Brevet FR2735219A1 — publié le 19961213

L'invention concerne un échangeur de chaleur pour véhicules automobiles, en particulier un radiateur pour fluide de refroidissement ou un condenseur d'une installation de climatisation, comprenant un tube collecteur, dans lequel les extrémités de tubes échangeurs sont reçues et fixées de manière étanche au fluide par soudage, ainsi qu'au moins un élément de support disposé sur le tube collecteur et relié à celui-ci par un assemblage matière à matière. Le document DE 42 32 018 C2 décrit un tube collecteur faisant partie d'un échangeur de chaleur et se composant de deux pièces qui se complètent pour former la périphérie du collecteur. L'une de ces pièces possède sur toute sa longueur un évidement continu dans lequel pénètrent des bords de recouvrement de l'autre pièce, ce qui relie les pièces ensemble. Dans l'évidement, est inséré le pied d'un élément de support, lequel est également maintenu par les bords de recouvrement et incurvés dans l'évidement de l'autre pièce. Par le document EP 0 617 251 A2, on connaît en outre un élément de support destiné à être fixé à un collecteur cylindrique d'un condenseur et composé de deux pièces de tôle pouvant être accrochées l'une dans l'autre. Ces pièces de tôle entourent le collecteur et sont maintenues tendues, en raison de leur conformation, de manière que leur position sur le collecteur soit maintenue jusqu'au soudage final. Ces dispositions connues nécessitent une conformation compliquée des éléments de support et une configuration correspondante de la surface du collecteur. I1 est nécessaire en plus que l'élément de support soit réalisé en plusieurs parties ou soit fixé par la disposition d'étriers de maintien autour. I1 s'y ajoute que les éléments de support connus demandent une dépense en matière considérable pour le pied du support ou pour entourer le tube collecteur par des éléments de serrage. L'invention a donc pour but de créer un échangeur de chaleur, du type mentionné au début, avec lequel les coûts pour la réalisation et la fixation des éléments de support au tube collecteur soient réduits. Selon l'invention, on obtient ce résultat par un échangeur de chaleur qui est caractérisé en ce que le tube collecteur est composé d'une partie formant un fond qui reçoit les tubes échangeurs et d'une partie formant un couvercle, fond et couvercle qui sont constitués d'un matériau dont au moins un côté est plaqué de métal d'apport de soudage, le tube collecteur étant pourvu d'au moins une ouverture traversant la paroi du couvercle et à travers de laquelle une saillie de l'élément de support pénètre à l'intérieur du tube collecteur, la saillie fermant l'ouverture avec formation d'une fente de soudage. Les avantages essentiels apportés par l'invention résident dans le fait que le tube collecteur convient, sans changement du contour extérieur et sans utilisation supplémentaire de matière, pour recevoir l'élément de support dans sa paroi. I1 s'est avéré que la combinaison de l'assemblage par complémentarité de formes et de l'assemblage matière à matière, entre l'élément de support et le tube collecteur, procure une liaison supportant de fortes sollicitations mécaniques. A la fois le fond et le couvercle du tube collecteur sont constitués d'un matériau dont au moins un côté est plaqué de métal d'apport de soudage.De cette manière, il n'est pas nécessaire de prévoir une application supplémentaire de métal d'apport sur le support ou la surface d'assemblage puisque suffisamment de métal d'apport de soudage est disponible en raison du placage précité. I1 convient particulièrement de prévoir un métal d'apport avec un flux non corrosif, ainsi que cela est prévu pour le procédé de soudage "Nocolock". Le tube collecteur est composé d'une partie formant un fond, recevant les tubes échangeurs, et d'une partie formant un couvercle et à laquelle sont fixés les éléments de support. Avec une telle exécution, la fixation de l'élément de support peut s'effectuer en plus depuis le côté intérieur du couvercle, avant que celui-ci ne soit assemblé avec le fond. I1 est opportun que les ouvertures pour la réception des éléments de support soient disposées de manière qu'elles se trouvent diamétralement en face des ouvertures pour la réception des tubes échangeurs. En appliquant une telle solution, il ne se forme pas de saillie latérale des éléments de support, par rapport aux tubes collecteurs, dans le sens de la profondeur du faisceau de l'échangeur de chaleur. Selon une conformation