Brevet FR2713870A1 — publié le 19950616

La présente invention concerne un procédé de chauffage rapide d'une pièce et une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé. L'invention concerne plus particulièrement un procédé de chauffage rapide d'un composant de véhicule automobile au moyen d'un dispositif de chauffage par induction L'industrie automobile fait de plus en plus appel aux techniques de collage pour réaliser l'assemblage de différents composants du véhicule. Ces techniques d'assemblages sont particulièrement efficaces et peu coûteuses à mettre en oeuvre lorsqu'il est possible d'obtenir un échauffement rapide de l'adhésif en vue de sa réticulation. Le chauffage par induction est un des procédés les plus efficaces pour réaliser ce chauffage rapide. Dans les divers exemples connus de mise en oeuvre du chauffage par induction, une pièce métallique de l'assemblage qui constitue l'induit est chauffée rapidement à température élevée par induction et l'adhésif préalablement déposé sur cette pièce métallique est porté à sa température de polymérisation ou de réticulation par conduction thermique entre la pièce de l'assemblage chauffée par induction et l'adhésif proprement dit. La puissance de chauffage d'une pièce par induction est directement proportionnelle à la résistivité électrique du matériau constitutif de cette pièce. Lorsque la pièce dans laquelle se produit le chauffage par induction a une résistivité électrique faible, le rendement énergétique global du procédé s'en trouve affecté de manière importante. Par exemple, dans le cas de pièces en aluminium couramment utilisées dans l'industrie automobile, leur résistivité électrique qui est environ six fois inférieure à celle de l'acier entraîne une consommation d'énergie environ six fois plus importante que dans le cas de pièces en acier doux. Par ailleurs, le rendement d'un procédé de chauffage par induction dépend également du réglage précis de l'entrefer entre la tête de l'inducteur et la pièce constituant l'induit. Ce réglage doit donc être effectué avec précision pour chaque type de pièce en prévoyant des moyens de positionnement relatif dans l'espace de la pièce à chauffer par rapport à la tête de l'inducteur. La présente invention a pour but de proposer un procédé de chauffage rapide par induction perfectionné et une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé qui remédient aux inconvénients qui viennent d'être mentionnés. Dans ce but, l'invention propose un procédé de chauffage rapide d'une pièce, notamment d'un composant d'un véhicule automobile, au moyen d'un dispositif de chauffage par induction, caractérisé en ce qu'il consiste à interposer un induit intermédiaire entre un inducteur du dispositif de chauffage et la pièce à chauffer pour transférer la chaleur à cette dernière par conduction thermique. L'invention propose également une installation pour le chauffage d'une pièce, notamment d'un composant d'un véhicule automobile, du type comportant un dispositif de chauffage par induction, caractérisée en ce qu'elle comporte un induit intermédiaire qui est interposé entre un inducteur du dispositif de chauffage et la pièce à chauffer à laquelle il transfère de la chaleur par conduction thermique. Selon d'autres caractéristiques de l'installation: - l'induit intermédiaire est réalisé dans un matériau magnétique à résistivité électrique élevée - l'installation comporte des moyens pour maintenir une valeur déterminée de l'entrefer formé entre une tête de l'inducteur et l'induit intermédiaire - ces moyens permettent un réglage de la valeur de l'entrefer ; - l'installation comporte un bâti et un équipage qui est monté mobile par rapport au bâti, selon au moins une direction de déplacement, et qui porte au moins une tête de l'inducteur et l'induit intermédiaire - l'équipage est monté mobile par rapport au bâti à l'encontre de moyens élastiques de rappel qui sollicitent l'induit intermédiaire en contact avec la pièce à chauffer - l'équipage mobile est monté coulissant sur des colonnes de guidage du bâti avec interposition de ressorts hélicoïdaux de compression entre le bâti et l'équipage mobile - l'équipage mobile comporte un cadre mobile sur lequel l'induit intermédiaire est fixé par des supports en matériau isolant de la chaleur et de l'électricité ; - l'induit intermédiaire comporte une surface de contact avec la pièce à chauffer qui épouse sensiblement la forme de la partie en vis-à-vis de la pièce. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera au dessin annexé dont la figure unique est une vue schématique en perspective d'un exemple de réalisation d'une installation pour le chauffage rapide d'une pièce réalisée conformément aux enseignements de l'invention. On a représenté sur la figure une installation 10 pour le chauffage rapide d'une pièce 12 qui peut notamment être réalisée en plusieurs parties dont la liaison est assurée au moyen de cordons d'adhésif (non représentés). La pièce 12 est par exemple réalisée en aluminium. L'installation 10 comporte un bâti 14 qui se présente sous la forme d'un cadre en U ouvert comportant deux branches latérales 16 et une branche centrale 18 qui comporte des trous 20 pour sa fixation. Les deux branches latérales 16 portent chacune deux colonnes verticales de guidage 22. Chaque colonne 22 traverse un ressort hélicoïdal de compression 24 qui est interposé entre la face supérieure d'une branche latérale 16 et la face inférieure d'une branche latérale 26 d'un cadre mobile 28 en forme générale de U dont les branches latérales 26 sont reliées entre elles par une branche centrale 30. Les colonnes de guidage 22 traversent des trous 32 formés en vis-à-vis dans les branches latérales 26 du cadre mobile 28. Ainsi, le cadre mobile 28 est monté coulissant verticalement par rapport au cadre fixe 14 et il est rappelé élastiquement vers le haut par les ressorts hélicoïdaux de compression 24. Le cadre mobile 28 comporte également deux supports verticaux en forme de plaques parallèles 34 dont chacune s'étend verticalement au-desssus d'une branche latérale 26. Les supports 34 sont réalisés dans un matériau isolant de la chaleur et de l'électricité. L'installation 10 comporte également un dispositif de chauffage par induction électromagnétique 36 dont le corps 38 est fixé au cadre fixe 14 par une bride 40. Le dispositif de chauffage 36 comporte une tête d'inducteur 42 reliée au corps 38 par une tige de liaison 44. Selon une technique connue, l'inducteur 36, par l'intermédiaire de la tête d'inducteur 42, génère un champ électromagnétique d'excitation qui crée dans un élément récepteur appelé induit un échauffement provenant de la perte par effet Joule de la circulation du courant d'induit. L'inducteur est relié par des tuyaux 46 à une source de refroidissement et il est alimenté en électricité par un câble intégré aux tuyaux. Conformément à l'invention, l'induit est constitué par une pièce intermédiaire 50 appartenant à l'installation de chauffage 10. La pièce 50 est un leurre, ou piège, pour le champ magnétique et elle constitue l'induit de chauffage du dispositif de chauffage par induction 36 et transmet sa chaleur d'induction à la pièce 12 par conduction thermique du fait de son contact intime avec la portion de surface en vis-a-vis et en contact de la pièce 12. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure, l'induit intermédiaire 50 présente une forme générale de plaque horizontale 52 qui se prolonge par deux parois latérales verticales 54 fixées sur les supports isolants 34. Conformément à l'invention, l'ensemble mobile constitué par le cadre 28, le dispositif de chauffage par induction 36 comportant la tête d'inducteur 42 et l'induit 50 est tel que l'entrefer formé entre la face supérieure de la tête d'inducteur 42 et la plaque 52 de l'induit 50 a une valeur constante réglable par réglage de la position du corps 38 par rapport au cadre mobile 28. Les ressorts hélicoïdaux de rappel 24 ont pour fonction d'assurer une pression de contact entre la plaque 52 et la portion de surface en vis-à-vis de la pièce à chauffer 12 de manière à assurer la meilleure conduction thermique possible entre ces deux éléments, la pièce 12 étant bien entendu maintenue par des moyens de fixation (non représentés) qui permettent d'assurer son positionnement fixe par rapport au cadre fixe 14. La conception selon l'invention permet ainsi d'obtenir un chauffage particulièrement efficace de la pièce 12, même lorsque celle-ci est réalisée dans un matériau à faible résistivité électrique tout en ne nécessitant qu'une consommation minimale d'énergie. A titre d'exemple, l'installation selon l'invention permet, à toutes choses égales, de réaliser une économie d'énergie d'environ 70 % par rapport à un dispositif classique de chauffage par induction dans laquelle la pièce 12 constitue