FR3088710A1 - Echangeur de chaleur pour vehicule automobile - Google Patents

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Description

Echangeur de chaleur pour véhicule automobile
Le domaine de la présente invention est celui des échangeurs de chaleurs, notamment pour véhicule automobile, et elle concerne plus particulièrement les échangeurs de chaleurs comportant un faisceau de tubes et disposés notamment en face avant du véhicule automobile.
De tels échangeurs de chaleur sont notamment disposés sur une boucle d’un circuit de refroidissement, permettant de dissiper des calories, en provenance d’un moteur à combustion interne, ou d’un périphérique, tel qu’un module de climatisation, du véhicule automobile.
De manière connue, un échangeur de chaleur pour véhicule automobile comprend une pluralité de tubes s’étendant parallèlement entre eux et dans lesquels peut circuler le fluide de refroidissement présent dans la boucle de circuit de refroidissement précédemment évoquée. L’échangeur de chaleur est configuré pour permettre un échange de calories entre un flux d’air le traversant et le fluide de refroidissement circulant à l’intérieur des tubes, sachant que l’échangeur de chaleur peut comprendre également une pluralité d’ailettes s’étendant entre les tubes, sur le passage du flux d’air, favorisant ainsi la dissipation des calories au niveau de l’échangeur de chaleur.
Un échangeur de chaleur à tubes peut notamment être situé au niveau d’une face avant du véhicule automobile. Ainsi, lorsque le véhicule automobile se déplace vers l’avant, les ailettes de l’échangeur de chaleur sont exposées à un flux d’air provenant de l’extérieur du véhicule automobile, permettant ainsi d’améliorer la dissipation des calories au niveau de l’échangeur de chaleur.
L’échangeur de chaleur ainsi situé sur la face avant du véhicule automobile est exposé à d’éventuelles projections, notamment des gravillons se trouvant sur la voie sur laquelle circule le véhicule automobile, les projections risquant alors d’endommager l’échangeur de chaleur, et notamment les tubes de l’échangeur de chaleur. L’endommagement d’un tube de l’échangeur de chaleur, et notamment le perçage de ce tube, peut entrainer une fuite du fluide de refroidissement, ce qui présente plusieurs inconvénients aussi bien environnementaux que comportementaux. La fuite du fluide de refroidissement de l’échangeur de chaleur se traduit notamment par une inefficacité de l’échangeur de chaleur, les tubes de l’échangeur de chaleur ne comprenant plus de fluide de refroidissement circulant à l’intérieur, obligeant ainsi l’utilisateur du véhicule automobile à procéder à la réparation de l’échangeur de chaleur. Par ailleurs, la fuite du fluide de refroidissement au niveau de l’échangeur de chaleur implique que plus aucun fluide de refroidissement ne circule dans le circuit de refroidissement et ceci peut endommager des composants du véhicule dont le refroidissement n’est alors plus assuré.
Dans l’état de la technique, il est connu de disposer des moyens de protection en amont du faisceau de tubes des échangeurs de chaleur par rapport à la scène de route, afin que ceuxci forment une protection de la partie du tube tournée vers l’avant du véhicule, c’est-à-dire la partie la plus susceptible d’être impactée par les projectiles.
Ainsi, la protection peut être formée par une grille fixée sur la face avant de l’échangeur, la grille comprenant une pluralité d’organes métalliques se croisant, réduisant ainsi la surface de la face avant de l’échangeur exposée au projections, diminuant ainsi le risque d’endommagement des tubes.
Il est également connu des échangeurs de chaleurs dans lesquels la protection est formée par un élément élastique, par exemple en silicone, placé en regard ou au contact du bord du tube tourné vers l’avant du véhicule. Ainsi, l’élément élastique absorbe les impacts des projections, évitant ainsi au tube, devant lequel il est positionné, d’être percé.
Ces échangeurs de chaleur connus ne donnent pas entière satisfaction et présentent des inconvénients. En effet, les solutions connues peuvent ne pas être compatibles avec des contraintes d’encombrement spatial lorsque l’échangeur de chaleur est positionné dans le véhicule automobile. De plus, elles peuvent également entrainer des contraintes de masse supplémentaire, qui ne sont pas forcément compatibles avec les contraintes formulées par les constructeurs de véhicules automobiles.
La présente invention a pour but de proposer un échangeur de chaleur particulier afin de répondre au moins en grande partie aux inconvénients énoncés précédemment et de conduire en outre à d’autres avantages.
Un autre but de l’invention est de fournir un procédé d’assemblage simple de l’échangeur de chaleur.