appropriée de l'ouverture, celle-ci se présente sous la forme d'une fente s'étendant dans la direction longitudinale du tube collecteur. Dans ce cas, la saillie est un coin formé sur l'élément de support et dont la longueur et l'épaisseur correspondent à la grandeur de la fente. Pour renforcer la fixation jusqu'au soudage du support sur le tube collecteur, les extrémités latérales du coin peuvent être fixées par matage à la paroi intérieure de ce tube. Selon une exécution avantageuse de l'élément de support, celui-ci se présente sous la forme d'un morceau de tôle plan, qui possède de préférence la même épaisseur que le coin. Ainsi, l'élément de support est réalisable comme une simple pièce estampée ne nécessitant aucun usinage consécutif. Afin d'accroître la rigidité de l'élément de support, celui-ci peut être réalisé comme une pièce de support en U, comprenant un fond et des parties latérales ou ailes, ces dernières présentant des extrémités saillantes pénétrant dans des ouvertures du tube collecteur. En raison de la distance qui sépare les deux extrémités saillantes et du fait que celles-ci pénètrent dans le tube collecteur, on obtient une dispositon rigide en torsion. La pièce de support elle-même est rigide en flexion en raison de sa forme en U. Comme les ailes latérales, les ouvertures du tube collecteur possèdent une section rectangulaire et leur orientation longitudinale est transversale à la direction longitudinale du tube collecteur. I1 convient qu'un bord d'extrémité du fond de la pièce de support soit appliqué contre la surface extérieure du tube collecteur et soit soudé à celle-ci. La surface de liaison entre le tube collecteur et la pièce de support est ainsi agrandie, ce qui procure une résistance mécanique nettement plus élevée. I1 convient que le morceau de tôle de support ou la pièce de support soit pourvu d'un trou sous la forme d'un perçage ou d'un trou poinçonné. Un tel trou sert à la réception d'un moyen de fixation, par exemple au passage d'une vis, d'un boulon ou analogue. Selon une autre possibilité de réalisation de l'invention, l'ouverture du tube collecteur possède une section droite circulaire et la saillie est réalisée sous la forme d'un tenon. Un tel mode de réalisation ne demande pas d'alignement de l'élément de support. I1 convient alors que l'élément de support soit réalisé comme une tige à l'une des extrémités duquel est formé le tenon. Pour que la tige soit convenablement fixée au tube collecteur, le tenon doit pouvoir être engagé et maintenu, par frottement, dans le tube collecteur avec une force de maintien suffisante. Une autre possibilité de fixation de la tige au tube collecteur consiste à doter le tenon d'un filetage et à réaliser l'ouverture de manière que les spires du filetage s'enfoncent légèrement dans le matériau constitutif du tube collecteur. I1 n'est pas nécessaire que l'ouverture de ce tube soit elle-même pourvue d'un filetage dans ce but. Afin que la tige puisse être vissée par un tenon fileté dans l'ouverture du tube collecteur, il convient de doter la tige de moyens pour l'application d'un outil, qui peuvent se présenter par exemple sous la forme d'un six pans ou d'une fente. Dans le but de faciliter l'introduction du tenon dans l'ouverture, l'extrémité avant du tenon est pourvue d'un chanfrein d'entrée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est un détail d'un échangeur de chaleur dans la zone d'un tube collecteur et d'un support prévu sur ce tube; - la figure 2 est un détail montrant par une vue de dessus une partie du couvercle du tube collecteur avant la mise en place du support; - la figure 3 montre une variante d'exécution par rapport à la figure 1; - la figure 4 est un détail montrant par une vue de dessus une partie du couvercle avec ses ouvertures; - la figure 5 est une vue prise suivant les flèches V de la figure 3; - la figure 6 est une coupe radiale d'un tube collecteur pourvu d'un élément de support; - la figure 7 est une vue suivant la flèche VII de la figure 6;; - la figure 8 montre une variante d'exécution par rapport à la figure 6; - la figure 9 est une vue suivant la flèche IX de la figure 8; et - la figure 10 est une représentation à plus grande échelle du détail X de la figure 8. La figure 1 montre une partie d'un échangeur de chaleur 1 comprenant un tube collecteur 2 composé d'une partie formant un fond 3 et d'une partie formant un couvercle 4. Le fond 3 est pourvu d'ouvertures se présentant sous la forme de fentes 6 et servant à recevoir les extrémités