Domaine de l'invention

La présente invention concerne un échangeur de chaleur, tel qu'un échangeur de chaleur destiné à un véhicule automobile. Plus précisément, l'invention concerne un échangeur de chaleur adapté pour être utilisé lors du refroidissement de l'air de suralimentation ou des gaz d'échappement recirculés. L'invention concerne également un boîtier adapté pour être utilisé au sein dudit échangeur de chaleur.

Etat de la technique

De nos jours, au sein d'un véhicule automobile, le moteur à combustion interne dudit véhicule automobile peut être combiné à un turbocompresseur afin d'améliorer les performances dudit moteur. Ainsi, le moteur à combustion interne est alimenté avec un air comprimé aussi appelé « air de suralimentation ». L'utilisation du turbocompresseur induit une température élevée dudit air de suralimentation introduit au sein du moteur à combustion interne. Par conséquent, il est connu d'associer audit turbocompresseur, un échangeur de chaleur afin de refroidir l'air de suralimentation préalablement à son introduction à l'intérieur du moteur à combustion interne.

Un tel échangeur de chaleur comprend généralement un boîtier, constitué de parois, et un faisceau d'échange disposé à l'intérieur du boîtier. Le faisceau d'échange comprend un assemblage de plaques positionnées les unes au-dessus des autres et formant en combinaison un conduit permettant de guider un premier fluide destiné à être refroidi, tel que l'air de suralimentation, d'une première entrée vers une première sortie. Le boîtier est généralement pourvu d'une deuxième entrée et d'une deuxième sortie pour un deuxième fluide, tel qu'un liquide de refroidissement. Le boitier est adapté pour guider le deuxième fluide de la deuxième entrée vers la deuxième sortie. Afin d'améliorer l'échange de chaleur entre le premier fluide et le deuxième fluide, l'assemblage des plaques peut être complété par des éléments intercalaires ondulés. Le boitier comprend également deux collecteurs, chaque collecteur étant adapté pour recevoir une extrémité du faisceau d'échange, au moyen d'une connexion dans la zone située à chaque extrémité des parois du boitier.

Or, les parois du boitier forment, dans cette zone, un angle essentiellement perpendiculaire. Par conséquent, la création d'une connexion étanche, au moyen d'un procédé de brasage, est difficile à réaliser dans cette zone. Il est en effet nécessaire, au préalable, d'ajuster précisément la position des parois du boitier par rapport au collecteur afin d'immobiliser le collecteur dans une position déterminée et ainsi réduire les espaces vides entre les parois à l'issue du procédé de brasage.

Dans l'état de l'art, il est connu d'appliquer des procédés de pliage et de découpage pour positionner les parois du boitier et le collecteur de telle sorte que le collecteur est bloqué vis-à-vis des parois du boitier avant l'application du procédé de brasage. Cependant, ces procédés sont relativement complexes et coûteux.

Par ailleurs, il est désormais fréquent d'associer au moins deux turbocompresseurs au moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, afin d'augmenter, de manière importante, la puissance du véhicule automobile. Cependant, l'augmentation du nombre de turbocompresseurs au sein d'un véhicule automobile entraine une élévation significative de la pression et de la température de l'air de suralimentation.

Un échangeur de chaleur destiné à refroidir l'air de suralimentation généré par une pluralité de turbocompresseurs, est donc soumis dans l'état de l'art, à d'importantes contraintes mécaniques liées à l'augmentation de la pression et de la température de l'air de suralimentation. Ces contraintes mécaniques fragilisent la zone de connexion reliant les parois du boitier à la paroi du collecteur et peuvent donc occasionner des fuites du deuxième fluide, c'est-à-dire du liquide de refroidissement, notamment au niveau de cette zone de connexion. Or, ces fuites peuvent entraîner une dégradation du fonctionnement du véhicule automobile. Par conséquent, il existe un besoin d'améliorer les techniques de positionnement du collecteur par rapport aux parois du boîtier avant d'appliquer le procédé de brasage, et ce, afin d'améliorer l'étanchéité de la connexion entre le collecteur et les parois du boîtier, obtenue à l'issue du procédé de brasage. Objet de l'invention

L'échangeur de chaleur selon la présente invention vise à remédier aux inconvénients des échangeurs de chaleur, tels que divulgués dans l'état de la technique, en proposant une conception améliorée d'un échangeur de chaleur destiné à refroidir l'air de suralimentation ou les gaz d'échappement recirculés.

