattues sur l'étendue de La surépaisseur 34, comme on le voit sur les figures 1 et 2.Ce défaut de fixation sur une longueur équivalant à peu près au diamètre de la tubulure 24 peut se traduire par un défaut d'étanchéité dans cette zone.

On a représenté schématiquement en figure 3 différentes possibilités classiques de fabrication d'une boîte å
eau du meme type que celle représentée dans les figures
i et 2. Ce moule comprend par exemple une première nartie 40
définissant la surface intérieure de la boîte à eau, une seconde partie 42 définissant une moitié de la surface extérieure de la boîte à eau, ne comprenant pas la tubulure, et une troisième partie 44 définissant l'autre moitié de la surface extérieure de la boîte à eau, comprenant la tubulure 24. Cette troisième partie de moule coopère avec une broche 46 définissant la surface interne de la tubulure 24.

Avec un tel moule, le démoulage est réalisé tout d'abord en retirant la broche 46 dans le sens indiqué par la flèche 47, puis en déplaçant la troisième partie 44 du moule dans le sens indiqué par la flèche 45. On comprend que, comme la boîte à eau et sa tubulure sont réalisées en une matière plastique rigide, ce démoulage n'est possible que si la tubulure 24 ne comprend pas le bourrelet annulaire extérieur 32 à son extrémité libre. La rigidité de la matière constituant la boîte à eau et la tubulure interdit toute déformation vers l'intérieur de l'extrémité libre de la tubulure présentant ce bourrelet, et le démoulage est impossible. Il est donc nécessaire dans ce cas de supprimer complètement le bourrelet 32.

Dans une variante connue de ce procédé, la troisième partie 44 du moule peut etre réalisée en deux parties 44a et 446 raccordées selon un plan de Joîni p-i > sant par l'axe 26 de la broche 46 ou axe 26 de la tubulure 24, la partie supérieure 44a étant écartée, au démoulage, par translation verticale comme indiqué par la flèche 48 et la partie inférieure 44b étant écartée par translation horizontale comme indiqué par la flèche 50, ce qui oblige alors à supprimer la moitié inférieure du bourrelet 32, à partir du plan de joint horizontal passant par l'axe 26.

Selon encore une autre variante connue de ce procédé, qui permet l'obtention de la boîte à eau représentée dans les figures 1 et 2, la partie inférieure 44b du moule est écartée par translation verticale dans le sens opposé à la flèche 48, mais doit avoir alors le contour représenté en trait pointillé par la ligne 52, ce qui conduit à l'obtention de la surépaisseur 34 sur la paroi 33 de la boîte à eau, entre la tubulure 24 et le rebord périphérique 14 de la boîte à eau.

Il est clair que ces procédés classiques de moulage ne pernict- tent pas d'obtenir une boîte à eau présentant à la fois un rebord périphérique et un bourrelet 32 qui soient complets.

On réfère maintenant aux figures 4 à 6 qui représentent schématiquement le procédé de fabrication d'une boîte à eau selon l'invention et la tubulure de cette boîte.

Pour mieux faciliter la compréhension de l'invention, la tubulure d'une boîte à eau selon l'invention a été représentée à plus grande échelle dans les figures 5 et 6.

La boîte à eau elle-même est du même type que celle représentée dans les figures 1 et 2, c'est-à-dire qu'elle est de forme sensiblement cylindrique fermée à ses extrémités longitudinales pour présenter une face ouverte qui est opposée à sa paroi de sommet arrondie. Le bord de la face ouverte est entouré par un rebord périphérique continu sur lequel sont rabattues les griffes ou pattes de sertissage du collecteur du faisceau de l'échangeur. La tubulure 60 de cette boîte à eau a un axe longitudinal 62 parallèle au plan de la face ouverte de la boîte à eau et perpendiculaire à l'une des grandes parois longitudinales de cette boîte à eau.

L'extrémité libre 64 de la tubulure 60 présente un bourrelet annulaire extérieur 66 dont le sommet 68 a, dans un plan perpendiculaire à l'axe 62, un contour essentiellement circulaire de rayon Centré sur l'axe de la tubulure, ce rayon R étant supérieur au rayon Ri de la surface cylindrique extérieure de la tubulure 60.

Dans la forme de réalisation représentée en figure o, le contour du sommet 68 du bourrelet 66 est formé I)- & un demi-cercle de rayon R, s'étendant d'un côté d'un pan diamètral 70, qui est un plan horizontal sur le désin, ce demi-cercle étant raccordé par deux segments du droite 72, orientés radialement, à la seconde moitié du contour qui se trouve sous le plan diamètral horizontal 70.