L’invention y parvient, selon un premier aspect, grâce à un tube pour échangeur de chaleur de véhicule automobile, le tube comprenant une paroi délimitant un conduit dans lequel est apte à circuler un fluide de refroidissement, la paroi étant pliée pour présenter deux bords d’extrémité opposés longitudinalement de part et d’autre d’une partie médiane et deux parties supérieure et inférieure opposées verticalement l’une à l’autre. Le tube comprend également un élément métallique brasé à l’intérieur du conduit et cet élément métallique est situé principalement dans la zone d’un des bords d’extrémité du tube.
La présence d’un élément métallique en interne dans le tube, c’est-à-dire du côté de la face interne du bord d’extrémité correspondant du tube, fait que l’élément métallique est au contact du fluide de refroidissement à l’intérieur du tube. Plus particulièrement, une face arrière de l’élément métallique est au contact du fluide de refroidissement, la face arrière de l’élément métallique étant orientée vers l’extrémité arrière du tube. De plus, la paroi du tube comprend une zone de courbure au niveau de l’extrémité avant et de l’extrémité arrière, permettant la formation du tube à partir d’une feuille métallique formant la paroi du tube.
Par « principalement dans la zone », on comprend que la majeure partie de l’élément métallique est disposée au voisinage du bord d’extrémité et qu’en cela l’élément métallique se distingue d’autres éléments internes au tube qui s’étendent d’un bord d’extrémité à l’autre et dont une extrémité est en regard d’un bord d’extrémité. L’élément métallique est spécifiquement configuré et dimensionné pour venir se loger dans une portion disposée longitudinalement uniquement d’un côté de la partie médiane et pour venir au plus près du bord d’extrémité correspondant. Dans une telle configuration, l’élément métallique est disposé de manière à ce que son centre de gravité soit plus proche du bord d’extrémité correspondant que de la partie médiane.
Lors de la mise en œuvre du tube dans un échangeur de chaleur dans un véhicule automobile, les parties supérieure et inférieure sont disposées en opposition selon l’axe vertical qui correspond à la direction d’empilement des différents tubes de l’échangeur. Et le bord d’extrémité du tube, qui reçoit principalement l’élément métallique, est destiné à être orienté vers l’avant du véhicule automobile, c’est-à-dire dans le sens de déplacement principal du véhicule automobile. Le bord d’extrémité avant du tube est donc susceptible de recevoir des projections pouvant percer le tube, l’élément métallique assurant ainsi le renfort du tube contre la projection des gravillons et donc l’étanchéité du tube au niveau du bord d’extrémité avant.
L’élément métallique est en appui de manière directe ou de manière indirecte contre la paroi du tube. On entend que l’élément métallique est en appui de manière directe contre la paroi du tube lorsque l’élément métallique est au contact du tube. De manière analogue, on entend que l’élément métallique est en appui de manière indirecte contre la paroi du tube lorsque le tube comprend un organe intercalé entre l’élément métallique et le tube, ledit organe étant alors en appui à la fois contre le tube et contre l’élément métallique. Ainsi, cette configuration permet à l’élément métallique d’assurer l’étanchéité du tube. En effet, le tube étant exposé aux projections, notamment à la projection de gravillons, il est susceptible d’être percé, et de provoquer ainsi une fuite du fluide de refroidissement. L’élément métallique, assurant l’étanchéité du tube au niveau du bord d’extrémité avant du tube, permet d’éviter la fuite du fluide de refroidissement dans l’éventualité selon laquelle le tube serait percé au niveau de son bord d’extrémité avant.
L’élément métallique étant situé à l’intérieur du tube, il occupe un volume qui est, dans un tube pour échangeur de chaleur connu, occupé par le fluide de refroidissement. Ainsi, il peut être nécessaire, afin de conserver les mêmes performances de dissipation thermique par rapport à un tube pour échangeur de chaleur connu, d’augmenter le volume du tube conforme au premier aspect de l’invention, permettant ainsi d’augmenter la quantité de fluide de refroidissement comprise dans le tube selon l’invention, afin de compenser le volume occupé par l’élément métallique situé à l’intérieur du tube.
