WO2020128346A1 - Dispositif d'étanchéité pour échangeur de chaleur de véhicule automobile - Google Patents

Dispositif d'étanchéité pour échangeur de chaleur de véhicule automobile Download PDF

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sealing
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housing
heat exchanger
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Fabien BIREAUD
Rémi TOURNOIS
José TRINDADE
Xavier Marchadier
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Valeo Systemes Thermiques SAS
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Definitions

  • the field of the present invention is that of sealing devices and more particularly sealing devices intended for heat exchange systems of motor vehicles, in particular hybrid or electric vehicles.
  • Such systems are used both for vehicles with an internal combustion engine and for electric or hybrid vehicles.
  • current electric drive means use increasingly powerful batteries to improve the motor performance and comfort of the vehicle, while increasing the range of the vehicle.
  • the increase in battery power must be accompanied by research on means of rapid charging.
  • Fast charging stations are known that use electrical powers greater than 50 kW.
  • such powers are accompanied by heat dissipation in the vehicle battery, which, if it is not discharged, can cause irreversible damage therein such as a reduction in its service life or a limitation of its speed. dump.
  • a ventilation duct allows guide the incoming air, cold, to one or more heat exchangers, which can be arranged in a hermetically sealed encapsulation box also encapsulating a motor fan unit (GMV).
  • GMV motor fan unit
  • the fan motor unit operates at high speeds, thereby generating a high overpressure within the housing.
  • Such an overpressure is likely to cause on the one hand the leakage of fresh air, that is to say the passage of air outside the housing without passing through the exchanger (s), and if necessary a recirculation hot air from outside the housing, which has the effect of reducing thermal performance.
  • the sealing of the encapsulation housing therefore becomes essential, in particular at the level of the components passing through the housing, such as the inlet and outlet pipes of the heat exchanger, which constitute zones of weakness which may be at origin of air leaks.
  • sealing devices can be used in the encapsulation housing, at the level of the passages for pipes through the housing. It should be noted that such a problem is not limited to electric and hybrid vehicles, the circuits of heat transfer fluids as previously described can also be integrated within the ventilation, heating or air conditioning systems of vehicles with thermal engine.
  • the known devices have many disadvantages, however. Due to the variability of the diameters and types of pipes making up the heat exchange systems, these sealing devices are very often difficult to adapt and must be made to specific dimensions in order to ensure optimal sealing at the gauge pipes. variables for which they are intended. Such a drawback leads to an increase in production costs, due to the multiplicity of parts
  • the present invention is part of this context and aims to provide a durable sealing device for heat exchanger, which can be easily adapted to the different diameters of the pipes of a heat exchange system, and being easily produced.
  • Another object of the invention is to provide a simple method of assembling the heat exchange system, in particular because it does not require any additional fixing operation, such as overmolding, and which allows also to facilitate possible subsequent disassembly, while retaining optimum sealing of the encapsulation housing of the heat exchanger.
  • the object of the present invention thus relates to a sealing device for a motor vehicle heat exchanger consisting of a plate comprising a central recess configured to allow passage to a pipe of the heat exchanger. At least two opposite end edges of said plate are respectively provided with guiding members in translation for fixing the sealing device in a support frame of the heat exchanger, the guiding members extending in projection of the main elongation plane of the plate to form a slide capable of forming a slide with grooves formed in the support frame.
  • the sealing device comprises an elastically deformable sealing means arranged around the central recess formed in the plate.
  • translational guide members means means forming a slide equipped along the length of at least two opposite end edges of the plate allowing the insertion of the sealing device in a housing intended for it.
  • Said housing is open on at least one side, so that this side is located on a front end edge of one of the walls of the support frame, and it is framed by grooves of shape complementary to the guide members, they also open.
  • the sealing device and the assembly formed by the housing and the grooves cooperate so as to allow a simplified insertion of the device into the heat exchange system, by sliding in a translational movement along the grooves.
  • the guide members, or slides can adopt variable shapes, for example having T-shaped or hooked profiles, as soon as at least one piece of material projecting from the elongation plane main of the sealing device makes it possible to form a stop in the associated grooves, of complementary shape, thus ensuring the locking of the sealing device in the housing in the directions perpendicular to the direction of the slide.
  • the means sealing is made of a flexible material, capable of undergoing deformation as a result of the exercise of a physical constraint such as the insertion of a tube in said recess, and capable of being returned to position by an effort of elastic return to press on the contour of the tubing.
  • elastically deformable sealing may include a flexible sealing sheath, overmolded on the plate around the central recess, and provided with a plurality of precut areas.
  • the sheath is initially in a non-perforated, standard state, and at the time of assembly of the heat exchange system, it is possible to drill, without considerable effort, an orifice of diameter adapted to the caliber of the desired tubing in the sealing sheath.
  • the perforation of the sheath may be effected by tearing, when the tubing comes to be inserted directly on the non-perforated sealing sheath.
  • Such a sealing means ensures the standardization of the sealing device, which is thus suitable for a wide range of pipes.
  • the pre-cut zones make it possible to define cut zones, according to specific diameters, more or less equal to the desired diameter.
  • the elasticity of the material forming the sheath guarantees the sealing of the passage area of the tubing, since the material follows its shape.
  • the standardization of the sealing device thus contributes to reducing production costs while simplifying the assembly of the heat exchange system.
  • it also ensures the facilitation of the insertion of the tubing, while avoiding the concentration of stresses, whether on the device
  • the flexible sealing sheath may comprise several plates arranged in series one on the other, said plates being arranged in decreasing diameter from the plate, each plate forming a precut area for the passage of tubing of corresponding diameter.
  • the sealing sheath can be made of rubber of the EPDM type.
  • the sealing device is made of two separate materials, with the guide members which are made of a more rigid material than the material used to produce the overmolded sealing sheath on plate.
  • the guide members allowing insertion by translation of the sealing device in its housing, could be made of a rigid material, such as
  • the elastically deformable sealing means is formed integrally on the plate of the sealing device by at least two notches coming from the central recess, these notches delimiting deformable tabs.
  • the elastically deformable sealing means is formed by deformable tongues arranged in the plane of elongation of the plate, said deformable tongues being formed around the central recess by means of at least two notches opening into this central recess.
  • deformable tongue means areas made of a flexible material, of substantially rectangular or trapezoidal shape, two sides of which are defined by said notches, which can be deformed or displaced by the simple exercise of a physical constraint, such as the insertion of 'a tubing, so as to adapt to different sizes of tubing.
  • the shape of the plate is in no way limiting.
  • the plate can adopt a substantially rectangular shape, or, in the case of the first embodiment, follow the contour of the sealing sheath on one of its edges.
  • the present invention also relates to a heat exchange system comprising at least one heat exchanger provided with one or more pipes, a support frame configured to allow the fixing of
  • the heat exchange system further comprises a housing formed in a wall of the support frame at the areas of passage of the fluid inlet or outlet tubing of the heat exchanger, said housing having a shape and dimensions at least partially complementary to those of the sealing device, said housing being open on the front end face of the support frame to allow insertion of the sealing device into the housing by translation, said support frame comprising at least one groove formed in the vicinity of the housing for receiving the guide members of the sealing device.
  • the opening allowing the passage of a tube and forming a housing for the sealing device can be integrated into the support frame or into the assembly formed by the support frame and the ventilation duct, when these these are assembled so as to adopt a so-called “closed” configuration.
  • closed configuration it is meant that the ventilation duct is fixed on the support frame, so as to enclose the heat exchanger (s) in a semblance of encapsulation box.
  • the ventilation duct open towards the front of the vehicle, thus directs the incoming fresh air to the heat exchangers, when the latter is fixed to the support frame.
  • the housing of complementary shape, intended to receive the sealing device, is located at the level of the passage area of these inlet or outlet pipes of the heat exchanger fluid in the support frame. Said housing is arranged so as to have an open side in the continuity of the side wall of the support frame.
  • the sealing device can be inserted, by simple sliding in translation from the end of the side wall of the support frame, into the housing, and therefore into the support frame.
  • This housing may preferably be entirely disposed in the support frame, or may alternatively extend in the support frame and the ventilation duct.
  • the edge of the ventilation duct which comes to be fixed on the support frame should have a cavity capable of accommodating at least part of the sealing device.
  • the heat exchange system is arranged so that a lateral edge of the device sealing, located substantially in the extension of the end face of the support frame, is in contact with the ventilation duct when the latter is fixed to the support frame.
  • the shaped housing [30] According to a characteristic of the invention, the shaped housing
  • complementary is framed by at least two grooves, extending from the end of the wall of the support frame to the periphery of the housing, said grooves being open on at least one side, so that the openings of the grooves are arranged from one side and on the other side of the open side of the accommodation.
  • the through tubing can be equipped with at least one lug, consisting of a slight protrusion of material, so as to create a stop element against the sealing means .
