FR3088711A1 - Echangeur de chaleur pour vehicule automobile - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un échangeur de chaleur (10) pour véhicule automobile, l'échangeur de chaleur (10) comprenant une pluralité de tubes (20) dans lesquels circule un fluide de refroidissement, les tubes (20) étant agencés selon un empilement en série, l'échangeur de chaleur (10) comprenant un espace (15) entre chaque paire de tubes (20) voisins afin de permettre le passage d'un flux d'air favorisant l'échange thermique avec le fluide de refroidissement, l'échangeur de chaleur (10) comprenant un élément métallique (1) brasé sur une face avant (11) de l'échangeur de chaleur (10) en regard d'un tube (20), chaque élément métallique (1) étant en regard d'un unique tube (20) de la pluralité de tubes. L'invention concerne également un procédé d'assemblage (100) d'un tel échangeur de chaleur (10). Application aux véhicules automobiles.

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 échangeur de chaleur pour véhicule automobile, l’échangeur de chaleur comprenant une pluralité des tubes dans lesquels circule un fluide de refroidissement, les tubes étant agencés selon en empilement en série, l’échangeur de haleur comprenant également un espace entre chaque paire de tubes voisins, l’espace permettant le passage d’un flux d’air favorisant l’échange thermique avec le fluide de refroidissement, l’échangeur de chaleur comprenant un élément métallique brasé sur une face avant de l’échangeur de chaleur, chaque élément métallique étant en regard d’un unique tube de la pluralité de tubes.

La face avant de l’échangeur de chaleur est la face de l’échangeur de chaleur qui s’étend perpendiculairement à un axe longitudinal d’avancement du véhicule. Ainsi, lors de la mise en œuvre de l’échangeur de chaleur sur le véhicule automobile, la face avant de l’échangeur de chaleur est la face de l’échangeur de chaleur qui est destinée à être orientée vers l’avant du véhicule automobile, c’est-à-dire dans le sens de déplacement principal du véhicule automobile, l’axe longitudinal s’étendant entre l’avant et l’arrière du véhicule automobile. En effet, c’est la face avant de l’échangeur de chaleur qui est la plus susceptible de recevoir des projections et donc de subir des impacts pouvant entrainer une fuite au niveau de l’échangeur de chaleur. Ainsi, vu depuis l’avant, l’échangeur de chaleur présente une alternance d’éléments métalliques, recouvrant les tubes, et d’espaces permettant le passage du flux d’air afin de favoriser l’échange thermique avec le fluide de refroidissement.

Cette configuration selon le premier aspect de l’invention permet ainsi la protection du tube en regard duquel est situé l’élément métallique, réduisant ainsi le risque d’impact de gravillons ou d’autres projectiles sur le tube afin de diminuer le risque de fuite du fluide de refroidissement au niveau du tube de l’échangeur de chaleur.

L’échangeur de chaleur 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 :

- l’élément métallique comprend un fil métallique ou un profilé métallique. Ainsi, un fil métallique est un tube, de section circulaire. La section du tube est considérée selon un axe transversal perpendiculaire à un axe longitudinal s’étendant entre la face avant de l’échangeur de chaleur et une face arrière de l’échangeur de chaleur, la face arrière de l’échangeur de chaleur étant située à l’opposé de l’échangeur de chaleur par rapport à la face avant. Un profilé métallique désigne une plaque métallique repliée sur elle-même afin de former le profilé métallique. La ou les pliures de la plaque métallique permettent de proposer un élément métallique suffisamment rigide pour résister à l’impact des gravillons mais dont la masse n’est pas pénalisante. La ou les pliures de la plaque métallique peuvent notamment être réalisées de manière à créer des portions d’appui entre une branche avant et une branche arrière du profilé métallique, permettant ainsi de rigidifier le profilé métallique ;