Le tube conforme au premier aspect de l’invention comprend avantageusement au moins un des perfectionnements ci-dessous, les caractéristiques techniques formant ces perfectionnements pouvant être prises seules ou en combinaison :
- le tube comprend un intercalaire interne disposé à l’intérieur du conduit délimité par la paroi, l’intercalaire interne étant distinct de l’élément métallique et s’étendant de part et d’autre de la partie médiane du tube. L’intercalaire interne est ainsi au contact du fluide réfrigérant circulant dans le conduit à l’intérieur du tube. L’intercalaire interne permet ainsi d’augmenter la surface de contact entre le tube et le fluide de refroidissement, favorisant ainsi la dissipation thermique et de manière homogène sur toute la dimension longitudinale du tube du fait de sa disposition de part et d’autre de la partie médiane ;
- l’intercalaire interne disposé à l’intérieur du conduit est en contact avec l’élément métallique ;
- l’intercalaire interne présente une forme ondulée telle qu’il est alternativement en contact avec une partie supérieure et une partie inférieure participant à délimiter le conduit et reliées par les bords d’extrémité ;
- l’élément métallique situé principalement dans la zone d’un des bords d’extrémité du tube est en appui contre la partie supérieure et contre la partie inférieure participant à délimiter verticalement le conduit. Dans cette configuration, l’élément métallique permet d’assurer l’étanchéité du conduit du tube, même lorsque la paroi du tube formant le bord d’extrémité, exposée aux projections de gravillons, est percée ;
- l’élément métallique situé principalement dans la zone d’un des bords d’extrémité du tube est en appui contre une face interne avant de ce bord d’extrémité du tube. Cette configuration permet d’augmenter la résistance du tube aux impacts susceptibles de se produire au niveau de l’extrémité correspondante du tube, à la suite de projections de gravillons par exemple. En outre, cette configuration permet au fluide de refroidissement d’occuper un volume maximal dans le tube malgré la présence de l’élément métallique, permettant ainsi une augmentation minimale du volume du tube afin de générer une capacité de dissipation thermique équivalente à un tube pour échangeur de chaleur connu. Cette configuration permet également de faciliter la fabrication du tube comprenant l’élément métallique. En effet, l’élément métallique peut être positionné par gravité de sorte à être en appui contre le bord d’extrémité correspondant du tube lors d’une étape de pliage de la paroi formant le tube, évitant ainsi une étape spécifique dans laquelle l’élément métallique devrait être positionné et maintenu en position dans le tube ;
- l’élément métallique peut présenter avantageusement une complémentarité de forme et/ou de dimensions avec la face interne du bord d’extrémité du tube contre laquelle l’élément métallique est en appui. Ainsi, la surface de brasage de l’élément métallique contre la face interne du bord d’extrémité du tube est augmentée, permettant ainsi d’améliorer l’étanchéité du tube. En outre, cette configuration permet de rigidifier la liaison entre l’élément métallique et le tube ;
- le tube peut comprendre une séparation entre l’élément métallique et la face interne du bord d’extrémité correspondant du tube. Cette configuration permet ainsi de maximiser la distance entre l’élément métallique et la face interne de l’extrémité avant du tube. Ainsi, selon cette configuration, le fluide de refroidissement est situé à une distance plus importante de la face interne de l’extrémité avant du tube par rapport à la configuration dans laquelle l’élément métallique est en appui contre la face interne de l’extrémité avant du tube, diminuant ainsi le risque de fuite du liquide de refroidissement lorsque le tube est percé. La séparation peut être un espace vide. De manière alternative, la séparation peut être occupée par un organe, ledit organe pouvant être, par exemple, une extension de l’intercalaire interne contre laquelle l’élément métallique est en appui, permettant ainsi d’assurer la position relative de l’élément métallique et de l’intercalaire interne. En outre, ledit organe crée une épaisseur de matière supplémentaire, améliorant la protection de l’extrémité avant du tube ;
- l’élément métallique peut consister en un fil métallique ou un profilé métallique. On comprend ici qu’un fil métallique est un tube, de section circulaire, plein ou creux ;
- l’élément métallique est en aluminium. Cette configuration permet de limiter le poids de l’élément métallique, tout en utilisant un matériau ayant une capacité de dissipation thermique élevée. Plus particulièrement, l’aluminium utilisé est un aluminium de série 1000, 3000 ou 5000 selon les caractéristiques techniques recherchées ;
- l’élément métallique est fabriqué dans le même matériau que le tube et/ou l’intercalaire interne. Selon cette configuration et de manière avantageuse, l’élément métallique, l’intercalaire et/ou le tube sont réalisés en aluminium, permettant ainsi de disposer d’un tube comprenant une masse réduite tout en ayant une capacité de dissipation thermique élevée ;
- de manière avantageuse, l’élément métallique est obtenu par extrusion. Cette configuration permet de faciliter la fabrication de l’élément métallique. De manière alternative, l’élément métallique peut être obtenu par moulage ou par toute autre méthode ;
- l’élément métallique, le tube et le cas échéant l’intercalaire interne sont brasés les uns aux autres. Cette configuration permet d’assurer la position relative à l’intérieur du tube de l’élément métallique par rapport à l’intercalaire interne ;
- le fluide de refroidissement est de l’eau ou une solution aqueuse comprenant de l’éthylène glycol. L’utilisation d’une solution aqueuse comprenant de l’éthylène glycol permet l’utilisation d’un circuit de refroidissement comprenant un tel fluide de refroidissement dans un véhicule automobile destiné à être utilisé ou stocké par des températures atmosphériques négatives, l’éthylène glycol permettant de diminuer la température de solidification de la solution aqueuse. De manière alternative, le fluide de refroidissement peut être un fluide supercritique. Plus particulièrement, le fluide supercritique est avantageusement du CO2, également connu sous l’appellation R744.