  • the tubing comprises a lug forming a stop for the release of the sealing means along the tubing when the sealing device is assembled on the tubing
  • Such an element prevents the release of the sealing device once it is installed on the tubing, thus ensuring its locking along the axis defined by the through tubing, particularly when the device sealing is installed on the tubing of a heat exchanger prior to the insertion of said heat exchanger in its support frame.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a heat exchange system according to one aspect of the invention, in the closed configuration, in which a ventilation duct is fixed to a support frame housing at least one heat exchanger ( here not visible), [ Figure 1] illustrating, for the purpose of the representation and without limitation, two different embodiments of a sealing device according to the invention;
  • FIG. 2 is a schematic perspective view of the heat exchange system presented in [ Figure 1], when in the open configuration, with the ventilation duct removed so as to clear the interior of the support frame and render accessible the heat exchanger (s) housed there;
  • FIG. 3a is a perspective view of the sealing device of the
  • FIG. 3b is a perspective view of the sealing device of the
  • FIG. 4 a perspective view of the sealing device of the present invention, produced according to a second embodiment
  • FIG. 5a is a schematic representation of a housing and associated guide grooves, formed in the support frame and able to cooperate with the sealing device according to the first embodiment illustrated in Figures 3a and 3b;
  • FIG. 6a is a schematic representation of a housing and associated guide grooves, formed in the support frame, and able to cooperate with the sealing device according to the second embodiment illustrated in [ Figure 4];
  • FIG. 7 is a representation of a detail of [ Figure 1], illustrating the
  • a heat exchange system 100 comprises at least one heat exchanger 4 provided with one or more pipes 17a and
  • a support frame 1 for the heat exchanger at least one ventilation duct 2 configured to cooperate with said frame and guide fresh air towards this frame to force it through the heat exchanger, at least one sealing device 3 arranged around a tube at the level of a zone for passage of the tube through a wall of the support frame and an associated housing 10 of shape complementary to that of the sealing device 3, the housing 10 can be formed in the support frame or in the assembly formed by the support frame and the ventilation duct, when these are assembled so as to adopt a configuration called "closed", thus forming a housing d 'encapsulation.
  • a longitudinal axis L will be defined as an axis parallel to the main direction of circulation of the air flow through the support frame and each heat exchanger, and the lateral orientations Lt and transverse T will be defined as orientations perpendicular to the longitudinal axis.
  • Such a system 100 is represented in particular, schematically, in [Figure 1] and [ Figure 2], respectively in closed and open configuration.
  • the heat exchanger (s) 4 are housed in the support frame 1, which is configured to allow the ventilation duct 2 to be fixed.
  • the ventilation duct 2 has a ventilation opening 20 open on the front face of the motor vehicle, thus allowing the entry of fresh air flow which it redirects into the encapsulation, towards the heat exchanger 4.
  • This ventilation duct has, at one end opposite to the ventilation opening, a rear end face 21, brought into contact, in the closed configuration illustrated in FIG. 1, with the support frame 1.
  • the support frame 1 has two side walls 22 and two walls
  • a front end face 24 of the support frame is defined as being the face intended to be in contact with the ventilation duct 2 , and more particularly with the rear end face 21 of this ventilation duct. It is by this front end face 24 that, in the example illustrated, the fresh air is brought into the frame to pass through the exchangers.
  • At least one manifold disposed laterally with respect to this exchange surface, as well as at least one incoming pipe 17a and outgoing 17b coming from the manifold and ensuring the circulation of a refrigerant.
  • the refrigerant is caused to exchange calories with the air passing through the exchange surface.
  • the pipes 17a, 17b extend in projection from the manifold of
  • the exchanger substantially in the main elongation plane of the exchanger, that is to say perpendicular to the side walls defining the frame. It follows that the pipes, allowing the connection of the exchanger to a refrigerant circuit here not shown, are arranged so as to pass through the support frame 1 at the passage zones 26 defined when the exchanger is assembled on the framework.
  • the heat exchange system 100 is equipped with at least one sealing device 3 at the level of the zones passage 26 of the inlet (s) 17a and outgoing (s) 17b tubing of each heat exchanger 4 in the support frame 1. This sealing device will be described in greater detail in the following description.
  • [51] For the purposes of the representation, [ Figure 1] and [ Figure 2] present two of the embodiments of the sealing device 3 of the present invention, when they are integrated in a heat exchange system adapted.
  • the invention is nevertheless in no way limited to this example of use, and, for reasons of production costs, the same embodiment of the sealing device 3 may be implemented at the inlet pipes 17a, 17b. and leaving the heat exchanger 4.
  • the sealing device 3, object of the present invention is intended to be inserted inside the housing 10 as illustrated in [ Figure 5b] or [ Figure 6b]. It comprises a plate 5, and guide members 8 in translation for fixing the sealing device in the support frame are arranged projecting from the plate 5, thus forming, on two end edges 50, 51 opposite this plate, slides. These guide members 8 can take variable shapes, for example in a T or hook shape, as illustrated in the different figures, and allow the sealing device to be guided and maintained in a housing 10 intended for it. These organs will be more fully detailed in the following description.
  • the housing 10 is further illustrated in [Figure 5a] or [ Figure 6a].
  • the housing 10 is produced by a notch formed in a wall of the support frame, here a side wall 22, and it has a shape and dimensions complementary to those of the sealing device 3, more particularly to that of the plate 5.
  • the housing 10 is open on at least one side, and in particular so that it opens onto the front end face 24 of the support frame 1. As will be described below, the housing is thus intended to be closed, once the sealing device has been inserted, by placing the ventilation duct 2 on the support frame 1 when the system is in the closed configuration.
  • the housing 10 is framed on two opposite sides and adjacent to the open side, called longitudinal sides, by edges in which are formed grooves 1 1 of shape and dimensions complementary to those of the guide members 8.
  • the grooves 1 1 extend substantially over the entire dimension of the corresponding longitudinal sides, being open at a longitudinal end so as to open onto the front end edge of the wall of the support frame. As illustrated, the grooves 1 1 are arranged on either side of the housing 10 and they open on the same face as the opening of the housing.
  • Such a configuration allows easy insertion of the sealing device into the housing, with the guide members 8 able to cooperate with the grooves 1 1, sliding inside thereof, and with the plate 5 able to be inserted so as to fill the housing 10.
  • the sealing device 3 can thus easily be inserted into the support frame 1, at the level of the passage area 26 of a tube, by sliding of the guide members 8 in the grooves 1 1 and the plate 5 in the housing 10, in a translational movement along the longitudinal axis.
  • the sealing device also comprises a lateral edge 16 intended to be arranged in the region of the opening of the housing, and the heat exchange system 100 is configured so that this lateral edge 16 is arranged in continuity with the front end face 24 of the wall of the support frame 1, when the sealing device 3 is assembled in the housing 10.
  • the lateral edge 16 of the sealing device thus forms a contact zone with the ventilation duct 2, and more particularly the rear end face 21 of this ventilation duct 2, when the heat exchange system is in the closed configuration and the ventilation duct is fixed to the support frame 1.
  • the sealing device 3 consists of a plate 5 extending in a plane defined by the longitudinal axis and by the lateral axis, parallel to the plane main elongation of the side wall of the frame in which the housing of the sealing device is produced.
  • the plate 5 has a central recess 12, able to allow passage to the tube 17 of the exchanger, and it participates in forming or supporting an elastically deformable sealing means dimensioned to be engaged around the tube and seal this passage area 26.
  • the guide member having a "T” profile cooperates with a groove 11 of a similar T profile, as illustrated in [ Figure 5a].
  • This groove 11 communicates with the housing 10 at the base of the T, arranged
  • the guide member and the corresponding housing could have a functionally similar profile with a section of material which, instead of extending from symmetrically on either side of the base of the T formed by the edge
  • lateral end of the plate as illustrated in [ Figure 5] would extend asymmetrically, for example to extend only on one side and thus form an "L" profile.
  • the guide member having a so-called "hook" profile corresponds to a succession of at least two sections of material, preferably three or four, each orthogonal to the extension plane preceding it, so that these successive extensions of material have a loop or hook profile.
  • the hook guide member corresponds to the addition of a section of material perpendicular to the plane defined by the plate 5 and extending over the entire length of the longitudinal edge of the plate 5, extended by a second section of material. , located in a plane parallel to the plane defined by the plate 5, and extending so as to move away from the plate, so as to limit any discomfort with the passage of the tubing through the sealing device.
  • the sealing device 3 comprises hooked guide members
  • the grooves adopt a profile more or less forming an L, as illustrated in [ Figure 6a], so as to accommodate at least the third and the fourth part of the hook formed by the guide members 8.
  • the grooves corresponding to the hook members do not open into the housing.
  • the hook shape of the guide members makes it possible to avoid this communication between groove and housing and contributes to making the passage area even more airtight.
  • grooves illustrated and described above are in no way limiting; they may be modified, insofar as such modifications are made without harming the invention, and insofar as they fulfill the functions described in this document.
  • the plate 5 participates in forming or supporting a sealing means, elastically deformable, arranged at the level of the central recess 12 of the plate 5.
  • This sealing means making it possible to ensure the sealing of the encapsulation box at the level of the passage area of the pipe 17 of the heat exchanger 4 will be described later with reference to different embodiments. It will be understood that combinations other than those illustrated by way of example may be implemented in the context of the invention, with sealing devices which include one or the other of the guiding members in translation previously. described and one or the other of the elastically deformable sealing means which will be described later.
  • the elastically deformable sealing means comprises a flexible sealing sheath 6, molded onto the plate 5 around the recess 12 in its central zone.
  • Said sealing sheath 6 is provided with a plurality of precut areas 7, each precut area 7 corresponding to a different size of tubing. This particular characteristic makes it easier to assemble the sealing device on the pipes 17 of the heat exchanger 4, and to be able to use a standard sealing piece for several dimensions of pipes.
