Brevet FR2750485A1 — publié le 19980102

Liaison tubes-collecteur à étanchéité améliorée pour radiateur de véhicule L'invention concerne un échangeur de chaleur, notamment un radiateur de refroidissement du moteur d'entraînement d'un véhicule automobile, comprenant des tubes pour la circulation d'un fluide à refroidir, chaque tube ayant une section transversale sensiblement constante sur la majeure partie de sa longueur et étant évasé dans une région d'extrémité qui traverse une ouverture d'une plaque collectrice, de facon que l'extrémité correspondante du tube débouche dans un espace de rassemblement de fluide délimité par la plaque collectrice. Pour réaliser un tel échangeur de chaleur, on part de tubes ayant une section transversale constante sur toute leur longueur, dont on engage les régions d'extrémités dans les ouvertures de la plaque collectrice (ou collecteur), avec jeu ou à frottement doux. On évase ensuite les régions d'extrémités pour réaliser un serrage de celles-ci dans les ouvertures et obtenir ainsi une étanchéité au fluide du passage des tubes, soit par l'intermédiaire d'un joint d'étanchéité, soit par brasage ultérieur des tubes et de la plaque collectrice. Lors de la réalisation des échangeurs de chaleur connus, on évase les régions d'extrémités des tubes en les déformant audelà de la limite élastique de la matière, afin qu'un élargissement de la section transversale subsiste après le retour élastique consécutif au retrait de l'outil d'évasage. Cependant, du fait de ce retour élastique, le serrage final des régions d'extrémités des tubes dans les ouvertures est réduit par rapport au serrage maximal obtenu lors de l'évasa- ge, et parfois insuffisant pour assurer une étanchéité parfaite. Par ailleurs, la déformation permanente des régions d'extrémités peut entraîner un affaiblissement de la matière conduisant à terme à des défaillances. Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients. L'invention vise notamment un échangeur de chaleur du genre défini en introduction, et prévoit que la forme évasée de la région d'extrémité est maintenue par une traverse qui s'étend en travers de celle-ci et s'oppose à son rétreint élastique. Le serrage maximal de la région d'extrémité est ainsi maintenu lui aussi, ce qui améliore l'étanchéité de la traversée du tube. Des caractéristiques optionnelles de l'invention, complémentaires ou alternatives, sont énoncées ci-après: - La section transversale des tubes est oblongue et ladite traverse est située sensiblement à mi-longueur de ladite section transversale. - La traverse comprend une languette découpée longitudinalement dans ladite région d'extrémité à partir de ladite extrémité et repliée transversalement vers l'intérieur du tube. - Chaque tube est constitué par une bande de tôle roulée dont les deux zones marginales sont repliées vers l'intérieur pour former une entretoise de renforcement, à mi longueur de la section transversale, et s'appuient sur la face interne du tube dans ladite majeure partie de sa longueur, la languette venant en appui sur l'entretoise dans la région d'extrémité évasée. - L'évasement de la région d'extrémité résulte d'une déformation purement élastique de la matière des tubes. L'invention a également pour objet un procédé pour réaliser un échangeur de chaleur tel que défini ci-dessus, dans lequel on introduit à travers les ouvertures d'une plaque collectrice des régions d'extrémités de tubes présentant une section transversale sensiblement constante, on évase lesdites régions d'extrémités en y introduisant un outil pour les serrer dans lesdites ouvertures, et on met en place lesdites traverses pour retenir les parois du tube, aux deux extrémités de chaque traverse, à l'écartement final atteint lors de l'évasement. Le procédé selon l'invention peut comporter au moins certaines des particularités suivantes - On évase lesdites régions d'extrémités par déformation purement élastique de la matière des tubes. - On met en place lesdites traverses en repliant transversalement lesdites languettes vers l'intérieur du tube, et en les amenant le cas échéant en appui sur l'entretoise. Les caractéristiques et avantages de l'invention seront exposés plus en détail dans la description ci-après, en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue partielle en perspective d'une rangée de tubes aplatis et d'une plaque collectrice appartenant à un radiateur de refroidissement selon l'invention; - la figure 2 est une vue en perspective à plus grande échelle, montrant la région d'extrémité d'un tube et la région avoisinante de la plaque collectrice; et - la figure 3 est une vue partielle en coupe selon un plan parallèle à l'axe des tubes et à la direction d'alignement de ceux-ci. Le radiateur partiellement illustré, destiné au refroidissement d'un fluide caloporteur qui recueille la chaleur dégagée par le moteur thermique d'entraînement d'un véhicule automobile, comprend une rangée de tubes 1 pour la circulation de ce fluide. Les tubes 1 sont allongés dans la direction verticale, et mutuellement alignés dans une direction horizontale. Ils présentent une section transversale aplatie ou oblongue. Chaque tube 1 est engagé dans une ouverture 2, dont la forme correspond à cette section transversale, d'une plaque collectrice ou collecteur 3. La plaque 3, réalisée en tôle emboutie, presente une région centrale 4 plane et horizontale, allongée dans la direction d'alignement des tubes, dans laquelle sont ménagées les ouvertures 2. Cette région centrale se raccorde à une gouttière périphérique 5 destinée à recevoir, avec interposition d'un joint d'étanchéité annulaire, un rebord périphérique d'une boîte à fluide non représentée en forme de bac dont le fond est tourné vers le haut. Le bord 6 de la plaque collectrice 3, adjacent à la paroi extérieure 