WO2013174721A1 - Plaque collectrice pour une boîte collectrice d'un échangeur de chaleur de véhicule automobile - Google Patents
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Abstract
La plaque collectrice (2) présente une dimension transversale (T) et une dimension longitudinale (L) et comporte : - un logement périphérique (22, 24) de réception d'un moyen d'étanchéité, disposé sur la périphérie de la plaque collectrice (2), - une pluralité d'ouvertures (4) pour le passage de tubes d'échange thermique, au moins l'une (18) des ouvertures ne s'étendant que partiellement dans la dimension transversale (T) de la plaque. Elle comporte en outre au moins une protubérance locale (20) de positionnement du moyen d'étanchéité, délimitant une partie (24) du logement de réception du moyen d'étanchéité.
Description
Plaque collectrice pour une boîte collectrice d'un échangeur de chaleur de véhicule automobile
L'invention se rapporte au domaine des échangeurs de chaleur, en particulier pour véhicules automobiles.
L'invention concerne plus spécifiquement une plaque collectrice pour une boîte 5 collectrice d'un échangeur de chaleur, tel qu'un radiateur ou un échangeur de suralimentation. Généralement, un échangeur de chaleur comprend un faisceau de tubes et deux boîtes collectrices de part et d'autre des tubes, chaque boîte collectrice comprenant une plaque collectrice pour la réception des tubes et un couvercle fixé sur la plaque. On comprend que la liaison entre le couvercle et la 10 plaque collectrice doit être étanche, c'est pourquoi on interpose un joint d'étanchéité entre ces deux pièces.
Généralement, la plaque collectrice comprend une gorge périphérique formée par une partie protubérante emboutie, portant les ouvertures de réception des
15 tubes de chaleur et appelée médaillon. Cette gorge s'étend de façon continue sur toute la périphérie de la plaque et permet de loger et positionner le joint avant de rapporter le couvercle. Toutefois, une telle gorge périphérique n'est pas toujours présente de façon continue sur la périphérie de la plaque collectrice. On connaît par exemple du document FR2938052 A1 une plaque collectrice présentant une
20 gorge périphérique interrompue au niveau des extrémités longitudinales de la plaque collectrice. Dans ces zones d'extrémité où la gorge est interrompue, le joint est alors positionné directement sur les tubes d'extrémité.
Or, il se trouve que les tubes de chaleur peuvent avoir une dimension qui varie 25 selon les véhicules, si bien que les plaques collectrices ont des configurations qui varient. On souhaite toutefois avoir une plaque collectrice de forme générale identique quelle que soit la taille des tubes, de façon à standardiser autant que possible la configuration des boîtes collectrices sur les véhicules, par exemple en utilisant un couvercle standard à rapporter sur la plaque. Dans l'art antérieur 30 précité, les tubes d'extrémités permettent de maintenir le joint d'étanchéité car la longueur de ces tubes est similaire à la dimension transversale de la plaque. La présente invention répond à un besoin particulier d'une plaque collectrice qui comporte des tubes d'extrémité trop courts pour maintenir le moyen d'étanchéité contre les bords de la plaque collectrice.
35
Ainsi, la présente invention a notamment pour but de proposer une plaque collectrice permettant de positionner un joint d'étanchéité même avec des tubes de
FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26)
dimension plus petite que le couvercle.
A cet effet, l'invention a pour objet une plaque collectrice pour une boîte collectrice d'un échangeur de chaleur de véhicule automobile, la plaque présentant une dimension transversale et une dimension longitudinale et comportant : un logement périphérique de réception d'un moyen d'étanchéité, disposé sur la périphérie de la plaque collectrice ; une pluralité d'ouvertures pour le passage de tubes d'échange thermique, au moins l'une des ouvertures ne s'étendant que partiellement dans la dimension transversale de la plaque ; la plaque comportant en outre au moins une protubérance locale de positionnement du moyen d'étanchéité, délimitant une partie du logement de réception du moyen d'étanchéité.