  • the different precut zones 7 are formed by the arrangement of the flexible sealing sheath 6 with a decreasing diameter as it moves away from the plate and by the arrangement of fragile zones along the flexible sheath, each fragile zone location corresponding to the cutting of the sheath to correspond to a tube of given diameters.
  • the sealing sheath may have a series of plates 60 whose diameters are decreasing as they move away from the plate, with each plate, substantially parallel to the plane defined by the plate, which is connected to a neighboring tray by a connecting ring 61 substantially perpendicular to the (x) tray (x).
  • the junction of such a connecting ring with a plate 60 forms a right angle facilitating the tearing of the plate of dimension corresponding to those of the tubing which one wishes to insert.
  • FIG. 7 presents such an additional characteristic of the heat exchange system, located on the pipe 17, passing through the sealing means.
  • the pipes can thus be equipped with at least one lug 18, consisting of a slight protrusion of material which abuts against the sealing means, for example against the sealing sheath 6. Such an element prevents the disengagement of the device.
  • the plate 5 participates in forming in its elongation plane the elastically deformable sealing means.
  • the latter is formed integrally on the plate 5, by at least two notches 13 extending from the central recess 12 towards the edges of the plate 5. These notches 13 make it possible to form deformable tongues 14, each of substantially trapezoidal shape, over the entire contour of the recess area 12, thus making the sealing device 3 able to accommodate pipes 17 of variable diameter.
  • the sealing device 3 can be mono material and made of a material allowing the elastic deformation of the tongues at the time of the insertion of the tubing, such as a rubber of EPDM type. Provision may be made to reinforce the device by adding, at the level of the guide members, a metal or plastic insert disposed inside the material to guarantee the rigidity of the system and to facilitate its insertion. However, as few mechanical stresses are brought to the sealing device, its realization in EPDM only is possible as soon as provision is made for maintaining the part of the insertion of the tubing.
  • Such a system allows a simplified insertion of the sealing device 3 by simple translation along the longitudinal axis L, thus facilitating the assembly and disassembly of the heat exchange system since the device sealing 3 can be placed beforehand on the tubing before inserting, by translation, the assembly formed by the exchanger and the sealing device in the support frame of the heat exchangers.
  • the sealing device 3 is inserted on a pipe 17 of the heat exchanger 4 by sliding along the transverse axis defined by the pipe. Due to the flexibility of the tabs
  • a standard sealing device is able to adapt to different sizes of tubing.
  • the ventilation duct 2 is fixed to the support frame 1, so that the rear end face 21 of said duct is brought into contact with the front end face 24 of the frame.
  • the duct comes into contact with the edge of the wall in which the notch forming the opening of the housing 10 is formed, and the lateral edge 16 of the sealing device disposed at this opening also comes into contact with the rear end face of the ventilation duct.
  • the ventilation duct is fixed to the frame and this fixing makes it possible to ensure the locking of the sealing device 3 in its housing 10.
  • this sealing device intended for a heat exchanger, this sealing device being configured to seal a heat exchange system while facilitating its assembly and disassembly.
  • the presence of guide members forming a slide contributes to an easier insertion of said device, while facilitating the assembly of the heat exchange system, while the sealing means presented ensure both optimal sealing of the system and a standardization of the sealing device.
  • the sealing device according to the invention has an appropriate shape, with the elastically deformable sealing means which is held at the periphery by the guide members, which makes it possible to adapt to the different irregularities of parts, as well those of the frame and the housing formed therein, than those of the exchanger and the corresponding tubing, to make up for manufacturing and assembly tolerances.
  • the sealing device also makes it possible to guarantee a seal at the level of this passage of tubing through a wall of the frame, both during the various thermal expansion cycles of the components as well as during the rolling and vibration movements of the components. .
  • the invention cannot however be limited to the means and configurations described and illustrated here, and it also extends to any equivalent means or configurations and to any technically operative combination of such means.
  • the shapes of the guide members can be modified without harming the invention, in so far as they fulfill the functions described in this document.

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Abstract

Dispositif d'étanchéité (3) pour échangeur de chaleur de véhicule automobile consistant en une plaque (5) comprenant un évidement central configuré pour laisser passage à une tubulure (17) de l'échangeur de chaleur, caractérisé en ce que au moins deux bords d'extrémités opposées de ladite plaque (5) sont équipés respectivement d'organes de guidage (8) en translation pour la fixation du dispositif d'étanchéité dans un cadre de support (1) de l'échangeur de chaleur, les organes de guidage (8) s'étendant en saillie du plan d'allongement principal de la plaque (5) pour former un coulisseau apte à former glissière avec des rainures (11) formées dans le cadre de support (1), et caractérisé en ce que le dispositif d'étanchéité (3) comporte un moyen d'étanchéité déformable élastiquement (6) agencé autour de l'évidement central formé dans la plaque (5).

Description

Dispositif d’étanchéité pour échangeur de chaleur de véhicule automobile
[1 ] Le domaine de la présente invention est celui des dispositifs d’étanchéité et plus particulièrement des dispositifs d’étanchéité destinés aux systèmes d’échange de chaleur de véhicules automobiles, notamment de véhicules hybrides ou électriques.
[2] Il est connu de prévoir dans les véhicules automobiles différents circuits de fluide réfrigérant ou caloporteur, afin de réaliser le refroidissement de différents composants du véhicule et notamment le moteur ou les batteries, et/ou pour former un circuit de refroidissement d’un système de chauffage, de climatisation et/ou de ventilation. Ces différents circuits de fluide sont amenés à traverser un ou plusieurs échangeurs de chaleur équipant le véhicule notamment en face avant du véhicule, de sorte que le fluide circulant dans l’échangeur puisse réaliser un échange thermique avec un flux d’air entrant par la face avant du véhicule.
[3] De tels systèmes sont mis en oeuvre aussi bien pour des véhicules à moteur thermique que pour des véhicules électriques ou hybrides. Dans les véhicules électriques ou hybrides, les moyens de motorisation électriques actuels font appel à des batteries de plus en plus puissantes pour améliorer les performances motrices et de confort du véhicule, tout en augmentant l’autonomie du véhicule. L’augmentation de la puissance des batteries doit s’accompagner de recherches sur des moyens de recharge rapide. On connaît des bornes de recharge rapide mettant en oeuvre des puissances électriques supérieures à 50 kW. De telles puissances s’accompagnent néanmoins d’une dissipation thermique dans la batterie du véhicule, qui, si elle n’est pas évacuée, peut y provoquer des dommages irréversibles tels qu’une réduction de sa durée de vie ou une limitation de sa vitesse de charge.
[4] Afin de prévenir de tels dommages, il est nécessaire de thermoréguler les
batteries, et notamment de les refroidir. Dans ce but, les véhicules automobiles sont classiquement équipés de systèmes d’échange de chaleur capables de transférer des calories d’un fluide à un autre. Un conduit de ventilation permet de guider l’air entrant, froid, vers un ou des échangeurs de chaleur, lesquels peuvent être agencées dans un boîtier d’encapsulage hermétiquement clos encapsulant aussi un groupe moto ventilateur (GMV).
[5] Dans les conditions particulières de charge rapide, le véhicule est à l’arrêt. Afin d’assurer un débit d’air suffisant pour permettre le refroidissement optimal de la batterie, le groupe moto ventilateur fonctionne à des vitesses élevées, générant de ce fait une forte surpression au sein du boîtier. Une telle surpression est susceptible de provoquer d’une part la fuite d’air frais, c’est-à-dire le passage d’air à l’extérieur du boîtier sans passer par le ou les échangeurs, et le cas échéant une recirculation d’air chaud provenant de l’extérieur du boîtier, ce qui a pour effet de réduire les performances thermiques. L’étanchéité du boîtier d’encapsulage devient donc primordiale, en particulier au niveau des composants traversant le boîtier, tels que les tubulures d’entrée et de sortie de l’échangeur de chaleur, qui constituent des zones de faiblesse pouvant être à l’origine de fuites d’air.
[6] Pour remédier à cet inconvénient, des dispositifs d’étanchéité peuvent être mis en oeuvre dans le boîtier d’encapsulage, au niveau des zones de passages de tubulures à travers le boîtier. Il convient de noter qu’une telle problématique ne se limite pas aux véhicules électriques et hybrides, les circuits de fluides caloporteurs tels que précédemment décrit pouvant également être intégrés au sein des systèmes de ventilation, chauffage ou climatisation des véhicules à moteur thermique. Les dispositifs connus présentent cependant de nombreux désavantages. De par la variabilité des diamètres et types de tubulures composant les systèmes d’échange de chaleur, ces dispositifs d’étanchéité sont bien souvent difficilement adaptables et doivent être réalisés à des dimensions spécifiques afin d’assurer une étanchéité optimale au niveau des tubulures de calibres variables auxquelles ils sont destinés. Un tel inconvénient entraîne une augmentation des coûts de production, due à la multiplicité des pièces
d’étanchéité de modèles différents requis, mais aussi une difficulté
d’approvisionnement lorsque le remplacement du dispositif vient à être
nécessaire. [7] De plus, de tels facteurs peuvent interférer avec les performances du dispositif d’étanchéité. Par exemple, l’utilisation de dispositifs d’étanchéité destinés à des tubulures de diamètre défini sur des tubulures de diamètre proche mais non identique ne sera pas optimale et ne préviendra pas la recirculation des flux d’air chaud et/ou la fuite d’air frais. A l’inverse, l’insertion de tubulures de diamètre légèrement supérieur dans un dispositif d’étanchéité trop étroit pourra créer des contraintes physiques sur le dispositif d’étanchéité, accélérant de ce fait son usure et réduisant sa durée de vie.
