Brevet FR2794605A1 — publié le 20001208

Dispositif de chauffage, en particulier pour un véhicule automobile L'invention concerne un dispositif de chauffage, en particulier pour un véhicule automobile, comprenant un bloc de chauffe entouré d'un cadre et pouvant être traversé par de l'air à chauffer et dans lequel sont disposés plusieurs éléments chauffants électriques qui peuvent être pilotés par un dispositif de commande muni de composants de commande qui dégagent de la chaleur. Un tel dispositif de chauffage est connu par le document DE 197 38 318 AI, en particulier destiné à être utilisé comme chauffage d'appoint pour un véhicule automobile, pour assurer un chauffage rapide de l'espace intérieur du véhicule lors d'un démarrage à froid du véhicule. Le dispositif de chauffage présente plusieurs unités de chauffage PTC rassemblées en un bloc de chauffe et entre lesquelles sont disposées respectivement des ailettes ondulées qui sont traversées par l'air à chauffer. Le bloc de chauffe, y compris les unités de chauffage PTC et les ailettes ondulées, est entouré d'un cadre. Sur ce cadre est fixé un dispositif de commande pour le pilotage des unités de chauffage PTC. Ici, des radiateurs auxquels sont reliés des transistors de puissance du dispositif de commande sont agencés sur un segment latéral du cadre, sur le côté qui est à l'opposé du bloc de chauffe. Les transistors de puissance représentent des composants de commande qui dégagent de la chaleur. La présence des radiateurs qui sont disposés au moins en partie dans le flux d'air d'un organe de transmission de chaleur placé en avant, garantit que l'air qui lèche les radiateurs assure en même temps un refroidissement des transistors de puissance. En même temps, la chaleur cédée par les transistors de puissance à l'air qui les lèche assure un échauffement complémentaire de l'air prévu pour l'espace intérieur du véhicule. Le but de l'invention consiste à créer un dispositif de chauffage du genre cité au début qui présente une construction simplifiée comparativement à l'état de la technique. Ce problème est résolu par le fait que les composants de commande qui dégagent de la chaleur sont intégrés dans l'espace entouré par le cadre, dans la région du bloc de chauffe. En intégrant spatialement les composants de commande qui dégagent 2 2794605 de la chaleur dans le bloc de chauffe et, de ce fait, dans l'espace entouré par le cadre, on assure le passage de l'air sur les composants de commande qui dégagent de la chaleur, quelle que soit la disposition du dispositif de chauffage derrière un organe de transmission de chaleur qui est d'une forme agrandie en conséquence, grâce à quoi on obtient avec une construction extrêmement simple un refroidissement des composants de commande et, en même temps, un échauffement complémentaire de l'air qu'il s'agit de chauffer. Les composants de commande peuvent être fixés, soit directement sur des parties correspondantes du bloc de chauffe, soit encore sur un côté intérieur du cadre. Dans une forme de réalisation de l'invention, il est prévu, associé à au moins un élément chauffant ou à au moins un groupe d'au moins deux éléments chauffants, un élément de commutation électronique, en particulier un transistor de puissance, qui représente un composant de commande qui dégage de la chaleur, et qui est relié à l'élément chauffant correspondant ou au groupe correspondant d'éléments chauffants par une liaison conductrice de l'électricité. Cette forme de réalisation est particulièrement bien appropriée pour la commande d'unités de chauffage PTC, le dispositif de commande comprenant une électronique de puissance munie des éléments de commutation électroniques, en particulier des transistors de puissance, ainsi qu'une logique de pilotage associée à l'électronique de puissance, comme ceci est connu en principe par le document DE 197 38 318 AI. Dans une autre forme de réalisation de l'invention, les éléments chauffants sont munis de prolongements de contact conducteurs de l'électricité qui font saillie sur le côté frontal dans la direction longitudinale des éléments chauffants, et sur lesquels les éléments de commutation électroniques correspondants sont fixés. De préférence, pour former les prolongements de contact conducteurs de l'électricité, on prolonge simplement jusqu'à une extrémité frontale les tôles de contact qui forment de toute façon des parties de plafond ou de plancher dans les unités de chauffage PTC. Ceci garantit une fixation simple et sûre des éléments de commutation électroniques. Dans une autre forme de réalisation de l'invention, les éléments de commutation électroniques sont fixés sur les prolongements de contact par des liaisons agissant par action de force, par continuité de matière ou par sûreté de forme. Des possibilités