Selon un deuxième aspect, l’invention concerne un échangeur de chaleur pour véhicule automobile, l’échangeur de chaleur comprenant une pluralité de tubes agencés selon un empilement en série, la pluralité de tubes comprenant au moins un tube conforme au premier aspect de l’invention, les tubes étant disposés dans l’échangeur de chaleur de manière à ce que les éléments métalliques soient agencés principalement au niveau d’un bord d’extrémité avant du tube, c’est-à-dire le bord d’extrémité tourné vers l’avant du véhicule.
Cette configuration permet de disposer d’un échangeur de chaleur possédant les avantages procurés par le tube conforme au premier aspect de l’invention et décrits précédemment.
L’échangeur de chaleur conforme au deuxième aspect de l’invention comprend avantageusement au moins un des perfectionnements ci-dessous, les caractéristiques techniques formant ces perfectionnements pouvant être prises seules ou en combinaison :
- de manière avantageuse, l’au moins un tube conforme au premier aspect de l’invention est situé, lors de la mise en œuvre de l’échangeur de chaleur sur un véhicule automobile, sur une partie basse de la face avant de l’échangeur de chaleur, la partie basse étant la partie de l’échangeur de chaleur située vers le bas du véhicule automobile. En effet, la partie basse est la partie de l’échangeur de chaleur qui est la plus exposée aux projections éventuelles, la partie haute de la face avant étant de fait moins sujet aux projections. En outre, la partie haute, étant surélevée par rapport à la partie basse de la face avant de l’échangeur de chaleur, est généralement située en arrière de différents composants du châssis et/ou de la carrosserie du véhicule automobile, ces composants assurant une protection contre les projections, diminuant ainsi la nécessité de la présence d’un élément métallique au niveau de la partie haute de la face avant de l’échangeur de chaleur ;
- de manière alternative, l’intégralité des tubes de l’échangeur de chaleur conforme au deuxième aspect de l’invention sont des tubes conformes au premier aspect de l’invention, permettant ainsi de maximiser la protection de chacun des tubes de l’échangeur de chaleur afin d’éviter le risque de fuite du fluide de refroidissement ;
- l’échangeur de chaleur comprend au moins une ailette située entre deux tubes. Autrement dit, l’au moins une ailette est située au niveau d’un espace de l’échangeur de chaleur. Cette configuration permet d’augmenter la surface d’échange entre l’échangeur de chaleur et le flux d’air, améliorant ainsi la dissipation des calories au sein de l’échangeur de chaleur.
Selon un troisième aspect, l’invention concerne un procédé de fabrication d’un tube pour échangeur de chaleur, le tube étant conforme au premier aspect de l’invention.
Le procédé de fabrication du tube pour échangeur de chaleur comprend une première étape de mise en position de l’élément métallique sur une feuille métallique destinée à former la paroi du tube, une deuxième étape dans laquelle la feuille métallique est pliée de sorte que l’élément métallique soit situé à l’intérieur d’un volume crée par le pliage de la feuille métallique, le volume étant destiné à former le conduit, le procédé comprenant une troisième étape de chauffage permettant le brasage de l’élément métallique contre la paroi du tube.
De manière avantageuse, l’élément métallique est mis en position à l’intérieur du volume destiné à former le conduit par gravité. Ainsi, l’élément métallique est positionné sur la feuille métallique, la feuille métallique étant disposée à l’horizontale. La feuille métallique est alors déformée de sorte qu’une première partie de la feuille métallique et une deuxième partie de la feuille métallique soient rabattues sensiblement verticalement, la première partie et la deuxième partie étant destinées à former une partie supérieure et une partie inférieure du tube selon l’axe vertical, la partie supérieure et la partie inférieure étant alors séparées l’une de l’autre par le volume destiné à former le conduit du tube. Ainsi, l’élément métallique est mis en position en appui contre la face interne avant de l’extrémité avant du tube uniquement par l’action de la gravité.