[8] Un autre inconvénient présent dans les dispositifs d’étanchéité connus est leur complexité d’assemblage et de désassemblage. Nombre de ces dispositifs sont fixés de façon permanente, notamment lorsqu’ils requièrent des opérations de surmoulage visant à assurer la fixation étanche des tubulures au niveau de leur passage à travers le boîtier d’encapsulage. Une telle opération rend d’une part l’assemblage complexe, mais aussi tout désassemblage ultérieur éventuel, pour entretien ou réparation, plus fastidieux.
[9] La présente invention s’inscrit dans ce contexte et a pour but de proposer un dispositif d’étanchéité durable pour échangeur de chaleur, pouvant être aisément adapté aux différents diamètres des tubulures d’un système d’échange de chaleur, et étant facilement produit.
[10] Un autre but de l’invention est de fournir un procédé d’assemblage simple du système d’échange de chaleur, notamment parce qu’il ne nécessite pas d’opération supplémentaire de fixation, telle que du surmoulage, et qui permette également de faciliter d’éventuels désassemblages ultérieurs, tout en conservant une étanchéité optimale du boîtier d’encapsulage de l’échangeur de chaleur.
[1 1 ] L’objet de la présente invention concerne ainsi un dispositif d’étanchéité pour échangeur de chaleur de véhicule automobile consistant en une plaque comprenant un évidement central configuré pour laisser passage à une tubulure de l’échangeur de chaleur. Au moins deux bords d’extrémités opposées de ladite plaque sont équipés respectivement d’organes de guidage en translation pour la fixation du dispositif d’étanchéité dans un cadre de support de l’échangeur de chaleur, les organes de guidage s’étendant en saillie du plan d’allongement principal de la plaque pour former un coulisseau apte à former glissière avec des rainures formées dans le cadre de support. Et le dispositif d’étanchéité comporte un moyen d’étanchéité déformable élastiquement agencé autour de l’évidement central formé dans la plaque.
[12] On entend par organes de guidage en translation des moyens formant un coulisseau équipé sur la longueur d’au moins deux bords d’extrémités opposées de la plaque permettant l’insertion du dispositif d’étanchéité dans un logement qui lui est destiné. Ledit logement est ouvert sur au moins un côté, de sorte que ce côté soit situé sur un bord d’extrémité frontal d’une des parois du cadre de support, et il est encadré par des rainures de forme complémentaire aux organes de guidage, elles aussi ouvertes. Le dispositif d’étanchéité et l’ensemble formé par le logement et les rainures coopèrent de manière à permettre une insertion simplifiée du dispositif dans le système d’échange de chaleur, par glissement selon un mouvement de translation le long de rainures.
[13] Ainsi, l’assemblage du système d’échange de chaleur dans sa globalité en est simplifié, puisque le dispositif d’étanchéité peut être placé au préalable sur la tubulure correspondante de l’échangeur avant d’insérer, par translation, l’ensemble échangeur-dispositif dans le cadre de support des échangeurs de chaleur. De plus, aucune opération supplémentaire de fixation n’est requise une fois le dispositif installé dans son logement, et toute manoeuvre de manutention future se fera sans complexité puisque le système peut être désassemblé par simple coulissement.
[14] Selon la présente invention, les organes de guidage, ou coulisseaux, peuvent adopter des formes variables, présentant par exemple des profils en T ou en crochet, dès lors qu’au moins un pan de matière en saillie du plan d’allongement principal du dispositif d’étanchéité permet de former butée dans les rainures associées, de forme complémentaire, assurant ainsi le verrouillage du dispositif d’étanchéité dans le logement selon les directions perpendiculaires à la direction de la glissière.
[15] La présence d’un moyen d’étanchéité déformable élastiquement agencé
autour de l’évidement central formé dans la plaque donne au dispositif la capacité de s’adapter à des tubulures de calibre variables tout en assurant une étanchéité optimale. Par déformable élastiquement, on entend que le moyen d’étanchéité est réalisé dans un matériau souple, apte à subir une déformation des suites de l’exercice d’une contrainte physique telle que l’insertion d’une tubulure dans ledit évidement, et apte à être rappelé en position par un effort de rappel élastique pour se plaquer sur le contour de la tubulure.
[16] Selon un premier mode de réalisation de la présente invention, le moyen
d’étanchéité déformable élastiquement peut comporter une gaine d’étanchéité souple, surmoulée sur la plaque autour de l’évidement central, et pourvue d’une pluralité de zones de prédécoupe. La gaine est initialement dans un état non perforé, standard, et au moment de l’assemblage du système d’échange de chaleur, il est possible de percer, sans efforts considérables, un orifice de diamètre adapté au calibre de la tubulure désirée dans la gaine d’étanchéité. Alternativement, la perforation de la gaine pourra s’effectuer par déchirure, lorsque la tubulure vient à être insérée directement sur la gaine d’étanchéité non perforée. Un tel moyen d’étanchéité assure la standardisation du dispositif d’étanchéité, qui est ainsi adapté à une large gamme de tubulures.
[17] D’une part les zones de prédécoupes permettent de définir des zones de découpes, selon des diamètres spécifiques, plus ou moins égaux au diamètre désiré. D’autre part l’élasticité du matériau formant la gaine garantit l’étanchéité de la zone de passage de la tubulure, puisque le matériau en épouse la forme.
La standardisation du dispositif d’étanchéité contribue ainsi à réduire les coûts de production tout en simplifiant l’assemblage du système d’échange de chaleur. Avantageusement, on assure aussi la facilitation de l’insertion de la tubulure, tout en évitant la concentration de contraintes, que ce soit sur le dispositif
d’étanchéité ou les tubulures.
[18] Selon une caractéristique de l’invention, la gaine d’étanchéité souple peut comporter plusieurs plateaux disposés en série les uns sur les autres, lesdits plateaux étant rangés par diamètre décroissant depuis la plaque, chaque plateau formant une zone de prédécoupe pour le passage d’une tubulure de diamètre correspondant.
[19] Selon une caractéristique de l’invention, au moins la gaine d’étanchéité peut être réalisée en caoutchouc de type EPDM. [20] Selon une caractéristique de l’invention, le dispositif d’étanchéité est réalisé en deux matières distinctes, avec les organes de guidage qui sont réalisés dans un matériau plus rigide que le matériau mis en oeuvre pour réaliser la gaine d’étanchéité surmoulée sur la plaque. Par exemple les organes de guidage, permettant une insertion par translation du dispositif d’étanchéité dans son logement, pourront être réalisés dans un matériau rigide, tel que du
polypropylène (PP) ou du polyamide (PA), le cas échéant chargé en fibres de verre, tandis que les moyens d’étanchéité seront réalisés en matériaux plus souples, et par exemple un caoutchouc de type EPDM comme évoqué précédemment.
[21 ] Selon un second mode de réalisation, présentant des avantages similaires, le moyen d’étanchéité déformable élastiquement est formé d’un seul tenant sur la plaque du dispositif d’étanchéité par au moins deux encoches issues de l’évidement central, ces encoches délimitant des languettes déformables. En d’autres termes, le moyen d’étanchéité déformable élastiquement est formé par des languettes déformables agencées dans le plan d’allongement de la plaque, lesdites languettes déformables étant formées autour de l’évidement central par l’intermédiaire d’au moins deux encoches débouchant dans cet évidement central. Par languette déformables on entend des zones faites d’un matériau souple, de forme sensiblement rectangulaire ou trapézoïdale dont deux côtés sont définis par lesdites encoches, pouvant être déformées ou déplacées par le simple exercice d’une contrainte physique, tel que l’insertion d’une tubulure, de manière à s’adapter à différents calibres de tubulures.
[22] Le procédé d’assemblage du système d’échangeur de chaleur en est alors simplifié à son maximum puisque le dispositif d’étanchéité ne nécessite aucune préparation préalable, telle qu’une étape de découpe à un diamètre spécifique, en vue de l’insertion de la tubulure. La présence des languettes déformables assure l’adaptabilité du dispositif d’étanchéité face à différents calibres de tubulure tout en s’assurant que l’étanchéité du système est préservée, puisque, de par la souplesse de la zone centrale, chaque languette épouse la forme de la tubulure traversante. [23] On comprend ainsi que ces deux modes de réalisation permettent d’adapter le dispositif d’étanchéité à différents types de tubulures tout en limitant la variété de pièces compatibles nécessaires pour assurer la bonne étanchéité du système d’échange de chaleur.
[24] De façon similaire, la forme de la plaque, telle que décrite ou présentée dans les figures n’est en rien limitative. Ainsi la plaque pourra adopter une forme sensiblement rectangulaire, ou encore, dans le cas du premier mode de réalisation, suivre le contour de la gaine d’étanchéité sur l’un de ses bords.
