Brevet FR2946420A1 — publié le 20101210

Description Titre de l'invention Refroidisseur d'huile pour véhicule et procédé de fabrication de celui-ci Domaine technique La présente description concerne un refroidisseur d'huile destiné à refroidir l'huile pour un véhicule, et plus particulièrement, à un refroidisseur d'huile destiné à refroidir l'huile destinée à la transmission d'une pression utilisée pour un dispositif de direction assistée d'un véhicule jusqu'à une température adéquate. Arrière-plan technologique Un dispositif de direction assistée est un dispositif destiné à réduire une force directionnelle d'un volant de direction en utilisant la pression de l'huile. Alors que l'huile circule à travers l'intérieur du dispositif de direction assistée, sa température augmente jusqu'à 125-140 °C du fait de la chaleur provoquée par le frottement. Afin de garantir la durabilité et la performance des composants du dispositif de direction assistée, la température maximum de l'huile doit être maintenue à 80-90 °C et un refroidisseur d'huile est nécessaire. On a largement utilisé un échangeur de chaleur du type a ailette croisée comme dispositif destiné au refroidissement de l'huile. L'échangeur de chaleur du type à ailette croisée présente une construction dans laquelle plusieurs ailettes de radiateur sont montées sur un tube à travers lequel l'huile passe. L'échangeur de chaleur du type à ailette croisée est fabriqué en empilant plusieurs ailettes de radiateur en plaque d'aluminium munies de trous d'assemblage, en insérant un tube à travers les trous d'assemblage, puis en dilatant le tube qui doit être fixé aux ailettes de radiateur. La dilation hydraulique ou la dilatation mécanique est utilisée comme procédé de dilatation du tube. La dilation hydraulique est un procédé de dilatation d'un tube réalisé en remplissant le tube avec un liquide, tel que l'eau ou l'huile, et en appliquant une pression sur le liquide de remplissage. La dilatation mécanique est un procédé de dilatation d'un tube réalisé en insérant dans le tube un bouchon de dilatation ou un outil qui a un diamètre extérieur plus grand que le diamètre intérieur du tube. Parmi les procédés de dilatation, étant donné que la dilatation mécanique ne nécessite pas une technique spéciale par rapport à la dilatation hydraulique, elle présente un avantage par rapport à la production de masse et est largement utilisée. Cependant, dans le procédé de dilatation mécanique, la pression est appliquée sur le tube dans une direction axiale lorsque le bouchon de dilatation est inséré dans le tube, et des problèmes se posent en ce que des rainures et des ailettes internes qui sont formées au niveau de la surface interne du tube à l'avance pour améliorer les performances d'échange de chaleur peuvent être déformées, et les ailettes de radiateur peuvent être déformées lorsque le tube est dilaté. Récemment, pour améliorer les performances d'échange de chaleur, un dispositif producteur de turbulence qui est monté dans le tube, afin de générer un écoulement turbulent d'huile, est utilisé. Cependant, étant donné que le dispositif producteur de turbulence existant ne génère qu'un écoulement turbulent d'huile, les performances d'échange de chaleur ne sont améliorées que par la convection.25 Description Problème technique La présente description s'oriente vers la fourniture d'un refroidisseur d'huile destiné à empêcher la déformation des ailettes de radiateur lorsqu'un tube et les ailettes de radiateur sont reliés l'un aux autres, et un procédé de fabrication de celui-ci. La présente description s'oriente également vers la fourniture d'un refroidisseur d'huile qui permet un transfert de la chaleur par conduction en plus de la convection en utilisant un dispositif producteur de turbulence inséré dans un tube, afin d'améliorer l'efficacité de refroidissement de l'huile. Solution technique Selon un aspect, on fournit un refroidisseur d'huile pour un véhicule, comportant : un tube