Brevet FR2712385A1 — publié le 19950519

L'invention concerne un échangeur de chaleur, en particulier un radiateur, pour véhicules automobiles, comprenant une boîte à eau ou collecteur en matière plas- tique, un fond métallique et un joint d'étanchéité en forme de plaque placé entre ces deux composants, disposé par sa zone périphérique extérieure dans une rainure fai- sant tout le tour du fond métallique et s'étendant de là, par l'intermédiaire d'un décrochement, en tant que pla- que d'étanchéité par dessus le fond métallique, lequel présente un rebord extérieur dirigé vers le haut. De tels échangeurs de chaleur sont devenus connus par exemple par le document DE-A 17 51 710 ou DE-C 21 29 096; ils comprennentun collecteur en matière plastiqueet un fond métallique dont le premier a tendance, surtout s'il possède une étendue considérable en direction longi- tudinale, comme cela est le cas sur des radiateurs, à avoir des côtés qui s'incurvent en s'approchant mutuelle- ment. Ce phénomène est à attribuer à l'opération de mou- lage par injection et aux différences de vitesse de re- -froidissement et il a pour conséquence que les côtés lon- gitudinaux intérieurs du collecteur sont incurvés vers l'intérieur au niveau du pied ou base du collecteur. Par contre, le fond métallique, possédant une rainure péri- phérique appropriée pour la réception du pied du collec- teur, n'est pas soumis à une telle déformation du fait qu'il est fabriqué par emboutissage. Au montage, on place sur le fond métallique un joint d'étanchéité qui recouvre essentiellement le fond, y compris la zone de transition entre la partie centrale du fond et la rainure exté- rieure. Lorsque le collecteur incurvé vers l'intérieur est ensuite placé sur le fond droit, le joint d'étan- chéité est pincé dans la zone de transition parce que le pied du collecteur ne s'ajuste pas convenablement dans la rainure du fond, mais est enfoncé par pression dans cette rainure. Le but de la présente invention est d'éviter cet inconvénient lors du montage, c'est-à-dire de garan- tir en particulier que le joint ne soit pas endommagé ou déformé, ce qui pourrait provoquer des défauts d'étan- chéité de l'échangeur de chaleur. De plus, le collecteur doit pouvoir être monté par un faible effort. Selon l'invention, on obtient ce résultat par un échangeur de chaleur comme défini au début, qui est caractérisé en ce que le collecteur est pourvu, en parti- culier sur ses côtés longitudinaux, de crochets venus de moulage par injection, ouverts vers le bas et engagés par-dessus le rebord supérieur du fond. L'invention apporte également un procédé de fa- brication pour un tel échangeur de chaleur et plus spé- cialement un procédé pour assembler le collecteur en matière plastique et le fond métallique. Selon l'inven- tion, un tel procédé est caractérisé en ce que, pour le montage du collecteur, du joint et du fond, on opère comme suit, dans cet ordre - a) On positionne le joint d'étanchéité sur le fond métallique dont le rebord extérieur est orienté verticalement vers le haut, b) on place le collecteur au-dessus du fond et on l'aligne par ses côtés longitudinaux et transver- saux par rapport au fond, c) on descend le collecteur verticalement jusqu'à ce que les crochets, constituant des moyens d'écarte- ment, viennent en contact avec le rebord supérieur du fond, d) on fait pénétrer le rebord supérieur dans les ouver- tures ou encoches formées par les crochets, de sorte que les côtés longitudinaux du pied du collecteur sont guidés et mutuellement écartés et e) après la fin du mouvement d'abaissement du collec- teur, on déforme la partie supérieure du rebord vers l'intérieur, entre les nervures de renforcement et par-dessus le pied du collecteur. L'invention prévoit donc ce que l'on appelle des moyens d'écartement sur le collecteur, moyens qui