[25] La présente invention concerne également un système d’échange de chaleur comprenant au moins un échangeur de chaleur muni d’une ou plusieurs tubulures, un cadre de support configuré pour permettre la fixation de
l’échangeur de chaleur, un conduit de ventilation configuré pour coopérer avec une face d’extrémité frontale dudit cadre de support et configuré pour guider de l’air vers l’échangeur de chaleur, et au moins un dispositif d’étanchéité tel que précédemment décrit. Le système d’échange de chaleur comprend en outre un logement formé dans une paroi du cadre de support au niveau des zones de passage de la tubulure d’entrée ou de sortie de fluide de l’échangeur de chaleur, ledit logement présentant une forme et des dimensions au moins en partie complémentaires à celles du dispositif d’étanchéité, ledit logement étant ouvert sur la face d’extrémité frontale du cadre de support pour permettre l’insertion du dispositif d’étanchéité dans le logement par translation, ledit cadre de support comportant au moins une rainure formée au voisinage du logement pour recevoir les organes de guidage du dispositif d’étanchéité.
[26] L’ouverture permettant le passage d’une tubulure et formant logement pour le dispositif d’étanchéité peut être intégré dans le cadre de support ou dans l’ensemble formé par le cadre de support et le conduit de ventilation, lorsque ceux-ci sont assemblés de manière à adopter une configuration dite « fermée ».
[27] Par configuration fermée, on entend que le conduit de ventilation vient se fixer sur le cadre de support, de manière à enfermer le ou les échangeur(s) de chaleur dans un semblant de boitier d’encapsulage. Le conduit de ventilation, ouvert vers l’avant du véhicule, dirige ainsi l’air entrant, frais, vers les échangeurs de chaleur, lorsque celui-ci est fixé au cadre de support. [28] Lorsque l’échangeur de chaleur est placé dans le cadre de support, ses tubulures entrante(s) et sortante(s) sont amenées à traverser une paroi du cadre de support. Le logement de forme complémentaire, destiné à accueillir le dispositif d’étanchéité, se situe au niveau de la zone de passage de ces tubulures d’entrée ou de sortie de fluide de l’échangeur de chaleur dans le cadre de support. Ledit logement est agencé de manière à présenter un côté ouvert dans la continuité de la paroi latérale du cadre de support. Ainsi le dispositif d’étanchéité peut être inséré, par simple glissement en translation depuis l’extrémité de la paroi latérale du cadre de support, dans le logement, et donc dans le cadre de support. Ce logement pourra, de préférence, être entièrement disposé dans le cadre de support, ou pourra, alternativement, s’étendre dans le cadre de support et le conduit de ventilation. Dans le cas de cette alternative, il convient que la tranche du conduit de ventilation qui vient se fixer sur le cadre de support présente une cavité apte à accueillir au moins une partie du dispositif d’étanchéité.
[29] Afin d’assurer le verrouillage du dispositif d’étanchéité au sein du logement et de garantir l’étanchéité du boîtier d’encapsulage, le système d’échange de chaleur est agencé de manière à ce qu’un bord latéral du dispositif d’étanchéité, situé sensiblement dans le prolongement de la face d’extrémité du cadre de support, est au contact du conduit de ventilation lorsque celui-ci est fixé au cadre de support.
[30] Selon une caractéristique de l’invention, le logement de forme
complémentaire est encadré par au moins deux rainures, s’étendant de l’extrémité de la paroi du cadre de support à la périphérie du logement, lesdites rainures étant ouvertes sur au moins un côté, de sorte que les ouvertures des rainures soient disposées de part et d’autre du côté ouvert du logement.
[31 ] Additionnellement, et toujours en vue d’assurer le bon verrouillage du
dispositif d’étanchéité lorsqu’il est mis en place sur une tubulure, les tubulures traversantes peuvent être équipées d’au moins un ergot, consistant en une légère saillie de matière, de manière à créer un élément de butée contre le moyen d’étanchéité. En d’autres termes, la tubulure comprend un ergot formant butée au dégagement du moyen d’étanchéité le long de la tubulure lorsque le dispositif d’étanchéité est assemblé sur la tubulure Un tel élément prévient le dégagement du dispositif d’étanchéité une fois celui-ci installé sur la tubulure, assurant ainsi son verrouillage le longe de l’axe défini par la tubulure traversante, particulièrement lorsque le dispositif d’étanchéité est installé sur la tubulure d’un échangeur de chaleur au préalable de l’insertion dudit échangeur de chaleur dans son cadre de support.
[32] D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description détaillée donnée ci-après, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d’autre part, sur lesquels :
[33] la [Fig. 1 ] est une vue en perspective schématique d’un système d’échange de chaleur selon un aspect de l’invention, en configuration fermée, dans laquelle un conduit de ventilation est fixé sur un cadre de support logeant au moins un échangeur de chaleur (ici non visibles), la [Figure 1 ] illustrant, pour le besoin de la représentation et de manière non limitative, deux modes de réalisation différents d’un dispositif d’étanchéité conforme à l’invention ;
[34] la [Fig. 2] est une vue en perspective schématique du système d’échange de chaleur présenté dans la [Figure 1 ], lorsqu’il est en configuration ouverte, avec le conduit de ventilation retiré de manière à dégager l’intérieur du cadre de support et rendre accessibles le ou les échangeur(s) de chaleur qui y sont logés ;
[35] la [Fig. 3a] est une vue en perspective du dispositif d’étanchéité de la
présente invention, réalisé selon un premier mode de réalisation, avant perforation de l’élément d’étanchéité ;
[36] la [Fig. 3b] est une vue en perspective du dispositif d’étanchéité de la
présente invention, réalisé selon un premier mode de réalisation, après perforation de cet élément d’étanchéité ;
[37] la [Fig. 4] une vue en perspective du dispositif d’étanchéité de la présente invention, réalisé selon un second mode de réalisation ;
[38] la [Fig. 5a] est une représentation schématique d’un logement et de rainures de guidage associées, formés dans le cadre de support et aptes à coopérer avec le dispositif d’étanchéité selon le premier mode de réalisation illustré sur les figures 3a et 3b ;
[39] la [Fig 5b] illustre schématiquement la coopération entre le dispositif
d’étanchéité de la [Figure 3b] et le logement complémentaire de la [Figure 5a] ;
[40] la [Fig. 6a] est une représentation schématique d’un logement et de rainures de guidage associés, formés dans le cadre de support, et aptes à coopérer avec le dispositif d’étanchéité selon le deuxième mode de réalisation illustré sur la [Figure 4] ;
[41 ] la [Fig. 6b] illustre schématiquement la coopération entre le dispositif
d’étanchéité de la [Figure 4] et le logement complémentaire de la [Figure 6a] ;
[42] la [Fig. 7] est une représentation d’un détail de la [Figure 1 ], illustrant la
coopération d’une tubulure d’échangeur de chaleur avec le dispositif d’étanchéité disposé dans le logement conformément à la [Figure 5b].
[43] Un système d’échange de chaleur 100 selon la présente invention comporte au moins un échangeur de chaleur 4 muni d’une ou plusieurs tubulures 17a et
17b, un cadre de support 1 de l’échangeur de chaleur, au moins un conduit de ventilation 2 configuré pour coopérer avec ledit cadre et guider de l’air frais en direction de ce cadre pour le forcer à traverser l’échangeur de chaleur, au moins un dispositif d’étanchéité 3 agencé autour d’une tubulure au niveau d’une zone de passage de la tubulure à travers une paroi du cadre de support et un logement associé 10 de forme complémentaire à celle du dispositif d’étanchéité 3, le logement 10 pouvant être formé dans le cadre de support ou dans l’ensemble formé par le cadre de support et le conduit de ventilation, lorsque ceux-ci sont assemblés de manière à adopter une configuration dite « fermée », formant ainsi un boîtier d’encapsulage.
[44] Dans ce qui va suivre, et tel que cela est représenté sur les trièdres présents sur les figures, on définira un axe longitudinal L comme un axe parallèle au sens de circulation principal du flux d’air à travers le cadre de support et chaque échangeur thermique, et on définira les orientations latérales Lt et transversales T comme des orientations perpendiculaires à l’axe longitudinal. [45] Un tel système 100 est notamment représenté, de façon schématique, sur les [Figure 1 ] et [Figure 2], respectivement en configuration fermée et ouverte. Le ou les échangeur(s) de chaleur 4 sont logés dans le cadre de support 1 , lequel est configuré afin de permettre la fixation du conduit de ventilation 2.
[46] Le conduit de ventilation 2 présente une bouche d’aération 20 ouverte sur la face avant du véhicule automobile, permettant ainsi l’entrée de flux d’air frais qu’il redirige dans l’encapsulage, vers l’échangeur de chaleur 4. Ce conduit de ventilation présente à une extrémité opposée à la bouche d’aération une face d’extrémité arrière 21 , amenée à être en contact, dans la configuration fermée illustrée sur la figure 1 , avec le cadre de support 1.
[47] Le cadre de support 1 comporte deux parois latérales 22 et deux parois
transversales 23, qui définisse un cadre ouvert permettant de loger entre les parois un ou plusieurs échangeurs de chaleur 4. On définit une face d’extrémité frontale 24 du cadre de support comme étant la face destinée à être en contact avec le conduit de ventilation 2, et plus particulièrement avec la face d’extrémité arrière 21 de ce conduit de ventilation. C’est par cette face d’extrémité frontale 24 que, dans l’exemple illustré, l’air frais est amené à entrer dans le cadre pour traverser les échangeurs.
