FR2879487A1

FR2879487A1 - Procede de fabrication d'un collecteur d'echangeur thermique et dispositif de mise en oeuvre dudit procede de fabrication

Info

Publication number: FR2879487A1
Application number: FR0413694A
Authority: FR
Inventors: Christophe Margueritta
Original assignee: EBEA SOC PAR ACTIONS SIMPLIFIE
Current assignee: EBEA SOC PAR ACTIONS SIMPLIFIE
Priority date: 2004-12-21
Filing date: 2004-12-21
Publication date: 2006-06-23
Anticipated expiration: 2024-12-21
Also published as: EP1674170A1; ATE392963T1; FR2879487B1; DE602005006223D1; EP1674170B1

Abstract

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un collecteur d'échangeur thermique, comportant une étape de perçage sans enlèvement de matière d'une pluralité d'ouvertures 102a, 102b, 102c, 102d, 102e, 102f, 102g à travers la paroi 101 d'un tube 100.L'invention est remarquable en ce que l'étape de perçage consiste à:- ménager successivement chaque ouverture 102a, 102b, 102c, 102d, 102e,102f,102g à l'aide d'un poinçon spécifique 20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20g,- maintenir chaque poinçon 20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20g dans l'ouverture correspondante 102a, 102b, 102c, 102d, 102e, 102f, 102g jusqu'à l'achèvement du perçage de toutes les ouvertures 102a, 102b, 102c, 102d, 102e,102f,102g.

Description

PROCEDE DE FABRICATION D'UN COLLECTEUR D'ECHANGEUR THERMIQUE ET DISPOSITIF

DE MISE EN OEUVRE DUDIT PROCEDE DE FABRICATION

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un collecteur d'échangeur thermique, mais également un dispositif permettant de mettre en oeuvre un tel procédé.

L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, 10 mais non exclusive, dans le domaine des échangeurs thermiques pour véhicules automobiles.

Un échangeur thermique est schématiquement composé de deux collecteurs tubulaires parallèles qui sont reliés entre eux par l'intermédiaire d'une pluralité d'ailettes creuses perpendiculaires. Pour pouvoir faire communiquer ces ailettes creuses avec chaque collecteur, et ainsi permettre la circulation d'un fluide de refroidissement dans l'échangeur, il est nécessaire de ménager à travers la paroi de chaque collecteur autant d'ouvertures qu'il y a d'ailettes creuses à solidariser.

La fabrication d'un collecteur d'échangeur thermique consiste donc essentiellement à réaliser une série d'ouvertures, généralement équidistantes, dans un tube métallique. Dans la pratique, la réalisation de chaque ouverture s'effectue généralement par perçage sans enlèvement de matière à l'aide d'un poinçon, c'est-à-dire un élément pointu susceptible d'entamer et de percer la paroi du tube.

Un procédé de fabrication connu consiste à réaliser les ouvertures les unes après les autres, en déplaçant de manière incrémentale un même poinçon suivant un ou plusieurs axes. Ce type de procédé présente toutefois l'inconvénient d'être relativement long puisqu'un seul outil de perçage est utilisé, et qu'il faut par conséquent attendre la réalisation complète d'une ouverture avant de pouvoir entreprendre un nouveau percement. De plus, la succession de ces opérations de perçage indépendantes est de nature à générer un certain manque de précision dans la réalisation des ouvertures, ce qui peut devenir problématique au moment de l'assemblage proprement dit de l'échangeur thermique.

Pour remédier à cette difficulté, il est possible d'utiliser un autre procédé de fabrication dans lequel les ouvertures sont ménagées simultanément, à l'aide d'une presse hydraulique par exemple. Dans ce cas cependant, l'utilisation concomitante d'une pluralité d'outils de perçage nécessite beaucoup de puissance et donc d'énergie. Il en résulte un impact négatif en terme de coût de production.

Aussi le problème technique à résoudre, par l'objet de la présente invention, est de proposer un procédé de fabrication d'un collecteur d'échangeur thermique, comportant une étape de perçage sans enlèvement de matière d'une pluralité d'ouvertures à travers la paroi d'un tube, procédé qui permettrait d'éviter les problèmes de l'état de la technique en étant notamment particulièrement économique en énergie, tout en garantissant une rapidité d'exécution et une précision de réalisation sensiblement améliorées.

La solution au problème technique posé consiste, selon la présente invention, en ce que le l'étape de perçage consiste à: - ménager successivement chaque ouverture à l'aide d'un poinçon spécifique, maintenir chaque poinçon dans l'ouverture correspondante jusqu'à l'achèvement du perçage de toutes les ouvertures.

L'invention telle qu'ainsi définie présente un grand nombre 5 d'avantages par rapport aux procédés de l'art antérieur.

