Ebauche de plaque collectrice pour échangeur de chaleur notamment de vehicule automobile

Description

[0001] L'invention concerne les plaques collectrices, ou collecteurs, pour échangeur de chaleur, notamment de véhicule automobile, et plus particulièrement celles qui comprennent dans une partie centrale au moins une rangée de trous parallèles propres à recevoir des extrémités de tubes.

[0002] Les trous parallèles, dont la forme est adaptée à celle du tube qui doit les traverser, sont généralement réalisés dans des emboutis, par poinçonnage.

[0003] Pour fabriquer un tel collecteur, il faut tout d'abord partir d'une ébauche appelée "médaillon" que, dans une première étape on emboutit à l'aide d'un premier outil, afin de former une pluralité d'emboutis parallèles.

[0004] Dans une seconde étape de poinçonnage, on réalise des trous, un par embouti, et dont les formes et dimensions sont adaptées à la section transversale de tubes à introduire. L'emboutissage réalisé dans la première étape ne peut correspondre qu'à un unique type de tube dont les dimensions sont choisies.

[0005] En conséquence, si l'on souhaite réaliser un échangeur de chaleur muni de tubes de dimensions sensiblement différentes, il est nécessaire de prendre une nouvelle ébauche vierge d'emboutissage, puis d'emboutir celle-ci à l'aide d'un nouvel outil d'emboutissage et enfin de la poinçonner avec un nouveau poinçon.

[0006] Il n'existe donc pas de collecteur d'un type standard, susceptible d'être adapté aux dimensions de tubes de sections différentes.

[0007] En conséquence, un des buts de l'invention est de procurer un collecteur qui ne présente pas l'inconvénient des collecteurs de la technique antérieure.

[0008] L'invention propose à cet effet une ébauche selon la revendication 1.

[0009] Des caractéristiques optionnelles de l'invention sont énoncées dans les revendications 2 à 4.

[0010] De la sorte, un unique outil d'emboutissage permet de réaliser des emboutis dont les empreintes alignées autorisent la réalisation de trous de sections différentes. Une unique empreinte suffira à la réalisation d'un trou de petites dimensions, tandis que deux empreintes alignées et consécutives permettront par exemple la réalisation d'un trou de plus grandes dimensions, ou bien de deux trous de plus petites dimensions.

[0011] De plus, en partant d'une ébauche standard, que l'on emboutit à l'aide d'un unique outil d'emboutissage capable de réaliser en une unique opération une pluralité d'emboutis parallèles comportant chacun trois empreintes alignées, on peut réaliser, à l'aide de poinçons de formes différentes, au moins quinze collecteurs dont les trous présentent des dimensions différentes.

[0012] L'invention propose également un procédé selon les revendications 5 et 6.

[0013] Un procédé selon le préambule de la revendication 5 est connu par FR-A-2 538 526.

[0014] Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels :

• la figure 1 illustre une vue en perspective d'une partie d'un collecteur selon l'invention dans un mode de réalisation préféré;
• la figure 2 est une coupe transversale selon la ligne II-II du collecteur de la figure 1;
• la figure 3 est une vue en coupe transversale selon la ligne III-III du collecteur de la figure 1;
• la figure 4 est une vue en coupe transversale selon la ligne IV-IV du collecteur de la figure 1; et
• la figure 5 est une vue en coupe longitudinale selon l'axe V-V du collecteur de la figure 1.

[0015] Un échangeur de chaleur comprend généralement une ou deux boites à fluide (non représentées) dans lesquelles débouchent des extrémités de tubes métalliques 1 (voir figure 5), et formant un faisceau de tubes espacés par des ailettes.

[0016] Ces tubes sont généralement maintenus parallèles les uns aux autres par une plaque collectrice 2 (ou collecteur) qui forme également couvercle de la boîte à fluide.

[0017] La plaque collectrice 2 comprend, d'une part, une partie centrale appelée "fond", et d'autre part, sur toute la périphérie de sa partie centrale, un bord périphérique conformé 4, par exemple par pliage, qui délimite une gorge 5 en U agencée pour loger un talon périphérique réalisé sur la périphérie de la paroi formant la boite à fluide.

