La présente invention concerne le domaine technique des équipements de véhicules automobiles, notamment les équipements d'alimentation en air des moteurs de véhicules automobiles et plus particulièrement aux moteurs dont l'air d'alimentation provient d'un compresseur ou d'un turbocompresseur.

État de la technique

L'air d'alimentation provenant d'un compresseur ou d'un turbocompresseur est aussi appelé « air de suralimentation ».

Afin d'augmenter la densité de l'air d'admission d'un moteur turbocompressé, il est connu de refroidir l'air de suralimentation sortant du compresseur au moyen d'un échangeur de chaleur qui est aussi appelé refroidisseur d'air de suralimentation (en abrégé : RAS).

Un RAS comporte généralement un faisceau d'échange. Ce faisceau d'échange comporte un empilement de plaques ou de tubes formant alternativement des canaux de circulation pour l'air suralimenté à refroidir et des canaux pour la circulation de fluide caloporteur, notamment du liquide de refroidissement moteur. L'échange de chaleur entre les plaques ou les tubes et l'air de suralimentation est réalisé en partie par l'intermédiaire de turbulateurs. Le faisceau est enfermé dans un réceptacle ou carter qui de manière générale a la forme d'un cylindre droit et creux, le plus souvent à base rectangle, relié à l'une de ses extrémités ouvertes à une boite collectrice d'entrée et à l'autre à une boite collectrice de sortie (configuration en I, c'est-à-dire que l'air à refroidir suit un chemin en ligne droite) ; ou à une de ses extrémités ouvertes à une boite collectrice d'entrée et de sortie et à l'autre à une boite collectrice de déflexion (configuration en U, c'est-à-dire que l'air à refroidir suit un chemin coudé afin de ressortir sensiblement colinéairement à sa direction d'entrée).

À ce jour, le carter est généralement formé de quatre pièces en aluminium chacun formant l'un des côtés du cylindre creux, formant aux extrémités ouvertes de celui-ci des bords d'extrémité. Ces pièces en aluminium présentent généralement une forme aplatie, leur donnant la forme de plaques. Certaines des plaques peuvent présenter sur deux de leurs côtés des rebords sortant. Afin d'assurer le maintien de la forme du carter avant le brasage de celui-ci, ces quatre pièces sont munies de dents ou d'agrafes pour réaliser une liaison mécanique notamment sur les rebords sortant. Lors de l'assemblage des pièces en aluminium, celles-ci sont disposées de manière à ce qu'au niveau des bords d'extrémité, les tranches opposées de deux plaques opposées soient en butée contre la face interne des deux autres plaques au niveau de deux de leurs bords qui sont opposés. Malheureusement, il est très difficile d'aligner la tranche d'une des plaques avec la surface extérieure de l'autre plaque adjacente formant des points triples qu'il est très difficile d'étanchéifier lors du brasage. En effet, lors du brasage une bride de collecte est disposée à chacun des bords d'extrémité ouvertes du cylindre creux formé par le carter pour assurer la liaison avec la boite collectrice correspondante. Ces brides de collecte ont une forme de bandeau dont la taille et la géométrie correspond à celle des bords d'extrémité du carter. Ainsi, le bandeau présente des coins carrés que le coin des bords d'extrémité du carter ne peut entièrement combler de sorte qu'entre le carter et la bride de collecte, il y a des trous qui ne peuvent être colmatés lors du brasage. Or, ces trous sont responsables de fuites d'air entraînant donc des pertes de pression synonyme de perte de rendement.

Par ailleurs, l'utilisation de dents ou d'agrafes prévues sur les rebords sortant rend nécessaire le surdimensionnement de l'emballage extérieur à cause des surépaisseurs induites par les dents ou les agrafes.

Présentation de l'invention

Ainsi, un objectif de la présente invention est de palier au moins un des inconvénients de l'état de la technique décrite ci-dessus, et notamment d'améliorer le rendement de l'échangeur de chaleur.