à travers lequel de l'huile circule ; une ailette de radiateur reliée à l'extérieur du tube ; et un dispositif producteur de turbulence qui est inséré dans le tube pour générer un écoulement turbulent de l'huile et dont la surface entre en contact avec la surface périphérique interne du tube pour transférer la chaleur de l'huile à l'extérieur du tube. L'ailette de radiateur peut inclure un trou d'assemblage à travers lequel le tube est inséré et un collier de liaison qui fait saillie pour avoir un diamètre diminuant progressivement vers l'extérieur à partir du trou d'assemblage. L'ailette de radiateur peut être incurvée pour avoir la forme d'un zigzag en coupe transversale de façon à être parallèle à une direction de l'écoulement d'air. Le dispositif producteur de turbulence peut inclure : une plaque qui se dilate dans une direction longitudinale du tube pour diviser l'espace interne du tube en deux sections ; plusieurs parois de séparation qui font saillie à partir de la plaque vers le haut et vers le bas à des intervalles prédéterminés ; et une paire d'ailerons de contact qui sont incurvés pour s'étendre à partir des deux côtés de la plaque, de telle sorte que les surfaces des ailerons de contact sont en contact avec la surface interne du tube. La paroi de séparation peut être inclinée suivant un angle prédéterminé par rapport à la direction de l'écoulement de l'huile qui passe à travers le tube. La paroi de séparation peut être formée sur la plaque grâce à un processus de formation de fente. Les ailerons de contact qui forment la paire peuvent être incurvés pour s'étendre dans des directions opposées l'une à l'autre à partir de la plaque. La largeur Lt de l'aileron de contact satisfait à l'équation suivante : 2t L` 48D, où t est l'épaisseur de la plaque, et Di est le diamètre intérieur du tube. Selon un autre aspect, on fournit un procédé de fabrication d'un refroidisseur d'huile, comportant : (a) l'insertion d'un tube composé de métal dans un trou d'assemblage d'une ailette de radiateur ; (b) la dilatation du diamètre intérieur du tube en utilisant un bouchon de dilatation pour réunir mécaniquement le tube et l'ailette de radiateur l'un à l'autre ; et (c) l'insertion d'un dispositif producteur de turbulence dans le tube pour générer un écoulement turbulent de l'huile, dans lequel l'ailette de radiateur inclut un collier de liaison dont le diamètre diminue progressivement vers l'extérieur à partir du trou d'assemblage, et le tube est relié à l'ailette de radiateur alors que le collier de liaison est déformé lorsque le tube est dilaté en (b). Effets avantageux Le collier de liaison dont le diamètre diminue vers l'extérieur est fourni à la périphérie du trou d'assemblage de l'ailette de radiateur. Par conséquent, il est possible d'empêcher la déformation de l'ailette de radiateur lorsque le tube est dilaté pour être fixé sur l'ailette d'un radiateur. De plus, étant donné que la surface du dispositif producteur de turbulence inséré à travers le tube se trouve en contact avec la surface interne du tube, le transfert de la chaleur par conduction en plus de la convection est autorisé, et l'efficacité du refroidissement de l'huile peut être améliorée. Description des dessins Les aspects caractéristiques et avantages mentionnés ci-dessus, ainsi que d'autres, des modes de réalisation donnés à titre d'exemple décrits, seront plus évidents à partir de la description détaillée suivante prise conjointement avec les dessins joints, sur lesquels : la Figure 1 est une vue latérale illustrant un refroidisseur d'huile selon un mode de réalisation ; la Figure 2 est une vue en perspective éclatée du refroidisseur d'huile ; la Figure 3 est une vue en coupe longitudinale illustrant un tube et une ailette de radiateur qui sont réunis l'un à l'autre ; la Figure 4 est une vue en perspective illustrant un dispositif producteur de turbulence selon un mode de réalisation ; la Figure 5 est une vue en coupe longitudinale illustrant