FR3081205A1 - Connecteur a clip deporte - Google Patents
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Abstract
Système connecté comportant un connecteur de raccordement fluidique comprenant un élément, et un corps (2) disposant d'un conduit interne qui présente une première extrémité s'étendant selon un axe longitudinal (X-X), se raccordant à un canal de cet élément (30), et au moins une deuxième extrémité destinée à être raccordée à un circuit de fluide, et disposant d'au moins un organe de verrouillage sur l'élément comprenant un ergot (18) relié au corps (2) de manière élastique, qui lors de la connexion coulisse en appui sur une surface de retenue de l'élément (32), pour se fixer sur une partie complémentaire de retenue (36) de cette surface de retenue (32) en réalisant un verrouillage axial, la surface de retenue de l'élément (32) recevant l'appui de l'ergot (18) forme un plan parallèle à l'axe longitudinale (X-X), la direction de cet appui étant radialement écartée de l'axe longitudinal (X-X).
Description
DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
L'invention concerne le domaine technique de la connexion d'un système fluidique dans un environnement présentant un espace réduit, notamment sur des circuits fluidiques d'échangeurs thermiques pour différents fluides (carburant, eau, air...). L'application de l'invention est particulièrement avantageuse dans le secteur automobile.
ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION
Les échangeurs thermiques sont généralement métalliques afin d'augmenter leur efficacité (notamment aluminium). De nombreux concepts existent ayant recours à des profilés extrudés. Les échangeurs doivent être munis de connecteurs permettant d'assurer la circulation du fluide à refroidir ou à réchauffer à l'intérieur d'un canal de ces derniers. Ils sont donc reliés en amont et en aval au reste du circuit fluidique souvent constitué de lignes en plastique ou en caoutchouc pour des raisons de masse et de coût. En général, on utilise des raccords fluidiques standards verrouillés sur les échangeurs.
Cependant, la mise en place de ces raccords nécessite sur les extrémités du canal de l'échangeur des opérations d'usinage pour enlever tout ou partiellement les formes extérieures à la zone tubulaire, puis de réaliser des opérations de préparation de surface comprenant des déformations des extrémités ou des usinages. En effet le procédé d'extrusion utilisé pour fabriquer de nombreux échangeurs, comprenant la réalisation du canal par extrusion, ne permet pas de venir incorporer des formes d'arrêt dans le sens de l'extrusion, par exemple une collerette complète ou partielle autour du canal permettant de verrouiller des raccords fluidiques classiquement utilisés, notamment des raccords encliquetables à simple ou double boutons, des raccords dits à pince à linge, ou d'autres types de raccord.
Alternativement, il est aussi possible de venir rapporter des connectiques par soudure ou brasure aux extrémités du canal, ou d'emmancher en force un autre élément métallique, dont l'étanchéité peut être renforcée par un collage, technologie couramment appelée press-fit en langue anglaise. Cet élément rapporté intégrera, lui, les formes d'arrêt de la connectique.
Ces différentes techniques d'assemblage d'un raccord fluidique standard avec un échangeur thermique extrudé, présentent de nombreux inconvénients. En effet, toutes ces techniques sont complexes, onéreuses, polluantes, risquées avec de possibles risques de fuite.
Par ailleurs, dans le cas d'échangeurs thermiques embarqués sur des véhicules, pour des raisons fonctionnelles qui peuvent être l'utilisation du flux d'air créé par le déplacement du véhicule, ou des raisons d'architecture, il est possible qu'il soit nécessaire d'implanter lesdits échangeurs sous caisse. Cette implantation sous caisse implique en général une architecture des échangeurs relativement plane avec un espace sur l'axe normal vertical Z-Z disponible très limité rendant parfois difficile, voire impossible, d'assurer une connexion par le biais des raccords classiques précédemment évoqués. En plus de la contrainte d'encombrement, notamment en Z, les circuits de fluides doivent en général présenter la perte de charge la plus faible possible afin d'assurer un débit de fluide le plus élevé possible, et donc une efficacité de refroidissement ou de régulation thermique optimale.