- l’élément métallique est un tube plein ou un tube creux. L’utilisation d’un tube plein permet de simplifier le procédé de fabrication de l’élément métallique. L’utilisation d’un tube creux, formé par exemple par des étapes de pliage de la plaque métallique sur ellemême, permet d’alléger l’élément métallique. En outre, l’utilisation d’un tube creux permet de créer un espace au sein de l’élément métallique, permettant ainsi de diminuer le risque de déformation du tube à la suite d’un impact sur l’élément métallique. De plus, l’élément métallique peut comprendre une résistance aux projections variable selon la configuration des plis réalisés dans l’élément métallique. L’utilisation d’un tube creux diminue également la quantité de matière première nécessaire pour la fabrication de l’élément métallique par rapport à un tube plein ;

- de manière avantageuse, le bord avant du tube est en regard d’une face continue de l’élément métallique. Le bord avant d’un tube est le bord du tube orienté vers l’avant de l’échangeur de chaleur. Une face continue de l’élément métallique est une face dans laquelle la matière formant l’élément métallique en regard du bord avant du tube est ininterrompue. Autrement dit, la face continue de l’élément métallique ne comprend pas d’interruption de matière pouvant être obtenue, par exemple, à la suite d’un pliage de l’élément métallique sur lui-même. Cette configuration permet d’améliorer la qualité du brasage de l’élément métallique sur le tube ;

- l’élément métallique est en appui contre un bord avant d’un tube. Cette configuration permet d’assurer la protection du tube contre les projections, tout en permettant l’augmentation de la surface de contact entre le tube et le fil métallique, permettant ainsi un meilleur brasage de l’élément métallique sur l’échangeur de chaleur ;

- une face de l’élément métallique comprend un placage permettant de faciliter le brasage de l’élément métallique sur l’échangeur de chaleur. Le placage est formé, par exemple, par une couche d’un métal d’apport possédant une température de fusion inférieure à la température de fusion des composants de l’échangeur de chaleur, de sorte que lors du brasage, le métal d’apport passe, de manière transitoire, à l’état liquide, alors que les composants de l’échangeur de chaleur restent à l’état solide ;

- l’échangeur de chaleur comprend au moins une ailette s’étendant entre deux tubes, l’élément métallique étant brasé sur l’au moins une ailette. De manière avantageuse, l’échangeur de chaleur comprend une séparation entre l’élément métallique et le tube, la séparation est située entre le bord avant du tube et l’élément métallique. Ainsi, la séparation permet une protection supplémentaire du tube contre les projections, et les éventuelles déformations que pourraient subir l’élément métallique ;

- au moins une ailette s’étend longitudinalement au-delà d’un bord avant d’un tube. En d’autres termes, l’ailette comprend une première dimension mesurée selon l’axe longitudinal de l’échangeur de chaleur et cette première dimension est supérieure à une deuxième dimension longitudinale du tube également mesurée selon l’axe longitudinal. Ainsi, l’ailette comprend une partie s’étendant en saillie du bord avant du tube, vers l’avant, sur une distance correspondant à une troisième dimension mesurée selon l’axe longitudinal. Cette configuration permet d’augmenter la surface de contact entre l’ailette et l’élément métallique, améliorant ainsi la qualité du brasage. En outre, cette configuration permet d’augmenter la rigidité de la structure de l’échangeur de chaleur, l’élément métallique, l’ailette et le tube étant tous trois brasés les uns avec les autres. De plus, cette configuration permet la création d’une cavité permettant de loger l’élément métallique ;

- de manière avantageuse, l’élément métallique s’étend selon une quatrième dimension mesurée selon l’axe longitudinal de l’échangeur de chaleur. A titre d’exemple, lorsque l’élément métallique est un fil métallique, de section circulaire, la quatrième dimension de l’élément métallique correspond au diamètre du fil métallique. La quatrième dimension de l’élément métallique est supérieure ou égale à la troisième dimension de l’ailette. Cette configuration permet à l’élément métallique de dépasser, selon l’axe longitudinal, d’un plan formé par les faces d’extrémités avant des ailettes, l’élément métallique formant ainsi un bossage susceptible de bloquer un gravillon avant que celui-ci n’impacte le tube ou l’ailette. De manière avantageuse, la moitié de la quatrième dimension de l’élément métallique est inférieure ou égale à la troisième dimension de l’ailette. Ainsi, lorsque l’élément métallique est un fil métallique, la moitié de la quatrième dimension de l’élément métallique correspond au rayon du fil métallique. Cette configuration permet d’améliorer la qualité du brasage de l’élément métallique sur le tube et sur l’ailette ;