D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui suit d’une part, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d’autre part, sur lesquels :
- la figure 1 est une vue en perspective d’un exemple de réalisation d’un échangeur de chaleur à tubes conforme à l’invention ;
- la figure 2 est une vue en perspective d’une coupe d’un premier exemple de réalisation d’un tube conforme à un aspect de l’invention et susceptible d’équiper l’échangeur de chaleur de la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue en perspective d’une coupe d’un deuxième exemple de réalisation d’un tube conforme à un aspect de l’invention.
Il faut tout d’abord noter que les figures exposent l’invention de manière détaillée pour mettre en œuvre l’invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l’invention le cas échéant. Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes références. Les différentes réalisations sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s’appliquent à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées ou interchangées pour fournir d’autres réalisations.
Ainsi, il convient de comprendre que les caractéristiques, les variantes et les différentes formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres, selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. On pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite de manière isolée des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieur.
Par ailleurs, il convient de noter que dans la description, on peut indexer certains éléments, avec par exemple un premier élément ou un deuxième élément. Dans ce cas, il s’agit d’un simple indexage pour différencier et dénommer des éléments proches, mais non identiques. Cette indexation n’implique pas une priorité d’un élément par rapport à un autre et on peut aisément interchanger de telles dénominations sans sortir du cadre de la présente description.
ίο
La figure 1 illustre une vue en perspective d’un exemple de réalisation d’un échangeur de chaleur 10 conforme au premier aspect de l’invention.
L’échangeur de chaleur 10 comprend une pluralité de tubes 20 s’étendant chacun principalement selon un premier axe longitudinal X et un deuxième axe transversal Y perpendiculaire au premier axe X, définissant ainsi un premier plan D. Les tubes 20 sont empilés en série les uns au-dessus des autres selon un troisième axe vertical Z perpendiculaire au premier plan D.
L’échangeur de chaleur 10 comprend une face avant 11 et une face arrière 12 située à l’opposé de l’échangeur de chaleur 10 par rapport à la face avant 11, étant entendu que l’échangeur de chaleur est disposé dans la face avant du véhicule automobile de telle sorte que la face avant 11 est tournée vers l’avant AV du véhicule et la face arrière est tournée vers l’arrière AR du véhicule. La face avant 11 et la face arrière 12 s’étendent sensiblement dans des plans parallèles et définis par les axes transversal Y et vertical Z.
L’échangeur de chaleur 10 est configuré de sorte qu’un flux d’air, généré par le déplacement du véhicule automobile dans lequel est installé l’échangeur de chaleur 10, ou encore par un ventilateur installé à proximité de l’échangeur de chaleur, circule selon le premier axe longitudinal X au travers de l’échangeur de chaleur 10 depuis la face avant 11 vers la face arrière 12.
L’échangeur de chaleur 10 comprend des espaces 15 intercalés entre les tubes 20 selon le troisième axe Z, les espaces 15 permettant le passage du flux d’air entre les tubes 20 afin de favoriser l’échange de calories entre le fluide de refroidissement circulant à l’intérieur des tubes et le flux d’air venant lécher les parois de ces tubes 20.
L’échangeur de chaleur 10 est relié à une boucle d’un circuit de refroidissement par un premier connecteur 13 et un deuxième connecteur 14 respectivement disposé à une extrémité ici transversale du faisceau de tubes 20 agencés les uns au-dessus des autres. Chaque connecteur est relié fluidiquement à une chambre collectrice dans laquelle les extrémités transversales des tubes sont introduites, de sorte que chaque connecteur est configuré pour distribuer ou collecter du fluide dans l’ensemble des tubes 20 de l’échangeur de chaleur 10. De la sorte, le fluide de refroidissement peut circuler dans la pluralité de tubes 20 de l’échangeur de chaleur 10.
L’échangeur de chaleur 10 comprend une zone haute Zh et une zone basse Zb, ces zones étant disposées l’une à côté de l’autre selon le troisième axe vertical Z. La zone haute Zh est destinée à être orientée vers le haut lors de la mise en œuvre de l’échangeur de chaleur 10 sur un véhicule automobile, la zone basse Zb étant destinée à être dirigée vers le bas, c’est-à-dire à proximité de la chaussée sur laquelle circule le véhicule automobile. Les tubes conformes à un aspect de l’invention, c’est-à-dire muni à une de leur extrémité d’un élément métallique interne participant au renfort du tube contre la projection de gravillons, peuvent être uniquement disposés dans la zone basse Zb de l’échangeur de chaleur, plus susceptible d’être impactée par les gravillons.
La figure 2 illustre une vue en perspective d’une coupe d’un premier exemple de réalisation d’un tube 20 conforme au premier aspect de l’invention. La coupe est réalisée selon un plan longitudinal et vertical E.