D'autres échangeurs utilisent un tube extrudé mis en forme, que l'on vient solidariser à une plaque par des procédés mécaniques, soudures, brasures, etc. Ce type d'échangeur est par exemple décrit par le brevet FR2774463 Al. La plaque peut également servir à canaliser de l'air sur le tube pour améliorer les transferts thermiques, et à protéger le tube d'agressions extérieures. Dans ce cas, afin de connecter ces tubes au reste du circuit, il est nécessaire de réaliser un coude au niveau de chaque extrémité du tube afin de suffisamment éloigner ce tube de la plaque pour venir y loger le raccord, ce qui n'est pas toujours faisable du fait des contraintes d'encombrement.
OBJET DE L'INVENTION
L'invention a pour but de remédier à tout ou partie des inconvénients précités et notamment à fournir un système de raccordement très compact, simple, robuste pour des échangeurs avec les circuits amont et aval, en particulier en plastique ou en caoutchouc, dans un environnement restreint, avec de faibles pertes de charge, ledit système de raccordement étant également compatible avec des profilés extrudés dans lesquels il n'est souvent pas possible de réaliser des formes d'arrêt simplement, de manière robuste et économique.
A cet effet, l'invention a pour objet un système connecté comportant un élément, et un connecteur de raccordement fluidique comprenant un corps disposant d'un conduit interne qui présente une première extrémité s'étendant selon un axe longitudinal, se raccordant à un canal de cet élément, et au moins une deuxième extrémité destinée à être raccordée à un circuit de fluide, et disposant d'au moins un organe de verrouillage sur l'élément comprenant un ergot relié au corps de manière élastique, qui lors de la connexion coulisse en appui sur une surface de retenue de l'élément, pour se fixer sur une partie complémentaire de retenue de cette surface de retenue en réalisant un verrouillage axial, ce système étant remarquable en ce que la surface de retenue de l'élément recevant l'appui de l'ergot forme un plan parallèle à l'axe longitudinale, la direction de cet appui étant radialement écartée de l'axe longitudinal.
Avantageusement, cette configuration du système selon l'invention permet d'être compatible avec une connexion à effectuer dans un environnement très confiné et un raccordement sur un élément réalisé en profilé extrudé, dans lequel il n'est pas possible d'aménager directement pendant l'extrusion une forme d'arrêt d'un connecteur classique connu.
En outre, cette dissociation des fonctions de raccordement fluidique et de verrouillage mécanique, qui habituellement est réalisée sur l'interface fluidique, permet de réaliser très simplement le verrouillage, par exemple par clipsage, sans impact sur l'encombrement de l'échangeur. En effet, la coopération de l'ergot avec la partie complémentaire de la surface de retenue permet une connexion dans une direction ne passant pas par l'axe longitudinal de la première extrémité du corps.
Le connecteur selon l'invention ainsi constitué est une pièce de conception très simple, robuste, à faible coût, et mettant en œuvre des procédés peu polluants, tout en garantissant une section de passage importante et donc en réduisant les pertes de charge.
Le système connecté selon l'invention peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles.
Avantageusement, la première extrémité du corps du connecteur comporte un ou plusieurs joints d'étanchéité circulaire, se logeant chacun dans une gorge transversale ménagée sur le contour de cette première extrémité.
Avantageusement, l'ergot est disposé à l'extrémité d'une première branche élastique s'étendant axialement parallèlement à l'axe longitudinal, qui est fixée à son autre extrémité au corps du connecteur.
Avantageusement, le connecteur comporte une deuxième branche disposée parallèlement à la première branche, formant une butée de limitation de la déformation élastique de cette première branche.
Avantageusement, la partie complémentaire de retenue de la surface de retenue comporte des évidements ou des perçages formés sur cette surface de retenue.
Dans ce cas, avantageusement les évidements ou les perçages de la surface de retenue sont réalisés par emboutissage, par usinage ou par perçage.