7 de la gouttière 5, est crénelé de façon à former des dents 8 qui sont recourbées vers l'intérieur pour s'appuyer sur le rebord de la boîte à fluide et serrer le joint d'étanchéité entre celui-ci et le fond de la gouttière. La plaque collectrice 3 et la boîte à fluide délimitent entre elles un espace rempli de fluide caloporteur dans lequel les tubes 1 débouchent par leur extrémité supérieure 9. Les extrémités inférieures non représentées des tubes peuvent également déboucher dans un espace de rassemblement de fluide inférieur délimité par une plaque collectrice semblable à la plaque collectrice 3 et par une boîte à fluide inférieure, établissant ainsi une communication entre les deux espaces de rassemblement de fluide par l'intermédiaire des tubes. Chaque tube 1 est réalisé à partir d'une bande de tôle qui est roulée selon un profil oblong pour définir deux parois principales opposées 10 et 11, sensiblement planes et parallèles à l'axe 12 du tube, raccordées entre elles par deux parois complémentaires 13 définissant les extrémités semi-circulaires convexes du profil. La paroi principale 10 est formée par une région médiane de la largeur de la bande, et la paroi 11 par deux régions intermédiaires, disposées de part et d'autre de la région médiane et qui se raccordent respectivement à deux régions marginales 14 de la bande, ces dernières étant repliées en travers de la largeur du tube à partir des régions intermédiaires 11 de façon que leurs bords libres 15 viennent en appui sur la face interne de la paroi 10, et formant ainsi une entretoise de renforcement. Après la mise en place des tubes à travers les ouvertures 2 de la plaque collectrice, les régions d'extrémités 16 de ceux-ci, situées au-dessus de la région centrale 4, sont évasées de façon à présenter une section transversale croissante, de bas en haut, à partir de la section transversale initiale. Les parois principales 10 et 11 forment alors entre elles un dièdre aigu dans la région évasée. I1 en résulte que les bords libres 15 de l'entretoise, dans cette même région, ne viennent plus en appui sur la face interne de la paroi 10, et forment avec celle-ci un angle aigu. Selon l'invention, une languette 17, délimitée par deux lignes de découpe verticales s'étendant à partir du bord supérieur 9, dans la paroi 10 en regard des bords 15, est repliée vers l'intérieur du tube pour venir en appui par son extrémité libre sur ces mêmes bords. La languette est ainsi appliquée sur les bords 15 dès la fin de l'introduction de l'outil servant à l'évasage, de façon à empêcher le rapprochement par retour élastique des parois 10 et 11 lors du retrait de l'outil. Cette absence de rétreint accroît le degré de serrage final des tubes dans les ouvertures 2 et assure une étanchéité plus fiable. En outre, ce serrage peut être obtenu avec un degré réduit de déformation plastique, voire même avec une déformation purement élastique. Revendications 1. Échangeur de chaleur, notamment radiateur de refroidissement du moteur d'entraînement d'un véhicule automobile, comprenant des tubes (1) pour la circulation d'un fluide à refroidir, chaque tube ayant une section transversale sensiblement constante sur la majeure partie de sa longueur et étant évasé dans une région d'extrémité (16) qui traverse une ouverture (2) d'une plaque collectrice (3), de façon que l'extrémité correspondante (9) du tube débouche dans un espace de rassemblement de fluide délimité par la plaque collectrice, caractérisé en ce que la forme évasée de la région d'extrémité est maintenue par une traverse (13, 17) qui s'étend en travers de celle-ci et s'oppose à son rétreint élastique. 2. Échangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la section transversale des tubes est oblongue et que ladite traverse est située sensiblement à mi-longueur de ladite section transversale. 3. Échangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la traverse comprend une languette (17) découpée longitudinalement dans ladite région d'extrémité à partir de ladite extrémité (9) et repliée transversalement vers l'intérieur du tube. 4. Échangeur de chaleur selon la revendication 3, rattachée à la revendication 2, caractérisé en ce que chaque tube est constitué par une bande de tôle roulée dont les deux zones marginales (14) sont repliées vers l'intérieur pour former une entretoise de renforcement, à mi longueur de la section transversale, et s'appuient sur la face interne du tube dans ladite majeure partie de sa longueur, la languette (17) venant en appui sur l'entretoise dans la région d'extrémité évasée. 5. Échangeur de chaleur selon lune des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'évasement de la région d'extrémité résulte d'une déformation purement élastique de la matière des tubes. 6. Procédé pour réaliser un échangeur de chaleur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel on introduit à travers les ouvertures.(2) d'une plaque collectrice (3) des régions d'extrémités (16) de tubes (1) présentant une section transversale sensiblement constante, on évase lesdites régions d'extrémités en y introduisant un outil pour les serrer dans lesdites ouvertures, et on met en place lesdites traverses (13, 17) pour retenir les parois du tube, aux deux extrémités de chaque traverse, à l'écartement final atteint lors de l'évasement. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'on évase lesdites régions d'extrémités par déformation purement élastique de la matière des tubes. 8. Procédé selon lune des revendications 6 et 7 pour réaliser un échangeur de chaleur selon lune des revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'on met en place lesdites traverses en repliant transversalement lesdites languettes (13) vers l'intérieur du tube, et en les amenant le cas échéant en appui sur l'entretoise.