- l’élément métallique s’étend selon une cinquième dimension mesurée selon un axe vertical perpendiculaire à un plan formé par l’axe longitudinal et l’axe transversal de l’échangeur de chaleur. De manière avantageuse, la cinquième dimension de l’élément métallique est inférieure à une sixième dimension du tube, la sixième dimension du tube étant la dimension du tube selon l’axe vertical de l’échangeur de chaleur. Cette configuration permet d’assurer un brasage correct de l’ailette sur le tube, l’ailette étant alors en appui sur le tube. Autrement dit, cette configuration permet à l’ailette de ne pas être directement en appui sur l’élément métallique avant brasage, l’ailette étant alors en appui sur le tube, favorisant ainsi l’échange thermique entre le tube et l’ailette ;

- seulement une partie des tubes est située en regard d’un élément métallique. Cette configuration permet de diminuer la masse de l’échangeur de chaleur. De manière avantageuse, la partie des tubes située en regard d’un élément métallique est située, lors de la mise en œuvre de l’échangeur de chaleur dans 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, chaque tube est situé en regard d’un élément métallique. Cette configuration permettant de maximiser la protection de chacun des tubes de l’échangeur de chaleur contre les projections ;

- chaque fil métallique est situé entre une première série d’ailettes et une deuxième série d’ailettes, la première série d’ailettes et la deuxième série d’ailettes s’étendant de part et d’autre, selon l’axe vertical, depuis un même tube. Chaque série d’ailettes s’étend selon l’axe transversal. Ainsi, chaque fil métallique est encadré par la première série d’ailettes et la deuxième série d’ailettes. Cette configuration permet de faciliter l’assemblage de l’échangeur de chaleur, chaque fil métallique étant maintenu en place par la première série d’ailettes et la deuxième série d’ailettes ;

- l’élément métallique est en aluminium. Cette configuration permet de limiter le poids de l’élément métallique, tout en utilisant un matériau ayant un fort pouvoir de dissipation thermique. 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 les ailettes, notamment pour permettre le brasage de l’élément métallique sur l’un et/ou l’autre de ces composants. Selon cette configuration et de manière avantageuse, l’élément métallique, les ailettes et/ou le tube sont réalisés en aluminium, permettant ainsi de disposer d’un échangeur de chaleur 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 ;

- 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 a également pour objet un procédé d’assemblage d’un échangeur de chaleur conforme au premier aspect, le procédé d’assemblage comprenant une première étape de mise en position des tubes afin de former l’empilement, une deuxième étape de mise en position d’un élément métallique en regard du bord avant de chacun des tubes de l’échangeur de chaleur, et une troisième étape de chauffage permettant le brasage de l’élément métallique et du tube correspondant sur l’échangeur de chaleur.

Ainsi, les tubes sont empilés les uns au-dessus des autres selon l’axe vertical, l’échangeur de chaleur comprenant un espace entre deux tubes adjacents, l’espace pouvant être occupé ou non par des ailettes, qui seront alors également brasées au cours du procédé d’assemblage. Un élément métallique est ensuite placé en regard du bord avant de chaque tube de l’empilement. Enfin, l’empilement de tubes et la pluralité d’éléments métalliques sont alors chauffés afin de permettre le brasage, et l’assemblage de l’échangeur de chaleur.

Cette configuration selon le deuxième aspect permet ainsi d’assembler par brasage l’ensemble de la pluralité d’éléments métallique en regard du bord avant de chaque tube de la pluralité de tubes de l’échangeur de chaleur. Cette configuration permet également de réduire le nombre d’étapes nécessaires à l’assemblage de l’échangeur de chaleur, notamment dans le cas où l’échangeur de chaleur comprend des ailettes, permettant ainsi de réduire son coût de fabrication.

