Brevet FR2724874A1 — publié le 19960329

L'invention concerne un véhicule automobile possédant un circuit de liquide pour le refroidissement du moteur et/ou le chauffage du véhicule et un chauffage électrique supplémentaire. Le chauffage de l'habitacle des véhicules auto- mobiles s'effectue habituellement au moyen de l'eau de refroidissement du bloc-moteur, de manière que la chaleur développée dans le moteur à combustion interne soit déli- vrée en fonction des besoins à l'air s'écoulant dans l'habitacle. Cependant, cette chaleur est seulement dis- ponible après une certaine durée de fonctionnement, de sorte que l'entrée en action du chauffage est considérée insatisfaisante, surtout en saison froide. Egalement en raison de la mise au point de nouveaux moteurs, dans les- quels moins d'énergie calorifique est produite et évacuée par l'eau de refroidissement, on dispose de moins d'éner- gie calorifique pour chauffer le véhicule, au point que lorsque les températures extérieures sont extrêmement basses, elle ne suffit d'aucune manière pour chauffer le véhicule et que même lorsque le besoin de chauffage est normal, l'énergie utilisable crée seulement avec un re- tard considérable des températures agréables dans l'habi- tacle. Pour ces motifs, on a déjà proposé des chauf- fages d'appoint qui sont installés dans le canal ou conduit de guidage de l'air et cèdent la chaleur à l'air s'écoulant dans l'habitacle du véhicule. L'agencement d'un chauffage d'appoint entre un radiateur de chauffage d'un système de chauffage d'un véhicule et la cabine est décrit par exemple dans l'article de Burk, Krauss, Lâhle "Integrales Klimasystem fur Elektroautomobile", ATZ "Automobiltechnische Zeitschrift" tome 11, 1992. Par le document EP-A 0 243 077, on connaît en outre un chauffage électrique d'appoint pour un véhicule automobile, dans lequel des éléments de résistance à coefficient de température positif ou éléments CTP scnt en liaison de conduction thermique avec des ailettes ondu- lées et la chaleur générée par les éléments CTP est cédée par l'intermédiaire des ailettes à l'air traversant un canal ou conduit de guidage d'air. Par le document EP-A 0 516 112, on connait en plus un chauffage formé de plu- sieurs éléments CTP disposés dans un boîtier et montés entre des canalisations de raccordement, avec isolement vis-à-vis d'un boîtier renfermant l'ensemble. Le côté ex- térieur du boîtier est pourvu d'ailettes qui servent à agrandir la surface de transmission de la chaleur à l'air qui les balaie. Le document EP-A-0 573 691 décrit enfin un corps de chauffe CTP comprenant un élément CTP placé dans la cavité d'un profilé d'aluminium et amené en contact avec ce profilé sur une grande surface par la compression des petits côtés du profilé, afin qu'une bonne transmis- sion de chaleur soit possible de l'élément CTP au profilé d'aluminium. Le but de l'invention est de perfectionner un véhicule automobile possédant un circuit de liquide pour le refroidissement du moteur et/ou le chauffage du véhi- cule, de même qu'un chauffage électrique supplémentaire, de manière que ce dernier puisse non seulement servir à un échauffement plus rapide de l'air dans l'habitacle du véhicule, mais aussi à l'échauffement du liquide de re- froidissement du moteur. Partant d'un véhicule automobile du type géné- rique indiqué au début, on obtient ce résultat par le fait que le chauffage électrique supplémentaire est formé d'éléments de résistance à coefficient de température po- sitif ou éléments CTP fixés de manière que la chaleur soit transmise à la paroi d'au moins un canal parcouru par le liquide du circuit. Les avantages essentiels apportés par l'inven- tion résident dans la création, sans que cela demande une dépense pour la régulation, d'un dispositif de chauffage à sécurité intrinsèque et autorégulateur, qui sert non seulement de chauffage d'appoint pour l'air amené dans l'habitacle du véhicule, mais aussi à l'atteinte accélé- rée de la température de service du moteur du véhicule. Ce dispositif de chauffage est utilisable aussi pour le préchauffage, c'est-à-dire pour échauffer, avant le dé- part du véhicule, le liquide de refroidissement du moteur de propulsion du véhicule. Selon un mode de réalisation préféré de l'objet de l'invention, le canal est constitué d'un tube métal- lique pourvu de raccords d'arrivée et de retour et avec la surface latérale duquel les éléments CTP sont en contact direct. Les raccords possèdent habituellement une autre forme en section droite qu'un tube prévu pour la transmission de chaleur, de sorte que des tronçons de transition sont nécessaires entre le tube et les rac- cords. Afin de réduire la longueur hors tout, il convient donc que les raccords