Ainsi, on propose de ménager une protubérance locale pour assurer le positionnement et la mise en place du moyen d'étanchéité, ce qui est particulièrement intéressant dans le cas où une plaque collectrice ne présente pas de gorge périphérique continue et comporte des ouvertures d'extrémité, pour le passage de tubes, dont la longueur ne correspond pas à la largeur de la plaque. On peut ainsi positionner le joint et faciliter sa mise en place. Et quelle que soit la largeur des tubes on peut utiliser un couvercle standard.
On entend par « protubérance locale » une saillie rapportée sur ou venue de matière avec la plaque collectrice et ne s'étendant pas d'un bout à l'autre d'un côté transversal ou longitudinal de la plaque. En particulier, la protubérance locale se distingue d'une gorge périphérique continue. On entend par ailleurs par « ouverture ne s'étendant que partiellement dans la dimension transversale de la plaque » une ouverture de passage d'un tube qui ne s'étend pas suffisamment transversalement pour être capable de positionner le moyen d'étanchéité avant de rapporter le couvercle sur la plaque. En d'autres termes, une telle ouverture ne s'étend pas d'un bord longitudinal à l'autre du logement de réception du moyen d'étanchéité, mais uniquement sur une partie de cette distance.
On notera que, généralement, les ouvertures de passage de tubes ont une section oblongue et s'étendent toutes parallèlement les unes aux autres, dans la direction transversale de la plaque. Par ailleurs, le moyen d'étanchéité est généralement un joint d'étanchéité ayant un contour fermé, destiné à assurer l'étanchéité de la jonction couvercle / plaque collectrice, tout particulièrement
l'étanchéité à l'air.
La plaque telle que définie ci-dessus peut en outre comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison.
- La protubérance locale est agencée dans le prolongement d'une ouverture pour le passage d'un tube ne s'étendant que partiellement dans la dimension transversale de la plaque. Cette protubérance permet donc de compenser la réduction de taille du tube utilisé.
- Ladite protubérance locale est disposée à une extrémité longitudinale de la plaque.
- Le logement périphérique de réception du moyen d'étanchéité est délimité, en outre de la protubérance locale, par une gorge délimitée par une partie proéminente accueillant une majorité des ouvertures de passage de tubes d'échange thermique. Cette partie proéminente est une partie plane centrale qui émerge de la gorge, elle est généralement emboutie, elle peut être appelée « médaillon ».
- La plaque comprend au moins deux protubérances locales agencées de part et d'autre d'une ouverture ne s'étendant que partiellement dans la dimension transversale de la plaque. - La plaque comprend deux ouvertures d'extrémité disposées aux deux extrémités longitudinales de la plaque, la plaque comprenant une protubérance locale en regard de chacune des ouvertures d'extrémité. Eventuellement, la plaque peut comprendre deux protubérances locales en regard de chacune des ouvertures d'extrémité.
- La plaque comprend une partie proéminente accueillant une majorité des ouvertures de passage de tubes d'échange thermique et une partie disposée en retrait par rapport à la partie proéminente, la protubérance locale étant ménagée sur la partie en retrait. Cette partie en retrait présente l'avantage de faciliter l'emboutissage de la plaque collectrice. En outre, la partie en retrait porte de préférence une ou plusieurs ouvertures de passage de tubes, si bien qu'il est
possible de prévoir des ouvertures au voisinage très proche de l'extrémité longitudinale de la plaque. Par ailleurs, cette partie en retrait permet de faciliter l'assemblage du moyen d'étanchéité sur la plaque collectrice. - La partie en retrait comprend un plan incliné, situé entre la partie proéminente et les extrémités longitudinales de la plaque.
- La protubérance locale est réalisée par emboutissage de la plaque. - La protubérance locale est agencée dans au moins un coin périphérique de la plaque collectrice.
- La protubérance locale a une paroi sensiblement verticale de façon à maintenir le moyen d'étanchéité sur la plaque, notamment avant de rapporter un couvercle sur la plaque. La protubérance locale se présente par exemple sous la forme d'un bossage dont une des parois est plane.