en- tourent le rebord dirigé vers le haut du fond métallique et produisent, à l'application du collecteur sur le fond, une force d'écartement qui supprime la courbure vers l'intérieur - due au moulage par injection - des côtés longitudinaux et adapte ainsi la forme du collecteur exactement au fond. Ceci permet un montage qui ne demande qu'un faible effort et le joint n'est pas pincé, endom- magé ou déformé, surtout dans la zone de transition de la rainure à la partie centrale plane du fond. Selon un perfectionnement de l'invention, les moyens d'écartement sont réalisés sous forme de crochets qui sont moulés directement sur des nervures de renforce- ment du collecteur, avec interposition d'un point destiné à la rupture. Cette disposition signifie que de tels moyens peuvent, sans problèmes, être prévus sur des constructions de collecteur et de fond existantes, en ce -sens qu'il suffit de légères modifications sur les outil- lages. Par ailleurs, les moyens d'écartement, sous forme de crochets, peuvent être enlevés après le montage grâce au point de rupture prévu. Afin de faciliter l'introduc- tion du pied du collecteur dans la rainure du fond lors de l'application du collecteur sur ce dernier, les cro- chets sont pourvus en bas d'un biseau qui amorce l'effet d'écartement. Selon un autre perfectionnement de l'invention, l'assemblage entre le collecteur et le fond peut s'effec- tuer de manière en elle-même connue par un sertissage utilisant des collets fendus ondulés, comme on le connaît par le document DE-A 28 52 408 au nom de la demanderesse. Les zones en forme d'ondes sont disposées dans ce cas entre les nervures de renforcement, de sorte que ces ner- vures agissent de façon avantageuse comme des appuis lors de la "fermeture". D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: - la figure la est une coupe transversale d'un collecteur et d'un fond; - la figure lb est une coupe semblable illus- trant la mise en place du collecteur sur le fond; et - la figure 2 est une vue en perspective d'une partie d'un radiateur. La figure la est une coupe transversale d'une boîte à eau ou collecteur 1 relié à un fond métallique 10 et étanché par un joint 15. Le collecteur 1 est en ma- tière plastique et possède, vu de dessus - ce qui n'est pas représenté sur le dessin - une forme rectangulaire qui ressort en partie également de la figure 2. Dans sa partie centrale 2, le collecteur 1 possède une section à peu près semi-circulaire, laquelle se termine dans un pied de collecteur 3 légèrement plus épais. Son pourtour -extérieur présente, en outre, des nervures de renforce- ment 4 qui sont réparties dans le sens de la longueur du collecteur 1 et destinées à conférer à celui-ci la stabi- lité de forme requise. Le fond métallique 10 possède une rainure 11 qui fait tout le tour du fond et est à peu près en U en section droite, rainure qui se raccorde vers l'intérieur par un décrochement ou gradin 13 à la partie centrale plane 14 du fond et est délimitée extérieurement par un rebord 12 dirigé vers le haut. Sur le fond métal- lique 10 est placé un joint d'étanchéité 15 en forme de plaque, fait d'un matériau caoutchouteux, comprenant une partie extérieure 16 en forme de bourrelet reçu par la rainure 11. La partie intérieure ou centrale 18 du joint , laquelle recouvre la partie centrale 14 du fond, est reliée au bourrelet d'étanchéité extérieur 16 par une zone de transition 17 ayant la forme d'un décrochement ou gradin. La largeur du pied 3 du collecteur a été choisie pour qu'il reste suffisamment de jeu à l'introduction dans la rainure 11 du fond et que le joint ne soit pas endommagé, en particulier dans la zone 17. Conformément à l'invention, des crochets 5 sont formés, c'est-à-dire moulés directement sur les nervures de renforcement 4, de sorte qu'ils sont d'un seul tenant avec le