[48] Chaque échangeur de chaleur comporte une surface d’échange 25 et au
moins une boîte collectrice disposée latéralement par rapport à cette surface d’échange, ainsi qu’au moins une tubulure entrante 17a et sortante 17b issue de la boite collectrice et assurant la circulation d’un fluide réfrigérant. Le fluide réfrigérant est amené à échanger des calories avec l’air traversant la surface d’échange.
[49] Les tubulures 17a, 17b s’étendent en saillie de la boite collectrice de
l’échangeur, sensiblement dans le plan d’allongement principal de l’échangeur, c’est-à-dire perpendiculairement aux parois latérales définissant le cadre. Il en résulte que les tubulures, permettant le raccordement de l’échangeur à un circuit de fluide réfrigérant ici non représenté, sont disposées de manière à traverser le cadre de support 1 au niveau de zones de passages 26 définies lorsque l’échangeur est assemblé sur le cadre. [50] Afin d’assurer l’étanchéité de l’encapsulage du système d’échange de chaleur et ainsi prévenir toute fuite d’air frais, c’est-à-dire passage d’air à l’extérieur du boîtier sans passer par le ou les échangeurs, ou recirculation d’air chaud, qui viendrait à réduire les performances de l’échangeur de chaleur, le système d’échange de chaleur 100 est équipé d’au moins un dispositif d’étanchéité 3 au niveau des zones de passage 26 des tubulures entrante(s) 17a et sortante(s) 17b de chaque échangeur de chaleur 4 dans le cadre de support 1. Ce dispositif d’étanchéité sera plus amplement détaillé dans la suite de la description.
[51 ] Pour les besoins de la représentation, les [Figure 1 ] et [Figure 2] présentent deux des modes de réalisation du dispositif d’étanchéité 3 de la présente invention, lorsqu’ils sont intégrés dans un système d’échange de chaleur adapté. L’invention n’est néanmoins nullement limitée à cet exemple d’utilisation, et, pour des raisons de coûts de production, un même mode de réalisation du dispositif d’étanchéité 3 pourra être mis en oeuvre au niveau des tubulures 17a, 17b entrante et sortante de l’échangeur de chaleur 4.
[52] Le dispositif d’étanchéité 3, objet de la présente invention, est destiné à être inséré à l’intérieur du logement 10 tel qu’illustré dans la [Figure 5b] ou [Figure 6b]. Il comporte une plaque 5, et des organes de guidage 8 en translation pour la fixation du dispositif d’étanchéité dans le cadre support sont disposés en saillie de la plaque 5, formant ainsi, sur deux bords d’extrémité 50, 51 opposés de cette plaque, des coulisseaux. Ces organes de guidage 8 peuvent adopter des formes variables, par exemple en T ou en crochet, tel qu’illustré sur les différentes figures, et permettent le guidage et le maintien du dispositif d’étanchéité dans un logement 10 qui lui est destiné. Ces organes seront plus amplement détaillés dans la suite de la description.
[53] Le logement 10 est davantage illustré dans la [Figure 5a] ou la [Figure 6a]. Le logement 10 est réalisé par une encoche formée dans une paroi du cadre de support, ici une paroi latérale 22, et il présente une forme et des dimensions complémentaires à celles du dispositif d’étanchéité 3, plus particulièrement à celle de la plaque 5. Le logement 10 est ouvert sur au moins un côté, et notamment de telle sorte qu’il débouche sur la face d’extrémité frontale 24 du cadre de support 1. Tel que cela sera décrit ci-après, le logement est ainsi destiné à être fermé, une fois le dispositif d’étanchéité inséré, par le placage du conduit de ventilation 2 sur le cadre de support 1 lorsque le système est en configuration fermée.
[54] Le logement 10 est encadré sur deux côtés opposés et adjacents au côté ouvert, dénommés côtés longitudinaux, par des bordures dans lesquelles sont formées des rainures 1 1 de forme et de dimensions complémentaires à celles des organes de guidage 8. Les rainures 1 1 s’étendent sensiblement sur toute la dimension des côtés longitudinaux correspondants, en étant ouvertes à une extrémité longitudinale de manière à déboucher sur le bord d’extrémité frontale de la paroi du cadre de support. Tel qu’illustré, les rainures 1 1 sont disposées de part et d’autre du logement 10 et elles débouchent sur la même face que l’ouverture du logement.
[55] Une telle configuration permet une insertion facile du dispositif d’étanchéité dans le logement, avec les organes de guidage 8 aptes à coopérer avec les rainures 1 1 , en glissant à l’intérieur de celles-ci, et avec la plaque 5 apte à s’insérer de manière à combler le logement 10. Le dispositif d’étanchéité 3 peut ainsi aisément être inséré dans le cadre de support 1 , au niveau de la zone de passage 26 d’une tubulure, par glissement des organes de guidage 8 dans les rainures 1 1 et de la plaque 5 dans le logement 10, selon un mouvement de translation selon l’axe longitudinal.
[56] Le dispositif d’étanchéité comporte par ailleurs un bord latéral 16 destiné à être agencé dans la zone de l’ouverture du logement, et le système d’échange de chaleur 100 est configuré de manière à ce que ce bord latéral 16 soit agencé dans la continuité de la face d’extrémité frontale 24 de la paroi du cadre de support 1 , lorsque le dispositif d’étanchéité 3 est assemblé dans le logement 10. Le bord latéral 16 du dispositif d’étanchéité forme ainsi une zone de contact avec le conduit de ventilation 2, et plus particulièrement la face d’extrémité arrière 21 de ce conduit de ventilation 2, lorsque le système d’échange de chaleur est en configuration fermée et que le conduit de ventilation est fixé au cadre de support 1 .
[57] De la sorte, lorsque le conduit de ventilation 2 est fixé sur le cadre de support 1 , formant ainsi un boitier d’encapsulage, le conduit de ventilation 2 est en contact continu avec l’ensemble formé par le cadre de support 1 et le dispositif d’étanchéité 3, assurant ainsi d’une part l’étanchéité du boitier, et d’autre part le verrouillage du dispositif d’étanchéité 3 dans son logement 10.
[58] Les [Figure 3a], [Figure 3b] et [Figure 4] illustrent plus en détails le dispositif d’étanchéité 3 selon deux modes de réalisation alternatifs de la présente invention. Selon chacun de ces modes de réalisation, et tel que cela a été évoqué précédemment, le dispositif d’étanchéité 3 consiste en une plaque 5 s’étendant dans un plan défini par l’axe longitudinal et par l’axe latéral, parallèlement au plan d’allongement principal de la paroi latérale du cadre dans laquelle le logement du dispositif d’étanchéité est réalisé.
[59] La plaque 5 présente un évidement central 12, apte à laisser passage à la tubulure 17 de l’échangeur, et elle participe à former ou bien supporter un moyen d’étanchéité déformable élastiquement dimensionné pour être en prise autour de la tubulure et rendre hermétique cette zone de passage 26.
[60] La plaque 5 est par ailleurs équipée, sur au moins deux extrémités opposées, d’organes de guidage formant glissière 8 s’étendant perpendiculairement par rapport au plan défini par la plaque 5. Chaque organe de guidage forme ainsi un coulisseau 8 disposé en saillie du plan de la plaque 5 sur toute la dimension d’au moins l’un de ses bords longitudinaux et dont la forme et les dimensions permettent la coopération entre ce coulisseau et une rainure 1 1 , comme exposé précédemment.
[61 ] Ces organes de guidage peuvent par exemple adopter un profil en « T », tel qu’illustré notamment dans les [Figure 3a], [Figure 3b] et [Figure 5b], ou en « crochet », tel que présenté dans les [Figure 4] et [Figure 6b], étant entendu que ces exemples sont non limitatifs dès lors que les formes choisies permettent un guidage et un maintien en position de la plaque dans le logement via le guidage et le maintien du coulisseau dans la rainure.
[62] L’organe de guidage présentant un profil en « T » coopère avec une rainure 1 1 de profil en T similaire, tel qu’illustré sur la [Figure 5a]. Cette rainure 1 1 communique avec le logement 10 au niveau de la base du T, disposée
sensiblement au centre de la paroi latérale du cadre support, selon son épaisseur, c’est-à-dire sa dimension selon l’axe transversal T. On comprend que l’organe de guidage et le logement correspondant pourrait présenter un profil fonctionnellement similaire avec un pan de matière qui, au lieu de s’étendre de façon symétrique de part et d’autre de la base du T formée par le bord
d’extrémité latérale de la plaque tel qu’illustré sur la [Figure 5], s’étendrait de façon asymétrique, par exemple pour ne s’étendre que d’un seul côté et former ainsi un profil en « L ».
[63] L’organe de guidage présentant un profil dit en « crochet » correspond à une succession d’au moins deux pans de matière, préférentiellement trois ou quatre, chacun orthogonal au plan de prolongement le précédant, de sorte que ces prolongements successifs de matière présentent un profil de boucle ou de crochet. Ainsi l’organe de guidage en crochet correspond à l’ajout d’un pan de matière perpendiculaire au plan défini par la plaque 5 et s’étendant sur toute la longueur du bord longitudinal de la plaque 5, prolongé par un deuxième pan de matière, situé dans un plan parallèle au plan défini par la plaque 5, et s’étendant de manière à s’éloigner de la plaque, de manière à limiter toute gêne au passage de la tubulure à travers le dispositif d’étanchéité. Un troisième élément forme un bord de retour s’étendant dans un plan orthogonal au plan défini par la plaque 5 et peut lui-même prolongé par un quatrième pan, plus court et situé dans un plan parallèle à celui du premier pan de prolongement et de la plaque 5, configuré de manière à adopter un profil de boucle ou de crochet.