Vis-à-vis du premier type de procédés précédemment évoqué, l'utilisation d'un poinçon distinct pour chaque ouverture permet d'accélérer significativement le processus de fabrication du collecteur. Par ailleurs, le maintien de chaque poinçon dans son ouverture, pendant toute le phase de percement, améliore la précision de réalisation des autres ouvertures. La position initiale du tube n'est plus le seul élément de repère, les positions des ouvertures déjà percées constituent également d'appréciables points de référence.

Par rapport au second type de procédés précédemment évoqué, la réalisation non simultanée des différentes ouvertures requiert considérablement moins d'énergie, tout en demeurant d'une rapidité comparable. En fait, la dépense énergétique inhérente au perçage de l'ensemble des ouvertures est en quelque sorte répartie dans le temps afin que le besoin en puissance soit moindre. Mais les différents perçages sont toutefois réalisés de manière suffisamment rapprochée pour que la vitesse d'exécution soit plus proche de celle du second type de procédés de l'art antérieur, que du premier.

On a vu précédemment que les ouvertures étaient ménagées successivement, c'est-à-dire les unes après les autres. Cependant, il est particulièrement avantageusement que ces opérations soient regroupées sur un laps de temps relativement court, afin que la rapidité d'exécution du processus de fabrication soit maximale. Aussi, et selon une particularité du procédé selon l'invention, la réalisation des différentes ouvertures est effectuée de manière sensiblement concomitante. Dans la pratique, cela signifie que plusieurs poinçons peuvent être mis en oeuvre quasi simultanément, c'est-à-dire avec un décalage dans le temps relativement restreint. L'important est que les poinçons ne soient pas actionnés strictement au même moment afin de minimiser à tout instant les besoins en énergie.

Selon une autre particularité de ce procédé, la réalisation de chaque ouverture est effectuée graduellement. Cette caractéristique signifie que le perçage de chaque ouverture ne s'effectue pas forcément de manière continue mais qu'il peut être réalisé en plusieurs temps distincts, éventuellement séparés par des temporisations. La décomposition de chaque percement en différentes phases indépendantes permet avantageusement d'accroître la qualité de réalisation des ouvertures dans des proportions significatives. A titre d'exemple, une opération de perçage pourra commencer par une phase d'ébauche, suivie par une phase de temporisation permettant de dissiper les tensions mécaniques générées à l'intérieur de la matière lors de sa déformation, et enfin se terminer par une phase de finition.

L'invention concerne également un dispositif permettant de mettre en oeuvre un tel procédé de fabrication. Ce dispositif est remarquable en ce 25 qu'il comporte: - des moyens de maintien aptes à immobiliser le tube dans une position donnée, - une pluralité de poinçons montés mobiles en translation suivant une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe du tube, entre une position de retrait dans laquelle l'extrémité active de chaque poinçon est placée à distance de la paroi du tube, et une position déployée dans laquelle ladite extrémité active est insérée à travers ladite paroi du tube, - un organe d'actionnement qui est monté mobile en translation suivant une direction perpendiculaire aux poinçons et qui comporte une surface d'appui au moins partiellement inclinée et apte à coopérer par contact glissant avec l'extrémité passive de chaque poinçon, la translation de l'organe d'actionnement étant apte à entraîner la translation de chaque poinçon entre sa position de retrait et sa position déployée.

La présente invention concerne également les caractéristiques qui ressortiront au cours de la description qui va suivre, et qui devront être considérées isolément ou selon toutes leurs combinaisons techniques possibles.

Cette description donnée à titre d'exemple non limitatif, fera mieux comprendre comment l'invention peut être réalisée, en référence aux dessins annexés sur lesquels: La figure unique illustre schématiquement et en coupe partielle un dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé de fabrication selon l'invention.

Pour des raisons de clarté, les mêmes éléments ont été désignés par des références identiques. De même, seuls les éléments essentiels pour la compréhension de l'invention ont été représentés, et ceci sans respect de l'échelle et de manière schématique.

La figure unique représente un dispositif 1 destiné à la fabrication d'un collecteur d'échangeur thermique, et plus précisément au perçage sans enlèvement de matière d'une pluralité d'ouvertures (102a, 102b, 102c, 102d, 102e, 102f, 102g) à travers la paroi 101 d'un tube 100.

Conformément à l'objet de la présente invention, le dispositif (1) est tout d'abord pourvu de moyens de maintien (10) qui sont en mesure d'immobiliser le tube (100) dans une position donnée.

Le dispositif (1) est doté en outre d'une pluralité de poinçons (20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20g) qui sont montés mobiles en translation (flèche f1) suivant une direction perpendiculaire à l'axe du tube (100). Chaque mobilité (flèche f1) s'exerce entre une position de retrait dans laquelle l'extrémité active (21a, 21b, 21c, 21d, 21e, 21f, 21g) de chaque poinçon (20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20g) est placée à distance de la paroi (101) du tube (100), et une position déployée dans laquelle ladite extrémité active (21a, 21b, 21c, 21d, 21e, 21f, 21g) est insérée à travers ladite paroi (101) du tube (100).