Pour cela, la présente invention propose un échangeur de chaleur comprenant :

- un faisceau d'échange ;

- un carter de faisceau définissant sensiblement un parallélépipède creux dont une face est ouverte de sorte que les quatre faces adjacentes forment un bord d'extrémité bordé sur la surface extérieure du carter par une bordure de couplage, le carter de faisceau étant réalisé au moins en deux parties de carter ; caractérisé en ce que la bordure de couplage présente des coins arrondis, les parties de carter étant agencées de manière à ce qu'au niveau de la bordure de couplage, la surface extérieure de l'une prolonge sensiblement la surface extérieure de l'autre.

Grâce à un tel carter, la surface extérieure du cylindre creux au niveau des coins de la bordure de couplage est continue avec une transition douce entre deux faces adjacentes supprimant les points triples responsables de perte de pression.

D'autres caractéristiques optionnelles et non limitatives sont présentées ci-dessous.

Le carter peut être réalisé en quatre parties de carter.

Le carter peut comprendre deux parties de carter en I et deux parties de carter en C. L'échangeur de chaleur peut comprendre en outre des moyens de maintien avant brasage des parties de carter.

Par exemple, deux parties de carter adjacentes comprenant chacune un bord de raccordement pour le raccordement de l'une à l'autre, les bords de raccordement étant de forme complémentaire, et les moyens de maintien peuvent comprendre une partie mâle sur le bord de raccordement de l'une des deux parties de carter et une partie femelle sur le bord de raccordement de l'autre des deux parties de carter. De tels moyens de maintien s'auto-verrouillent permettant la manipulation du carter après assemblage et avant brasage. Ainsi, grâce à de tels moyens de maintien il est possible de réduire au strict minimum l'encombrement extérieur du carter et donc de l'échangeur de chaleur, en effet il n'est plus besoin de dents, d'agrafes ou de pliage pour assurer le maintien. Par ailleurs, il n'y a plus de surépaisseur matière sur le carter. Elle permet également la simplification géométrique des chaises de brasage. La partie mâle peut être un merlon et la partie femelle un créneau. En variante, la partie mâle peut être le contrepoinçon d'un oméga capital, et la partie femelle une forme complémentaire. Bien entendu, un bord de raccordement peut comprendre une ou plusieurs parties mâles et une ou plusieurs parties femelles. Auquel cas, la forme de chacune des parties mâles peut être choisie indépendamment des autres entre un merlon et le contrepoinçon d'un oméga capital, et la forme de chacune des parties femelles peut être choisie indépendamment des autres entre un créneau et la forme complémentaire au contrepoinçon d'un oméga capital.

Autre exemple, deux parties de carter adjacentes comprenant chacune un bord de raccordement, de préférence droit, pour le raccordement de l'une à l'autre, les moyens de maintien peuvent comprendre une pièce de maintien en U recouvrant partiellement chacune des deux parties de carter, y compris une portion de leurs bords de raccordement, de préférence dans les portions centrales des bords de raccordement. Grâce à la pièce de maintien en U, l'assemblage obtenu des différentes parties de carter en elles est robuste et stable avant le brasage de celles-ci. Par ailleurs, elle renforce la liaison brasée entre les différentes parties de carter en jouant le rôle de matériau de gainage évitant d'autant plus la formation de trous propices aux duites d'air. Enfin, elle permet encore un renforcement de la résistance mécanique du carter en augmentant celle-ci là où les contraintes sont maximales. Auquel cas, le carter peut être est réalisé en quatre parties de carter comprenant deux parties de carter opposées en I et deux parties de carter opposées en C, de préférence, les parties de carter en I sont plus petites que les deux parties de carter en C. En outre, une des parties de carter en I peut être une plaque collectrice et la pièce de maintien en U une boite collectrice. La boite collectrice pouvant être une boite à air ou une boite à eau.