Le tube 20 comprend une paroi 21 repliée sur elle-même, délimitant ainsi un conduit 22 dans lequel circule un fluide de refroidissement.
Le tube 20 présente, par rapport au premier axe longitudinal X, un bord d’extrémité avant 41 et un bord d’extrémité arrière 42 orientés respectivement vers l’avant AV et l’arrière AR. Le tube 20 comprend également une partie médiane 43 située entre le bord d’extrémité avant 41 et le bord d’extrémité arrière 42. Ainsi, la paroi 21 forme un tube de section sensiblement rectangulaire dont les petits cotés sont formés par le bord d’extrémité avant 41 et le bord d’extrémité arrière 42, le bord d’extrémité avant 41 étant plus directement exposé aux projections de gravillons que le bord d’extrémité arrière 42. Tel qu’illustré sur les figures, les petits côtés du tube peuvent être réalisés par une courbure de la paroi 21, de manière à présenter une forme courbe, bombée vers l’extérieur du tube.
Le tube 20 présente une partie supérieure 44 et une partie inférieure 45 située à l’opposé du tube 20 par rapport à la partie supérieure 44, la partie supérieure 44 et la partie inférieure 45 s’étendant principalement selon le premier plan D et formant les grands côtés de la section sensiblement rectangulaire du tube. On comprend que la qualification de supérieure et inférieure des parties formées par les grands côtés du tube est ici arbitraire pour simplifier la description et faite en fonction de l’orientation illustrée sur les figures, et on comprend qu’un ou plusieurs tubes pourraient être implantés dans un échangeur sur véhicule automobile avec la partie supérieure tournée vers le sol sans que l’on sorte pour autant du contexte de l’invention.
Tel que précisé précédemment, le tube est ici obtenu par pliage d’une paroi 21 et les parties supérieure et inférieure et les bords d’extrémité avant et arrière sont formés dans le prolongement les uns des autres par cette même paroi. De la sorte, la partie supérieure 44 et la partie inférieure 45 participent à délimiter le conduit 22 selon le troisième axe vertical Z et les bords d’extrémité avant et arrière participent à délimiter le conduit 22 selon le premier axe longitudinal X.
La paroi 21 est repliée pour former le tube 20 de telle sorte qu’une première terminaison 47 et une deuxième terminaison 48 sont rassemblées au niveau de la partie médiane 43. La première terminaison 47 et la deuxième terminaison 48 s’étendent à travers le conduit 22, dans le prolongement de la partie supérieure 44 en direction de la face interne de la partie inférieure 45 du tube 20. Ainsi, le tube 20 présente dans la coupe illustrée une forme générale en « B ». Selon que ces terminaisons soient à distance ou au contact de la partie inférieure 45, on définit ainsi un conduit 22 qui s’étend d’un bord d’extrémité à l’autre ou bien un conduit 22 qui comporte deux sous-conduits s’étendant chacun entre les terminaisons en travers du conduit et l’un des bords d’extrémité.
Le tube 20 comprend un élément métallique 1 situé dans le conduit 22, c’est-à-dire dans l’espace délimité par les bords d’extrémité et les parties supérieure et inférieure, et situé plus particulièrement au niveau du bord d’extrémité avant 41.
Selon un mode de réalisation particulier, et tel qu’illustré, l’élément métallique 1 est en appui contre la face interne du bord d’extrémité avant 41, c’est-à-dire la face tournée vers l’intérieur du tube. Selon l’invention, l’élément métallique 1 forme une épaisseur de matière supplémentaire, venant former un élément de renfort, favorisant la protection du tube au niveau de ce bord d’extrémité avant 41 qui constitue la zone la plus exposée aux projections de gravillons.
Tel qu’illustré, l’élément métallique 1 est ici un fil métallique, comprenant une section circulaire. Ainsi, l’élément métallique 1 présente une complémentarité de forme avec la face interne du bord d’extrémité avant 41 du tube 20 formée par la courbure de la paroi 21, et également une complémentarité dimensionnelle avec un rayon de l’élément métallique sensiblement égal au rayon de courbure du bord d’extrémité avant courbe. De la sorte, on peut assurer un contact entre l’élément métallique 1 et le tube 20, ou à tout le moins un positionnement au plus proche du tube, et ce sur toute la courbure de la paroi formant le bord d’extrémité avant 41 de manière à ce que l’élément métallique soit également au contact ou au voisinage proche des parties supérieure et inférieure au niveau de leur jonction avec le bord d’extrémité avant, et de manière ainsi à augmenter la surface de brasage de l’élément métallique 1 sur la paroi 21 du tube.