de tubes échangeurs 5. Le couvercle 4 présente une ouverture dans laquelle pénètre une saillie 9 d'un élément de support réalisé sous la forme d'un morceau de tôle de support 7. La hauteur de la saillie 9 dépasse l'épaisseur du couvercle 4. La tôle de support 7 est pourvue d'un trou 8 sous la forme d'un perçage ou d'un trou poinçonné, destiné à recevoir des moyens de fixation de l'échangeur 1.L'ouverture pour la réception de la saillie 9, pouvant être constituée par un coin formé sur l'élément de support 7, et les fentes 6 destinées à recevoir les tubes échangeurs 5, sont disposées diamétralement l'une à l'opposé des autres sur le tube collecteur 2. Si la saillie est formée par un coin 9, les extrémités latérales 10 de ce dernier peuvent être fixées par matage à la paroi intérieure du tube collecteur 2, plus exactement de son couvercle 4. Le morceau de tôle formant le support 7, possède de préférence la même épaisseur que la saillie 9. La figure 2 est une vue de dessus d'une partie du couvercle 4 avant la mise en place de la tôle de support. On voit sur cette figure que l'ouverture du couvercle 4 est constituée par une fente 11 orientée dans le sens de la longueur du tube collecteur, plus exactement de son couvercle 4. La figure 3 montre une partie d'un échangeur de chaleur 1 comprenant un tube collecteur 2 dont la partie formant le fond 3 est pourvue des fentes 6. Dans ces fentes 6, sont situées les extrémités des tubes échangeurs 5. Le tube collecteur 2 possède en outre une partie formant un couvercle 4', auquel est fixée une pièce de support 12. Cette pièce est formée d'un morceau de tôle conformée en U et possédant un fond 14 et des parties latérales ou ailes 15. Le fond 14 est pourvu d'un trou 13 pour la fixation de l'échangeur de chaleur à une partie portante, par exemple au châssis d'un véhicule. Les ailes 15 se prolongent en bas sous la forme d'extrémités saillantes 17 qui sont enfichées dans des ouvertures correspondantes du couvercle 4'. Les extrémités 17 sont enfoncées dans ce couvercle jusqu'à l'application d'un bord inférieur 16, situé à une extrémité du fond 14, contre la surface latérale du couvercle 4'. La représentation de la figure 4 fait ressortir que deux ouvertures 18 sont prévues à une certaine distance l'une de l'autre dans le couvercle 4'. Ces ouvertures 18 ont une section droite rectangulaire et leur longueur est orientée à angle droit par rapport à l'axe longitudinal du couvercle 4'. La figure 5 est une vue de dessus prise suivant les flèches V de la figure 3. Cette représentation montre clairement la forme en U de la pièce de support 12, avec le fond 14 au milieu et les ailes 15 sur les côtés. La figure 6 est une coupe radiale du tube collecteur 2, sur laquelle on voit également les extrémités des tubes échangeurs 5 introduites dans le fond 3. Un couvercle 4" de ce tube, dont la forme correspond à celle des couvercles décrits précédemment, possède une ouverture circulaire 26 pour la réception d'un tenon 21 qui sert de saillie d'un élément de support réalisé comme une tige 20. Cette tige peut servir par exemple à la fixation par emboîtement de l'échangeur de chaleur sur une pièce portante, la tige 20 étant de préférence reçue dans des éléments amortissant les vibrations. La figure 7 est une vue de dessus prise suivant la flèche VII de la figure 6. Il en ressort que la tige 20 possède une section droite circulaire, le diamètre réduit du tenon 21 étant indiqué en pointillé. Afin de faciliter l'introduction du tenon 21 dans l'ouverture 26, l'extrémité avant du tenon peut être pourvue d'un chanfrein d'entrée ou d'un cône. La figure 8 montre une variante de réalisation par rapport à la figure 6, selon laquelle une tige 22 porte à son extrémité inférieure un tenon 23 pourvu d'un filetage extérieur qui est de préférence autotaraudeur. Ce tenon 23 est vissé dans l'ouverture du couvercle 4", ce qui peut s'effectuer à l'aide d'un tournevis engagé dans une fente 23 à l'extrémité supérieure de la tige 22. La figure 9 est une vue de dessus prise suivant la flèche IX de la figure 8 et sur laquelle les mêmes éléments portent des références concordantes. La figure 10, qui est une représentation à plus grande échelle du détail X de la figure 8, sert à montrer plus clairement la liaison entre la tige 22 et le couvercle 4". I1 ressort de cette représentation que seul le tenon 23 est pourvu d'un filetage 25, lequel est vissé dans une ouverture 26 du couvercle 4". L'ouverture 26 est à paroi lisse et son diamètre est tel que