Dessins

D'autres objectifs, caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit en référence aux dessins, parmi lesquels :

la figure 1 est une vue de face schématique d'un exemple de carter de faisceau d'un échangeur de chaleur selon l'invention montrant un bord d'extrémité du carter de faisceau ;

la figure 2 est une vue de trois-quarts d'un exemple de carter de faisceau d'un échangeur de chaleur avec moyens de maintien sous forme de parties mâles et femelles sur les bords de raccordement des parties de carter ;

la figure 3 est une vue de trois-quarts d'un autre exemple de carter de faisceau d'un échangeur de chaleur avec moyens de maintien sous forme de parties mâles et femelles sur les bords de raccordement des parties de carter ;

la figure 4 est une vue de trois-quarts d'un exemple d'échange de chaleur selon l'invention avec un carter de faisceau à moyens de maintien sous forme d'une pièce de maintien en U ; et

la figure 5 est une photographie en noir et blanc montrant un exemple de carter selon l'art antérieur générant des fuites après brasage. Description de l'invention

Un échangeur de chaleur 1 selon l'invention est décrit ci-après en référence aux figures 1 à 5.

Cet échangeur de chaleur 1 comprenant un faisceau d'échange 2 et un carter de faisceau 3 logeant le faisceau d'échange 2. Le carter de faisceau 3 est réalisé au moins en deux parties de carter 34a-34d et définit sensiblement un parallélépipède creux dont une face est ouverte (face ouverte 31) de sorte que les quatre faces adjacentes 32a-32d forment un bord d'extrémité bordé sur la surface extérieure du carter par une bordure de couplage 33 appartenant à cette dernière. Cette surface extérieure est typiquement composée des faces des parties de carter 34a-34d et non la tranche de celles-ci. Les termes de « parties de carter » désignent dans le cadre du présent exposé des pièces qui ont été assemblées puis fixées les unes aux autres pour former le carter de faisceau 3. Ainsi, elles ne sont pas venues de matière l'un avec l'autre. Le carter de faisceau 3 peut présenter également une autre face ouverte 31 opposée à cette première face ouverte 31 de sorte que les quatre faces adjacentes 32a-32d forment un autre bord d'extrémité également bordé sur la surface extérieure du carter une autre bordure de couplage 33. Pour des raisons de commodité, la suite de la description ne mentionnera qu'une face ouverte et une bordure de couplage, mais ce qui est décrit pour une face ouverte et une bordure de couplage est valable pour l'autre face ouverte opposée et l'autre bordure de couplage. Par ailleurs, pour les besoins de la présente description, il sera considéré que le carter de faisceau 3 présente un axe longitudinal qui est parallèle aux quatre faces adjacentes 32a-32d.

La bordure de couplage 33 présente des coins arrondis 331 (par exemple en arc de cercle de rayon compris entre 1,5 et 8 mm), et les parties de carter 34a-34d sont agencées de manière à ce qu'au niveau de la bordure de couplage 33, la surface extérieure de l'une prolonge sensiblement la surface extérieure de l'autre : en d'autres termes, au niveau du raccord entre deux parties de carter 34a, 34b ; 34b, 34c ; 34c, 34d ; 34d, 34a, les surfaces des deux parties sont au même niveau. La bordure de couplage 33 permet la réception d'une bride de collecte comprenant une portion de forme générale cylindrique creuse dont la surface intérieure est complémentaire de celle de la bordure de couplage 33, et notamment présentant des coins arrondis. La bordure de couplage 33 est destinée à être mise au contact de la surface intérieure de la bride de collecte lors du couplage avec cette dernière sans trou au niveau des coins grâce à l'arrondi de ceux-ci. La largeur de la bordure de couplage 33 à partir du bord d'extrémité est de préférence comprise entre 1 et 10 mm, de préférence entre 3 et 7 mm. Les parties de carter 34a-34d sont préférablement en métal, avantageusement en aluminium. Aussi, les parties de carter 34a-34d adjacentes sont de préférence brasées les unes aux autres.