L’élément métallique 1 est un tube plein pour assurer une rigidité suffisante pour éviter la déformation voire la perforation du tube et de l’élément métallique sous l’effet d’impact de gravillons.
Il convient de noter qu’en outre, la configuration selon laquelle l’élément métallique 1 est en appui contre le bord d’extrémité avant 41 permet de maximiser le volume du conduit 22 occupé par le fluide de refroidissement, dans l’optique de conserver une capacité d’échange thermique équivalente à un tube connu sans qu’il soit nécessaire de surdimensionner celui-ci dans des proportions incompatibles avec les problématiques d’encombrement des échangeurs de chaleur.
Le tube 20 comprend un intercalaire interne 40 situé dans le conduit 22 du tube 20 et présentant la forme d’une plaque ondulée. Plus particulièrement, l’intercalaire interne 40 s’étend selon le premier axe longitudinal X entre l’élément métallique 1 précédemment décrit au voisinage du bord d’extrémité avant 41 et le bord d’extrémité arrière 42 du tube 20, et il présente selon cet axe longitudinal une succession de reliefs avec alternativement des sommets 49 au contact ou au proche voisinage de la face interne de la partie supérieure 44 et des creux 49’ au contact ou au proche voisinage de la face interne de la partie inférieure 45. L’intercalaire interne 40 permet d’augmenter la surface d’échange entre le fluide de refroidissement et le tube 20, améliorant la dissipation des calories au niveau du tube 20.
Dans l’exemple illustré, la première terminaison 47 et la deuxième terminaison 48 sont en appui contre l’intercalaire 40 au niveau de la partie médiane 43 du tube 20, permettant ainsi d’assurer la tenue du tube 20 et donc son étanchéité. Autrement dit, l’intercalaire interne 40 est intercalé, selon l’axe vertical Z, entre la première terminaison 47 et la deuxième terminaison 48 d’une part, et la partie médiane 43 de la partie inférieure 45 du tube 20 d’autre part. La première terminaison 47 et la deuxième terminaison 48 sont brasées contre la zone de l’intercalaire interne 40 contre laquelle elles sont en appui afin de permettre au tube 20 de résister à une pression exercée par le fluide de refroidissement à l’intérieur du conduit 22, évitant ainsi une déformation selon le troisième axe Z de la partie supérieure 44 par rapport à la partie inférieure 45 du tube 20.
Dans l’exemple de réalisation illustré sur la figure 2, l’intercalaire interne 40 est en appui contre l’élément métallique 1, au niveau d’une portion disposée à l’opposé du bord d’extrémité avant 41 du tube. Dans cette configuration, l’intercalaire interne 40 est uniquement au contact de l’élément métallique 1 et c’est celui-ci qui est directement au contact de la face interne du bord d’extrémité avant 41.
La figure 3 est une vue en perspective d’un deuxième exemple de réalisation d’un tube 20 conforme au premier aspect de l’invention, qui ne diffère de celui illustré à la figure 2 que du fait de la configuration de l’intercalaire interne 40 et de l’élément métallique 1.
L’intercalaire interne 40 comprend une extension 50, l’extension 50 étant intercalée entre l’élément métallique 1 et la face interne du bord d’extrémité avant 41 du tube 20. L’extension 50 est également intercalée entre l’élément métallique 1 et la face interne de la partie supérieure 44. Ainsi, et contrairement à l’exemple de réalisation illustré à la figure 2, l’élément métallique 1 n’est pas en appui de manière directe contre la face interne du bord d’extrémité avant 41 du tube 20 et l’extension 50 de l’intercalaire interne, qui est au contact de l’élément métallique 1 et de l’extrémité avant 41 du tube 20, peut participer à l’étanchéité du conduit 22 dans l’éventualité selon laquelle l’extrémité avant 41 du tube 20 serait percée.
Cette configuration est notamment intéressante pour la réalisation du tube lors de l’étape de pliage de la paroi. On comprend que cette paroi, prenant la forme d’une feuille métallique, est pliée dans un premier temps au niveau de zones qui forment par la suite les bords d’extrémité avant et arrière, puis rabattue de manière à former les parties inférieure et supérieure séparées par les bords d’extrémité, les terminaisons étant rapportées en regard de la partie opposée. Et on comprend que ces différentes étapes sont réalisées alors que l’élément métallique et l’intercalaire interne sont déjà disposés contre la partie inférieure de la paroi. En d’autres termes, la paroi pliée est rabattue sur l’élément métallique et l’intercalaire interne de manière à les emprisonner. Le deuxième exemple de réalisation illustré sur la figure 3 permet, grâce à la présence de l’extension 50 qui forme un siège de réception de l’élément métallique, de s’assurer que l’élément métallique ne se déplace pas au moment du pliage de la paroi autour de lui au niveau du bord d’extrémité avant.