Un premier objet de l'invention concerne _un échangeur de chaleur adapté pour permettre un échange de chaleur entre un premier fluide et un deuxième fluide, l'échangeur de chaleur comprenant : un boîtier formé d'au moins une paroi, et adapté pour recevoir en son sein un faisceau d'échange, ledit faisceau d'échange comprenant au moins un collecteur adapté pour être assemblé à au moins une extrémité du faisceau d'échange, ledit au moins un collecteur étant adapté pour être assemblé sur le boîtier, ladite au moins une paroi comprenant, à au moins une de ses extrémités libres, un ergot de blocage adapté pour coopérer avec ledit au moins un collecteur afin d'assembler, sur le boîtier, ledit au moins un collecteur une position déterminée par rapport à ladite au moins une paroi. Selon un mode de réalisation particulier, le boîtier est formé d'une première paroi et d'une deuxième paroi, la première et la deuxième paroi étant adaptées pour être en contact mutuel au moyen d'une première ligne de contact appartenant à la première ou à la deuxième paroi, et d'une deuxième ligne de contact appartenant à la première ou à la deuxième paroi, ladite première ligne de contact et ladite deuxième ligne de contact comprenant chacune au moins une zone d'extrémité pourvue d'un ergot de blocage, pour former un ensemble d'ergots de blocage, ledit ensemble d'ergots de blocage étant adapté pour coopérer avec ledit au moins un collecteur afin d'assembler, sur le boîtier, ledit au moins un collecteur selon une position déterminée par rapport à la première et à la deuxième paroi.

Selon un mode de réalisation particulier, le faisceau d'échange comprend un premier collecteur adapté pour être assemblé à une première extrémité du faisceau d'échange et un deuxième collecteur adapté pour être assemblé à une deuxième extrémité du faisceau d'échange, le premier et le deuxième collecteur étant adaptés pour être assemblés sur le boîtier, ladite au moins une paroi comprenant, à chacune de ces extrémités libres, au moins un premier et un deuxième ergot de blocage adaptés pour coopérer avec, respectivement, le premier et le deuxième collecteur afin d'assembler sur le boîtier, le premier et le deuxième collecteur selon une position déterminée par rapport à ladite au moins une paroi.

Selon un mode de réalisation particulier, l'ergot de blocage comprend un chanfrein.

Selon un mode de réalisation alternatif, l'ergot de blocage comprend une forme arrondie.

Selon un mode de réalisation particulier, le boîtier est formé d'une première et d'une deuxième paroi en forme de « L ». Selon un mode de réalisation particulier, la première et la deuxième paroi en forme de « L » sont symétriques. Selon un mode de réalisation particulier, la première et la deuxième paroi en forme de « L » sont constituées d'aluminium ou d'un alliage à base d'aluminium.

Selon un mode de réalisation particulier, l'épaisseur de la première et de la deuxième paroi est comprise entre 0,5 et 1,5 millimètre (mm).

Un deuxième objet de l'invention concerne un boitier adapté pour être utilisé au sein d'un échangeur de chaleur selon le premier objet de l'invention, ledit boitier comprenant au moins une paroi, et ledit boitier étant destiné à être assemblé à au moins un collecteur, ladite au moins une paroi comprenant, à au moins une des ses extrémités libres, un ergot de blocage afin d'assembler, sur le boitier, ledit au moins un collecteur selon une position déterminée par rapport à ladite au moins une paroi.