En particulier, les deux extrémités du conduit interne du connecteur peuvent s'étendre suivant deux axes différents. Cette configuration permet de répondre à certaines contraintes d'architecture, notamment de rendre la solution compatible avec une surface de retenue qui est très proche radialement du canal.
En particulier, le connecteur peut comporter du côté de sa deuxième extrémité deux sorties de fluide reliées entre elles. On réalise de cette manière un raccord à trois voies.
Avantageusement, le connecteur comporte deux ergots disposés de part et d'autre du corps du connecteur, chaque ergot coopérant avec une partie complémentaire de retenue. On réalise de cette manière un maintien du connecteur symétrique de chaque côté du canal, qui répartit les efforts.
En particulier, l'élément peut former un échangeur thermique à plaques de refroidissement, une plaque formant la surface de retenue, et à tubes définissant des canaux d'écoulement de fluide.
En particulier, le canal de l'élément peut être réalisé par un procédé d'extrusion d'un seul tenant avec la surface de retenue.
Dans ce cas, avantageusement l'extrusion forme des ailettes reliées au canal, permettant d'augmenter la surface d'échange thermique.
Selon un mode de réalisation, le plan de la surface de retenue est tangent au canal.
Selon un autre mode de réalisation, le plan de la surface de retenue passe par l'axe longitudinal.
Dans la présente invention, on entend par zone de coopération fluidique, la zone au niveau de laquelle la coopération entre la première extrémité du connecteur et le canal de l'élément est réalisée.
Dans la présente invention, on entend par zone de coopération mécanique, la zone au niveau de laquelle la coopération entre l'organe de verrouillage du connecteur et la surface de retenue est réalisée.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à des modes de réalisation selon la présente invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs et expliqués avec référence aux figures schématiques annexées. Les figures schématiques annexées sont listées ci-dessous :
- les figures 1, 2 et 3 sont des vues d'un connecteur simple selon l'invention, présenté successivement en perspective, en vue de dessus et en vue de côté ;
- la figure 4 est une vue d'un connecteur double selon l'invention ;
- la figure 5 est une vue en perspective de l'extrémité d'un élément recevant ce connecteur, formant un échangeur thermique obtenu par extrusion ;
- la figure 6 présente une opération de lamage du canal de cet élément ;
- la figure 7 présente une opération suivante d'usinage de l'extrémité du canal de cet élément ;
- la figure 8 présente l'assemblage du connecteur double sur cet élément ;
- les figures 9 et 10 présentent cet assemblage, l'élément étant vu en coupe axiale suivant un plan de coupe vertical ;
- les figures 11 et 12 sont des vues d'ensemble et de détail d'un autre élément pour un connecteur selon l'invention ;
- la figure 13 présente l'extrémité du canal de cet élément avec une coupe axiale partielle ;
- la figure 14 présente le connecteur double assemblé sur cet élément comportant la coupe axiale partielle ; et
- la figure 15 est un schéma présentant en coupe transversale un élément suivant une variante.
DESCRIPTION DETAILLEE
Les figures 1, 2 et 3 présentent un connecteur comprenant un corps principal 2 allongé suivant un axe principal longitudinal X-X, réalisé par le moulage d'une matière plastique, comportant un perçage axial formant un conduit pour alimenter en fluide un élément comme un échangeur thermique.
La partie arrière du corps 2 comporte des arrêtes circulaires en forme de sapin, permettant une introduction facile d'un tuyau souple en matière plastique ou en caoutchouc. Ces formes permettent de retenir ce tuyau vers la direction arrière indiquée par la flèche AR, pour éviter son débranchement. Le tuyau souple peut venir en fin d'introduction en appui sur une collerette 20 formant une butée axiale de ce tuyau.