le dispositif producteur de turbulence inséré dans le tube ; la Figure 6 est une vue en coupe transversale illustrant le dispositif producteur de turbulence inséré dans le tube ; et les Figures 7 et 8 sont des vues en coupe transversale illustrant un dispositif producteur de turbulence inséré dans un tube selon d'autres modes de réalisation. Modes de réalisation donnés à titre d'exemple Les modes de réalisation donnés à titre d'exemple vont maintenant être décrits plus complètement ci-dessous, en faisant référence aux dessins joints, selon lesquels les modes de réalisation donnés à titre d'exemple sont représentés. La présente description peut cependant être réalisée sous de nombreuses formes différentes et ne doit pas être interprétée comme étant limitée aux modes de réalisation donnés à titre d'exemple mentionnés dans les présentes. Au contraire, ces modes de réalisation donnés à titre d'exemple sont fournis de telle sorte que la présente description soit détaillée et complète, et indiquent globalement l'étendue de la présente description aux spécialistes de la technique. Dans la description, les détails de caractéristiques et techniques bien connues peuvent être omis pour éviter de compliquer inutilement les modes de réalisation présentés. La terminologie utilisée ici a pour but de décrire des modes de réalisation particuliers uniquement et n'a pas pour intention de représenter une limitation de la présente description. Tel qu'utilisé dans les présentes, les formes singulières � un �, � une � et � le �, � la � ont pour but d'inclure également les formes plurielles à moins que le contexte n'indique clairement le contraire. En outre, l'utilisation des termes un, une, etc. n'indique pas une limitation de la quantité, mais au contraire indique la présence d'au moins l'un des articles référencés. Il faudra en outre comprendre que les termes � comprend � et/ou � inclut � ou � comporte � et/ou � comportant � lorsqu'ils sont utilisés dans cette spécification précisent la présence des caractéristiques, régions, nombres entiers, étapes, opérations, éléments et/ou composants établis, mais n'empêchent pas la présence ou l'ajout d'une ou de plusieurs autres caractéristiques, régions, nombres entiers, étapes, opérations, éléments, composants et/ou groupes de ceux-ci. Sauf précision contraire, tous les termes (y compris les termes techniques et scientifiques) utilisés dans les présentes ont la même signification que la compréhension courante par une personne spécialiste de la technique. Il faudra en outre comprendre que les termes, tels que ceux qui sont définis dans les dictionnaires couramment utilisés, doivent être interprétés comme ayant une signification qui est cohérente avec leur signification dans le contexte de la technique pertinente et de la présente description, et ne seront pas interprétés dans un sens idéalisé ou par ailleurs formel sauf définition express de ce faire dans les présentes. Sur les dessins, les mêmes numéros de référence de dessins indiquent les éléments similaires. La forme, la taille et les régions, et similaires, du dessin peuvent être exagérées aux fins de clarté. La Figure 1 est une vue latérale illustrant un refroidisseur d'huile selon un mode de réalisation. La Figure 2 est une vue en perspective éclatée du refroidisseur d'huile. Tel qu'illustré sur la Figure 1, le refroidisseur d'huile inclut un tube 10 à travers lequel l'huile s'écoule et un certain nombre d'ailettes de radiateur 20 qui sont reliées à l'extérieur du tube 10. Lorsque l'huile chauffée s'écoule à travers le tube 10, la chaleur est transférée de l'huile à l'ailette de radiateur 20 via le tube 10, et l'huile est refroidie par l'air qui circule à travers les ailettes de radiateur 20. L'ailette de radiateur 20 est incurvée pour avoir une forme de zigzag dans la section transversale de façon à être parallèle à la direction d'écoulement de l'air. Il en résulte que des chemins d'écoulement de l'air qui sont formés