d'assemblage appropriées sont en particulier le collage, le soudage, le serrage, le rivetage ou le boulonnage. Selon une autre forme de réalisation de l'invention, les éléments de commutation électroniques sont fixés aux prolongements de contact par des dispositifs de serrage. Les 3 2794605 dispositifs de serrage entourent les éléments de commutation électroniques, du moins par endroits, de telle manière qu'on puisse obtenir en particulier une fixation opérant par sûreté de forme. Les dispositifs de serrage sont de préférence réalisés sous la forme de radiateurs, en ce sens qu'ils sont fabriqués en une matière conductrice de la chaleur, de préférence en métal. Dans une autre forme de réalisation de l'invention, les dispositifs de serrage sont munis de ponts conducteurs les reliant chacun à un prolongement de contact d'un élément de chauffage adjacent. De cette façon, il est possible de connecter au moins deux éléments chauffants en parallèle ou en série avec des moyens simples, de sorte qu'un seul élément de commutation électronique est prévu pour la mise en circuit ou hors circuit d'un groupe d'au moins deux éléments chauffants. Le nombre des éléments de commutation électroniques à utiliser peut ainsi être réduit. Selon une autre caractéristique de l'invention, les dispositifs de serrage sont ancrés dans une partie latérale du cadre. De cette façon, les éléments de commutation électroniques sont reliés aussi bien aux prolongements de contact du bloc de chauffe qu'au cadre. Selon une autre caractéristique de l'invention, les dispositifs de serrage sont fixés chacun sur deux prolongement de contact adjacents, par une liaison opérant par action de force ou continuité de matière. De cette façon, les dispositifs de serrage, s'ils sont réalisés conducteurs de l'électricité, peuvent aussi former directement les ponts conducteurs pour la connexion électrique de deux éléments chauffants adjacents. Selon une autre caractéristique de l'invention, les dispositifs de serrage sont munis de segments de retenue opérant par sûreté de forme ou par action de force pour la fixation des éléments de commutation électroniques. Les dispositifs de serrage peuvent donc être utilisés d'une façon simple aussi bien pour établir la liaison conductrice de l'électricité de deux éléments chauffants que pour fixer chacun un élément de commutation électronique. Selon une autre caractéristique de l'invention, le bloc de chauffe est muni d'ailettes ondulées qui s'étendent entre les éléments chauffants et qui, en se prolongeant, s'étendent chacune entre deux prolongements de contact d'éléments chauffants adjacents. De cette façon, on est certain d'obtenir une évacuation particulièrement bonne de la chaleur ainsi qu'un soutien des prolongements de contact, en particulier dans la région du montage des éléments de commutation électroniques. 4 2794605 Dans une autre forme de réalisation de l'invention, des moyens de transmission de données destinés au pilotage des éléments de commutation électroniques placés dans le bloc de chauffe, sont intégrés dans la partie latérale du cadre. De cette façon, des lignes d'alimentation en courant ainsi que des bus de données s'étendent à l'intérieur de la partie latérale du cadre cependant qu'un raccordement embrochable correspondant peut être prévu contre le côté extérieur du cadre. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortent de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation de l'invention, qui est représenté sur les dessins. La Fig. 1 montre une vue d'une forme de réalisation d'un dispositif de chauffage selon l'invention comprenant un bloc de chauffe formé d'unités de chauffage PTC et d'ailettes ondulées interposées entre elles et la Fig. 2 est une représentation en perspective d'un fragment du dispositif de chauffage selon la Fig. 1. Un dispositif de chauffage I selon les Fig. I et 2 est prévu pour être utilisé dans un véhicule automobile, en qualité de chauffage d'appoint, pour chauffer l'air qui doit être envoyé à l'espace intérieur du véhicule automobile aussi longtemps que la chaleur cédée par le circuit de chauffage et de refroidissement du moteur à combustion interne du véhicule ne suffit pas encore pour assurer un chauffage suffisant de l'espace intérieur du véhicule. Le dispositif de chauffage comprend un bloc de chauffe 2 qui est composé de plusieurs éléments chauffants électriques disposés parallèlement entre eux, présentés sous la forme d'unités de chauffage PTC 5, ainsi que d'une pluralité d'ailettes ondulées 6 disposées entre ces unités de chauffage PTC 5. Le bloc de chauffe 2 est tenu dans un cadre 3, 4 qui entoure entièrement le bloc de chauffe 2. Sous l'aspect de la construction de principe du bloc de chauffe, le dispositif de chauffage I correspond à un dispositif de