d'arrivée et de retour soient orientés au moins à peu près à angle droit par rapport à la direction longitudinale du tube. Dans la mesure o les éléments CTP doivent dé- livrer leur puissance de chauffage d'abord exclusivement au liquide de refroidissement du moteur et échauffent seulement indirectement l'air de l'habitacle du véhicule, il convient que le canal et les éléments CTP fixés à lui soient entourés d'une isolation thermique. De cette ma- nière, le chauffage supplémentaire peut être installé en dehors du bloc chauffage de construction classique. L'isolation assure que toute la chaleur soit apportée au liquide de refroidissement. Afin qu'une surface suffi- sante soit disponible pour chauffer le liquide, il est avantageux de prévoir au moins deux tubes disposés en pa- rallèle et dont les surfaces latérales sont en contact avec les éléments CTP. Ces tubes parallèles sont raccor- dés à une arrivée collective et un retour collectif. Le canal est réalisé de préférence sous la forme d'un tube plat et plusieurs éléments CTP sont disposés axialement l'un derrière l'autre sur au moins une grande face du tube. On obtient de cette manière un échauffement uni- forme de toute la paroi du tube et l'apparition de zones extrêmement chaudes est évitée. Suivant la forme et la grandeur de la surface d'appui ou de contact des éléments CTP, il est avantageux que ces éléments soient agencés en deux ou trois rangées parallèles. L'arrivée collective et le retour collectif des tubes plats, branchés en paral- lèle, peuvent être formés par les tuyaux collecteurs ou les boîtes à eau aux extrémités d'un échangeur de cha- leur, notamment au cas o les tubes font partie d'un corps de chauffe à tubes plats du système de chauffage du véhicule. Pour améliorer la transmission de chaleur entre le tube métallique et le liquide, il est avantageux de doter l'intérieur du tube de moyens pour agrandir la sur- face de transmission de chaleur et/ou pour créer des tur- bulences dans le liquide. Dans le but de réduire les moyens de raccorde- ment électrique à un minimum, le tube est utilisable en même temps comme l'une des bornes ou connexions élec- triques. Les éléments CTP sont alors connectés au pôle positif du réseau de bord par leur côté éloigné du tube, en particulier à l'aide d'un moyen de commutation appro- prié, et le tube, contre lequel sont appliqués les élé- ments CTP et avec lequel ces éléments sont en contact électrique, est connecté au pôle négatif du réseau de bord. Le moyen de commutation (ou de connexion/ décon- nexion) peut être actionné par exemple à la mise en marche du véhicule ou à l'aide d'un interrupteur horaire au cas o le chauffage supplémentaire sert à préchauffer le liquide de refroidissement. L'isolation entourant le tube et les éléments CTP, dans la mesure o une telle isolation est prévue, est formée de plaques ou de profi- lés de matière plastique électriquement non conductrice. Des pistes conductives sont prévues dans ce cas sur le côté intérieur des plaques ou profilés de matière plas- tique pour l'établissement du contact avec les éléments CTP. Afin que, au cas o une intervention est nécessaire, des réparations puissent être effectuées sans problèmes, l'ensemble du dispositif doit pouvoir être détaché sim- plement. Il est proposé dans ce but de prévoir des agrafes pour fixer les plaques ou profilés de matière plastique. Les éléments CTP sont de préférence montés en parallèle, de sorte que la chute de tension est faible et que la puissance de chauffage de tous les éléments est relativement uniforme. Il est cependant possible aussi de monter des éléments CTP ou des groupes de tels éléments en série, mais à condition que les éléments ou les groupes montés en série possèdent des coefficients de température différents. Il convient de fabriquer l'isola- tion thermique d'un matériau déjà employé dans les sys- tèmes de chauffage pour véhicules automobiles, de sorte qu'un recyclage ultérieur du véhicule ne fait pas appa- raître un matériau supplémentaire. Il est donc avantageux que l'isolation soit faite d'une matière plastique résis- tante aux températures élevées, de préférence de polyuré- thanne, polyamide ou polypropylène. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue de dessus, schématique, d'un chauffage électrique prévu en supplément; - la figure 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la figure 1; - la figure 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la figure 1, mais à plus grande échelle; - la figure 4 montre une variante de réalisa- tion par rapport à la figure 1; - la figure 5 est une coupe suivant la ligne V- V de la figure 4; - la figure 6 est une vue en bout prise suivant la flèche VI de la figure 4; et - la figure 7 représente un échangeur de chaleur à tubes plats dont quelques tubes sont chauffés électriquement. Les figures 1 et 2 représentent schématiquement un canal 1, parcouru par un liquide, dont les extrémités sont pourvues d'un raccord d'arrivée 2 et d'un raccord de retour 3. Ainsi que cela ressort de la figure 2, le canal 1 est constitué d'un tube plat 4 dont les extrémités dé- bouchent dans des tuyaux 6 et 7 orientés à angle droit par rapport à l'axe longitudinal du tube et qui forment respectivement le raccord d'arrivée 2 et le raccord de retour 3. Le côté supérieur et le côté inférieur du tube plat 4 portent chacun plusieurs éléments CTP plats, dési- gnés par 5, 5' et 5", qui sont placés l'un derrière l'autre le long du tube plat 4. Comme on peut le voir sur la figure 1, les éléments CTP 5, 5', 5", disposés l'un derrière l'autre, sont agencés en trois rangées paral- lèles a, b, c. Tous les éléments CTP 5, 5', 5" des ran- gées a, b et c sont connectés, par leur côté éloigné du tube plat 4, à un conducteur électrique ou une piste conductive relié(e) ou pôle positif 8 du réseau de bord. Par l'autre côté, les éléments CTP 5, 5', 5" sont en contact avec le tube plat, lequel est en métal et en par- ticulier en aluminium et connecté au pôle négatif 9 du réseau de bord. Les deux ensembles d'éléments CTP 5, 5', 5", l'un sur le côté supérieur et l'autre sur le côté infé- rieur du tube plat, sont identiques. Toute la surface du tube plat 4 est garnie de profilés de matière plastique qui recouvrent les éléments CTP 5, 5', 5", constituent une isolation thermique empêchant le rayonnement de cha- leur vers l'extérieur et garantissant que toute l'énergie calorifique des éléments CTP soit apportée au tube plat 4 et au liquide s'écoulant à travers lui. Dans le but d'agrandir la surface de transmission de chaleur à l'in- térieur du tube et de créer des turbulences dans le li- quide, on a prévu une tôle 12 formant chicane à l'inté- rieur. Les profilés 10 et 11 en matière plastique sont serrés l'un contre l'autre, avecinterposition du tube plat 4 au moyen d'agrafes 13 placées à cheval sur leurs bords. Sur la figure 3, qui est une représentation à plus grande échelle de la coupe suivant la ligne III-III sur la figure 1, on peut voir que les éléments CTP 5' des deux côtés du tube plat 4 sont appliqués directement contre la surface du tube et reliés, du côté éloigné de celui-ci, à un conducteur électrique ou une piste conduc- tive 14. Par leurs bordures 10' et 11', les profilés de matière plastique 10 et 11 s'appliquent contre la surface du tube plat 4 et l'empilage type sandwich ainsi obtenu est maintenu et assemblé par serrage au moyen des agra- fes 13. A l'intérieur du tube 4, se trouve la chicane 12, laquelle est de préférence en aluminium, comme le tube, et soudée à celui-ci. Les figures 4, 5 et 6 représentent un tube plat avec un raccord d'arrivée 18 et un raccord de retour 19 orientés dans la même direction que l'axe longitudinal du tube. En raison de la transition entre la section du tube plat et la section cylindrique circulaire à l'extré- mité extérieure des tronçons de raccordement, une cer- taine longueur est nécessaire dans ce cas pour le tronçon de raccordement. Un grand nombre d'éléments CTP sont dis- posés directement les uns à la suite des autres à la fois sur le côté supérieur et sur le côté inférieur du tube plat, de sorte que la surface chauffée s'étend sur toute la longueur du tube 20. Ce dernier est entouré, ensemble avec les éléments CTP 21 fixés sur lui, d'une isolation thermique 22 dont le matériau,est de préférence un poly- amide, du polyuréthanne ou du polyéthylène. La vue en bout de la figure 6 montre qu'une garniture intérieure 23 formant chicane est prévue dans le tube 20. La figure 7 représente un corps de chauffe 15 composé d'un grand nombre de tubes plats 16 s'étendant parallèlement et d'ailettes ondulées 17 disposées entre eux. Les extrémités des tubes 16 débouchent dans des boîtes à eau latérales 24 et 25, avec prévision sur la boîte à eau 24 des tubulures 26 et 27 pour le raccorde- ment au circuit de liquide. Sur chacun des tubes exté- rieurs 16', on a prévu, tout au long du tube et sur les deux côtés de celui-ci, un grand nombre d'éléments CTP , 30' qui s'appliquent contre une piste conductive 29, 29' par leur côté éloigné de la surface du tube. Ces pistes conductives 29 et 29' sont appuyées au moyen d'une isolation électrique appropriée ainsi que d'une ailette ondulée 32 sur le tube d'échangeur de chaleur suivant ou sur un élément latéral 33. Comme les tubes de l'échan- geur, de même que les ailettes ondulées et les éléments latéraux 33 sont en métal, de préférence en aluminium, le pôle négatif