Brève descriptions des dessins

Les but, objet et caractéristiques de la présente invention ainsi que ses avantages, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, des modes de réalisation préférés d'un échangeur de chaleur selon l'invention, faite en référence aux dessins dans lesquels : la figure 1 montre, de façon schématique, et selon une vue éclatée, un échangeur de chaleur comprenant notamment un boitier, deux collecteurs et un faisceau d'échange selon un mode de réalisation de l'invention,

- la figure 2 montre, en détail et selon une vue en perspective, les parois espacées du boitier, lesdites parois comprenant chacune un ergot de blocage selon un premier mode de réalisation de l'invention, la figure 3 montre, en détail, et selon une vue en perspective, les parois espacées du boitier, une des parois comprenant un ergot de blocage selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, la figure 4 montre, en détail, et selon une vue en perspective, les parois en contact du boitier, lesdites parois comprenant chacune un ergot de blocage selon la figure 2,

la figure 5 montre, en détail, et selon une vue en coupe, la zone de connexion du collecteur, du faisceau d'échange et des parois du boitier comprenant les ergots de blocage selon la figure 2,

les figures 6, 7 et 8 montrent en détail, et selon une vue en perspective, la zone de connexion du collecteur, du faisceau d'échange et des parois du boitier comprenant chacune un ergot de blocage selon la figure 2.

Description détaillée des modes de réalisation

La description détaillée ci-après a pour but d'exposer l'invention de manière suffisamment claire et complète, notamment à l'aide d'exemples, mais ne doit pas être considérée comme limitant l'étendue de la protection aux modes de réalisation particuliers et aux exemples présentés ci-après.

La figure 1 illustre un exemple de réalisation d'un échangeur de chaleur 1 selon l'invention, destiné à être utilisé au sein d'un véhicule automobile pour refroidir l'air de suralimentation ou les gaz d'échappement recirculés.

La figure 1 montre, de façon schématique, l'échangeur de chaleur 1, selon une vue éclatée. L'échangeur de chaleur 1 comprend un faisceau d'échange 2 adapté pour un échange de chaleur entre un premier fluide, tel que de l'air de suralimentation, et un deuxième fluide, tel qu'un liquide de refroidissement. Le faisceau d'échange 2 est enveloppé par un boitier. Le boitier comprend au moins une paroi réalisée par exemple, en aluminium ou dans un alliage à base d'aluminium. La paroi comprend deux extrémités libres adaptées pour être en contact afin de former le boitier. L'épaisseur de la paroi est comprise entre environ 0,5 et 1,5 millimètre (mm). Selon un mode de réalisation montré sur la figure 1, le boitier comprend une première paroi 3 et une deuxième paroi 4, destinées à être fixées ou assemblées l'une avec l'autre à leurs extrémités libres respectives pour envelopper le faisceau d'échange 2. Selon la figure 1, la première et la deuxième paroi 3, 4 ont une forme en « L ». Le faisceau d'échange 2 comprend une première extrémité 5 et une deuxième extrémité 6. Comme montré sur la figure 1, la première extrémité 5 du faisceau d'échange 2 est destinée à être assemblée avec un premier collecteur 7 et la deuxième extrémité 6 du faisceau d'échange 2 est destinée à être assemblée avec un deuxième collecteur 8. Le premier et le deuxième collecteur 7, 8 comprenant chacun au moins une fente de réception 50, détaillée sur la figure 5, afin de recevoir chaque extrémité 5, 6 du faisceau d'échange 2. L'ensemble, formé par le premier et le deuxième collecteur 7, 8 respectivement assemblés à la première et à la deuxième extrémité 5, 6 du faisceau d'échange 2, est adapté pour être assemblé au boîtier, sur la première et la deuxième paroi 3, 4, au moyen d'un procédé de brasage, lors de l'assemblage de l'échangeur de chaleur 1. La première paroi 3 et la deuxième paroi 4 sont adaptées pour être en contact mutuel au moyen d'une première ligne de contact et d'une deuxième ligne de contact pour former le boîtier. La première ligne de contact peut appartenir à la première ou à la deuxième extrémité libre de la première paroi 3 ou de la deuxième paroi 4. La deuxième ligne de contact peut appartenir à la première ou à la deuxième extrémité libre de la première paroi 3 ou de la deuxième paroi 4. La première et la deuxième ligne de contact comprennent une zone d'extrémité contenant l'extrémité de ladite première et deuxième ligne de contact et s'étendant jusqu'à une distance relativement proche de ladite extrémité. Comme montré sur la figure 1, la première paroi 3 comprend une première ligne de contact A et une deuxième ligne de contact B. De manière similaire, la deuxième paroi 4 comprend une première ligne de contact C et une deuxième ligne de contact D.