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 conforme au premier aspect de l’invention ;

- la figure 2 est une vue en coupe d’un détail de l’échangeur de chaleur de la figure 1 ;

- les figures 3, 4 et 5 illustrent chacune une vue en coupe, selon un plan de coupe et un angle de perspective sensiblement équivalent à ceux de la figure 2, de variantes de réalisation de l’échangeur de chaleur conforme au premier 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.

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 ίο 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. Sur l’exemple de réalisation illustré à la figure 1, seule la zone basse Zb comprend un ou plusieurs éléments métalliques 1 disposées spécifiquement en regard d’un tube 20 correspondant de l’échangeur de chaleur 10. La zone haute Zh de l’échangeur de chaleur 10 peut également comprend un élément métallique sans sortir du cadre de l’invention.

La figure 2 illustre une vue partielle en perspective d’une coupe de l’échangeur de chaleur 10. Plus particulièrement, la coupe est réalisée selon un plan longitudinal et vertical

E illustré sur la figure 1.

Chaque tube 20 comprend une paroi 21 délimitant deux conduits 22 séparés par une cloison 28 située au centre du tube 20 selon le premier axe longitudinal X et s’étendant à travers le tube 20 selon un plan E perpendiculaire à ce premier axe longitudinal, la cloison 28 permettant d’augmenter la rigidité du tube 20 notamment selon le troisième axe Z.

Plus particulièrement, la paroi 21 forme un tube de section sensiblement rectangulaire avec les petits côtés présentant une forme courbe, bombée vers l’extérieur du tube. Un de ces petits côtés est agencé au voisinage de la face avant 11 de l’échangeur de chaleur et forme ainsi un bord avant 23, plus directement exposé aux projections de gravillons que le bord arrière 123 opposé.

L’échangeur de chaleur 10 comprend une pluralité d’ailettes 30 disposées entre les tubes 20. Autrement dit, les ailettes 30 sont situées au niveau des espaces 15 de l’échangeur de chaleur 10 de sorte à être en appui contre deux tubes 20 adjacents de l’échangeur de chaleur 10. Les ailettes 30 permettent ainsi d’augmenter la surface d’échange entre le flux d’air et l’échangeur de chaleur 10, améliorant ainsi la capacité de dissipation thermique de l’échangeur de chaleur 10.

La face avant 11 de l’échangeur comprend une pluralité d’éléments métalliques 1, chaque élément métallique étant disposé longitudinalement en regard d’un tube 20, à l’extérieur de celui-ci. Plus particulièrement, ces éléments métalliques sont configurés de sorte chaque élément métallique 1 est disposé longitudinalement en regard d’un bord avant 23 d’un des tubes 20, le bord avant 23 du tube 20 étant, tel que cela a été précisé précédemment, disposé au voisinage de la face avant 11 de l’échangeur de chaleur 10, chaque élément métallique étant disposé longitudinalement, selon le premier axe X, entre la scène de route et le faisceau de tubes. On comprend que de la sorte, chaque élément métallique forme un moyen de protection du tube en regard duquel il est disposé, visant à former une barrière empêchant l’impact d’un gravillon sur ce tube.

Dans l’exemple illustré sur la figure 2, l’élément métallique 1 est un fil métallique.

Autrement dit, l’élément métallique 1 est un tube présentant une section circulaire selon le deuxième plan E. L’élément métallique 1 est ici un fil métallique plein.

Dans l’exemple de réalisation illustré à la figure 2, l’élément métallique 1 est en appui contre le bord avant 23 du tube 20, formant ainsi une zone de contact 25 entre le tube 20 et l’élément métallique 1. Il convient de noter que l’invention concerne également, sans que cette variante soit exhaustive des agencements possibles dès lors qu’un élément métallique est disposé à l’extérieur du tube en regard du bord avant de celui-ci, un mode de réalisation dans lequel l’échangeur de chaleur 10 est configuré de sorte qu’une séparation, selon le premier axe X, soit ménagée entre le bord avant 23 du tube 20 et l’élément métallique 1, la séparation pouvant notamment permettre de diminuer le risque de détérioration du tube 20 suite, par exemple, à la déformation de l’élément métallique 1.