est formé de manière simple par les tubes plats 16', tandis que les pistes conductives sont connec- tées au pôle positif du réseau de bord. L'exécution selon la figure 7 ne nécessite pas d'isolation thermique puisque, pendant le fonctionnement du chauffage supplé- mentaire, c'est-à-dire lorsqu'une tension électrique est appliquée aux éléments CTP et qu'un courant électrique circule à travers ceux-ci, à la fois le liquide s'écou- lant par les tubes 16' et l'air passant par le corps de chauffe sont échauffés dans la zone des ailettes ondulées 32. REVENDICATIONS 1. Véhicule automobile possédant un circuit de liquide pour le refroidissement du moteur et/ou le chauf- fage du véhicule et un chauffage électrique supplémen- taire, caractérisé en ce que le chauffage électrique sup- plémentaire est formé d'éléments de résistance à coeffi- cient de température positif ou éléments CTP (5, 5', 5"; 21; 30, 30') fixés de manière que la chaleur soit trans- mise à la paroi d'au moins un canal (1) parcouru par le liquide du circuit. 2. Véhicule automobile selon la revendication 1, caractérisé en ce que le canal (1) est constitué d'un tube métallique (4; 16', 20) pourvu de raccords d'arrivée et de retour (2, 3; 18, 19; 26, 27) et avec la surface latérale duquel les éléments CTP (5, 5', 5"; 21; 30, 30') sont en contact direct. 3. Véhicule automobile selon la revendication 2, caractérisé en ce que les raccords d'arrivée et de re- tour (2, 3) sont orientés au moins à peu près à angle droit par rapport à la direction longitudinale du tube (4). 4. Véhicule automobile selon une des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que le canal (1) et les éléments CTP (5, 5', 5"; 21) fixés à lui sont entou- rés d'une isolation thermique (10, 11; 22). 5. Véhicule automobile selon une des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que le canal (1) est un tube plat (4, 16', 20) et plusieurs éléments CTP (5, ', 5"; 21; 30, 30') sont disposés axialement l'un der- rière l'autre sur au moins une grande face du tube. 6. Véhicule automobile selon la revendication , caractérisé en ce que les éléments CTP (5, 5', 5") sont agencés en deux ou trois rangées parallèles (a, b, c). 7. Véhicule automobile selon une des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que deux tubes parallèles (16') au moins sont prévus, dont les surfaces latérales sont en contact avec les éléments CTP (30, '). 8. Véhicule automobile selon la revendication 7, caractérisé en ce que les tubes parallèles (16') sont raccordés à une arrivée collective (26) et un retour col- lectif (27). 9. Véhicule automobile selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que les tubes (16') font partie d'un corps de chauffe (15) à tubes plats du système de chauffage du véhicule. 10. Véhicule automobile selon la revendication 2 ou une des revendications suivantes, caractérisé en ce que des moyens (12, 23) sont prévus dans le tube (4, 20) pour agrandir la surface de transmission de chaleur et/ou pour créer des turbulences dans le liquide. 11. Véhicule automobile selon la revendication 2, caractérisé en ce que les éléments CTP (5, 5', 5"; 30, ') sont connectables au pôle positif (8) du réseau de bord par leur côté éloigné du tube (4, 16'), et ce tube (4, 16'), contre lequel les éléments CTP (5, 5', 5"; 30, ') sont appliqués avec établissement d'une liaison électrique avec lui, est connecté au pôle négatif (9) du réseau de bord. 12. Véhicule automobile selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'isolation est formée de plaques ou de profilés (10, 11) de matière plastique non conductrice électriquement. 13. Véhicule automobile selon les revendications 11 et 12, caractérisé en ce que des pistes conductives sont prévues sur le côté intérieur des plaques ou profi- lés (10, 11) de matière plastique pour l'établissement du contact avec les éléments CTP (5, 5', 5"). 14. Véhicule automobile selon une des revendica- tions 4, 12 ou 13, caractérisé.en ce que des agrafes (13) sont prévues pour la fixation des plaques ou profilés (10, 11) de matière plastique. 15. Véhicule automobile selon une des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que les éléments CTP (5, 5', 5"; 21, 30, 30') sont connectés électriquement en parallèle. 16. Véhicule automobile selon une des revendica- tions 1 à 14, caractérisé en ce que les éléments CTP sont en partie au moins connectés électriquement en série et présentent des coefficients de température différents. 17 Véhicule automobile selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'isolation thermique (10, 11; 22) est formée d'une matière plastique résistante aux températures élevées, de préférence de polyuréthanne, po- lyamide ou polypropylène.