chauffage électrique tel que celui qui est connu par le document DE 197 38 318 AI ou par le document DE 44 34 613 AI. Aux unités de chauffage PTC 5 est associé un dispositif de commande composé d'une logique de pilotage et d'une électronique de puissance, les composants de commande qui dégagent de la chaleur, ici des éléments de commutation électroniques constitués par des transistors de puissance 7, étant intégrés spatialement à l'intérieur du cadre 3, 4, dans la région prévue pour le bloc de chauffe 2. Tous les transistors de puissance 7 sont connectés, par l'intermédiaire de lignes de transmission de données, non référencés en détail, à une partie latérale 4 du cadre 3, 4, et ils sont positionnés dans s 2794605 une région du bloc de chauffe 2 qui est adjacente à la partie latérale 4. Des lignes de transmission de données correspondantes ainsi que des lignes d'alimentation électrique correspondantes sont intégrées dans la partie latérale 4 et, côté entrée, un raccordement embrochable 10 pour les lignes de transmission de données est disposé sur un côté s extérieur de la partie latérale 4 du cadre 3, 4. Les transistors de puissance 7 prévus pour la commande des unités de chauffage PTC 5 sont connectés chacun à un prolongement de contact 8 des unités de chauffage PTC 5 correspondantes. Ces prolongements de contact correspondants 8 sont constitués par des prolongements frontaux de tôles de contact intégrées dans les unités de 0o chauffage PTC 5, qui font saillie au-delà du profil d'enveloppe des éléments chauffants PTC en direction de la partie latérale 4 du cadre 3, 4, et qui recouvrent sur les deux côtés les éléments PTC contenus dans l'unité de chauffage PTC. Pour connecter les transistors de puissance 7 aux prolongements de contact 8, ces derniers sont fixés sur les prolongements de contact 8, soit par des liaisons opérant par continuité de matière, de préférence par collage, soit par des liaisons opérant par sûreté de forme, par rivetage ou boulonnage, soit, finalement par des liaisons opérant par action de force, par serrage. Dans l'exemple de réalisation selon les Fig. I et 2, il est prévu au total cinq transistors de puissance 7 auxquels sont associés respectivement cinq groupes a, b, c, d, e comprenant chacun deux unités de chauffage PTC 5. Tous les transistors de puissance 7 sont fixés sur les prolongements de contact 8 au moyen de différents dispositifs de serrage 9a à 9e. Deux éléments chauffants 5 adjacents sont connectés électriquement l'un à l'autre par un dispositif de serrage 9_a à 9e, par le fait qu'une des deux tôles de contact de chaque paire de tôles de contact qui enferment entre elles un élément de chauffage PTC sont prolongées en direction de la partie latérale 4 du cadre 3, 4 pour constituer chacune un prolongement de contact 8 ou 17 respectivement. Dans l'exemple de réalisation représenté, ce sont là les tôles de contact mutuellement opposées d'éléments chauffants adjacents, de sorte que, sous l'effet du pont conducteur formé au moyen du dispositif de serrage correspondant 9a à 9e, il se forme une connexion en série entre deux éléments chauffants adjacents de chaque groupe a à e. Pour obtenir, d'une part, une consolidation et un soutien des prolongements de contact 8, 17 encadrés par le pont conducteur du dispositif de serrage correspondant 9a à 9e et, d'autre part, une bonne évacuation de la chaleur, également dans la région des prolongements de contact prolongés 8, 17, les ailettes ondulées 6 sont prolongées dans la région comprise entre les 6 2794605 prolongements de contact adjacents 8, 17, à peu près jusqu'aux extrémités frontales des prolongements de contact 8, 17. Les transistors de puissance 7 sont disposés chacun sur le côté extérieur du prolongement de contact 8 correspondant qui est à l'opposé de l'ailette ondulée prolongée 6. Pour assurer un complément de fixation et pour constituer l'unique montage des transistors de puissance 7 sur les prolongements de contact 8, chaque dispositif de serrage 9a à 9e est muni d'un segment de retenue 11, 12, 13, 14, 15 respectivement en forme de patte qui entoure le transistor de puissance 7, au moins par endroits, et le bloque par sûreté de forme. Dans l'exemple de réalisation selon les Fig. I et 2, tous les io transistors de puissance 7 sont fixés et/ou immobilisés avec différents segments de retenue 11 à 15, tandis que, pour une forme de réalisation utilisée en pratique, on prévoira de préférence seulement une configuration unique d'un segment de retenue, qui est de même configuration pour le montage et/ou la fixation de tous les transistors de puissance. Les segments de retenue 1 I à 15 peuvent encore exercer une force de serrage sur les transistors de puissance par le fait qu'ils sont tenus avec possibilité de céder élastiquement dans