l'induit dans lequel la chaleur d'induction est produite directement. Le transfert de la chaleur par conduction à la pièce 12 permet également d'atténuer les brusques variations de température au sein du matériau de la pièce à chauffer en supprimant notamment le pic de dépassement initial de température lors de la phase de montée en température ainsi que les phénomènes d'amortissement autour de la valeur de consigne de la température de chauffage, et notamment de la température déterminée en vue de la polymérisation ou de la réticulation de l'adhésif. Par ailleurs, le contrôle permanent de la température de chauffage est rendu particulièrement aisé dans la mesure où il est possible de monter un capteur de température à demeure sur l'induit intermédiaire fixe 50. L'installation illustrée sur la figure permet également d'assurer une très grande stabilité dans le temps de ses paramètres de fonctionnement étant donné notamment que le couplage électromagnétique entre l'inducteur et l'induit reste constant du fait de la liaison géométrique structurelle entre ces composants. On conçoit également que le leurre est une pièce de forme générale simple qui peut être réalisée en différentes versions en fonction de la forme de la pièce 12 à chauffer, ces différentes versions pouvant différer alors de par la forme de la plaque supérieure 52, et notamment de la face externe de cette dernière qui peut être conçue pour épouser intimement le profil de la pièce à chauffer. On comprend également aisément que la conception de l'installation 10 permet de s'affranchir des problèmes de précision du positionnement de la pièce 12 par rapport à la tête d'inducteur 42, le contact entre la pièce 12 et l'induit 50 étant toujours assuré de manière intime par les ressorts 24. REVENDICATIONS 1. Procédé de chauffage rapide d'une pièce (12), notamment d'un composant d'un véhicule automobile, au moyen d'un dispositif de chauffage par induction (36), caractérisé en ce qu'il consiste à interposer un induit intermédiaire (50) entre un inducteur (38, 42) du dispositif de chauffage (36) et la pièce à chauffer (12) pour transférer la chaleur à cette dernière par conduction thermique. 2. Installation pour le chauffage rapide d'une pièce (12), notamment d'un composant d'un véhicule automobile, du type comportant un dispositif de chauffage par induction (36), caractérisée en ce qu'elle comporte un induit intermédiaire (50) qui est interposé entre un inducteur (38, 42) du dispositif de chauffage (36) et la pièce (12) à chauffer à laquelle il transfére de la chaleur par conduction thermique. 3. Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'induit intermédiaire (50) est réalisé dans un matériau magnétique à résistivité électrique élevée. 4. Installation selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens pour maintenir une valeur déterminée de l'entrefer formé entre une tête (42) de l'inducteur et l'induit intermédiaire (50). 5. Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce lesdits moyens permettent un réglage de la valeur de l'entrefer. 6. Installation selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisée en ce qu'elle comporte un bâti (14) et un équipage (28) qui est monté mobile par rapport au bâti (14), selon au moins une direction de déplacement, et qui porte au moins une tête (42) de l'inducteur et l'induit intermédiaire (50). 7. Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'équipage (28) est monté mobile par rapport au bâti (14) à l'encontre de moyens élastiques de rappel (24) qui sollicitent l'induit intermédiaire (50) en contact avec la pièce à chauffer (12). 8. Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'équipage mobile (28) est monté coulissant sur des colonnes de guidage (22) du bâti (14) avec interposition de ressorts hélicoïdaux de compression (24) entre le bâti (14) et l'équipage mobile (28). 9. Installation selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisée en ce que l'équipage mobile comporte un cadre mobile (26, 30) sur lequel l'induit intermédiaire (50) est fixé par l'intermédiaire de supports (34) en matériau isolant de la chaleur et de l'électricité. 10. Installation selon l'une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisée en ce que l'induit intermédiaire (50) comporte une surface de contact avec la pièce à chauffer (12) qui épouse sensiblement la forme de la partie en vis-à-vis de la pièce (12).