collecteur 1, avec interposition d'un point destiné à la rupture 6, sous la forme d'un affaiblissement du matériau, dans la zone de transition entre les nervures 4 et les crochets. Ces crochets 5 forment ensemble avec les nervures 4 une ouverture ou encoche 7 ouverte vers le bas, c'est-à-dire en direction du fond métallique, et possèdent à leur ex- trémité inférieure un biseau 8 dirigé vers l'intérieur et agissant comme aide d'entrée lors de l'application du col- lecteur 1 sur le fond métallique 10. La largeur de l'en- coche 7 correspond à l'épaisseur du rebord 12. La mise en place du collecteur 1 sur le fond 10 est illustrée par la figure lb et sera décrite ci-après. Pour l'assemblage, le collecteur 1 est appliqué -d'en haut sur le fond métallique 10, portant déjà le joint d'étanchéité 15. Lors de ce mouvement d'abaissement du collecteur, les biseaux 8 des crochets 5 viennent d'abord en contact avec le côté extérieur de la partie supérieure du rebord 12 du fond. Au cas o la forme du pied 3 du collecteur s'écarte de la forme du rebord 12 et de la rainure 7, le collecteur 1 ou, plus précisément, ses côtés longitudinaux, sont écartés vers l'extérieur, suivant les flèches S, pendant la poursuite du mouvement d'abaissement du collecteur, du fait que les crochets 5 s'appuient sur la surface extérieure du rebord 12 du fond métallique et tirent ainsi le pied du collecteur contre le côté intérieur du rebord 12. Le côté intérieur 9 du pied 3 du collecteur est simultanément tiré vers l'exté- rieur, c'est-à-dire écarté, de sorte que la zone d'étan- chéité exposée 17 sur le décrochement 13 du fond métal- lique 10 n'est plus pincée ou écrasée; le pied 3 du collecteur glisse au contraire librement par son côté intérieur 9 le long de cette portion du joint. Il faut pour cela que le rebord 12 fasse une saillie y vers le haut au-dessus du plan de référence x-x du fond, saillie qui correspond en même temps à ia hauteur définie entre le pied 3 du collecteur et l'extrémité intérieure du biseau 8. Après que le collecteur, lors de son mouvement d'abaissement, ait atteint la position finale prévue, c'est-à- dire avec la compression prévue du bourrelet d'étanchéité 16, il est "fermé", c'est-à-dire verrouillé sur le fond. Ce verrouillage est réalisé par un sertis- sage connu en lui-même, utilisant des collets fendus on- dulés, ce qui est visible en particulier sur la figure 2. La figure 2 est une vue en perspective d'une partie 20 d'un radiateur pour véhicules automobiles. Un collecteur 21 en matière plastique est fixé sur un fond métallique 22, avec interposition, entre le pied 27 du collecteur et ce fond 22, d'un joint d'étanchéité compre- nant un bourrelet extérieur 23 et une partie intérieure -ou centrale en forme de plaque 24. Au fond 22 sont fixés, avec interposition de collets d'étanchéité 34 qui sont d'un seul tenant avec le reste du joint 24/23, des tubes 31 dont les extrémités 32 sont évasées au niveau des col- lets 34. Pour la dissipation de la chaleur à l'air tra- versant le radiateur, les tubes 31 portent des ailettes 33 reliées mécaniquement à eux. Sur ses côtés longitudi- naux, le collecteur 21 présente des nervures de renforce- ment 28 dont les parties inférieures, dirigées vers le fond 22, comprennent des crochets 25 venus de moulage, donc d'un seul tenant avec le collecteur 1. Ces crochets viennent s'engager par-dessus la partie supérieure du rebord 26 du fond métallique 22, de manière que ce der- nier soit emprisonné entre le côté extérieur des nervures 28 et le côté intérieur des crochets 25 dans les encoches (désignées par 7 sur la figure 1). Des moyens pour ver- rouiller le collecteur 21 sur le fond 22 sont prévus entre les nervures de renforcement 28. Ces moyens com- prennent des fentes longitudinales 29 pratiquées dans le rebord 26 et des zones 30 en forme d'ondes