Les ailettes 30 de l’échangeur de chaleur 10 s’étendent longitudinalement au-delà des bords avant des tubes 20, vers l’avant AV de l’échangeur de chaleur 10. Autrement dit, les ailettes 30 présentent une première dimension longitudinale 31, mesurée selon le premier axe X, dont la valeur est supérieure à la valeur de la deuxième dimension longitudinale 24 des tubes, mesurées également selon le premier axe X. Les ailettes 30 comprennent donc une portion en saillie, présentant une troisième dimension longitudinale 33 mesurée selon le premier axe X, c’est-à-dire une portion s’étendant longitudinalement au-delà du bord avant des tubes. De la sorte, les ailettes 30 disposées de part et d’autre d’un tube 20 forment avec le bord avant 23 du tube une cavité de réception de l’élément métallique. Ainsi, selon cette configuration, l’élément métallique 1 peut être brasé sur le tube 20, qui forme une surface de contact selon la direction longitudinale, ainsi que sur les ailettes 30, qui forment des surfaces de contact selon la direction verticale, ce qui permet d’avoir une surface de brasage plus importante, et donc un brasage de meilleure qualité.

Au niveau de la face arrière 12 de l’échangeur de chaleur 10, l’extrémité longitudinale des ailettes 30, c’est-à-dire leur bord d’extrémité selon le premier axe longitudinal X tourné vers l’arrière du véhicule, est alignée avec le bord arrière 123 des tubes.

Tel que cela est visible sur la figure 2, l’élément métallique 1 comprend une quatrième dimension 34 mesurée selon le premier axe longitudinal X, dans le prolongement de la deuxième dimension longitudinale 24 des tubes 20. On comprend que dans le cas d’un élément métallique 1 présentant la forme d’un fil de section circulaire, la quatrième dimension 34 correspond au diamètre du fil métallique de l’élément métallique 1. L’élément métallique et l’agencement des ailettes par rapport aux tubes est tel que la quatrième dimension 34 de l’élément métallique 1 présente une valeur supérieure à celle de la troisième dimension 33 de l’ailette 30. De la sorte, chaque élément métallique dépasse du plan formé par les faces d’extrémités longitudinales des ailettes et forme un bossage susceptible de bloquer un gravillon avant que celui-ci ne vienne impacter tube ou ailette.

Le dimensionnement des éléments métalliques et des tubes peut par ailleurs être tel que la moitié de la valeur de cette quatrième dimension 34, correspondant alors au rayon du fil métallique de l’élément métallique 1, est inférieure à la troisième dimension 33 de l’ailette 30. Cette relation entre la quatrième dimension 34 de l’élément métallique 1 et la troisième dimension 33 de l’ailette 30 permet un brasage optimal de l’élément métallique 1 sur l’ailette 30.

Le dimensionnement des éléments métalliques et des tubes est également à considérer relativement à l’axe vertical Z. L’élément métallique 1 comprend une cinquième dimension 35 selon cet axe vertical et le tube 20 comprend une sixième dimension 36 correspondante. Il convient de noter que la cinquième dimension 35 de l’élément métallique 1 présente une valeur inférieure à celle de la sixième dimension 36 du tube 20, de sorte que lorsque le fil métallique 1 est inséré dans la cavité formée par le bord avant du tube et les faces en regard des ailettes, le fil métallique ne force pas un déplacement vertical des faces en regard des ailettes, en éloignement l’une de l’autre. De la sorte, on permet à chaque ailette 30 d’être en appui sur le tube 20, améliorant la qualité du brasage du tube 20 et de l’ailette 30 et favorisant l’échange thermique entre le tube 20 et l’ailette 30.