[0018] La plaque collectrice 2 comprend, dans sa partie centrale, une multiplicité d'emboutis ou bossages 6-i (i=1 à n, n étant le nombre total d'emboutis), parallèles les uns aux autres. Chaque embouti 6-i comprend un trou 7 (sur l'exemple illustré figure 1 seul l'embouti 6-3 est muni d'un trou) susceptible de recevoir une extrémité de tube 1.

[0019] Les emboutis sont de préférence destinés à loger des tubes de forme oblongue (encore appelés tubes plats) présentant un petit axe B (ou largeur), et un grand axe A (ou longueur). Habituellement, les tubes sont positionnés dans la plaque collectrice 2 parallèlement au petit côté, ou côté transversal, de la plaque collectrice 2. En conséquence, dans la suite de la description, on considérera que la longueur d'une section de tube 1 (ou de trou 7) correspond à une direction sensiblement perpendiculaire au grand côté (ou côté longitudinal) de la plaque collectrice 2, tandis que la largeur d'une section de tube 1 (ou de trou 7), correspond à une direction sensiblement perpendiculaire au petit côté (ou côté transversal) de la plaque collectrice 2.

[0020] Comme cela est illustré sur la figure 3, l'espace entre deux emboutis consécutifs est plan.

[0021] Selon l'invention, chaque embouti 6 est subdivisé en au moins deux sous-emboutis 8a et 8b formant chacun une empreinte. Dans l'exemple illustré sur les figures, chaque embouti 6-i est en fait subdivisé en trois sous-emboutis 8a à 8c.

[0022] Pour réaliser ces emboutis 6-i, on part d'une ébauche dont les bords périphériques 4 entourant la partie centrale plane 3 présentent, préférentiellement, déjà, une conformation formant la gorge en U 5. Puis par emboutissage à l'aide d'un outil d'emboutissage comportant une multiplicité de têtes d'emboutissage parallèles comprenant chacune autant de sous-parties alignées que cela est nécessaire (trois dans l'exemple illustré), on vient emboutir la partie centrale 3 de l'ébauche afin de former la multiplicité d'emboutis 6-i comprenant chacun autant de sous-emboutis (ou empreintes) 8 alignés que chaque tête de l'outil d'emboutissage comporte de sous-parties.

[0023] Il est clair que le nombre de sous-emboutis (ou empreintes) subdivisant un embouti dépend du nombre total de tubes de sections différentes utilisés par un fabricant pour réaliser les différentes variantes d'échangeurs de chaleur qu'il commercialise.

[0024] On dispose alors d'un "pré-collecteur" (ou ébauche standard) qui peut être transformé par poinçonnage en un grand nombre de plaques collectrices 2 adaptées pour recevoir des tubes de sections différentes, respectivement.

[0025] Par exemple, on peut réaliser un premier type de collecteur 2 dont seuls les sous-emboutis 8a comportent un trou 7 de longueur A1 (voir figure 2) et de largeur B1 (voir figure 5).

[0026] Dans l'exemple illustré sur les figures 1 et 4, le trou 7 de l'embouti 6-3 est réalisé sur toute la longueur des trois sous-emboutis 8a à 8c (ou empreintes), de sorte que ledit trou présente une longueur A3 (voir figures 2 et 4).

[0027] On pourrait bien évidemment prévoir de nombreuses autres variantes de plaques collectrices 2, comme par exemple une première variante dans laquelle les trous sont réalisés sur deux sous-emboutis consécutifs 8a et 8b, afin de loger des tubes de longueur A2 (voir figure 2), ou bien une seconde variante dans laquelle on réalise deux rangées de trous de longueur A1 et A4 en utilisant, d'une part, les sous-emboutis 8a, et d'autre part, la combinaison des sous-emboutis consécutifs 8b et 8c. Dans ce dernier mode de réalisation, on peut ainsi loger, dans la largeur d'un boîtier et par conséquent d'une plaque collectrice 2, deux tubes oblongs de dimensions sensiblement égales (si A1 = A4), ou bien différentes (si A1 ≠ A4), ce qui permet, par exemple, de réaliser des échangeurs de chaleur à une seule boite à fluide.