Dans la forme d'exécution représentée en partie gauche de la figure 6, la seconde moitié ou moitié inférieure du contour du sommet du bourrelet 66 est formée tout d'abord d'un segment de droite 74 tangent au cercle de rayon R1 au point A ou le segment de droite radial 72 rencontre ce cercle. Ce segment de droite 74 s'étend sur une distance dl et est relié par un arc de cercle 76 de rayon R2 centré en 02 à un arc de cercle 78 de rayon R centré sur l'axe de la tubulure en O et s'étendant par exemple sur un peu plus de 900, symétriquement par rapport à la verticale 80 passant par l'axe de la tubulure. Le centre OZ de l'arc de cercle de rayon R2 est situé sur l'horizontale 82 payant par l'extrémité inférieure du segment de droite 74 et est écarté de la verticale 80 d'une certaine distance.La valeur du rayon R2 dépend du choix du point C de raccordement entre l'arc de cercle 76 et l'arc de cercle 78.

Dans la moitié droite de la figure 6, représentant une autre forme d'exécution de l'invention, la seconde moitié ou moitié inférieure du contour du sommet 68 du bourrelet comprend un segment de droite 84, tangent au cercle de rayon
Ri au point B où le segment de droite 72 rencontre ce cercle ce segment de droite 84 s'étendant verticalement sur une distance d2 pour être raccordé à un arc de cercle 86 de rayon R3 centre en 03, raccordé lui même à l'arc de cercle 78 de rayon R centré sur l'axe de la tubulure. Comme représenté, le rayon R3 peut être égal au rayon Ri, et le centre 03 se trouve alors à l'intersection de la verticale 8V et de l'horizontale 88 passant par l'extrémité inférieure du segment de droite 84.Dans ce cas particulier, la distance d2 est égale à la différence e des rayons lt et R1, c'est-à- dire à l'épaisseur du bourrelet 60 par rapport à la surface cylindrique extérieure de la tubulure.

Dans une autre í~orm+ de réalisation, la seconde moitié ou moitié inférieure du contour du sommet du bourrelet ne comprend pas de segment de droite tel que 74 ou 8h, et les extrémités de l'arc de cercle 78 de rayon R sont raccordées atxpointsi et B par des arcs convexes dont le rayon de courbure varie de façon continue et progressixe entre
R et R1.

Dans encore une autre forme d'exécution de l'invention, la moitié supérieure du contour du sommet du bourrelet n'est pas formée par un demi-cercle de rayon R, mais est symétrique, par rapport au plan 70, de la moitié inférieure de ce contour.

Le moule de fabrication d'un boîtier ou d'une boîte à eau comprenant une telle tubulure, est représenté en figure 4 et comprend une partie inférieure 90 définissant la surface interne de la boite à eau, une partie 92 définissant une partie de la surface externe de la boîte à eau et la moitié supérieure de la surface externe de la tubulure 60, une partie 94 définissant l'autre moitié ou moitié inférieure de la surface externe de la tubulure et le reste de la surface externe de la boîte à eau. Le plan de joint des parties 92 et 94 du moule correspond au plan diamètral 70 de la figure 6. Une broche 96 est logée entre les deux parties 92 et 94 du moule et définit la surface interne cylindrique de la tubulure.

Les surfaces internes des parties 92 et 94 du roule définissent, à l'extrémité libre de la tubulure, un bourrelet annulaire 66 ayant l'une des formes représentées en figure 6 ou décrites en référence à cette figure.

Le démoulage est réalisé de la façon suivante : la partie 92 du moule est écartée par translation verticale dans le sens indiqué par la flèche 98, après quoi la broche 96 est retirée par translation horizontale dans le se'# indiqué par la flèche 100, puis l'autre partie 94 sil moule est écartée par translation horizontale dans le sens indiqué par la flèche 102. Ce retrait de la partie 94 provoque une flexion de l'ensemble de la tubulure 60 dans le sens de la flèche 98 par rapport à son attache sur la paroi de la boîte à eau. Cette flexion est, selon les cas, égale à dl ou d2 et permet à la moitié inférieure du bourrelet 66 d'échapper à son empreinte en creux dans la partie 94 du moule.Grâce aux arcs de cercle 76 ou cette flexion est faible et peut être réduite jusqu'à une valeur minimale égale à l'épaisseur e du bourrelet.

Grâce à ce procédé de fabrication, le rebord périphérique extérieur de la. face ouverte du boîtier ou de la boîte a eau peut être continu, même sous la tubulure, ce qui permet une fixation étanche de la boîte à eau sur toute la longueur de ce rebord pér-Lphérique.

L'épaisseur du bourrelet n'est réduite que dans deux zones de faible étendue par rapport à la circonférence du sommet du bourrelet, ce qui ne-nuit pas à la fixation correcte d'un conduit en caoutchouc ou analogue sur la tubulure.