certaines limites grâce à leur forme de patte. Les segments de retenue 11, 12 et 15 des dispositifs de serrage 9a, 9b et 9e sont ancrés en supplément sur la partie latérale 4 du cadre 3, 4 au moyen d'une nervure d'appui 16, afin de réduire les éventuelles sollicitations des lignes de raccordement des transistors de puissance 7 respectifs. Etant donné qu'aussi bien les prolongements de contact 8, 17 que les dispositifs de serrage 9a à 9e, y compris les segments de retenue 1 1 à 15, sont fabriqués en une matière conductrice de l'électricité aussi bien que de la chaleur, de préférence en un métal, les segments de retenue 1 1 à 15 ainsi que les prolongements de contact 8 forment des radiateurs pour les transistors de puissance 7, en ce sens qu'en service, avec leurs régions appuyées à plat, ils peuvent céder en supplément au flux d'air qui les lèche la chaleur correspondante du transistor de puissance 7. Ceci d'autant mieux que les ailettes ondulées sont prolongées jusque dans la région de montage des transistors de puissance 7. Etant donné que les transistors de puissance 7 sont disposés à l'intérieur de l'espace qui est entouré par le cadre 3, 4 et, de cette façon, entièrement traversé par l'air, on obtient d'une façon particulièrement simple un bon refroidissement des transistors de puissance 7, avec en même temps un chauffage additionnel de l'air qui traverse. 7 2794605 REVENDICATIONS 1. Dispositif de chauffage, en particulier pour un véhicule automobile, comprenant un bloc de chauffe entouré d'un cadre et pouvant être traversé par de l'air à chauffer et dans lequel sont disposés plusieurs éléments chauffants électriques qui peuvent être pilotés par un dispositif de commande muni de composants de commande qui dégagent de la chaleur, caractérisé en ce que les composants de commande (7) qui dégagent de la chaleur sont intégrés dans l'espace entouré par le cadre (3, 4), dans la région du bloc de chauffe (2). 2. Dispositif de chauffage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu, associé à au moins un élément chauffant (5) ou à au moins un groupe (a à e) d'au moins deux éléments chauffants (5), un élément de commutation électronique, en particulier un transistor de puissance (7) qui représente un composant de commande qui dégage de la chaleur et qui est relié à l'élément chauffant (5) correspondant ou au groupe (a à e) correspondant d'éléments chauffants (5). 3. Dispositif de chauffage selon la revendication 2, caractérisé en ce que les éléments chauffants (5) sont munis de prolongements de contact (8) conducteurs de l'électricité qui font saillie sur le côté frontal dans la direction longitudinale des éléments chauffants (5), et sur lesquels les éléments de commutation électroniques (7) correspondants sont fixés. 4. Dispositif de chauffage selon la revendication 3, caractérisé en ce que les éléments de commutation électroniques (7) sont fixés sur les prolongements de contact (8) par des liaisons opérant par action de force, par continuité de matière ou par sureté de forme. 5. Dispositif de chauffage selon la revendication 4, caractérisé en ce que les éléments de commutation électroniques (7) sont fixés aux prolongements de contact (8) par des dispositifs de serrage (9a à 9e). 6. Dispositif de chauffage selon la revendication 5, caractérisé en ce que les dispositifs de serrage (9a à 9e) sont munis de ponts conducteurs les reliant chacun à un prolongement de contact (1 7) d'un élément chauffant (5) adjacent 8 2794605 7. Dispositif de chauffage selon la revendication 5, caractérisé en ce que les dispositifs de serrage (9a, 9b, 9e) sont ancrés dans une partie latérale (4) du cadre (3, 4). 8. Dispositif de chauffage selon la revendication 6, caractérisé en ce que les dispositifs de serrage (9a à 9e) sont retenus chacun sur deux prolongements de contact adjacents (8, 17) par des liaisons opérant par action de force ou par continuité de matière. 9. Dispositif de chauffage selon la revendication 8, caractérisé en ce que les dispositifs de serrage (9a à 9e) sont munis de segments de retenue (1 1 à 15) opérant par sûreté de forme et/ou par action de force pour la fixation des éléments de commutation électroniques (7). 10. Dispositif de chauffage selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bloc de chauffe (2) est muni d'ailettes ondulées (6) s'étendant entre les - éléments chauffants (5) qui, en se prolongeant, s'étendent chacune entre deux prolongements de contact (8, 17) d'éléments chauffants (5) adjacents. 1 1. Dispositif de chauffage selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, dans la partie latérale (4) du cadre (3, 4), sont intégrés des moyens de transmission de données destinés au pilotage des éléments de commutation électroniques (3) contenus à l'intérieur d'un bloc de chauffe (2).