L'invention a également pour objet une boîte collectrice d'un échangeur de chaleur comportant une plaque collectrice telle que présentée ci-dessus, un couvercle fixé sur la plaque et un moyen d'étanchéité, le moyen d'étanchéité étant maintenu entre le couvercle et la protubérance locale de positionnement.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins dans lesquels :
- la figure 1 est une vue en perspective partielle d'une plaque collectrice selon un mode de réalisation,
- la figure 2 est une vue schématique de haut de la plaque collectrice de la figure 1 munie d'un moyen d'étanchéité, et
- la figure 3 est une vue en coupe partielle transversale selon l'axe A-A de la plaque collectrice de la figure 2 sur laquelle est fixé un couvercle.
On a représenté sur la figure 1 une plaque collectrice 2 pour une boîte collectrice d'un échangeur de chaleur. Cet échangeur de chaleur est utilisé dans un véhicule automobile, il s'agit par exemple d'un radiateur ou d'un échangeur de chaleur d'air de suralimentation. La boîte collectrice est disposée à l'extrémité d'une pluralité de tubes de chaleur faisant partie de l'échangeur. Cette boîte
collectrice comprend la plaque collectrice 2, un couvercle 25 fixé par sertissage sur la plaque collectrice 2, ainsi qu'un moyen d'étanchéité 17 disposé entre la plaque 2 et le couvercle 25. La plaque collectrice 2 a une forme générale sensiblement rectangulaire, définissant une dimension transversale T et une dimension longitudinale L. Elle est délimitée par des bords longitudinaux 8a, 8b et des bords transversaux, dont seul un bord 8c est représenté sur la figure 1 . La plaque comporte des dents de sertissage 10, localisées sur les bords 8a, 8b, 8c de la plaque, pour son assemblage avec le couvercle 25. La plaque collectrice 2 comporte par ailleurs une pluralité d'ouvertures 4 pour le passage de tubes d'échange thermique. Les ouvertures 4 sont de forme allongée, elles ont une section oblongue allongée s'étendant dans la direction transversale T de la plaque 2. Dans cet exemple, chacune des ouvertures 4 ne s'étend que partiellement dans la dimension transversale T de la plaque 2, et leur position est décentrée sur la plaque 2 dans la direction transversale T. En effet, les ouvertures 4 sont réparties le long d'un bord longitudinal 8a de la plaque 2 et n'atteignent pas l'autre bord longitudinal opposé 8b, car elles sont configurées pour recevoir des tubes de dimension plus petite que d'autres tubes reçus par une plaque collectrice similaire à la plaque 2.
Toujours dans cet exemple, la plaque collectrice 2 est sensiblement symétrique par rapport à son un axe central transversal et comprend une partie proéminente 6, également appelée « médaillon », accueillant une majorité des ouvertures 4 de passage de tubes d'échange thermique. La hauteur de la partie proéminente 6 est sensiblement équivalente à celle des bords longitudinaux 8a, 8b de la plaque. Cette partie proéminente 6 est réalisée par emboutissage de la plaque. Deux plans inclinés 12 s'étendent longitudinalement de part et d'autres de cette partie proéminente 6, et le bas de chaque plan incliné 12 est prolongé par une partie plane horizontale appelée zone d'extrémité 13. Dans cet exemple, chaque plan incliné 12 porte deux ouvertures 4 et chaque zone d'extrémité 13 porte une ouverture 18, appelée ouverture d'extrémité (toutefois, elle pourrait en comporter plusieurs). On comprend que chaque plan incliné 12 forme avec la zone d'extrémité 13 une partie dite « en retrait », disposée en retrait par rapport à la partie proéminente 6 et s'étendant depuis cette partie 6 jusqu'aux bords transversaux 8c de la plaque 2.
Par ailleurs, la plaque collectrice 2 comprend une protubérance locale 20 de positionnement du moyen d'étanchéité 17. Dans cet exemple, la plaque 2 comprend deux protubérances locales 20 (dont une seule est visible sur les figures), chacune étant ménagée dans le prolongement des ouvertures d'extrémité 18 dans la direction transversale T. En d'autres termes, chaque protubérance locale 20 est agencée dans un coin périphérique de la plaque collectrice 2. La protubérance locale 20 est réalisée par emboutissage de la plaque 2. Chaque protubérance locale 20 a une paroi sensiblement verticale 21 , de façon à servir de surface d'appui pour le moyen d'étanchéité 17 pour le maintenir sur la plaque 2, comme cela est décrit dans la suite.