Il convient de noter que l’exemple de réalisation illustré sur la figure 2 et les différentes relations entre les dimensions des tubes et des éléments métalliques n’est pas limitatif de l’invention, dès lors que l’échangeur de chaleur 10 comprend au moins un élément métallique 1 brasé sur une face avant 11 de l’échangeur de chaleur 10 de manière à être disposé en amont d’un unique tube parmi la pluralité de tubes de l’échangeur de chaleur.

Les figures 3, 4 et 5 illustrent chacune une vue en perspective d’une coupe partielle d’une variante de réalisation d’un échangeur de chaleur 10 conforme au premier aspect de l’invention, la coupe étant réalisée selon le deuxième plan longitudinal et vertical.

Ces variantes de réalisation diffèrent de ce qui vient d’être précédemment décrit en ce que l’élément métallique 1 est un profilé métallique au lieu d’un fil de section circulaire. Il convient de noter que les caractéristiques précédemment décrites en relation avec la constitution du tube et des ailettes peuvent être reprises à l’identique en combinaison avec l’utilisation de ce profilé métallique.

Dans chacun des exemples illustrés aux figures 3, 4 et 5, l’élément métallique 1 est formé par une plaque métallique pliée sur elle-même, formant ainsi un tube creux dont la section selon un plan longitudinal et vertical présente un profil qui varie selon les exemples illustrés.

Et dans chacun des exemples illustrés aux figures 3, 4 et 5, l’élément métallique 1 est profilé de manière à présenter une face arrière 27 sensiblement plane et formant une face continue, étant entendu qu’une face continue est une face une comprenant pas d’interruption de matière, l’interruption de matière pouvant être issue, par exemple, d’un repli de l’élément métallique 1 sur lui-même.

La face arrière 27 de l’élément métallique 1 est orientée vers l’arrière AR de l’échangeur de chaleur 10 tandis qu’une face avant 26 de l’élément métallique 1 est orientée à l’opposé vers l’avant AV de l’échangeur de chaleur 10. De la sorte, le bord avant 23 du tube 20 est en appui contre une face arrière 27 plane et continue de l’élément métallique 1, et on s’assure ainsi d’une zone de contact 25 entre le tube 20 et l’élément métallique 1 qui est la plus grande possible. En d’autres termes, la face arrière 27 de l’élément métallique 1 en appui contre le tube 20 s’étend sans interruption selon la cinquième dimension 35 de l’élément métallique 1, assurant ainsi une protection maximale du tube 20 contre lequel l’élément métallique 1 est en appui et permettant également d’augmenter la surface de brasage entre le tube 20 et l’élément métallique 1.

Les éléments métalliques formant des variantes du mode de réalisation précédemment décrits diffèrent notamment d’une variante à l’autre par la forme de la face avant 26 de l’élément métallique 1, l’élément métallique 1 prenant la forme d’un profilé métallique.

Dans la variante illustrée sur la figure 3, la face avant 26 de l’élément métallique 1 est une face continue, contrairement aux exemples illustrés aux figures 4 et 5, dans lesquels la face avant 26 de l’élément métallique 1 présente une interruption de matière selon le troisième axe vertical Z. L’élément métallique 1 comprend une forme générale en « U » avec une base 29 et deux branches opposées prolongeant sensiblement perpendiculairement ladite base. La base 29 du « U » est en appui contre, ou à tout le moins au voisinage d’une partie d’une première série d’ailettes 30 agencé d’un côté d’un tube 20 et dépassant de ce tube 20 selon l’axe longitudinal X et les deux branches opposées du « U », formant respectivement la face avant 26 et la face arrière 27 de l’élément métallique 1, s’étendent dans le prolongement perpendiculaire de la base jusqu’à rencontrer ou à tout le moins s’approcher d’une deuxième série d’ailettes 30 agencée de de l’autre côté de ce tube 20. La branche formant la face arrière 27 est pliée de sorte à être prolongée par un renfort 129 logé dans le dégagement situé entre la face avant 26 et la face arrière 27 de l’élément métallique 1. Le renfort 129 est configuré de manière à venir en appui contre la branche du « U » formant la face avant 26 de l’élément métallique 1, de manière à former un élément rigidifiant entre chacune des branches du « U ». Cette configuration permettant ainsi à l’élément métallique 1 d’être à la fois suffisamment souple lors de son montage pour être insérée entre les ailettes 30 sans abîmer celles-ci, et suffisamment rigide après brasage pour résister aux impacts des gravillons.