entre les ailettes de radiateur 20 sont rallongés, et ceci permet d'améliorer l'échange de chaleur entre l'ailette de radiateur 20 et l'air. La forme de l'ailette de radiateur 20 n'est pas limitée à ceci, et des formes d'ailette générales telles qu'une forme de plaque peuvent être employées. Tel qu'illustré sur la Figure 2, l'ailette de radiateur 20 inclut un trou d'assemblage 21 à travers lequel le tube 10 est inséré au niveau du centre de l'ailette 20, et un collier de liaison 22 qui fait saillie avec la forme d'une tige de céréale dont le diamètre diminue progressivement vers l'extérieur. Dans l'état où le tube 10 est inséré à travers le trou d'assemblage 21 de l'ailette de radiateur 20, un bouchon de dilatation 30 ayant un diamètre extérieur supérieur à un diamètre intérieur du tube 10 est inséré dans le tube 10, de telle sorte que le tube 10 se dilate et est fixé à l'ailette de radiateur 20. Lorsque le tube 10 est dilaté, tel qu'illustré sur la Figure 3, étant donné que le tube 10 n'est pas directement en contact avec l'ailette de radiateur 20 mais est en contact avec le collier de liaison 22, le collier de liaison 22 est déformé pour s'étaler à l'extérieur et le tube 10 est fixé sur l'ailette de radiateur 20. Par conséquent, il est possible d'empêcher que l'ailette de radiateur 20 soit déformée lorsque le tube 10 est dilaté. Sur la Figure 3, le tube 10 et le collier de liaison 22 avant la dilatation sont représentés par des lignes en traits pleins, et le tube 10 et le collier de liaison 22 après la dilatation sont représentés par des lignes en pointillés. Le tube 10 et le radiateur 20 sont tous les deux composés d'aluminium ayant une forte conductivité thermique. Le taux de dilatation du tube 10 composé d'aluminium est d'environ 5 % en général. Par conséquent, pour éviter que le tube 20 vienne en contact avec l'ailette de radiateur 20 lorsque le tube 10 est dilaté, le diamètre du trou d'assemblage 21 peut être supérieur au diamètre extérieur du tube 10, avant la dilatation de 5 voire plus. De plus, le diamètre intérieur d'une partie d'extrémité du collier de liaison 22, qui a le diamètre le plus petit peut être le même que, ou légèrement supérieur au diamètre extérieur du tube 10 avant la dilatation. Le refroidisseur d'air selon ces modes de réalisation inclut un dispositif producteur de turbulence 40, tel qu'illustré sur la Figure 4. Le dispositif producteur de turbulence 40 inclut une plaque 41 qui s'étend pour avoir une largeur inférieure au diamètre intérieur du tube 10, plusieurs parois de séparation 42 qui sont inclinées pour faire saillie vers le haut et vers le bas dans la direction longitudinale de la plaque 41 à des intervalles prédéterminés, et une paire d'ailerons de contact 43 qui sont incurvés pour s'étendre dans des directions opposées sur les deux côtés de la plaque 41. Les parois de séparation 42 sont inclinées en alternance vers le haut et vers le bas dans la direction longitudinale de la plaque 41 et formées sur la plaque 41 grâce à un processus de formation de fente. Il en résulte que les trous 45 ayant la même forme que ceux des parois de séparation 42 sont fournis près de la paroi de séparation 42 dans la plaque 41. Tel qu'illustré sur la Figure 5, dans l'état où le dispositif producteur de turbulence 40 est inséré dans le tube 10, la plaque 41 divise l'espace interne du tube 10 en deux sections, c'est-à-dire une section supérieure et une section inférieure, et la paroi de séparation 42 est disposée de telle sorte que la partie d'extrémité de celle-ci est légèrement espacée de la surface périphérique interne du tube 10. Lorsque l'huile s'écoule près de la surface périphérique interne du tube 10 et passe sur le côté extérieur de la paroi de séparation 42, le débit de l'écoulement augmente et l'écoulement turbulent se produit au niveau de la surface périphérique interne du tube 10. L'écoulement turbulent d'huile permet d'augmenter le transfert de la chaleur par convection. L'huile