[0028] De même que l'on peut jouer sur la longueur des trous 7, on peut également jouer, selon l'invention, sur la largeur des trous 7. En effet, l'invention prévoit également que les emboutis 6-i, et donc les sous-emboutis 8, présentent une dimension dans la direction Y-Y perpendiculaire à la direction d'alignement X-X des sous-emboutis, suffisante pour autoriser la réalisation d'au moins deux largeurs de trous différentes (voir figure 5). De préférence, les emboutis 6 sont suffisamment larges pour permettre la réalisation de trous de cinq largeurs B différentes. Sur l'exemple illustré figure 5, on a matérialisé seulement trois largeurs différentes B1 à B3.

[0029] Ainsi, à l'aide d'un jeu complet de poinçons dont les têtes présentent des dimensions différentes, on peut à partir d'une ébauche emboutie selon l'invention (ou pré-collecteur), réaliser un très grand nombre de plaques collectrices 2 propres à loger des tubes de sections différentes. Cela permet, d'une part, d'avoir toujours à disposition un modèle d'ébauche standard (ou pré-collecteur) prêt à être poinçonné selon les besoins, et, d'autre part, de diminuer notablement les coûts de production des plaques collectrices.

[0030] De plus, il est également possible, en cas de besoin, d'adapter des collecteurs munis de trous d'une première section, en collecteurs munis de trous d'une seconde section supérieure en longueur et/ou largeur à la première section.

[0031] En résumé, pour réaliser une plaque collectrice selon l'invention, il faut effectuer les étapes suivantes :

• dans une première étape, on prévoit une ébauche comportant une partie centrale plane 3;
• dans une seconde étape, on emboutit la partie centrale 3 de l'ébauche à l'aide d'un outil d'emboutissage approprié, de sorte que cette partie centrale comporte une pluralité d'emboutis 6-i parallèles les uns aux autres et comprenant chacun au moins deux empreintes 8 (ou sous-emboutis) alignées, de dimensions respectives choisies; et
• dans une troisième étape, on poinçonne l'une au moins des empreintes 8 de chaque embouti de la pluralité d'emboutis 6-i réalisés à l'étape précédente, individuellement, ou en combinaison, de sorte que l'on réalise des trous 7 de dimensions adaptées à l'introduction de tubes 1.

[0032] Une fois la plaque collectrice réalisée, il ne reste plus qu'à introduire les tubes dans les trous, puis à solidariser, par brasage ou soudage, la paroi externe de ces tubes à la plaque collectrice, au niveau des empreintes poinçonnées formant lesdits trous.

[0033] L'invention ne se limite pas au mode de réalisation décrit ci-avant, mais en embrasse toutes les variantes que pourra développer l'homme de l'art dans le cadre des revendications ci-après.

[0034] Ainsi, le nombre de sous-emboutis (ou empreintes) d'un même embouti pourra être largement supérieur à deux, et la largeur des emboutis pourra être adaptée afin de permettre plus de cinq largeurs de trous différentes.

Revendications

1. Ébauche de plaque collectrice pour échangeur de chaleur, notamment de véhicule automobile, du type comprenant dans une partie centrale (3) au moins une rangée d'emboutis susceptibles d'être poinçonnés pour réaliser des trous (7) propres à recevoir des extrémités de tubes (1), caractérisée en ce que chaque embouti (6-i) comprend au moins deux empreintes alignées (8a-8c), de dimensions respectives choisies, et susceptibles d'être poinçonnées individuellement ou en combinaison, par des poinçons de dimensions caractéristiques différentes dans au moins la direction d'alignement (X-X), pour autoriser le passage de tubes (1) de dimensions différentes selon au moins cette direction d'alignement.