créées dans ce rebord puis repoussées vers l'intérieur par-dessus le pied 27 du collecteur en vue du verrouillage. Un tel as- semblage serti, utilisant des collets fendus ondulés, est en lui-même connu, mais il est particulièrement avanta- geux en l'occurrence, c'est-à-dire en liaison avec les crochets selon l'invention, formant des moyens d'écarte- ment. Les nervures de renforcement 28 agissent en effet comme des appuis lorsque les "ondes" 30 sont repoussées vers l'intérieur. Au cas o les crochets 25 ne sont pas désirés pour des motifs de place lors de l'installation ulté- rieure du radiateur dans le véhicule automobile, ils peu- vent facilement être enlevés par détachement aux points de rupture prévus à cet effet. REVENDICATIONS 1. Echangeur de chaleur, en particulier radia- teur, pour véhicules automobiles, comprenant une boîte à eau ou collecteur (1) en matière plastique, un fond mé- tallique (10) et un joint d'étanchéité (15) en forme de plaque placé entre ces deux composants, disposé par sa zone périphérique extérieure (16) dans une rainure (11) faisant tout le tour du fond métallique (10) et s'éten- dant de là, par l'intermédiaire d'un décrochement (17), en tant que plaque d'étanchéité (18) par dessus le fond métallique (10), lequel présente un rebord extérieur (12) dirigé vers le haut, caractérisé en ce que le col- lecteur (1, 21) est pourvu, en particulier sur ses cô- tés longitudinaux, de crochets (5, 25) venus de moulage par injection, ouverts vers le bas et engagés par dessus le rebord supérieur (12, 26). 2. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les crochets (5, 25) sont moulés sur des nervures de renforcement (4, 28) du collecteur -(1, 21), nervures entre lesquelles sont disposés des moyens de verrouillage (30) pour le collecteur (1, 21) et le fond (10, 22). 3. Echangeur de chaleur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de verrouillage sont conçus pour permettre un sertissage (29, 30), en lui-même connu, utilisant des collets fendus ondulés. 4. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que les crochets (5) présen- tent sur leur partie inférieure dirigée vers l'intérieur un biseau (8) servant d'aide d'entrée. 5. Echangeur de chaleur selon une des revendi- cations 1 à 4, caractérisé en ce que les crochets (5) sont reliés au collecteur (1) par l'intermédiaire d'un point destiné à la rupture (6). 6. Echangeur de chaleur selon la revendication , caractérisé en ce que le point destiné à la rupture (6) est conçu comme un affaiblissement du matériau dans la zone de transition entre le crochet (5) et la nervure de renforcement (4). 7. Procédé pour fabriquer un échangeur de cha- leur selon une des revendications précédentes, en parti- culier pour assembler le collecteur et le fond, caracté- risé en ce que le montage du collecteur, du joint d'étan- chéité et du fond comprend les opérations suivantes, se déroulant dans l'ordre indiqué: a) on positionne le joint d'étanchéité (15) sur le fond métallique (10) dont le rebord extérieur (12) est orienté verticalement vers le haut, b) on place le collecteur (1) au-dessus du fond (10) et on l'aligne par ses côtés longitudinaux et transver- saux par rapport au fond (10), c) on descend le collecteur (1) verticalement jusqu'à ce que les crochets (5, 8), constituant des moyens d'écartement, viennent en contact avec le rebord supérieur (12) du fond (10), 20.d) on fait pénétrer le rebord supérieur (12) dans les ouvertures ou encoches (7) formées par les crochets, de sorte que les côtés longitudinaux du pied (3) du collecteur sont guidés et mutuellement écartés et e) après la fin du mouvement d'abaissement du collecteur (1, 21), on déforme la partie supérieure (30) du rebord (12, 26) vers l'intérieur, entre les nervures de renforcement (28) et par-dessus le pied (3, 27) du collecteur.