Brevet FR2237160A1 — publié le 19750207

La présente invention est relative aux radiateurs à f ais- ceaux tubulaires et a pour objet un radiateur pouvant eAtre fabriqué sans qu'il y ait lieu de procéder à aucune soudure ou brasure tout en utilisant des tubes et dissipateurs métalliques permetta-nt d'obtenir une dissipation thermique très efficace. Conformément à l'invention, le radiateur, notamment pour véhicules, comprenant des tubes engagés dans des ailettes et dont~les extrémités débouchent au-delà de collecteurs recouverts par des boites- à eau, est caractérisé en ce que les tubes sont en métal et de section circulaire, tandis que les collecteurs sont en résine synthétique incorporant une charge amenant le coefficient de dilatation desdits collecteurs au voisinage de celui du métal des tubes dont les parties engagées dans lesdits collecteurs sont déformées contre la paroi interne des passages de tub-e délimités dans lesdits collecteurs. Diverses autres caractéristiques de llinvention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemples non- limitatifs, au dessin annexe. La fig. 1 est une élévation, partie en coupe, d'un radiateur selon l'invention. La fig. 2 est une coupe vue suivant la ligne Il-Il .de la fig. 1. La fig. 3- est une élévation, partie arrachée, illustrant un détail de réalisation.- Les fig. 4, 5 et 6 sont des coupes partielles d'une des pièces du radiateur de la fig. 1 et illustrant trois développements de l'invention. lia fig 7 est une- coupe-élévation, à plus grande échelle, illustrant une variante. La fig. 8 est une coupe analogue à la fig. 7 du dispositif illustrant une disposition caractéristique. te radiateur selon le dessin comporte des-tubes 1, de section circulaire, en métal, de préférence en alliage d'aluminium tel que l'Ag3 ou 1'AM1 bien que dVantres métaux ou alliages puissent être utilisés. Des ailettes de refroidissement 2 sont enfil-ées sur les tubes 1 et ces ailettes -présentent avantageusement de petits collets 3 bordant chaque ouverture de passage des tubes pour augmenter la surfacé de contact tubes-ailettes. Les ailettes 2 sont, de préférence, fabriquées en aluminium cu alliage de ce métal. Pour assurer une bonne transmission de la chaleur entre les tubes et les ailettes, les tubes 1 sont, de préférence, gonflés dans les passages de tube des ailettes après mise en place de celles-ci. Les extrémités des tubes 1 sont engagées dans des passages de tube 4 de collecteurs 5, Sa. tes collecteurs 5, 5a sont fabriqués par moulage d'une résine qui est choisie ou traitée pour pré- senter un coefficient de dilatation voisin, si possible identique à celui du métal constitutif des tubes 1. De préférence, on utilise pour la fabrication desdits collecteurs des résines thermoplastiques et, plus particulièrement, parmi celles-ci un polymère d'oxyde de polyphénylène chargé de fibres de verre pour régler le coefficient de dilatation de ladite résine. Lorsque les tubes 1 sont fabriqués en alliage d'aluminium AG3 ou AM1, alors la résine ci-dessus est avantageusement pourvue d'une charge d'environ 3%o en poids de fibres de verre. On confère à chacun des collecteurs 5, de préférence la forme illustrée par les fig. 1 et 2, c'est-à-dire qu'on forme autour de chaque passage de tube 4 une collerette -amulaire-6d'épaisseur au moins égale à celle du collecteur lui-même et, en outre, on relie aventageusement les collerettes au moyen de nervures 7, par exemple diamétralement opposées à chaque collerette, ce qui permet de conférer une grande rigidité aux collecteurs. Les collerettes 6, de même que les nervures 7 peuvent être formées, comme représenté, sur le côté des collecteurs qui est tourné vers les ailettes de refroidissement 2, mais cela n'est pas une nécessité, lesdites collerettes pouvant, aussi, être tóurnéss à l'opposé. De préférence, les petits côtés de chaque collecteur sont prolongés par une patte 8 pour rendre possible la réunion des deux collecteurs 5, 5a entre eux au moyen de joues latérales 9. Il est avantageux que les joues latérales soient également fabriquées en résine synthétique. Dans ce cas, les joues 9 sont, de préférence, fabriquées à partir de la même résine que celle constitutive des collecteurs 5, Sa pour que les cciff cients de dilatation soient les mêmes, ou au moins voisins. Ira liaison entre les joues 9 et les pattes 8 des collecteurs est avantageusement réalisée au moyen de pattes cambrées 9a formées aux extrémités des joues et soudées, de préférence, par ultrasons aux pattes 8 des collecteurs. La forme cambrée des pattes 9a a pour effet de rendre possible une légère déformation pouvant ainsi compenser les dilatations différentielles existant entre les tubes et les joues lorsqu'un liquide chaud est amené brusque mentdans les tubes. te bord périphérique 10 du dessus desscollecteurs est plan et d'épaisseur uniforme pour former une -surface