Selon l'exemple de réalisation (non montré) dans lequel le boîtier comprend une paroi, la première ligne de contact est située sur la première extrémité libre de la paroi et la deuxième ligne de contact est située sur la deuxième extrémité libre de la paroi. La première ligne de contact ou la deuxième ligne de contact de la paroi comprend un ergot de blocage dans la zone d'extrémité correspondante. Ainsi, un collecteur 7, 8 peut être assemblé sur le boitier selon une position déterminée par rapport à la paroi grâce à la présence de l'ergot de blocage.

Selon un autre exemple de réalisation (non montré) la première et la deuxième ligne de contact de la paroi comprennent chacune un ergot de blocage dans leurs zones d'extrémités respectives. Chaque ergot de blocage est adapté pour coopérer avec un collecteur. Ainsi, le premier et le deuxième collecteur 7, 8 peuvent être assemblés sur le boitier selon une position déterminée pour ledit premier et deuxième collecteur 7, 8 par rapport à la paroi, grâce à la présence des ergots de blocage.

Selon l'exemple de réalisation montré sur la figure 1, la première ligne de contact de la première paroi 3 comprend un ergot de blocage 13 à l'extrémité de ladite première ligne de contact. De manière similaire, la première ligne de contact de la deuxième paroi 4 comprend un ergot de blocage 14 à l'extrémité de ladite première ligne de contact C, en regard de l'ergot de blocage 13.

Selon un mode de réalisation de l'invention, au moins une première ligne de contact A, C et une deuxième ligne de contact B, D sont pourvues d'un ergot de blocage à chacune de leurs extrémités. Ainsi, le boitier formé de la première paroi 3 et de la deuxième paroi 4 comprend un ensemble d'ergots de blocage comprenant quatre ergots de blocage.

De manière préférée, la première et la deuxième ligne de contact A, B, C, D sont toutes pourvues d'un ergot de blocage à chacune de leurs extrémités. Le boitier formé de la première paroi 3 et de la deuxième paroi 4 comprend alors un ensemble d'ergots de blocage comprenant huit ergots de blocage.

Ainsi, de manière préférée, la première et la deuxième paroi 3 , 4 comprennent à leurs extrémités libres au niveau des lignes de contact A, B, C, D, un ergot de blocage permettant de bloquer le premier et le deuxième collecteur 7, 8 dans une position déterminée lors de l'assemblage du premier et du deuxième collecteur 7, 8, respectivement à la première et la deuxième extrémité 5, 6 du faisceau d'échange 2. Selon un exemple illustratif, la figure 1 montre un exemple de réalisation de l'échangeur de chaleur 1 dans lequel la première paroi 3 comprend un ergot de blocage 13 sur la première ligne de contact A, et la deuxième paroi 4 comprend un ergot de blocage 14 sur la première ligne de contact C, en regard de l'ergot de blocage 13. Les ergots de blocage 13, 14, sont, chacun, disposés à une extrémité libre de la première paroi 3 et de la deuxième paroi 4 de manière à ce que lesdits ergots de blocage 13, 14 coopèrent lorsque le deuxième collecteur 8 est assemblé sur l'extrémité 6 du faisceau d'échange 2 lors de la fabrication de l'échangeur de chaleur 1. Ainsi, les ergots de blocage 13, 14, permettent de fixer, dans l'angle correspondant du boîtier, la position du deuxième collecteur 8 afin que l'application du procédé de brasage dans l'angle ainsi formé soit optimale.