2. Ébauche selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque empreinte (8) est susceptible d'être poinçonnée, par des poinçons de dimensions caractéristiques différentes dans une direction (Y-Y) perpendiculaire à la direction d'alignement (X-X) des empreintes d'un embouti, pour autoriser le passage de tubes d'au moins deux dimensions différentes selon cette direction perpendiculaire à l'alignement.

3. Ébauche selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que l'une au moins des empreintes (8a) présente une dimension (Al) selon la direction d'alignement différente de la (ou des) dimension(s) (A2,A3) de l'autre (ou les autres) empreinte(s) (8b,8c).

4. Ébauche selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que chaque embouti (6-i) comprend trois empreintes alignées (8a-8c) susceptibles d'être poinçonnées individuellement ou en combinaison pour autoriser le passage de tubes (1) de trois dimensions différentes selon la direction d'alignement (X-X) et de cinq dimensions différentes selon une direction (Y-Y) perpendiculaire à cette direction d'alignement.

5. Procédé de fabrication d'une plaque collectrice pour échangeur de chaleur, notamment de véhicule automobile, comprenant les étapes suivantes :

- prévoir une ébauche comportant une partie centrale plane (3);

- emboutir ladite partie centrale (3) de ladite ébauche pour y former une pluralité d'emboutis (6-i) parallèles les uns aux autres; et

- poinçonner lesdits emboutis (6) de manière à réaliser des trous (7) pour le passage d'extrémités de tubes (1),

caractérisé en ce qu'on emboutit ladite partie centrale (3) de telle sorte que chacun desdits emboutis (6-i) comprend au moins deux empreintes (8a-8c) alignées de dimensions respectives choisies, et qu'on poinçonne l'une au moins des empreintes (8) de chaque embouti (6), individuellement ou en combinaison, de manière à réaliser des trous (7) de dimensions adaptées pour autoriser le passage d'extrémités de tubes (1) de dimensions différentes selon au moins la direction d'alignement (X-X).

6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que dans l'étape d'emboutissage les dimensions respectives des empreintes sont choisies de sorte que l'on puisse réaliser des trous dont la dimension selon la direction (Y-Y) perpendiculaire à la direction d'alignement (X-X) peut prendre au moins deux valeurs différentes.

Claims

1. Blank for a header plate for a heat exchanger, notably for a motor vehicle, of the type comprising, in a central part (3), at least one row of dished parts able to be punched to produce holes (7) able to receive ends of tubes (1), characterised in that each dished part (6-i) comprises at least two aligned impressions (8a-8c), with chosen respective dimensions, able to be punched individually or in combination, by punches with different characteristic dimensions in at least the direction of alignment (X-X), to allow the passage of tubes (1) of different dimensions in at least this alignment direction.

2. Blank according to Claim 1, characterised in that each impression (8) is able to be punched, by punches of different characteristic dimensions in a direction (Y-Y) perpendicular to the direction of alignment (X-X) of the impressions in a dished part, to allow the passage of tubes of at least two different dimensions in this direction perpendicular to the alignment.

3. Blank according to one of Claims 1 and 2, characterised in that at least one of the impressions (8a) has a dimension (Al) in the direction of alignment different from the dimension or dimensions (A2, A3) of the other impression or impressions (8b, 8c).

4. Blank according to one of Claims 2 and 3, characterised in that each dished part (6-i) comprises three aligned impressions (8a-8c) able to be punched individually or in combination to allow the passage of tubes (1) of three different dimensions in the direction of alignment (X-X) and five different dimensions in a direction (Y-Y) perpendicular to this direction of alignment.

5. Method of manufacturing a header plate for a heat exchanger, notably for a motor vehicle, comprising the following steps:

- providing a blank having a flat central part (3);

- dishing the said central part (3) of the said blank in order to form therein a plurality of dished parts (6-i) parallel to each other; and

- punching the said dished parts (6) so as to produce holes (7) for the ends of tubes (1) to pass,

characterised in that the said central part (3) is dished so that each of the said dished parts (6-i) comprises at least two aligned impressions (8a-8c) with chosen respective dimensions, and in that at least one of the impressions (8) of each dished part (6) is punched, individually or in combination, so as to produce holes (7) with dimensions adapted to allow the passage of ends of tubes (1) of different dimensions in at least the direction of alignment (X-X).