L'extrémité avant du corps 2 comporte en partant de l'avant une première gorge circulaire 6, puis une deuxième gorge comprenant un joint d'étanchéité torique réalisé en élastomère, venant se serrer dans un alésage de l'échangeur thermique. Cette conception permet de disposer, en fonction des contraintes fonctionnelles, un ou deux joints toriques sur l'extrémité du corps 2 pour assurer l'étanchéité. Il est également possible de réaliser qu'une seule gorge 6 pour accueillir un seul joint torique 8.
Le connecteur est symétrique par rapport à un plan axial vertical, passant par l'axe vertical Z-Z. Le corps 2 comporte sensiblement au milieu de sa longueur, une plaque transversale 12 disposée perpendiculairement à l'axe principal X-X, formant un rectangle allongé dans la direction horizontale.
Quatre nervures longitudinales 10 reliant la deuxième gorge à la plaque transversale 12, régulièrement réparties autour du corps 2, définissent un contour cylindrique ajusté dans l'alésage de l'échangeur thermique pour réaliser un guidage axial du connecteur.
Chaque extrémité de la plaque transversale allongé 12 reçoit deux bras parallèles 14, 16, tournés vers l'avant, présentant une forme plate disposée dans un plan vertical. En vue de dessus la plaque transversale 12 et les bras 14, 16 présentent une forme en « U » comprenant deux angles droits, ces bras parallèles au corps 2 étant écartés de ce corps.
De chaque côté du connecteur, le bras inférieur 14 présente une section constante et rigide, son bord inférieur 22 venant légèrement en dessous de l'axe X-X du corps 2. Le bras supérieur 16 présente une section qui en hauteur se réduit progressivement, pour se terminer à l'avant par un ergot 18 tourné vers le haut, présentant une face avant inclinée et une face arrière verticale.
Le bras inférieur rigide 14 installé en option forme une butée inférieure pour le bras supérieur 16, afin d'éviter une déformation excessive de ce bras supérieur, et donc un effort excessif dessus, par exemple avec un défaut d'alignement au moment du montage.
En variante le connecteur peut former un coude, les extrémités de son conduit interne étant disposées suivant deux axes différents, concourants ou non.
De plus, la deuxième extrémité du corps du connecteur peut être raccordée au tuyau du circuit de fluide par tout type de liaison, comme une liaison soudée, par exemple par rotation ou par laser, ou pour des caoutchoucs par une connexion à olive, à tête de vipère, avec ou sans collier de serrage.
Le corps du connecteur peut être avantageusement réalisé avec des polyamides chargés fibres de verre, notamment « PA66 », « PPA » ou « PPS », ou des mélanges de ces polymères, ou des polymères présentant un grade antistatique, contenant par exemple du noir de carbone ou des nanofibres de carbone.
La figure 4 présente en variante un connecteur double présentant une forme globale en « Y », comprenant une partie avant avec la plaque transversale 12 et les bras 14, 16 identiques, pour un accrochage sur un même échangeur thermique, et une partie arrière comportant deux canaux inclinés par rapport à l'axe longitudinal X-X, permettant de fixer deux tuyaux souples pour former un raccord à trois voies.
Les figures 5, 6 et 7 présentent l'extrémité d'un échangeur thermique formant un élément recevant un connecteur, réalisé par l'extrusion d'un alliage d'aluminium suivant la longueur longitudinale X-X donnant un profilé avec une section constante.
Le profilé comporte une partie circulaire 30 centrée sur l'axe longitudinal X-X, formant le canal, recevant sur le dessus un plan tangent 32 formant une surface de retenue. Trois ailettes radiales 34 centrées sur l'axe longitudinal X-X, sont réparties sous le plan tangent 32. Le plan tangent 32 disposé au plus près du canal 30, et les ailettes radiales 34, constituent des échangeurs thermiques avec l'air ambiant, permettant de diffuser des calories venant du fluide chaud circulant dans le canal pour le refroidir.
De plus le plan tangent 32 peut constituer une protection mécanique en le disposant par exemple vers le bas, sous la caisse d'un véhicule automobile pour protéger le canal 30 se trouvant au-dessus afin de le protéger de projections de pierres lors du roulage. On peut ainsi refroidir par exemple un passage de carburant en profitant de la ventilation donnée par le déplacement d'air du roulage.