Comme on peut le voir sur la figure 2, la partie proéminente 6 est délimitée par des bords longitudinaux 14 qui sont verticaux et parallèles aux bords longitudinaux 8a, 8b de la plaque. Des gorges longitudinales 16 sont ainsi délimitées par les bords longitudinaux 14 de la partie proéminente 6 et par les bords longitudinaux 8a, 8b de la plaque 2. Ces gorges longitudinales 16 délimitent deux parties longitudinales d'un logement périphérique de réception du moyen d'étanchéité 17, disposé sur la périphérie de la plaque collectrice 2. Plus précisément, le moyen d'étanchéité 17 est un joint ayant un contour fermé, de forme sensiblement rectangulaire, similaire à la forme de la périphérie de la plaque 2. Les gorges longitudinales 16 sont aptes à recevoir les grands côtés du moyen d'étanchéité 17. Le logement périphérique de réception du moyen d'étanchéité 17 comprend également deux parties transversales, disposées à chaque extrémité longitudinale de la plaque collectrice 2. Ces parties transversales du logement comprennent une première partie transversale 22, délimitée par l'ouverture d'extrémité 18 et le bord transversal 8c de la plaque 2. Les parties transversales du logement comprennent par ailleurs une seconde partie 24, délimitée par le bord transversal 8c de la plaque et la protubérance locale 20. La première et la seconde parties transversales 22, 24 du logement permettent de recevoir un petit côté du moyen d'étanchéité 17. Ainsi, on comprend que le logement périphérique de réception du moyen d'étanchéité 17 est composé principalement, dans cet exemple, des deux parties longitudinales délimitées par les gorges longitudinales 16 et des premières et secondes parties transversales 22, 24, disposées à chaque extrémité longitudinale de la plaque 2, en étant délimitées notamment par les bords transversaux 8c de la plaque.
On notera que la plaque collectrice 2 peut avantageusement être réalisée à partir d'une bande de tôle, toutes les opérations relatives à sa fabrication et à celle des ouvertures 4, des bords 8a, 8b, 8c, des protubérances locales 20 et de toutes les formes qui la composent étant réalisées par emboutissage, découpage et/ou pliage et autres techniques de mise en forme des métaux en feuille. La protubérance locale 20 pourrait éventuellement être une pièce rapportée, en étant collée ou fixée par tout moyen adapté.
La plaque collectrice 2 est assemblée au couvercle 25 de la façon suivante, en référence à la figure 3. On rapporte tout d'abord le moyen d'étanchéité 17 à l'intérieur du logement de réception composé principalement des gorges 16 et des parties 22, 24. A cet effet, le moyen d'étanchéité 17 est étiré et vient en particulier en butée contre la surface d'appui verticale 21 de la protubérance locale 20 de façon à le maintenir sur la plaque, notamment avant de rapporter le couvercle 25. Une fois le moyen d'étanchéité 17 positionné, on rapporte le couvercle 25 en plaquant son bord 26 dans le logement de réception 16, 22, 24, au-dessus du moyen d'étanchéité 17. Puis on fixe le couvercle 25 par sertissage des dents 10 sur le bord 26 du couvercle 25. Ce sertissage permet de comprimer le moyen d'étanchéité 17 contre la plaque collectrice à l'intérieur du logement de réception 16, 22, 24, et ainsi d'assurer une étanchéité à l'air. Dans l'exemple de la figure 3, l'étanchéité est réalisée au regard des dents de sertissage 10, par prise en sandwich du bord 26 du couvercle et du moyen d'étanchéité 17 entre les dents 10 et une zone 28 de la plaque collectrice 2, correspondant au fond de la gorge délimitée par la protubérance locale 20 et le bord transversal 8c.