Par ailleurs, le-boîtier ou la boite à eau selon l'invexltion, peut être moulé avec deux tubulures sans difficulté, et peut être également formé avec une ou avec des tubulures dont.

l'axe 62 n'est pas parallèle au plan dt ll Jjee ouverte, mais s'étend obliquement par rapport à ce plan.

Claims (10)

Revendications

1. Boîtier muni d'une tubulure, tel qu'une boîte a eau d'échangeur de chaleur pour véhicule automobile présentant une face ouverte entourée par un rebord périphérique extérieur, le boîtier étant moulé en matière plastique rigide et formé de moulage avec une tubulure cylindrique dont l'extrémité libre comprend un bourrelet annulaire- extérieur, caractérisé en ce que, le bourrelet (66) ayant un sommet (68) à contour essentiellement circulaire de rayon(R)centré sur l'axe (62) de la tubulure, le rayon de courbure du sommet (68) dans un plan perpendiculaire à l'axe (62) de la tubulure varie, à partir de deux points diamètralement opposés (A) et (B), entre une valeur égale au rayon (Ri) de la surface extérieure d la tubulure (60) et une valeur égale au rayon (R).

2. Boîtier selon la revendication 1, caractérisé en ce que, à partir de chacun des deux points (A) et (B) précités, le contour du sommet (68) du bourrelet comprend un segment de droite (74, 84) tangent à la surface extérieure cylindrique de la tubulure (60), qui est raccordé à un arc de cercle (78) de rayon (R) par un arc de cercle (76, 86) de rayon (R2, R3) inférieur centré en un point (02, 03) distant du centre de l'arc de cercle (78) de rayon (R).

3. Boîtier selon la revendication 1, caractérise en ce que, à partir de chacun des deux points (A) et (B) précités, le rayon de courbure dudit contour varie de façon continue et progressive entre les deux valeurs (R1; et (R) précitées.

4. Boîtier selon l'une des revendicatiçns précédentes, caractérisé en ce que le contour du sommet (68) du bourrelet est symétrique par rapport au plan (70) passant par les deux points (A) et (B) précités et par l'axe (62) de la tubulure.

5. Boîtier selon l'une des revendications 1 à 3, c:ïrac- térisé en ce que le contour du sommet (68) du bourrelet est dissymétrique par rapport au plan (70) passant par les deux points précités (h) et (B) et par l'axe (62) de la tubulure et est formé, d'un côté de ce plan, par la forme précitée et, de l'autre côté, par un demi-cercle de rayon (R) raccordé à la forme précitée par deux segments de droite (72).

6. Boîtier selon la revendication 5, caractérisé en ce que la forme précitée (74, 76, 78, 84, 86) est située du côté du plan (70) qui est orienté vers la face ouverte du boîtier.

7. Boîtier selon l'une des revendications précédentes, caractérisé on ce que le plan (70) passant par les deux points (A) et (B) précités et par l'axe (62) de la tubulure est sensiblement parallèle au plan de la face ouverte du boîtier.

8. Boîtier selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que son rebord annulaire est sensiblement continu en regard de la tubulure (60).

9. Procédé de fabrication d'un boîtier selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste à former, au moulage, deux surfaces (74, 76, 84, 86) sur le bourrelet annulaire (66) de l'extrémité libre de la tubulure (60), qui sont tangentes à la surface cylindrique externe de la tubulure en deux p < #-in1 diamerralement opposés (A) et (B) du bourrelet et qui < > 111 111 rayon de courbure, dans un plan perpendiculaire à l'axe (62) de la tubulure, variant entre le rayon (R1) de la surface extérieure cylindrique de la tubulure et le rayon (R) du contour circulaire du sommet du bourrelet, le procédé utilisant deux parties de moule (92, 94) dont Le plan de joint passe par les deux points précités (A) et (B) et par l'axe (62) de la tubulure, le procédé consistant également, au démoulage, à éc# rt er une premièru (92) de ces deux parties J es de moule en la déplaçant perpendiculairement au plan u la face ouverte ou au plan de joint, puis à écarter la deuxième (94) de ces deux parties de moule en la < lépla- çant parallèlement à ce plan et en provoquant une flexion de l'ensemble de la tubulure (60) dans une direction perpendiculaire à ce plan et opposée à la face ouverte du boîtier.

10. Procédé selon la revendication 9, caractérise en ce que la surface interne de la tubulure (60) étant formée au moulage par une broche (96) logée entre les deux parties (92, 94) du moule, on retire cette broche (96) au démoulage après retrait de la première partie (92) du moule et avant retrait de la deuxième partie (94) du moule.