Le pan tangent 32 comporte deux fentes 36 alignées dans la direction transversale, disposées symétriquement par rapport au plan contenant les axes X-X et Z-Z, formées par un usinage venant sur le dessus avec une fraise à trois faces de taille.
L'extrémité arrière du canal reçoit un usinage présenté figures 5 et 6, pour former un lamage permettant de recevoir de manière ajustée le joint torique d'étanchéité 8 ainsi que les nervures longitudinales de guidage 10. En même temps on forme un chanfrein à l'entrée de ce lamage 40, afin de faciliter l'introduction et la compression de ce joint d'étanchéité 8.
La figure 7 présente une opération suivante de fraisage complet de l'extrémité de l'échangeur thermique disposée sous le plan tangent 32, sur une longueur longitudinale L, de manière à conserver une longueur de lamage L1 nécessaire pour l'ajustement de la partie avant du connecteur dans le canal 30.
On dispose ainsi d'un plan tangent 32 comprenant à l'extrémité arrière de l'échangeur thermique une face inférieure lisse présentant les fentes transversales 36 débouchant sous cette face, permettant le glissement sur cette face des ergots 18 des bras supérieurs 16 du connecteur, ces bras étant légèrement fléchis vers le bas par déformation élastique.
Les figures 8, 9 et 10 présentent le connecteur double fixé sur l'échangeur thermique, après l'emboîtement longitudinal complet de sa partie mâle avant dans le lamage 40 du canal 30. Chaque ergot 18 s'est fixé par une détente élastique de son bras supérieur 16 dans une fente 36, ce qui sécurise la fixation du connecteur.
On réalise ainsi de manière simple et efficace, à partir d'un profilé produit de manière économique, recevant un usinage rapide de l'extrémité de ce profilé, un verrouillage sécurisé d'un connecteur comprenant une hauteur réduite permettant de le loger facilement, par exemple sous la caisse d'un véhicule.
La figure 9 présente en particulier une fente 36 comprenant dans la direction longitudinale X-X une grande largeur, permettant à un opérateur d'engager un doigt pour repousser l'ergot 18 afin de le décrocher du plan tangent 32, en réalisant un démontage rapide et sans outil du connecteur.
On notera qu'avec le lamage 40 réalisé dans le canal 30 on peut sensiblement ajuster le perçage du connecteur avec le diamètre intérieur du canal, ce qui aligne ces conduits et réduit les pertes de charge du fluide circulant dedans.
Les figures 11, 12, 13 et 14 présentent un échangeur thermique suivant une variante, comprenant un canal 30formant un tube circulaire comprenant un coude arrondi à 180°, fixé contre le plan tangent 32 formant une grande plaque couvrant entièrement ce canal.
Des ailettes transversales 50 fixées sous le plan tangent 32, rejoignent le canal 30 pour former une grande surface d'échange thermique avec l'air ambiant.
Les extrémités du canal 30 disposées à une distance L du bord du plan tangent 32, reçoivent le lamage intérieur 40. Les fentes transversales 36 sont réalisées sur le plan tangent 32, pour recevoir sur chaque extrémité du canal 30 les deux ergots 18 d'un connecteur.
On a ainsi pour cet échangeur thermique à réaliser pour chaque connecteur seulement un lamage 40 du canal 30 et les deux fentes débouchantes 36, ce qui représente un usinage réduit et économique comprenant très peu d'enlèvement de matière. On a aussi un plan tangent 32 disposé au plus près du canal 30, ce qui donne à la connexion un encombrement en hauteur réduit.
La figure 15 présente un plan de la surface de retenue 32 passant par l'axe longitudinal au centre du canal 30, recevant l'appui des ergots 18 disposés de manière symétrique de chaque côté de ce canal.