Avantageusement, le carter de faisceau 3 est réalisé en quatre parties de carter 34a- 34d. Par exemple, le carter de faisceau 3 peut comprendre deux parties de carter en I opposées l'une à l'autre (référencées 34b et 34d sur les figures 1, 3 et 4 ; 34a et 34c sur la figure 2) et deux parties de carter en C opposées l'une à l'autre (référencées 34a et 34c sur les figures 1, 3 et 4 ; 34b et 34d sur la figure 2). Les lettes I et C font référence à la forme de la section transversale des parties de carter prises dans un plan perpendiculaire à leurs surfaces et intersectant toutes les parties de carter. Les coins arrondis sont présents sur les parties de carter en C. Dans le cas où le carter de faisceau 3 ne comprend que deux parties de carter (non représenté sur les figures), les deux parties de carter sont des parties de carter en C. Les coins du parallélépipède formé par le carter de faisceau 3 sont réalisés sur les parties de carter en C. De préférence les extrémités du C se limitent à l'arrondi du coin.

L'échangeur de chaleur 1 peut comprendre en outre des moyens de maintien 351a, 352a ; 351b, 352b ; 36 avant brasage des parties de carter 34a-34d.

Dans un premier mode de réalisation, deux parties de carter adjacentes 34a, 34b ; 34b, 34c ; 34c, 34d ; 34d, 34a comprennent chacune un bord de raccordement 342a, 341b ; 342b, 341c ; 342c, 341d ; 342d, 341a pour le raccordement de l'une à l'autre, les bords de raccordement 342a, 341b ; 342b, 341c ; 342c, 341d ; 342d, 341a étant de forme complémentaire, et les moyens de maintien comprennent une partie mâle 351a, 351b sur le bord de raccordement de l'une des deux parties de carter adjacentes 34a, 34b ; 34b, 34c ; 34c, 34d ; 34d, 34a et une partie femelle 352a, 352b sur le bord de raccordement de l'autre des deux parties de carter 34b, 34a ; 34c, 34b ; 34d, 34c ; 34a, 34d. La partie mâle 351a, 351b présente une surface extérieure qui prolonge la surface extérieure de la partie de carter adjacent au bord de raccordement sur lequel elle est prévue. La longueur de la partie mâle 351a, 351b est préférablement comprise entre 5 et 100 mm, préférablement entre 5 et 15 mm. La largeur de la partie mâle 351a, 351b est préférablement comprise entre 5 et 15 mm. Par longueur, on entend la dimension de la partie mâle 351a, 351b qui est perpendiculaire au bord de raccordement et par largeur la dimension de la partie mâle 351a, 351b qui est parallèle au bord de raccordement.

La partie mâle 351a peut être un merlon et la partie femelle 352a un créneau comme illustré sur la figure 2. Par exemple, le carter de faisceau 3 comprend quatre parties de carter 34a- 34d dont deux parties de carter en I opposées l'une à l'autre 34a, 34c et deux parties de carter en C opposées l'une à l'autre 34b, 34d. Les parties de carter en I peuvent présenter sur chacun de leurs bords de raccordement 341a, 342a, 341c, 342c trois parties mâles 351a en forme de merlon et les parties de carter en C peuvent présenter sur chacun de leurs bords de raccordement 341b, 342b, 341d, 342d trois parties femelles 352a en forme de créneau. Bien entendu, l'invention selon cette variante n'est pas limitée au nombre de trois parties mâles et trois parties femelles, mais ce nombre peux également être 1, 2, 4, 5, 6 par exemple voire plus.