[64] Lorsque le dispositif d’étanchéité 3 comprend des organes de guidage en crochet, les rainures adoptent un profil formant plus ou moins un L, tel qu’illustré sur la [Figure 6a], de manière à accueillir au moins le troisième et le quatrième pan du crochet formé par les organes de guidage 8. Contrairement à ce qui vient d’être décrit pour les organes de guidage en « T », les rainures correspondant aux organes en crochet ne débouchent pas dans le logement. Tel qu’illustré sur la [Figure 6b], la forme en crochet des organes de guidage permet d’éviter cette communication entre rainure et logement et participe à rendre encore plus hermétique la zone de passage.
[65] Parallèlement à ce qui a été évoqué pour les organes de guidage, les
rainures illustrées et décrites ci-dessus ne sont nullement limitatives ; elles peuvent être modifiées, dans la mesure où de telles modifications se font sans nuire à l’invention, et où elles remplissent les fonctionnalités décrites dans le présent document.
[66] Tel que décrit précédemment, la plaque 5 participe à former ou à supporter un moyen d’étanchéité, déformable élastiquement, agencé au niveau de l’évidement central 12 de la plaque 5. Ce moyen d’étanchéité, permettant d’assurer l’étanchéité du boitier d’encapsulage au niveau de la zone de passage de la tubulure 17 de l’échangeur de chaleur 4, va être décrit par la suite en se référant à différents modes de réalisation. Il sera compris que des combinaisons autres que celles illustrées à titre d’exemple pourront être mises en oeuvre dans le contexte de l’invention, avec des dispositifs d’étanchéité qui comportent l’un ou l’autre des organes de guidage en translation précédemment décrits et l’un ou l’autre des moyens d’étanchéité élastiquement déformables qui vont être décrits par la suite.
[67] Dans un premier mode de réalisation, représenté schématiquement à la
[Figure 3a], le moyen d’étanchéité déformable élastiquement comprend une gaine d’étanchéité 6 souple, surmoulée sur la plaque 5 autour de l’évidement 12 de sa zone centrale. Ladite gaine d’étanchéité 6 est pourvue d’une pluralité de zones de prédécoupe 7, chaque zone de prédécoupe 7 correspondant à un calibre de tubulure différent. Cette caractéristique particulière permet de faciliter l’assemblage du dispositif d’étanchéité sur les tubulures 17 de l’échangeur de chaleur 4, et de pouvoir utiliser une pièce d’étanchéité standard pour plusieurs dimensions de tubulures.
[68] La réalisation du moyen d’étanchéité déformable élastiquement sous forme de gaine souple, pourvue de zones de prédécoupe, rend possible soit de réaliser une perforation de la gaine d’étanchéité au diamètre désiré au préalable de l’insertion de la tubulure 17 ([Figure 3b], soit de réaliser une perforation de la gaine d’étanchéité directement par une déchirure de la zone de prédécoupe résultant de la contrainte physique exercée par la tubulure sur la gaine
d’étanchéité non perforée ([Figure 3a]).
[69] Dans l’exemple illustré, les différentes zones de prédécoupe 7 sont formées par l’agencement de la gaine d’étanchéité souple 6 avec un diamètre décroissant au fur et à mesure de son éloignement de la plaque et par la disposition de zones fragiles le long de la gaine souple, chaque emplacement de zone fragile correspondant à la découpe de la gaine pour correspondre à une tubulure de diamètres donné. Plus particulièrement, la gaine d’étanchéité pourra présenter une série de plateaux 60 dont les diamètres sont décroissants au fur et à mesure de leur éloignement de la plaque, avec chaque plateau, sensiblement parallèle au plan défini par la plaque, qui est relié à un plateau voisin par un anneau de liaison 61 sensiblement perpendiculaire au(x) plateau(x). La jonction d’un tel anneau de liaison avec un plateau 60 forme un angle droit facilitant l’arrachage du plateau de dimension correspondantes à celles de la tubulure que l’on souhaite insérer.
[70] Dans un tel mode de réalisation, au moins la gaine d’étanchéité 6 devra être dans un matériau souple, tel que de l’EPDM. Dans une alternative, la plaque 5 et les organes de guidage 8 seront constitués d’un matériau plus rigide, apte à résister à davantage de contraintes, tel que du polyamide PA66, le cas échéant chargé en fibre de verres, alors que la gaine d’étanchéité, surmoulée sur la plaque autour de l’évidement central 12, sera en EPDM.
[71 ] La souplesse du matériau formant la gaine d’étanchéité permet de se
déformer au passage de la tubulure, le caractère élastique de ce matériau participant à plaquer la gaine autour de la tubulure lors de son passage pour rendre hermétique la zone de passage. Le rappel élastique en position du matériau formant la gaine d’étanchéité peut permettre en outre de coopérer avec un moyen de butée anti-dégagement formé sur la tubulure. La [Figure 7] présente une telle caractéristique additionnelle du système d’échange de chaleur, localisée sur la tubulure 17, traversant le moyen d’étanchéité. Les tubulures peuvent être ainsi équipées d’au moins un ergot 18, consistant en une légère saillie de matière faisant butée contre le moyen d’étanchéité, par exemple contre la gaine d’étanchéité 6. Un tel élément prévient le dégagement du dispositif d’étanchéité 3 une fois celui-ci installé sur la tubulure, particulièrement lorsque le dispositif d’étanchéité est installé sur la tubulure 17 de l’échangeur de chaleur 4 au préalable de l’insertion dudit échangeur de chaleur dans son cadre de support 1 , tel que cela va être décrit plus en détails ci-après. [72] Dans un second mode de réalisation, présenté à la [Figure 4], la plaque 5 participe à former dans son plan d’allongement le moyen d’étanchéité déformable élastiquement. Celui-ci est formé d’un seul tenant sur la plaque 5, par au moins deux encoches 13 s’étendant de l’évidement central 12 vers les bords de la plaque 5. Ces encoches 13 permettent de former des languettes déformables 14, chacune de forme sensiblement trapézoïdale, sur tout le contour de la zone d'évidement 12, rendant ainsi le dispositif d’étanchéité 3 apte à accueillir des tubulures 17 de diamètre variable. Lorsqu’une tubulure 17 vient à être insérée dans un tel dispositif d’étanchéité, les languettes déformables 14 sont pliées au passage de la tubulure et le rappel élastique en position dû à leur caractère élastique permet à ces languettes de venir se plaquer contre la tubulure 17 de manière à assurer l’étanchéité du système.
[73] Un tel mode de réalisation a, de plus, pour avantage de simplifier au
maximum l’assemblage du système d’échange de chaleur puisqu’il ne nécessite pas de réaliser, en vue de l’insertion de la tubulure, d’opération préalable de découpe du dispositif d’étanchéité à un diamètre spécifique. Dans un tel mode de réalisation, le dispositif d’étanchéité 3 peut être mono matière et fait d’un matériau permettant la déformation élastique des languettes au moment de l’insertion de la tubulure, tel qu’un caoutchouc de type EPDM. Il peut être prévu de renforcer le dispositif par l’ajout, au niveau des organes de guidage, d’un insert métallique ou plastique disposé à l'intérieur de la matière pour garantir la rigidité du système et pour faciliter son insertion. Néanmoins, comme peu de sollicitations mécaniques sont apportées au dispositif d’étanchéité, sa réalisation en EPDM uniquement est possible dès lors que l’on prévoit un maintien de la pièce de l'insertion de la tubulure.
[74] Les [Figure 5b], [Figure 6b] et [Figure 7] illustrent les différents modes de
réalisation du dispositif d’étanchéité 3, intégrés dans le système d’échange de chaleur tel qu’il avait été présenté dans les [Figure 1 ] et [Figure 2] et
précédemment exposé.
[75] Un tel système permet une insertion simplifiée du dispositif d’étanchéité 3 par simple translation le long de l’axe longitudinal L, facilitant ainsi l’assemblage et le désassemblage du système d’échange de chaleur puisque le dispositif d’étanchéité 3 peut être placé au préalable sur la tubulure avant d’insérer, par translation, l’ensemble formé par l’échangeur et le dispositif d’étanchéité dans le cadre de support des échangeurs de chaleur.
[76] Une fois inséré dans son logement, et tel que cela est notamment visible sur les [Figure 5b] et [Figure 7], il est possible que le bord latéral 16 du dispositif d’étanchéité dépasse légèrement, selon l’axe longitudinal, de la face d’extrémité frontale 24 du cadre de support. Il convient alors que le conduit d’évacuation 2 présente une contreforme appropriée sur sa face d’extrémité arrière 21 pour venir recouvrir le bord latéral 16 du dispositif d’étanchéité lorsque le conduit d’évacuation 2 est plaqué contre le cadre de support 1 des échangeurs.
[77] On va à présent décrire un procédé d’assemblage d’un système d’échange de chaleur 100 comprenant un dispositif d’étanchéité 3 tel qu’exposé
précédemment.