De manière similaire, l'échangeur de chaleur 1 comprend des ergots de blocage (non montrés) disposés de manière symétrique aux ergots de blocage 13, 14 à l'autre extrémité libre de la première paroi 3 et de la deuxième paroi 4 afin que lesdits ergots de blocage coopèrent avec le premier collecteur 7 après assemblage dudit premier collecteur 7 sur l'extrémité 5 du faisceau d'échange 2 lors de la fabrication de l'échangeur de chaleur 1. Ainsi, les ergots de blocage (non montrés) permettent de fixer, dans l'autre angle correspondant du boîtier, la position du premier collecteur 7, afin que l'application du procédé de brasage dans l'autre angle ainsi formé soit optimale.

L'échangeur de chaleur 1 comprend aussi un premier élément d'entrée 9 et un premier élément de sortie 10, destinés au premier fluide. L'échangeur de chaleur 1 comprend également sur la deuxième paroi 4, un deuxième élément d'entrée 11 et un deuxième élément de sortie 12, destinés au deuxième fluide.

Le premier et deuxième élément d'entrée 9, 11 ainsi que le premier et le deuxième élément de sortie 10, 12 peuvent être réalisés en matière plastique ou en aluminium afin d'être sertis sur l'ensemble formé par le premier et le deuxième collecteur 7, 8, le faisceau d'échange 2, la première et la deuxième paroi 3, 4. Le premier et le deuxième élément d'entrée 9, 11 ainsi que le premier et le deuxième élément de sortie 10, 12 peuvent être réalisés en aluminium afin d'être moulés sur l'ensemble formé par le premier et le deuxième collecteur 7, 8, la première et la deuxième paroi 3, 4 et le faisceau d'échange 2. La figure 2 montre, selon un exemple illustratif, les ergots de blocage 13, 14 au sein de la première et de la deuxième paroi 3, 4. L'ergot de blocage 13, est situé à l'extrémité de la première ligne de contact A et l'ergot de blocage 14 est situé à l'extrémité de la première ligne de contact C. Selon le premier mode de réalisation, l'ergot de blocage 13, 14 comprend un chanfrein sur la zone destinée à être en contact avec le collecteur 8 lors de l'assemblage de l'échangeur de chaleur 1 au moyen d'un procédé de brasage.

La figure 3 montre un deuxième mode de réalisation de l'ergot de blocage selon l'invention. Ainsi, comme montré sur la figure 3, la première paroi 3 comprend un ergot de blocage 16, situé à proximité de l'extrémité de la première ligne de contact A. L'ergot de blocage 16 comprend une forme arrondie en saillie du côté de la première paroi 3 destinée à être en contact avec le deuxième collecteur 8 lors de l'assemblage de l'échangeur de chaleur 1. Au sein des figures 2 et 3, la première et la deuxième paroi 3, 4 sont distantes l'une de l'autre selon un premier exemple de configuration desdites première et deuxième parois 3, 4.

La figure 4 montre un exemple d'intégration des ergots de blocage 13, 14 selon la figure 2 avec la première et la deuxième paroi 3, 4 en contact l'une avec l'autre, et avec une paroi additionnelle 40 en contact avec la première et la deuxième paroi 3, 4 et le faisceau d'échange 2. L'extrémité de la paroi additionnelle 40 comprend un ergot de blocage 42 pourvu d'un chanfrein selon le deuxième mode de réalisation de l'invention.