En variante, la partie mâle 351b peut être le contrepoinçon d'un oméga capital Ω ou la moitié de celui-ci coupé le long de son axe de symétrie, et la partie femelle 352b une forme complémentaire comme illustré sur la figure 3. Par exemple, le carter de faisceau 3 comprend quatre parties de carter 34a-34d dont deux parties de carter en C opposées l'une à l'autre 34a, 34c et deux parties de carter en I opposées l'une à l'autre 34b, 34d. Les parties de carter en C peuvent présenter sur chacun de leurs bords de raccordement 341a, 342a, 341c, 342c une partie mâle 351b ayant la forme du contrepoinçon d'un oméga capital Ω au milieu des bords de raccordement 341a, 342a, 341c, 342c et deux parties mâles 351b ayant la forme de la moitié du contrepoinçon d'un oméga capital Ω aux extrémités des bords de raccordement 341a, 342a, 341c, 342c. Les parties de carter en I présentent alors sur chacun de leurs bords de raccordement 341b, 342b, 341d, 342d une partie femelle 352b ayant la forme complémentaire au contrepoinçon d'un oméga capital Ω au milieu des bords de raccordement 341b, 342b, 341d, 342d et deux parties femelles 352b ayant la forme complémentaire à une moitié du contrepoinçon d'un oméga capital Ω aux extrémités des bords de raccordement 341b, 342b, 341d, 342d. Bien entendu, l'invention selon cette variante n'est pas limitée au nombre d'une partie mâle en forme de contrepoinçon d'un oméga capital Ω et une partie femelle ayant une forme complémentaire, mais ce nombre peux également être 1, 2, 4, 5, 6 par exemple voire plus.

Bien entendu, un bord de raccordement 341a-341d, 342a-342d peut comprendre une ou plusieurs parties mâles 351a, 351b et/ou une ou plusieurs parties femelles 352a, 352b. Auquel cas, la forme de chacune des parties mâles 351a, 351b peut être choisie indépendamment des autres entre un merlon, le contrepoinçon d'un oméga capital et sa moitié, et la forme de chacune des parties femelles 352a, 352b peut être choisie indépendamment des autres, mais dépendamment des parties mâles 351a, 351b correspondantes, entre un créneau, la forme complémentaire au contrepoinçon d'un oméga capital Ω ou celle de sa moitié.

Dans un autre mode de réalisation, deux parties de carter adjacentes 34a, 34b ; 34b, 34c ; 34c, 34d ; 34d, 34a comprennent chacune un bord de raccordement 342a, 341b ; 342b, 341c ; 342c, 341d ; 342d, 341a pour le raccordement de l'une à l'autre, et les moyens de maintien comprennent une pièce de maintien en U 36 recouvrant partiellement chacune des deux parties de carter adjacente 34a, 34b ; 34b, 34c ; 34c, 34d ; 34d, 34a, y compris une portion de leurs bords de raccordement, de préférence dans les portions centrales des bords de raccordement afin de laisser la bordure de couplage 33 libre pour la connexion à une bride de collecte à une boite collectrice par exemple. Tout comme les lettes I et C ci-dessus, la lettre U fait référence à la forme de la section de la pièce de maintien 36 sur un plan parallèle à un plan perpendiculaire aux surfaces des parties de carter 34a-34d et intersectant toutes les parties de carter 34a- 34d. Bien entendu les formes C et U renvoient à une même type de forme de section, mais sont tous deux employés dans le présent exposé afin de bien distinguer les parties de carter de la pièce de maintien. La pièce de maintien en U est plaquée contre les parties de carter qu'elle recouvre. Deux pièces de maintien en U peuvent être prévues sur la même face du parallélépipède formé par le carter de faisceau 3. Les bords de raccordement 342a, 341b ; 342b, 341c ; 342c, 341d ; 342d, 341a sont de préférence droits, ce qui facilite leur fabrication et leur ajustement mutuel.