[78] Dans une première étape, préalablement à l’insertion de l’échangeur de
chaleur 4 dans le cadre de support 1 , le dispositif d’étanchéité 3 est inséré sur une tubulure 17 de l’échangeur de chaleur 4 par coulissement le long de l’axe transversal défini par la tubulure. De par la souplesse des languettes
déformables 14 formant le moyen d’étanchéité, ou bien par un prédécoupage approprié de la gaine d’étanchéité 6 avant ou lors de l’assemblage, un dispositif d’étanchéité standard est apte à s’adapter à des différents calibres de tubulure.
[79] Dans le cas d’un dispositif d’étanchéité tel qu’exposé dans le premier mode de réalisation, c’est-à-dire un dispositif d’étanchéité comportant un moyen d’étanchéité sous forme d’une gaine d’étanchéité 6, le dispositif d’étanchéité peut être directement inséré sur la tubulure 17, de sorte que c’est la contrainte exercée par ladite tubulure 17 qui perfore la gaine d’étanchéité 6 par déchirure. Alternativement, la gaine d’étanchéité peut, au préalable, être découpée au diamètre désiré, puis emmanchée autour de la tubulure.
[80] Par la suite, l’échangeur de chaleur, dont la ou les tubulure(s) sont équipées de dispositifs d’étanchéité, est inséré dans le cadre de support 1. Il résulte de ceci que selon le procédé d’assemblage selon l’invention, le dispositif
d’étanchéité et l’échangeur de chaleur 4 sont insérés simultanément, respectivement dans le logement 10 et le cadre de support 1 , par glissement en translation sur l’axe longitudinal L. Le système d’échange de chaleur est alors dans une configuration telle qu’illustrée à la [Figure 2]
[81 ] Enfin le conduit de ventilation 2 est fixé sur le cadre de support 1 , de sorte que la face d’extrémité arrière 21 dudit conduit est amenée en contact avec la face d’extrémité frontale 24 du cadre. Ainsi, le conduit vient en contact avec le bord de la paroi dans lequel est formée l’encoche réalisant l’ouverture du logement 10, et le bord latéral 16 du dispositif d’étanchéité disposé au niveau de cette ouverture entre également en contact avec la face extrémité arrière du conduit de ventilation. Le conduit de ventilation est fixé sur le cadre et cette fixation permet d’assurer le verrouillage du dispositif d’étanchéité 3 dans son logement 10.
[82] On comprend à la lecture de ce qui précède que la présente invention
propose un dispositif d’étanchéité, destiné à un échangeur de chaleur, ce dispositif d’étanchéité étant configuré pour assurer l’étanchéité d’un système d’échange de chaleur tout en facilitant son assemblage et son désassemblage.
La présence d’organes de guidage formant glissière contribue à une insertion facilitée dudit dispositif, tout en facilitant l’assemblage du système d’échange de chaleur, tandis que les moyens d’étanchéité présentés assurent à la fois une étanchéité optimale du système et une standardisation du dispositif d’étanchéité.
[83] Le dispositif d’étanchéité selon l’invention présente une forme appropriée, avec le moyen d’étanchéité déformable élastiquement qui est tenu en périphérie par les organes de guidage, qui permet de s'adapter aux différentes irrégularités de pièces, aussi bien celles du cadre et du logement qui y est formé, que celles de l’échangeur et de la tubulure correspondante, pour rattraper les tolérances de fabrication et d'assemblage.
[84] Le dispositif d’étanchéité permet également de garantir une étanchéité au niveau de ce passage de tubulure à travers une paroi du cadre, aussi bien durant les différents cycles de dilatation thermique des composants que lors du roulage et des mouvements de vibration des composants. [85] L'invention ne saurait toutefois se limiter aux moyens et configurations décrits et illustrés ici, et elle s'étend également à tous moyens ou configurations équivalents et à toute combinaison techniquement opérante de tels moyens. En particulier, les formes des organes de guidage peuvent être modifiées sans nuire à l’invention, dans la mesure où elles remplissent les fonctionnalités décrites dans le présent document.
[86] Les modes de réalisation décrits ci-dessus ne sont ainsi nullement limitatifs ; on pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite isolées des autres caractéristiques mentionnées dans ce document, 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.

Claims

Revendications
[REVENDICATION. 1] Dispositif d’étanchéité (3) pour échangeur de chaleur (4) de véhicule automobile consistant en une plaque (5) comprenant un évidement central (12) configuré pour laisser passage à une tubulure (17) de l’échangeur de chaleur, caractérisé en ce que au moins deux bords
d’extrémités opposées de ladite plaque (5) sont équipés respectivement d’organes de guidage (8) en translation pour la fixation du dispositif d’étanchéité dans un cadre de support (1 ) de l’échangeur de chaleur, les organes de guidage (8) s’étendant en saillie du plan d’allongement principal de la plaque (5) pour former un coulisseau apte à former glissière avec des rainures (1 1 ) formées dans le cadre de support (1 ), et caractérisé en ce que le dispositif d’étanchéité (3) comporte un moyen d’étanchéité déformable élastiquement (6, 14) agencé autour de l’évidement central (12) formé dans la plaque (5).
[REVENDICATION. 2] Dispositif d’étanchéité (3) selon la revendication
précédente, dans lequel le moyen d’étanchéité déformable élastiquement comprend une gaine d’étanchéité souple (6), surmoulée sur la plaque (5) autour de l’évidement central (12), et pourvue d’une pluralité de zones de prédécoupe (7).
[REVENDICATION. 3] Dispositif d’étanchéité (3) selon la revendication
précédente, dans lequel la gaine d’étanchéité souple (6) comporte plusieurs plateaux disposés en série les uns sur les autres, lesdits plateaux étant rangés par diamètre décroissant depuis la plaque (5), chaque plateau formant une zone de prédécoupe pour le passage d’une tubulure de diamètre correspondant.
[REVENDICATION. 4] Dispositif d’étanchéité (3) selon l’une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu’il est réalisé en deux matières distinctes, avec les organes de guidage (8) qui sont réalisés dans un matériau plus rigide que le matériau mis en oeuvre pour réaliser la gaine d’étanchéité surmoulée sur la plaque. [REVENDICATION.
5] Dispositif d’étanchéité (3) selon la revendication 1 , dans lequel le moyen d’étanchéité déformable élastiquement est formé par des languettes déformables (14) agencées dans le plan d’allongement de la plaque (5), lesdites languettes déformables étant formées autour de l’évidement central (12) par l’intermédiaire d’au moins deux encoches (13) débouchant dans cet évidement central (12).
[REVENDICATION. 6] Système d’échange de chaleur (100) pour véhicule
automobile comprenant au moins un échangeur de chaleur (4) muni d’une ou plusieurs tubulures (17a, 17b), un cadre de support (1 ) configuré pour permettre la fixation de l’échangeur de chaleur (4), un conduit de ventilation (2) configuré pour coopérer avec une face d’extrémité frontale (24) dudit cadre de support (1 ) et configuré pour guider de l’air vers l’échangeur de chaleur, et au moins un dispositif d’étanchéité selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, le système d’échange de chaleur (100) comprenant en outre un logement (10) formé dans une paroi du cadre de support au niveau des zones de passage de la tubulure (17a) d’entrée ou de sortie (17b) de fluide de l’échangeur de chaleur, ledit logement présentant une forme et des dimensions au moins en partie complémentaires à celles du dispositif d’étanchéité, ledit logement (10) étant ouvert sur la face d’extrémité frontale (24) du cadre de support (1 ) pour permettre l’insertion du dispositif
d’étanchéité (3) dans le logement par translation, ledit cadre de support (1 ) comportant au moins une rainure (1 1 ) formée au voisinage du logement pour recevoir les organes de guidage (8) du dispositif d’étanchéité.
[REVENDICATION. 7] Système d’échange de chaleur (100) pour véhicule
automobile selon la revendication précédente, dans lequel le logement de forme complémentaire (10) est encadré par au moins deux rainures (1 1 ), s’étendant de l’extrémité de la paroi du cadre de support (1 ) à la périphérie du logement, lesdites rainures (1 1 ) étant ouvertes sur au moins un côté, de sorte que les ouvertures des rainures soient disposées de part et d’autre de l’ouverture du logement.
[REVENDICATION. 8] Système d’échange de chaleur (100) pour véhicule
automobile selon la revendication 6 ou 7, dans lequel un bord latéral (16) du dispositif d’étanchéité (3), situé sensiblement dans le prolongement de la face d’extrémité du cadre de support, est au contact du conduit de ventilation (2) lorsque celui-ci est fixé au cadre de support (1 ).
[REVENDICATION. 9] Système d’échange de chaleur (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la tubulure comprend un ergot (18) formant butée au dégagement du moyen d’étanchéité le long de la tubulure lorsque le dispositif d’étanchéité (3) est assemblé sur la tubulure.
[REVENDICATION. 10] Procédé d’assemblage d’un système d’échange de chaleur (100) pour véhicule automobile équipé d’un dispositif d’étanchéité selon la revendication 7, le procédé comprenant une première étape d’insertion de la tubulure dans la gaine d’étanchéité (5), une deuxième étape d’insertion simultanée du dispositif d’étanchéité (3), dans le logement de forme complémentaire (8) par glissement sur l’axe longitudinal L, et de l’échangeur de chaleur (4) dans le cadre de support (1 ), et une troisième étape de verrouillage du dispositif par fixation du conduit de ventilation (2) sur le cadre de support (1 ).
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