D'une manière générale dans le cas d'un tube formant le canal 30 solidarisé à une plaque, ce canal peut comporter plusieurs coudes pour former un parcours sinueux, l'entrée et la sortie pouvant être disposées sur différents côtés. En variante le canal 30 de l'échangeur thermique peut être droit.
En variante on peut prévoir des entrées ou des sorties multiples, reliées par exemple à plusieurs tubes rapportés sur une même plaque, avec des connecteurs disposés au niveau de chaque entrée. Dans le cas d'un profilé extrudé, les canaux, et donc les connecteurs associés, peuvent être disposés sur une même direction correspondant au sens d'extrusion.
En variante les rainures 36 peuvent être formées par des procédés économiques d'emboutissage ou de poinçonnage du plan tangent 32. Elles peuvent être débouchantes ou formées par de simples renfoncements, dont la géométrie sera optimisée notamment pour garantir le maintien du clipsage de l'ergot 18.
Claims (14)
- REVENDICATIONS1. Système connecté comportant un élément, et un connecteur de raccordement fluidique comprenant un corps (2) disposant d'un conduit interne qui présente une première extrémité s'étendant selon un axe longitudinal (X-X), se raccordant à un canal de cet élément (30), et au moins une deuxième extrémité destinée à être raccordée à un circuit de fluide, et disposant d'au moins un organe de verrouillage sur l'élément comprenant un ergot (18) relié au corps (2) de manière élastique, qui lors de la connexion coulisse en appui sur une surface de retenue de l'élément (32), pour se fixer sur une partie complémentaire de retenue (36) de cette surface de retenue (32) en réalisant un verrouillage axial, caractérisé en ce que la surface de retenue de l'élément (32) recevant l'appui de l'ergot (18) forme un plan parallèle à l'axe longitudinale (X-X), la direction de cet appui étant radialement écartée de l'axe longitudinal (X-X).
- 2. Système connecté selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première extrémité du corps (2) du connecteur comporte un ou plusieurs joints d'étanchéité circulaire (8), se logeant chacun dans une gorge transversale (6) ménagée sur le contour de cette première extrémité.
- 3. Système connecté selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'ergot (18) est disposé à l'extrémité d'une première branche élastique (16) s'étendant axialement parallèlement à l'axe longitudinal (X-X), qui est fixée à son autre extrémité au corps (2) du connecteur.
- 4. Système connecté selon la revendication 3, caractérisé en ce que le connecteur comporte une deuxième branche (14) disposée parallèlement à la première branche (16), formant une butée de limitation de la déformation élastique de cette première branche (16).
- 5. Système connecté selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie complémentaire de retenue (36) de la surface de retenue (32) comporte des évidements ou des perçages formés sur cette surface de retenue (32).
- 6. Système connecté selon la revendication 5, caractérisé en ce que les évidements ou les perçages de la surface de retenue (32) sont réalisés par emboutissage, par usinage ou par perçage.
- 7. Système connecté selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux extrémités du conduit interne du connecteur s'étendent suivant deux axes différents.
- 8. Système connecté selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le connecteur comporte du côté de sa deuxième extrémité deux sorties de fluide reliées entre elles.
- 9. Système connecté selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le connecteur comporte deux ergots (18) disposés de part et d'autre du corps du connecteur (2), chaque ergot coopérant avec une partie complémentaire de retenue (36).
- 10. Système connecté selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément forme un échangeur thermique à plaques de refroidissement, une plaque formant la surface de retenue (32), et à tubes définissant des canaux d'écoulement de fluide (30).
- 11. Système connecté selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le canal (30) de l'élément est réalisé par un procédé d'extrusion d'un seul tenant avec la surface de retenue (32).
- 12. Système connecté selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'extrusion forme des ailettes (34) reliées au canal (30), permettant d'augmenter la surface d'échange thermique.
- 13. Système connecté selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le plan de la surface de retenue (32) est tangent au canal (30).
- 14. Système connecté selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le plan de la surface de retenue (32) passe par l'axe longitudinal (X-X).
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