les spires du filetage 25 s'enfoncent légèrement dans le matériau constitutif du couvercle 4". Dans les exemples de réalisation décrits, le matériau constitutif du tube collecteur 2 est de préférence de l'aluminium plaqué d'un métal d'apport de soudage et contenant un flux non corrosif. De cette manière, une application de métal d'apport et de flux n'est pas nécessaire lors de l'assemblage des différentes pièces et la quantité de métal d'apport est suffisante à la fois pour le soudage des tubes échangeurs 5 dans le fond 3 et pour le soudage des bords du fond 3 et du couvercle 4 entre eux, de même que pour l'assemblage soudé des éléments de support avec le couvercle du tube collecteur. REVENDICATIONS 1. Echangeur de chaleur (1) pour véhicules automobiles, en particulier radiateur pour fluide de refroidissement ou condenseur, comprenant un tube collecteur (2), dans lequel les extrémités de tubes échangeurs (5) sont reçues et fixées de manière étanche au fluide par soudage, ainsi qu'au moins un élément de support (7, 12, 20, 22) disposé sur le tube collecteur (2) et relié à celui-ci par un assemblage matière à matière, caractérisé en ce que le tube collecteur (2) est composé d'une partie formant un fond (3) qui reçoit les tubes échangeurs (5) et d'une partie formant un couvercle (4, 4' , 4"), fond et couvercle qui sont constitués d'un matériau dont au moins un côté est plaqué de métal d'apport de soudage, le tube collecteur étant pourvu d'au moins une ouverture (11, 18, 26) traversant la paroi du couvercle (4, 4', 4") et à travers de laquelle une saillie (9, 17, 21, 23) de l'élément de support (7, 12, 20, 22) pénètre à l'intérieur du tube collecteur (2), la saillie (9, 17, 21, 23) fermant l'ouverture (11, 18, 26) avec formation d'une fente de soudage. 2. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ouvertures (11, 18, 26) pour la réception des éléments de support (7, 12, 20, 22) sont situées diamétralement à l'opposé des ouvertures (fentes 6) pour les tubes échangeurs (5). 3. Echangeur de chaleur selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ouverture (11) est réalisée comme une fente orientée dans le sens de la longueur du tube collecteur (2) et la saillie est un coin (9) formé sur l'élément de support (7). 4. Echangeur de chaleur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les extrémités latérales (10) du coin (9) sont fixées par matage à la paroi intérieure du tube collecteur (2), plus exactement du couvercle de ce tube. 5. Echangeur de chaleur selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que l'élément de support est réalisé comme un morceau de tôle plan (7) qui possède de préférence la même épaisseur que le coin (9). 6. Echangeur de chaleur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément de support est réalisé comme une pièce de support (12) en U, possédant un fond (14) et des parties latérales ou ailes (15) qui présentent des extrémités saillantes (17) pénétrant dans des ouvertures (18) du tube collecteur (2), un bord extrême (16) du fond (14) s'appliquant de préférence contre la surface extérieure du tube collecteur (2), plus exactement de son couvercle (4'). 7. Echangeur de chaleur selon la revendication 6, caractérisé en ce que les ouvertures (18) du tube collecteur (2) possèdent une section droite adaptée aux extrémités saillantes (17) des ailes (15), l'orientation longitudinale des ouvertures (18) étant transversale à la direction longitudinale du tube collecteur (2). 8. Echangeur de chaleur selon une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que le morceau de tôle de support (7) ou la pièce de support (12) présente un trou (8, 13) sous la forme d'un perçage ou d'un trou poinçonné. 9. Echangeur de chaleur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'ouverture (26) possède une section droite circulaire et la saillie est réalisée comme un tenon (21, 23). 10. Echangeur de chaleur selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'élément de support est réalisé comme une tige (20, 22), à l'une des extrémités de laquelle est formé le tenon (21, 23), le tenon (23) étant de préférence pourvu d'un filetage autotaraudeur (25). 11. Echangeur de chaleur selon la revendication 10, caractérisé en ce que des moyens (24) pour l'application d'un outil sont prévus sur la tige (22), en particulier sur son autre extrémité. 12. Echangeur de chaleur selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que l'extrémité avant du tenon (21) présente un chanfrein d'entrée ou un cône.