Le dispositif (1) comporte enfin un organe d'actionnement (30) qui est quant à lui monté mobile en translation (flèche f2) suivant une direction perpendiculaire aux poinçons (20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20g) . L'organe d'actionnement (30) comporte par ailleurs une surface d'appui (31) au moins partiellement inclinée qui est en mesure de coopérer par contact glissant avec l'extrémité passive (22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 22f, 22g) de chaque poinçon (20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20g). L'ensemble est agencé de manière à ce que la translation de l'organe d'actionnement (30) (flèche f2) entraîne la translation de chaque poinçon (20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20g) (flèche f1) entre sa position de retrait et sa position déployée.

Selon une particularité de l'invention, la surface d'appui (31) de l'organe d'actionnement (30) comporte au moins une partie active (32, 33), formant rampe, qui est inclinée par rapport à la perpendiculaire à la direction dans laquelle s'étend chaque poinçon (20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20g). Cette caractéristique signifie, d'une part, que la surface d'appui (31) n'est pas forcément inclinée de manière régulière, et que d'autre part, la pente de chaque partie active (32, 33) n'est pas non plus obligatoirement continue. Dans les deux cas, il peut en effet exister des ruptures de pentes, c'est-à-dire des changements brusques d'inclinaison. Chaque partie (32, 33) est ici dite active car, du fait de son inclinaison, elle est en mesure d'engendrer le déplacement progressif de chaque poinçon (20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20g) lors de la mise en translation de l'organe d'actionnement (30), jouant ainsi pleinement son rôle de rampe.

De manière particulièrement avantageuse, la pente de chaque partie active (32, 33) est rectiligne. Cette caractéristique permet de générer le déplacement de chaque poinçon (20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20g) avec une vitesse constante, lorsque la vitesse de translation de l'organe d'actionnement (30) est elle aussi constante.

Il est à noter cependant que le profil de chaque partie active (32, 33) pourrait très bien être curviligne. La vitesse de mise en oeuvre de chaque poinçon (20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20g) pourrait alors avantageusement être modulée en fonction du degré d'insertion de son extrémité active (21a, 21b, 21c, 21d, 21e, 21f, 21g) dans la paroi (101) du tube (100).

Ainsi qu'on peut le voir sur l'unique figure, les pentes des différentes parties actives (32, 33) sont sensiblement identiques. Cette caractéristique peut être avantageusement combinée au fait que l'extrémité passive (22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 22f, 22g) de chaque poinçon (20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20g) présente une forme biseautée dont l'inclinaison correspond sensiblement à la pente de chaque partie active (32, 33) de la surface d'appui. Cette complémentarité formelle permet de maximiser la surface de contact entre l'organe d'actionnement (30) et chaque poinçon (20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20g) lorsqu'une partie active 32, 33 coopère par contact glissant avec le ou les extrémités passives (22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 22f, 22g) correspondantes. La transmission du lo mouvement de translation de l'organe d'actionnement (30) à chacun des poinçons (20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20g) se voit ainsi significativement optimisée.

Selon une autre particularité de l'invention, la surface d'appui (31) de l'organe d'actionnement 30 comporte au moins une partie passive (34), formant zone de temporisation, qui est parallèle par rapport à la perpendiculaire à la direction dans laquelle s'étend chaque poinçon (20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20g). Cette caractéristique signifie également que la surface d'appui (31) n'est pas forcément inclinée de manière régulière, mais qu'elle peut présenter une ou plusieurs portions qui s'étendent perpendiculairement à la direction de chaque poinçon (20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20g). Chaque partie (34) est ici dite passive car, du fait de son inclinaison, elle n'a aucune incidence sur le déplacement de chaque poinçon (20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20g) lors de la mise en translation (flèche f2) de l'organe d'actionnement (30), jouant ainsi pleinement son zone de temporisation.

Dans ce mode particulier de réalisation, choisi uniquement à titre d'exemple, la surface d'appui (31) de l'organe d'actionnement (30) comporte deux parties actives (32, 33) séparée par une partie passive (34) . La première partie active (32) correspond à une phase d'ébauche, la partie passive (34) à une phase de temporisation et la seconde partie active (33) à une phase de finition en ce qui concerne la réalisation de chaque ouverture (102a, 102b, 102c, 102d, 102e, 102f, 102g).