qui s'écoule à travers le centre du tube 10 passe à travers les trous 45 et la plaque 41 et est par conséquent appliquée avec une résistance moindre. Par conséquent, une différence entre les pressions d'huile au niveau de l'entrée et de la sortie du tube 10 diminue. Tel qu'illustré sur la Figure 6, alors que le dispositif producteur de turbulence 40 est inséré dans le tube 10, les ailerons de contact 43 sont incurvés en forme d'arc, de telle sorte que les surfaces des ailerons de contact 43 sont en contact avec la surface périphérique interne du tube 10. Tel que décrit ci-dessus, étant donné que les surfaces des ailerons de contact 43 sont en contact avec la surface périphérique interne du tube 10, la chaleur est transférée de l'huile vers le tube 10 via la plaque 41 et les ailerons de contact 43 et puis est transférée à l'ailette de radiateur 20, et l'huile est refroidie par l'air. De cette maniere, le dispositif producteur de turbulence 40 selon ce mode de réalisation permet le transfert de la chaleur par convection de l'écoulement turbulent et la conduction des ailerons de contact 43. Par conséquent, il est possible d'améliorer l'efficacité du refroidissement de l'huile. Pour ce faire, le dispositif producteur de turbulence 40 est constitué d'aluminium ayant une forte conductivité thermique. Pour améliorer le transfert de la chaleur par conduction à partir de la plaque 41 vers l'extérieur du tube 10 via l'aileron de contact 43, la résistance thermique au contact Ra de la plaque 41, dans le cas où la résistance thermique de l'aileron de contact 43 est ignorée, c'est-à-dire, dans le cas où les deux surfaces latérales de la plaque 41 sont en contact avec la surface périphérique interne du tube 10 sans l'aileron de contact 43, doit être plus grande que la résistance thermique de contact Rb d'une paire d'ailerons de contact 43. La résistance thermique de contact Ra de la plaque 41 peut être définie par l'équation 1 : Equation 1 Di Rb 2k t L où Di est le diamètre intérieur du tube 10, k est la conductivité thermique de la plaque 41, t est l'épaisseur de la plaque 41, et L est la longueur de la plaque 41. Et la résistance thermique de contact Rb de l'aileron de contact 43 peut être définie par l'équation 2 : Equation 2 1 Rb = hcLLtâ où h, est la conductivité thermique de contact, Lt est la largeur (longueur de l'arc sur la Figure 6) de l'aileron de contact 43, et a est le rapport de contact réel de l'aileron de contact 43. Tel que décrit ci-dessus, afin d'améliorer le transfert de la chaleur par conduction, la résistance thermique de contact Ra de la plaque 41 doit être supérieure à la résistance thermique de contact Rb de l'aileron de contact 43. Ceci peut être représenté par l'équation 3 à partir des équations 1 et 2 : Equation 3 D. 1 L > 2ktL hCLL,à Puisqu'on sait empiriquement que hca/k 48 (m-1), pour l'aluminium, l'équation 3 peut être réarrangée et exprimée par l'équation 4 : Equation 4 2t Lt 48D, Plus particulièrement, pour améliorer le transfert de la chaleur par conduction vers l'extérieur du tube 10 via l'aileron de contact 43, la largeur Lt de l'aileron de contact 43 doit satisfaire à la condition de l'équation 4. Dans ce mode de réalisation, la paire d'ailerons de contact 43 du dispositif producteur de turbulence 40 sont incurvés pour s'étendre à partir de la plaque 41 dans des directions opposées. Cependant, la forme de l'aileron de contact 43 n'est pas limitée à celle-ci. Les Figures 7 et 8 illustrent des dispositifs producteurs de turbulence 40 selon d'autres modes de réalisation. Tel qu'illustré sur la Figure 7, une paire d'ailerons de contact 43 peut avoir une forme telle que les ailerons de contact 43 s'étendent à partir des deux côtés d'une plaque 41 vers le haut et vers le bas. De plus, tel qu'illustré sur la Figure 8, des ailerons de contact 43 peuvent avoir une forme telle que les ailerons de contact 43 s'étendent dans la même direction à partir d'une plaque 41. Alors que des modes