La figure 5 montre une vue en coupe tronquée de l'échangeur de chaleur 1 après assemblage du deuxième collecteur 8 avec le faisceau d'échange 2 et avec la première et la deuxième paroi 3, 4 comprenant chacune un ergot de blocage 13, 14 selon le premier mode de réalisation de l'invention montré sur la figure 2.

Ainsi, comme montré sur la figure 5, à l'issue de l'assemblage du deuxième collecteur 8 au niveau de la paroi 3, l'ergot de blocage 13 permet de fixer la position dudit deuxième collecteur 8 sur ladite première paroi 3 du boîtier. Ainsi, le deuxième collecteur 8 est immobilisé, préalablement à l'application du procédé de brasage destiné à solidariser les éléments en présence, notamment le deuxième collecteur 8, sur la première paroi 3, l'ergot de blocage 13 du côté de l'extrémité 6 du faisceau d'échange 2.

De manière similaire, le deuxième collecteur 8 est immobilisé au moyen de l'ergot de blocage 14 au sein de la paroi 4 à l'extrémité de la paroi 4 du côté de l'extrémité 6 du faisceau.

De manière similaire, le premier collecteur 7 est immobilisé au moyen d'ergots de blocage (non montrés) au sein des parois 3, 4 à l'extrémité de ladite première et deuxième paroi 3, 4 du côté de l'extrémité 5 du faisceau d'échange 2. La figure 6 montre une vue en perspective de l'échangeur de chaleur 1 selon l'invention et après l'assemblage du deuxième collecteur 8 sur la première et la deuxième paroi 3, 4 selon la figure 3.

Les figures 7 et 8 montrent à titre illustratif des vues en perspective après l'application du procédé de brasage sur le deuxième collecteur 8, à la jonction avec la première et la deuxième paroi 3, 4 au niveau de l'ergot de blocage 16. Comme montré sur la figure 6, à l'issue du procédé de brasage, une ligne de brasage 18 est présente à la jonction entre le deuxième collecteur 8 et la première paroi 3. De manière similaire, la première paroi 3 comprend un ergot de blocage (non montré) à l'autre extrémité libre de ladite première paroi 3 et une ligne de brasage (non montrée) est présente à la jonction entre le premier collecteur 7 et la première paroi 3. L'ergot de blocage 16 et l'autre ergot de blocage (non montré) ainsi que les lignes de brasage 18 permettent de confiner le deuxième fluide, tel que le liquide de refroidissement, au sein de la première et de la deuxième paroi 3, 4, du premier et du deuxième collecteur 7, 8 ainsi que du faisceau d'échange 2 à chaque angle du boîtier de l'échangeur de chaleur 1.

Par ailleurs, le premier fluide, tel que l'air de suralimentation, est confiné de manière efficace, d'une part, au sein du faisceau d'échange 2 comprenant également des éléments intercalaires ondulés et d'autre part, au sein du premier élément d'entrée 9 et du premier élément de sortie 10.

Ainsi, selon la présente invention, la présence des ergots de blocage 13, 14, 16, 42 au sein de l'échangeur de chaleur 1 permet d'appliquer le procédé de brasage de manière efficace. A l'issue de l'application du procédé de brasage, une connexion étendue entre le premier et le deuxième collecteur 7, 8 et les parois 3, 4 du boîtier est donc créée. Une telle connexion étendue garantit une étanchéité optimale de l'échangeur de chaleur, malgré la présence de hautes pressions et de températures élevées lors du fonctionnement de l'échangeur de chaleur.

De manière préférée, un ergot de blocage 13, 14, selon le premier mode de réalisation comprenant un chanfrein, permet d'assurer la présence d'un joint de brasage à l'issue de l'application du procédé de brasage, renforçant ainsi l'étanchéité de la connexion étendue.

Enfin, de manière avantageuse, la présence des ergots de blocage selon la présente invention, permet d'éviter des opérations complexes et coûteuses lors de l'assemblage dudit échangeur de chaleur.