6. Method according to Claim 5, characterised in that, in the dishing step, the respective dimensions of the impressions are chosen so that it is possible to produce holes whose dimension in the direction (Y-Y) perpendicular to the direction of alignment (X-X) can take at least two different values.

Ansprüche

1. Sammelplatten-Rohling für Wärmetauscher, insbesondere von Kraftfahrzeugen, vom Typ, der in einem mittleren Abschnitt (3) wenigstens eine Reihe von Ausstülpungen aufweist, die gestanzt werden können, um Löcher (7) zu erzeugen, die Enden von Rohren (1) aufnehmen können, dadurch gekennzeichnet, daß jede Ausstülpung (6-i) wenigstens zwei ausgerichtete Abdrücke (8a - 8c) von jeweils gewählter Abmessung aufweist, die einzeln oder in Kombination mit Hilfe von Stanzstempeln gestanzt werden können, die charakteristische Abmessungen aufweisen, die sich wenigstens in der Ausrichtungsrichtung (X-X) unterscheiden, um die Durchführung von Rohren (1) zu ermöglichen, die wenigstens in dieser Ausrichtungsrichtung unterschiedliche Abmessungen aufweisen.

2. Rohling nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Abdruck (8) mit Hilfe von Stanzstempeln gestanzt werden kann, deren charakteristische Abmessungen sich in einer Richtung (Y-Y) unterscheiden, die senkrecht ist zu der Ausrichtungsrichtung (X-X) der Abdrücke einer Ausstülpung, um die Durchführung von Rohren von wenigstens zwei unterschiedlichen Abmessungen in dieser zur Ausrichtung senkrechten Richtung zu ermöglichen.

3. Rohling nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der eine der Abdrücke (8a) in der Ausrichtungsrichtung eine Abmessung (A1) aufweist, die sich von der (oder den) Abmessung(en) (A2, A3) der anderen Abdrücke (8b, 8c) unterscheidet.

4. Rohling nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Ausstülpung (6-i) drei ausgerichtete Abdrücke (8a-8c) aufweist, die einzeln oder in Kombination gestanzt werden können, um die Durchführung von Rohren (1) zu ermöglichen, die drei verschiedene Abmessungen in der Ausrichtungsrichtung (X-X) sowie fünf verschiedene Abmessungen in einer Richtung (Y-Y) aufweisen, die senkrecht zu dieser Ausrichtungsrichtung ist.

5. Verfahren zur Herstellung einer Sammelplatte für Wärmetauscher, insbesondere von Kraftfahrzeugen, das die folgenden Schritte umfaßt:

- Vorsehen eines Rohlings, der einen mittleren, ebenen Abschnitt (3) aufweist;

- Ausstülpen des mittleren Abschnitts (3) des Rohlings, um dort mehrere Ausstülpungen (6-i) zu bilden, die zueinander parallel sind; und

- Stanzen der Ausstülpungen (6), so daß Löcher (7) zur Durchführung von Enden von Rohren (1) erzeugt werden,

dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Abschnitt (3) so ausgestülpt wird, daß jede der Ausstülpungen (6-i) wenigstens zwei ausgerichtete Abdrücke (8a - 8c) mit jeweils gewählten Abmessungen umfaßt und daß wenigstens der eine der Abdrücke (8) jeder Ausstülpung (6) einzeln oder in Kombination gestanzt wird, so daß Löcher (7) erzeugt werden, deren Abmessungen so ausgelegt sind, daß die Durchführung von Enden von Rohren (1) möglich ist, die unterschiedliche Abmessungen entlang wenigstens der Ausrichtungsrichtung (X-X) aufweisen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Ausstülpungsschritt die jeweiligen Abmessungen der Vertiefungen so gewählt sind, daß Löcher hergestellt werden können, deren Abmessung in der zu der Ausrichtungsrichtung (X-X) senkrechten Richtung (Y-Y) wenigstens zwei unterschiedliche Werte annehmen kann.

Dessins