Selon une nouvelle particularité de l'invention, le dispositif (1 comporte des moyens de guidage (40) en déplacement de chaque poinçon (20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20g). Or, dans cet exemple de réalisation, les moyens de maintien (10 sont composés de deux mors (11, 12) dont l'assemblage définit un logement interne (13) de forme sensiblement complémentaire au tube (100. Aussi, l'un des mors (12) est avantageusement doté ici d'une série d'alésages traversants (41a, 41b, 41c, 41d, 41e, 41f, 41g), formant moyens de guidage (40), qui sont ménagés transversalement par rapport à l'axe du logement interne (13) et qui sont respectivement en mesure de guider le déplacement de chaque poinçon (20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20g) lors de leur translations respectives (flèche fi).

L'invention peut s'appliquer à tout type d'échangeurs thermiques, notamment ceux utilisés dans les véhicules automobiles mais également dans les installations industrielles.

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé de fabrication d'un collecteur d'échangeur thermique, comportant une étape de perçage sans enlèvement de matière d'une pluralité d'ouvertures (102a, 102b, 102c, 102d, 102e, 102f, 102g) à travers la paroi (101) d'un tube (100), caractérisé en ce que l'étape de perçage consiste à: - ménager successivement chaque ouverture (102a, 102b, 102c, 102d, 102e, 102f, 102g) à l'aide d'un poinçon spécifique (20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 10 20g), - maintenir chaque poinçon (20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20g) dans l'ouverture correspondante (102a, 102b, 102c, 102d, 102e, 102f, 102g) jusqu'à l'achèvement du perçage de toutes les ouvertures (102a, 102b, 102c, 102d, 102e, 102f, 102g).

2. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que la réalisation des différentes ouvertures (102a, 102b, 102c, 102d, 102e, 102f, 102g) est effectuée de manière sensiblement concomitante.

3. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la réalisation de chaque ouverture (102a, 102b, 102c, 102d, 102e, 102f, 102g) est effectuée graduellement.

4. Dispositif (1) de mise en oeuvre du procédé de fabrication selon 25 l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte: - des moyens de maintien (10) aptes à immobiliser le tube (100) dans une position donnée, - une pluralité de poinçons (20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20g) montés mobiles en translation suivant une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe du tube (100), entre une position de retrait dans laquelle l'extrémité active (21a, 21b, 21c, 21d, 21e, 21f, 21g) de chaque poinçon (20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20g) est placée à distance de la paroi (101) du tube (100), et une position déployée dans laquelle ladite extrémité active (21a, 21b, 21c, 21d, 21e, 21f, 21g) est insérée à travers ladite paroi (101) du tube (100), - un organe d'actionnement (30) qui est monté mobile en translation suivant une direction perpendiculaire aux poinçons (20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20g) et qui comporte une surface d'appui (31) au moins partiellement inclinée et apte à coopérer par contact glissant avec l'extrémité passive (22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 22f, 22g) de chaque poinçon (20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20g), la translation de l'organe d'actionnement (30) étant apte à entraîner la translation de chaque poinçon (20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20g) entre sa position de retrait et sa position déployée.

5. Dispositif (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que la surface d'appui (31) de l'organe d'actionnement (30) comporte au moins une partie active (32, 33), formant rampe, qui est inclinée par rapport à la perpendiculaire à la direction dans laquelle s'étend chaque poinçon (20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20g).

6. Dispositif (1) selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que la surface d'appui (31) de l'organe d'actionnement (30) comporte au moins une partie passive (34), formant zone de temporisation, qui est parallèle par rapport à la perpendiculaire à la direction dans laquelle s'étend chaque poinçon (20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20g).

7. Dispositif (1) selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que la pente de chaque partie active (32, 33) est rectiligne.

8. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que les pentes des différentes parties actives (32, 33) sont sensiblement identiques.

9. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que la surface d'appui (31) de l'organe d'actionnement (30) comporte deux parties actives (32, 33) séparée par une partie passive (34), la première partie active (32) correspondant à une phase d'ébauche, la partie passive (34) correspondant à une phase de temporisation et la seconde partie active (33) correspondant à une phase de finition en ce qui concerne la réalisation de chaque ouverture (102a, 102b, 102c, 102d, 102e, 102f, 102g).

10. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisé en ce que l'extrémité passive (22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 22f, 22g) de chaque poinçon (20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20g) comporte une forme biseautée dont l'inclinaison correspond sensiblement à la pente de chaque partie active (32, 33) de la surface d'appui (31).

11. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 4 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de guidage (40) en 25 déplacement de chaque poinçon (20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20g).

12. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 4 à 11, caractérisé en ce que les moyens de maintien (10) comportent au moins deux mors (11, 12) dont l'assemblage définit un logement interne (13) de forme sensiblement complémentaire au tube (100).

13. Dispositif (1) selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'un des mors comporte des alésages traversants (41a, 41b, 41c, 41d, 41e, 41f, 41g), formant moyens de guidage (40), qui sont ménagés transversalement par rapport à l'axe du logement interne (13) et qui sont respectivement aptes à guider le déplacement de chaque poinçon (20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20g).