Dans chacun des exemples cités, le tube ainsi que l’élément métallique et l’intercalaire interne qu’il loge en interne sont réalisés en aluminium, pour des raisons combinées de coût, 5 de poids et de résistance aux efforts. On comprend que le fait que ces éléments soient réalisés dans un même matériau permet un brasage efficace pour la solidarisation des éléments disposés dans le volume interne du tube.
L’invention, telle qu’elle vient d’être décrite atteint bien les buts qu’elle s’était fixés et permet, par des moyens simples, de réaliser un dispositif de protection des tubes d’un 10 échangeur de chaleur contre la projection de gravillons qui pourrait sinon aboutir à une perforation de l’un de ces tubes. Des variantes ici non décrites pourraient être mises en œuvre sans sortir du contexte de l’invention, dès lors qu’elles associent à un ou chacun des tubes un élément de protection métallique spécifique, un élément de protection étant associé à un unique tube.

Claims (11)

  1. REVENDICATIONS
    1. Tube (20) pour échangeur de chaleur (10) de véhicule automobile, le tube (20) comprenant une paroi (21) délimitant un conduit (22) dans lequel est apte à circuler un fluide de refroidissement, la paroi (21) étant pliée pour présenter deux bords d’extrémité (41, 42) opposés longitudinalement de part et d’autre d’une partie médiane (43) et deux parties supérieure et inférieure (44, 45) opposées verticalement l’une à l’autre, caractérisé en ce que le tube (20) comprend un élément métallique (1) brasé à l’intérieur du conduit (22), l’élément métallique (1) étant situé principalement dans la zone d’un des bords d’extrémité du tube (20).
  2. 2. Tube (20) selon la revendication précédente, comprenant un intercalaire interne (40) disposé à l’intérieur du conduit (22) délimité par la paroi, l’intercalaire interne (40) étant distinct de l’élément métallique (1) et s’étendant de part et d’autre de la partie médiane (43) du tube.
  3. 3. Tube (20) selon la revendication précédente, dans lequel l’intercalaire interne (40) disposé à l’intérieur du conduit (22) est en contact avec l’élément métallique (1).
  4. 4. Tube (20) selon la revendication précédente, dans lequel l’intercalaire interne (40) présente une forme ondulée telle qu’il est alternativement en contact avec la partie supérieure (44) et la partie inférieure (45) participant à délimiter verticalement le conduit (22).
  5. 5. Tube (20) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’élément métallique (1) situé principalement dans la zone d’un des bords d’extrémité du tube (20) est en appui contre la partie supérieure (44) et la partie inférieure (45) participant à délimiter verticalement le conduit (22).
  6. 6. Tube (20) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’élément métallique (1) situé principalement dans la zone d’un des bords d’extrémité du tube (20) est en appui contre une face interne de ce bord d’extrémité (41) du tube (20).
  7. 7. Tube (20) selon la revendication précédente, dans lequel l’élément métallique (1) comprend une complémentarité de forme avec la face interne du bord d’extrémité (41) du tube (20) contre laquelle l’élément métallique (1) est en appui.
  8. 8. Tube (20) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’élément métallique (1) est fabriqué dans le même matériau que le tube (20) et/ou l’intercalaire interne (40).
  9. 9. Echangeur de chaleur (10) pour véhicule automobile, l’échangeur de chaleur (10)
    5 comprenant une pluralité de tubes (20) agencés selon un empilement en série, la pluralité de tubes comprenant au moins un tube (20) selon l’une quelconque des revendications précédentes, les tubes étant disposés dans l’échangeur de chaleur de manière à ce que les éléments métalliques soient agencés principalement au niveau d’un bord d’extrémité avant du tube, c’est-à-dire le bord d’extrémité tourné vers l’avant du véhicule.
  10. 10 10. Procédé de fabrication d’un tube (20) selon l’une des revendications 1 à 8, le procédé de fabrication comprenant une première étape de mise en position de l’élément métallique (1) sur une feuille métallique destinée à former la paroi (21) du tube (20), une deuxième étape dans laquelle la feuille métallique est pliée de sorte que l’élément métallique (1) soit situé à l’intérieur d’un volume créé par le pliage de la feuille métallique, le volume
  11. 15 étant destiné à former le conduit (22), le procédé de fabrication comprenant une troisième étape de chauffage permettant le brasage de l’élément métallique (1) contre la paroi (21) du tube (20).
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