Selon un autre exemple de réalisation, les ouvertures d'extrémité 18 de la plaque collectrice 2, voire toutes les ouvertures 4, sont centrées dans la direction transversale T de la plaque 2 et une protubérance locale 20 est présente de part et d'autre de chaque ouverture d'extrémité 18. En d'autres termes, la plaque collectrice comprend une protubérance locale 20 à chacun de ses coins.
Selon un mode de réalisation non représenté, la plaque collectrice est plane et sans gorge. Le moyen d'étanchéité est positionné en tension sur les portions de tubes d'extrémité qui émergent de la plaque collectrice et sur la ou les protubérance locale.
Selon encore une variante de réalisation, les protubérances locales sont des
pions rapportés par soudage, brasage, collage etc, sur la plaque collectrice ou encore des pions venus de matière avec le reste de la plaque
On notera que la plaque collectrice est particulièrement avantageuse en ce qu'elle permet de positionner un moyen d'étanchéité 17 sans pour autant requérir des ouvertures 4, 18 pour le passage de tubes s'étendant sur toute la dimension transversale de la plaque, ce qui permet d'améliorer la standardisation des configurations sur les véhicules.
Claims
1 . Plaque collectrice (2) pour une boîte collectrice d'un échangeur de chaleur de véhicule automobile, la plaque présentant une dimension transversale (T) et une dimension longitudinale (L) et comportant :
- un logement périphérique (16, 22, 24) de réception d'un moyen d'étanchéité (17), disposé sur la périphérie de la plaque collectrice (2),
- une pluralité d'ouvertures (4) pour le passage de tubes d'échange thermique, au moins l'une (18) des ouvertures ne s'étendant que partiellement dans la dimension transversale (T) de la plaque,
caractérisée en ce qu'elle comporte en outre au moins une protubérance locale (20) de positionnement du moyen d'étanchéité (17), délimitant une partie (24) du logement de réception du moyen d'étanchéité (17).
2. Plaque collectrice selon la revendication 1 , dans laquelle la protubérance locale (20) est agencée dans le prolongement d'une ouverture (18) pour le passage d'un tube ne s'étendant que partiellement dans la dimension transversale (T) de la plaque (2).
3. Plaque collectrice selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le logement périphérique (16, 22, 24) de réception du moyen d'étanchéité (17) est délimité, en outre de la protubérance locale (20), par une gorge (16) délimitée par une partie proéminente (6) accueillant une majorité des ouvertures (4) de passage de tubes d'échange thermique.
4. Plaque collectrice selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite protubérance locale (20) est disposée à une extrémité longitudinale de la plaque.
5. Plaque collectrice selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant au moins deux protubérances locales (20), agencées de part et d'autre d'une ouverture (18) ne s'étendant que partiellement dans la dimension transversale (T) de la plaque.
6. Plaque collectrice selon la revendication précédente, comportant deux ouvertures d'extrémité (18), disposées aux deux extrémités longitudinales de la plaque, la plaque comprenant une protubérance locale (20) en regard de chacune
des ouvertures d'extrémité.
7. Plaque collectrice selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une partie proéminente (6) accueillant une majorité des ouvertures (4) de passage de tubes d'échange thermique et une partie (12, 13) disposée en retrait par rapport à la partie proéminente (6), la protubérance locale (20) étant ménagée sur la partie en retrait (12, 13), la partie en retrait comprenant éventuellement un plan incliné (12).
8. Plaque collectrice selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la protubérance locale (20) est réalisée par emboutissage de la plaque (2).
9. Plaque collectrice selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la protubérance locale (20) est agencée dans au moins un coin périphérique de la plaque collectrice.
10. Plaque collectrice selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la protubérance locale (20) a une paroi (21 ) sensiblement verticale de façon à maintenir le moyen d'étanchéité (17) sur la plaque, notamment avant de rapporter un couvercle (25) sur la plaque.
1 1 . Boîte collectrice d'un échangeur de chaleur comportant une plaque collectrice (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, un couvercle (25) fixé sur la plaque et un moyen d'étanchéité (17), le moyen d'étanchéité étant maintenu entre le couvercle et la protubérance locale (20) de positionnement.
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