de réalisation donnés à titre d'exemples ont été représentés et décrits, les spécialistes de la technique comprendront que différents changements de forme et de détails peuvent être apportés à ceux-ci, sans qu'on s'éloigne de l'esprit ni de l'étendue de la présente description, tel que défini par les revendications jointes. De plus, de nombreuses modifications peuvent être apportées pour adapter une situation ou un matériau particulier aux enseignements de la présente description, sans qu'on s'éloigne de l'étendue essentielle de celle-ci. Par conséquent, le but est que la présente description ne soit pas limitée aux modes de réalisation particuliers donnés à titre d'exemples décrits comme étant le meilleur mode envisagé pour exécuter cette description, mais que la présente description inclue tous les modes de réalisation qui tombent dans l'étendue des revendications jointes.25 REVENDICATIONS1. Refroidisseur d'huile pour un véhicule comprenant : un tube à travers lequel l'huile circule ; une ailette de radiateur reliée à l'extérieur du tube ; et un dispositif producteur de turbulence qui est inséré dans le tube pour générer un écoulement turbulent de l'huile et dont la surface est en contact avec la surface périphérique interne du tube pour transférer la chaleur de l'huile à l'extérieur du tube. 2. Refroidisseur d'huile selon la revendication 1, dans lequel l'ailette de radiateur inclut un trou d'assemblage à travers lequel le tube est inséré et un collier de liaison qui fait saillie pour avoir un diamètre diminuant graduellement vers l'extérieur à partir du trou d'assemblage. 3. Refroidisseur d'huile selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'ailette de radiateur est incurvée pour avoir une forme de zigzag en coupe transversale, de façon à être parallèle à une direction d'écoulement d'air. 4. Refroidisseur d'huile selon la revendication 1, dans lequel le dispositif producteur de turbulence inclut :une plaque qui s'étend dans une direction longitudinale du tube pour diviser l'espace intérieur du tube en deux sections ; des parois de séparation multiples qui font saillie à partir de la plaque vers le haut ou vers le bas à des intervalles prédéterminés ; et une paire d'ailerons de contact qui sont incurvés pour s'étendre à partir des deux cotés de la plaque, de telle sorte que les surfaces des ailerons de contact soient en contact avec la surface interne du tube. 5. Refroidisseur d'huile selon la revendication 4, dans lequel la paroi de séparation est inclinée suivant un angle prédéterminé par rapport à la direction de l'écoulement de l'huile qui traverse le tube. 6. Refroidisseur d'huile selon la revendication 4 ou 5, dans lequel la paroi de séparation est formée sur la plaque grâce à un processus de formation de fente. 7. Refroidisseur d'huile selon la revendication 4, dans lequel les ailerons de contact sont incurvés pour s'étendre dans des directions opposées l'une à l'autre à partir de la plaque. 8. Refroidisseur d'huile selon la revendication 4 ou 7, dans lequel la largeur (Lt) de l'aileron de contact satisfait à l'équation suivante : 2 5 Lt '- 48Doù t est l'épaisseur de la plaque, et DI est le diamètre intérieur du tube. 9. Procédé de fabrication d'un refroidisseur d'huile, comprenant : l'insertion d'un tube constitué de métal dans un trou d'assemblage d'une ailette de radiateur ; l'extension du diamètre intérieur du tube en utilisant un bouchon d'extension pour relier mécaniquement le tube et l'ailette de radiateur l'un à l'autre ; et l'insertion d'un dispositif producteur de turbulence dans le tube pour générer un écoulement turbulent d'huile, dans lequel l'ailette de radiateur inclut un collier de liaison dont le diamètre diminue progressivement vers l'extérieur à partir du trou d'assemblage, et le tube est relié à l'ailette de radiateur alors que le collier de liaison est déformé lorsque le tube est dilaté dans ladite réunion du tube et de l'ailette de radiateur l'un à l'autre.20