d'appui régu lièvre au bord inférieur 11, également d'épaisseur uniforme, de bottes à eau 12, 12a fabriquées également en résine synthétique, de préférence de même nature que celle desdits collecteurs. Be cette manière, les boltes à eau sont fixées aux collecteurs également par soudure ultrasons, ce qui rend possible de n'utiliser aucun joint entre ces pièces. Pour monter le radiateur, on procède comme suit On engage les tubes 1 dans les collets 3 des ailettes 2, puis on gonfle lesdits tubes, par exemple en faisant coulisser à force une bille à-l'intérieurde chacun d'eux=ou encore en soumettant l'intérieur des tubes à l'action d'une pression hydraulique. On met, ensuite, en place les collecteurs 5, 5a surl'ex- trémité des tubes et. on procède à un nouveau gonflage, mais seulement des extrémités desdits tubes.De préférence, le gonflage est réalisé par une opération de dudgeonnage afin qu'une partie annulaire seulement des segments ae tube en contact avec l'inte- rieur desdits passages de tube 4 des collecteurs soit déformée et appliquée avec une pression élevée contre la paroi interne desdits passages de tube 4, ce qui permet d'assurer une excellente étanchéité. De plus, il a été remarqué qu'il était souvent avantageux de ménager des passages capillaires très faibles entre le côté de la face des collecteurs tournée vers l'intérieur de la boîte à eau et la partie du tube qui est déformée et appliquée contre la paroi du passage de tube 4 de chaque collecteur. En effet, de cette façon, les boues et autres impuretés qui sont formées pendant l'utilisation du radiateur se déposent dans lesdits passages capillaires en constituant progressivement un å joint souple dont la qualité s'améliore au fur et à mesure de l'utilisation du radiateur. Supplémentairement encore, il est avantageux d'évaser l'ex- trémité des tubes comme cela est montré en 13 à la fig. 1. Une opération suivante de montage constite à souder les boîtes à eau 12, 12a sur les collecteurs et, finalement, on met en place et on soude les joues 9. Pour améliorer encore l'étanchéité entre les tubes et les collecteurs et, aussi, pour améliorer la résistance mécanique des joints créés entre les tubes et les collecteurs, l'invention crée plusieurs moyens complémentaires. Suivant la fig. 3, on forme aux extrémités des tubes des rugosités 14 de faible profondeur, ces rugosités devant être aussi irrégulières que possible en direction. - lia hauteur du tube sur lequel. les rugosités sont formées peut correspondre exactement à celle pour laquelle le tube est en contact avec. la paroi interne de chaque passage de tube 4 du collecteur. De cette façon, lorsque le tube est gonflé dans le collecteur, les rugosités sont en parties aplanies et pénètrent, aussi, en partie, dans la matière du collecteur en créant une multiplicité de joints labyrinthes microscopiques, ce qui à la fois parfait l'étanchéité pour les raisons exposées dans ce qui précède et augmente la résistance mécanique de la liaison tubescollecteurs. Le moyen décrit ci-dessus en référence à la fig. 3 peut être utilisé avec des passages de tubes 4 lisses ou encore il peut être utilisé avec des passages de tubes qui présentent soit des rainures superposées 15 comme montré à la fig. 4, soit une ou des rainures longitudinales 16 comme montré à la fig. 5, ou encore des rainures verticales 17 comme montré à la fig. 6, rainurses qui sont formées dans les passages de tubes du collecteur. La profondeur des rainures 15, 16 ou 17 est toujours très faible, d'une part, pour rendre possible leur formation lors du moulage des collecteurs et, d'autre part, pour que lesdites rainures ne délimitent que des passages capillaires extrêmement ténus lorsque le tube est mis en place et déformé pour être appliqué contre la paroi du passage de tube. Dans le cas des rainures-verticales 17 de la fig. 6, cellesci ne sont avantageusement formées que sur une partie de l'épaisseur du collecteur et de sa collerette 6, une-partie lisse 18 étant conservée pour s'étendre en dessous du bourrelet formé lors- du dudgeonnage du tube lorsque ce moyen est utilisé pour le déformer dans le passage dutube, Dans la variante illustrée par les - fig 7 et 8, après montage de-chaque collecteur 10 sur l'extrémité de, tubes 1, on met en place dans chacun de ceux-ci -un rivet creux 19 à tête 20 prenant appui simultanément sur l'extrémité du tube concerné et sur la partie du collecteur bordant cetube, Le rivet -creux 19 présente, à sa partie inférieure une surépaisseur annulaire 21 dont le diamètre extérieur correspond au diamètre interne du tube 1 pour puvoir être engagé à frottement doux dans ce dernier. On effectue, ensuite, le rivetage du rivet 19, ce qui a pour effet d'expanseur à la fois son corps 22 et sa surépaisseur snnulaire-21 en même temps que la longueur rivet est diminuée, ce qu}~est représenté par-la fig. 8. L'opération de