Par exemple, le carter 3 est réalisé en quatre parties de carter 34a-34d comprenant deux parties de carter opposées en I et deux parties de carter opposées en C. La pièce de maintien 36 peut recouvrir partiellement une partie de carter en I 34b et les deux parties de carter en C 34a, 34c du côté où celles-ci sont adjacentes à la partie de carter en I 34b partiellement recouverte, comme illustré sur la figure 4. Plus précisément, la pièce de maintien 36 recouvre partiellement la partie de carter en I 34b en s 'étendant partiellement sur celle-ci dans une première direction parallèle aux bords de raccordement 341b, 342b de celle-ci, mais totalement dans une deuxième direction perpendiculaire aux bords de raccordement 341b, 342b de celle-ci. Bien que ce ne soit pas la solution préférée, la pièce de maintien 36 peut alternativement recouvrir partiellement une partie de carter en C et deux parties de carter en I du côté où celles-ci sont adjacentes à la partie de carter en C partiellement recouverte. Plus précisément, la pièce de maintien 36 recouvre partiellement la partie de carter centrale en s 'entendant partiellement sur celle-ci dans une première direction parallèle aux bords de raccordement de celle-ci, mais totalement dans une direction perpendiculaire aux bords de raccordement de celle-ci. De préférence, la pièce de maintien s'étend sur 70 à 95 % de la partie de carter dans la direction parallèle à ses bords de raccordement. De même la pièce de maintien 36 s'étend partiellement sur les parties de carter adjacentes à la partie de carter centrale dans la direction parallèle à leurs bords de raccordement partiellement dans une direction perpendiculaire à leurs bords de raccordement, sur 5 et 5 % de celles-ci dans la direction perpendiculaire à aux bords de raccordement des parties de carter adjacentes.

De préférence, les parties de carter en I 34b, 34d sont plus petites que les deux parties de carter en C 34a, 34c, comme illustré sur la figure 4. En outre, une des parties de carter en I 34b peut être une plaque collectrice, présentant notamment des ouvertures 345, et la pièce de maintien 36 en U une boite collectrice. Dans ce cas, la pièce de maintien 36 recouvre partiellement la plaque collectrice. La boite collectrice peut être une boite à air ou une boite à eau.

Dans une première variante, une seule des parties de carter en I 34b est une plaque collectrice, dans ce cas, deux pièces de maintien 36 en U recouvrent préférablement la partie de carter en I 34b et les parties de carter en C 34a, 34c du côté où celles-ci sont adjacentes à la partie de carter en I 34b partiellement recouverte, ces deux pièces de maintien 36 étant des boites collectrices. L'autre partie de carter en I 34d est une plaque obturante, c'est-à-dire sans ouverture, et une pièce de maintien 36 recouvre partiellement l'autre partie de carter en I 34d, et dont la portion recouvrant partiellement l'autre partie de carter 34d en I est une simple plaque. On réalise ainsi une circulation en U d'une des boites collectrices vers la plaque puis inversement de la place vers l'autre boite collectrice.

Dans une deuxième variante (non représentée sur les dessins), une seule des parties de carter en I 34b est une plaque collectrice, et une seule pièce de maintien 36 en U recouvrent préférablement la partie de carter en I 34b et les parties de carter en C 34a, 34c du côté où celles-ci sont adjacentes à la partie de carter en I 34b partiellement recouverte. Cette seule pièce de maintien 36 en U étant une boite collectrice présentant deux compartiments étanches l'un par rapport à l'autre : un compartiment d'entrée de fluide caloporteur et un compartiment de sortie de fluide caloporteur. L'autre partie de carter en I 34d est une plaque obturante, c'est-à-dire sans ouverture, et une pièce de maintien 36 recouvre partiellement l'autre partie de carter en I 34d, et dont la portion recouvrant partiellement l'autre partie de carter 34d en I est une simple plaque. On réalise ainsi une circulation en U d'un des compartiments de la boite collectrice vers la plaque puis inversement de la place vers l'autre compartiment de la boite collectrice. Dans une troisième variante (non représentée sur les dessins), chacune des deux parties de carter en I est une plaque collectrice, dans ce cas, une pièce de maintien en U recouvre chacune des parties de carter en I et les parties de carter en C du côté où celles-ci sont adjacentes à la partie de carter en I partiellement recouverte, ces deux pièces de maintien étant des boites collectrices. On réalise ainsi une circulation en I d'une des boites collectrices vers l'autre boite collectrice.

L'échangeur de chaleur 1 peut être utilisé pour tout échangeur nécessitant une cartérisation en particulier un radiateur de refroidissement à haute ou basse température, un radiateur de chauffage d'habitacle, un condenseur, un évaporateur, un refroidisseur d'air de suralimentation air/air ou air/eau.