Dans l’exemple illustré à la figure 4, l’élément métallique 1 présente une forme générale en « B » selon une section selon le deuxième plan E de l’échangeur de chaleur 10, la forme générale de l’élément métallique 1 étant obtenue par pliages successifs de la plaque métallique formant l’élément métallique 1. Ainsi, l’élément métallique 1 forme un tube creux formé par les différents plis de la plaque métallique. Des tiges 126 du « B » formé par l’élément métallique 1 sont rabattues depuis la face avant 26 vers la face arrière 27 de l’élément métallique 1 de sorte à être en appui contre la face arrière 27. Ainsi, les tiges 126 permettent d’assurer la reprise d’effort ainsi que la rigidité de la face avant 26 de l’élément métallique 1.

Dans l’exemple illustré à la figure 5, les tiges 126 s’étendent à l’intérieur du profilé métallique 1, en diagonale. Autrement dit, chaque tige 126 forme un angle de 45° avec la branche du U qu’elle participe à prolonger. Les deux tiges sont rendues solidaires l’une de l’autre lors de l’étape de brasage. Cette configuration permet de combiner l’effet de la reprise d’effort obtenu avec l’exemple de réalisation illustré à la figure 4 ainsi que la présence d’une face avant 26 ne présentant pas, ou peu, d’interruption de matière, permettant à la face avant 26 d’être une face continue, tel qu’illustrée à la figure 3.

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 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 10 un élément de protection métallique spécifique, un élément de protection étant associé à un unique tube.

Claims (10)

1. Echangeur de chaleur (10) pour véhicule automobile, l’échangeur de chaleur (10) comprenant une pluralité de tubes (20) dans lesquels circule un fluide de refroidissement, les tubes (20) étant agencés selon un empilement en série, l’échangeur de chaleur (10) comprenant un espace (15) entre chaque paire de tubes (20) voisins, l’espace (15) permettant le passage d’un flux d’air favorisant l’échange thermique avec le fluide de refroidissement, caractérisé en ce que l’échangeur de chaleur (10) comprend un élément métallique (1) brasé sur une face avant (11) de l’échangeur de chaleur (10), chaque élément métallique (1) étant en regard d’un unique tube (20) de la pluralité de tubes.

2. Echangeur de chaleur (10) selon la revendication précédente, dans lequel l’élément métallique (1) est un fil métallique ou un profilé métallique.

3. Echangeur de chaleur (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’élément métallique (1) est un tube plein ou un tube creux.

4. Echangeur de chaleur (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’élément métallique (1) est en appui contre un bord (23) d’un tube (20).

5. Echangeur de chaleur (10) selon l’une quelconque des revendication 1 à 4 l’échangeur de chaleur (10) comprenant au moins une ailette (30) s’étendant entre deux tubes (20), l’élément métallique (1) étant brasé sur l’au moins une ailette (30).

6. Echangeur de chaleur (10) selon la revendication précédente, dans lequel au moins une ailette (30) s’étend longitudinalement au-delà du bord avant (23) d’un tube (20).

7. Echangeur de chaleur (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel seulement une partie des tubes (20) est située en regard d’un élément métallique (D-

8. Echangeur de chaleur (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’élément métallique (1) est en aluminium.

9. Echangeur de chaleur (10) 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 les ailettes.

10. Procédé d’assemblage d’un échangeur de chaleur (10) selon l’une quelconque des

5 revendications précédentes, le procédé d’assemblage comprenant une première étape de mise en position des tubes (20) afin de former l’empilement, une deuxième étape de mise en position d’un élément métallique (1) en regard du bord avant de chacun des tubes (20) de l’échangeur de chaleur (10) et une troisième étape de chauffage permettant le brasage de l’élément métallique (1) et du tube (20) correspondant de l’échangeur de chaleur (10).