rivetage a aussi pour effet d'expanseur le tube comme montre en 11 immédia tement en dessous du collecteur qui est -ainsi emprisonné entre partie expansée 11 et la tête 20. L'opération de rivetage ci-dessus peut facilement être réalisée au moyen de lloutillage représenté à la fig. 7 qui comporte une enclume tubulaire 23 dans laquelle peut coulisser une broche 24 formant, à son extrémité inférieure, un noyau 25 de plus grand diamètre que la broche 24 dont le diamètre correspond à celui de l'alésage interne du rivet. En déplaçant. la broche 24 suivant la flèche, alors le noyau 25 fait contracter le rivet jusqu'à ce qu'il occupe la position de la fig. 8. L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation, représentés et décrults- en détail, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. En particulier, une colle ou une résine peut etre utilisée pour enduire au moins partiellement l'extrémité des tubes 1 avant leur engagement dans les passages detube ou les collecteurs. FLEVp,rs DICArnJ I - Radiateur notamment pour véhicules coprenant des tubes engagés dans des ailettes et dont les extrémité débouchent au- delà de collecteurs recouverts par des boîtes G eau, caractérisé en ce que les tubes sont en métal et de section circulaire, tandis que les collecteurs sont en résine synthétique incorporant une charge amenant le coefficient de dilatation desdits collecteurs au voisinage de celui du métal des tubes dont les parties engagées dans lesdits collecteurs sont déformées contre la paroi interne des passages de tubes délimités dans lesdits collecteurs. -- Radiateur suivant la revendication 1, caractéris-é par des collerettes épaisses formées sur l'un au moins des côtés du collecteur autour de chaque passage de tube. 3 - Radiateur suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les collecteurs sont fabriqués par moulage en résine thermoplastique, de préférence en polymère d'oxyde de polyphénylène chargé de fibres de verre. 4 - Radiateur suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les tubes présentent une partie rugueuse s'étendant sur une hauteur sensiblement égale à celle de la hautéur des passages de tubes ménagés par les collecteurs et leurs collerettes, les rugosités du tube étant partiellement déformées et partiellement insérées dans la matière de la paroi du passage de tube en délimitant des passages capillaires collectant les boues diverses formées pendant le travail du radiateur. 5 - Radiateur suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les collecteurs délimitent près de leur périphé- rie, une zone plane d'appui d'épaisseur uniforme sur laquelle est appliqué le bord inférieur continu d'une boîte à eau en résine synthétique fixé audit collecteur par soudure par ultrasons, de préférence la boîte peut être assemblée par fusion des parties en contact par induction d'un courant électrique dans un conducteur formé en spire. 6 - Radiateur suivant liune des revendications 1 à 5, caractérisé par des pattes formées à partir des petits côtés des col lecteurs pour les relier à des pattes cambrées de å joues latérales en résine synthétique, la liaison pattes des collecteurs et pattes cambrées des joues étant assurée par ultrasons. 7 - Radiateur suivant l'une des revendications I à 6, caractérisé par des rugosités formées sur une partie au moins de la hauteur de chaque passage de tube délimité- dans les collec teurs. 8 - Radiateur suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les rugosités des collecteurs présentent la forme de rainures annulaires superposées, de rainures hélicoldales ou de rainures verticales. 9 - Radiateur suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les tubes ou la paroi des passages de tubes sont revêtus d'une colle ou d'une résine avant mise en place et gonflage des tubes. 10 - Radiateur suivant l'une des revendications 1 à 9, caractérise en ce que les tubes sont déformés dans les passages de tubes des collecteurs par dudgeonnage, de sorte que la déformation des tubes est provoquée principalement suivant un anneau. Il - Radiateur suivant- l'une des revendications I à 10, caractérisé en ce qu'on munit, supplémentairement, chaque tube d'un rivet creux présentant une taste portant sur l'extrémité du tube débouchant sur la face du collecteur tournée vers la boîte a eau et, à son autre extrémité, une surépaisseur annulaire assurant ltexpansion d'un tronçon du tube situé en regard de la face du collecteur qui est opposée à celle contre laquelle porte la tête dudit-rivet. 12 - Radiateur suivant l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la -déformation du rivet et. la déformation subséquente du tube sont assurées au moyen d'une broche passée dans le rivet et présentant un noyau intérieur d' expan- sion, ladite brochè étant déplaçable axialement à l'intérieur d'une enclume tubulaire prenant appui sur la tête du rivet.