Brevet FR2791004A1 — publié le 20000922

I L'invention concerne un dispositif de chauffage électrique pour un véhicule automobile, comprenant un bloc chauffant constitué de plusieurs éléments chauffants disposés parallèlement et comportant des résistances CTP (à coefficient de température positif), ainsi que d'ailettes ondulées appliquées en liaison de conduction thermique contre les éléments chauffants, le bloc chauffant étant maintenu avec serrage par au moins un élément élastique dans un cadre. Le chauffage de l'habitacle de véhicules automobiles s'effectue habituellement par l'eau de refroidissement de l'ensemble moteur et de manière que la chaleur produite dans le moteur à combustion interne soit délivrée selon les besoins à l'air entrant dans l'habitacle. Or, cette chaleur est seulement disponible après une certaine durée de fonctionnement, de sorte que, surtout dans la saison froide, l'entrée en action du chauffage est ressentie comme insatisfaisante. La mise au point de moteurs nouveaux, optimisés en vue d'une faible consommation, dans lesquels moins d'énergie thermique est développée et évacuée par l'eau de refroidissement, a également eu pour effet que la quantité de chaleur disponible pour chauffer le véhicule est moindre. Aux basses températures extérieures, cette quantité de chaleur amoindrie ne suffit aucunement pour chauffer le véhicule; de plus, même lorsque le besoin de chauffage est normal, la faible quantité de chaleur disponible procure seulement une température confortable dans l'habitacle au bout d'un temps considérable après le départ. Il en va de même pour le chauffage de véhicules électriques. Pour les motifs indiqués ci-dessus, on a déjà proposé des chauffages d'appoint montés dans le conduit d'amenée d'air et délivrant la chaleur à l'air entrant dans l'habitacle. La disposition d'un chauffage d'appoint entre un échangeur de chaleur d'une installation de chauffage d'un véhicule et l'habitacle est décrite, par exemple, dans l'article de Burk, Krauss, Dr. Lôhle "Integrales Klimasystem fur Elektroautomobile", ATZ Automobiltechnische Zeitschrift, 11/1992. Différents systèmes de chauffage d'appoint ont déjà été développés. C'est ainsi que, par le document EP 0 350 528, on connaît un radiateur comprenant plusieurs éléments chauffants disposés en parallèle, rassemblés en un bloc et fixés dans un cadre. Chaque élément comporte des résistances CTP placées entre deux tôles, de l'autre côté desquelles se trouve une ailette ondulée qui est en liaison de conduction thermique avec la tôle. Le bloc chauffant est maintenu dans un cadre composé de rails extérieurs disposés parallèlement aux éléments chauffants et introduits par leurs extrémités dans des traverses. Les rails et les traverses sont reliés entre eux pour constituer le cadre de maintien. Afin d'établir le contact thermique entre les éléments chauffants et les ailettes, une bande-ressort ondulée est placée entre le bloc et les rails extérieurs. Cette bande-ressort s'appuie sur le rail et exerce une pression sur le bloc. La force sous laquelle les tôles sont pressées contre les résistances CTP et les éléments chauffants sont pressés contre les ailettes qui leur sont voisines, est une grandeur critique pour la puissance de chauffage. Ce dispositif de chauffage connu a l'inconvénient que les rails extérieurs doivent être conçus spécialement pour recevoir la banderessort. On utilise toujours deux bandes-ressorts, lesquelles s'appuient sur les rails. De ce fait, les éléments chauffants et les ailettes situés à l'extérieur, sont serrés plus fortement que ceux se trouvant à l'intérieur. Dans un cas défavorable, le contact entre les ailettes et les éléments chauffants et/ou entre les tôles et les résistances CTP peut être insuffisant, de sorte que la puissance du dispositif de chauffage est réduite. Un tel contact insuffisant risque surtout de se produire sur les éléments chauffants et les ailettes placés au milieu. Par le document DE 44 34 613, on connaît un dispositif de chauffage dont le cadre est en matière plastique. Le cadre est en deux moitiés, sur lesquelles sont formés des coins. À l'assemblage, les coins peuvent se courber et produire ainsi le serrage du bloc. L'inconvénient est qu'un cadre en matière plastique n'a qu'une faible durée de vie puisque la matière plastique subit un vieillissement, en particulier en raison des températures élevées, et perd sa stabilité avec le temps. Les forces de serrage transmissibles au bloc ne sont que très faibles. Par le document DE 197 06 199, on connait un autre dispositif de chauffage, pour lequel le problème du serrage du bloc chauffant est résolu par l'utilisation d'un cadre en matière thermoplastique dont les parties longitudinales opposées sont recourbées vers l'intérieur, de sorte que le bloc peut être maintenu serré (comprimé) entre elles. Un tel cadre ne permet que de faibles tolérances dans les dimensions du bloc chauffant et doit être adapté exactement à celui-ci. L'incorporation du bloc dans le cadre est très difficile parce que les parties longitudinales du cadre doivent être maintenues écartées l'une de l'autre par flexion pour que le bloc puisse être mis en place entre elles. Partant de cet état de la technique, I'invention vise à apporter un dispositif de chauffage électrique perfectionné qui soit de construction simple et plus économique et qui garantisse un serrage convenable et uniforme des éléments chauffants contenant les résistances CTP afin que de bons contacts électriques et de conduction thermique existent entre les différents composants. Le dispositif de chauffage doit être réalisé de manière que la force de serrage du bloc atteigne également les éléments chauffants situés à l'intérieur, ceci afin qu'une meilleure évacuation de la chaleur des résistances CTP se trouvant à l'intérieur soit garantie et qu'une puissance de chauffage plus élevée puisse être atteinte. Conformément à l'invention, on obtient ce résultat par un dispositif de chauffage, du type générique spécifié au début, qui est caractérisé en ce que l'élément élastique est une partie intégrante du bloc chauffant et placé entre deux éléments chauffants. Lorsque, conformément à l'invention, I'élément élastique fait partie intégrante du bloc chauffant et est placé entre deux éléments chauffants, il n'est pas nécessaire que les parties du cadre présentent des dispositifs de maintien particuliers pour un élément élastique. Comme la force de serrage, par laquelle les parties des éléments chauffants euxmêmes sont pressées les unes contre les autres et par laquelle ces éléments sont pressés contre les ailettes ondulées, diminue à mesure que la distance de l'élément élastique augmente, en raison des forces de frottement, il est possible, dans le cas du mode de réalisation selon l'invention, par un seul élément élastique, lequel est placé de préférence à peu près au milieu du bloc chauffant - de sorte qu'un nombre à peu près égal d'éléments chauffants se trouve des deux côtés de l'élément élastique -, de produire un serrage aussi efficace du bloc chauffant que celui réalisable par deux éléments élastiques prenant chacun appui sur une partie du cadre. Au cas o le bloc chauffant est très grand et comporte donc un grand nombre d'éléments chauffants et d'ailettes, il est possible d'incorporer plusieurs éléments élastiques dans le bloc, de manière à partager celuici de préférence en sous-ensembles ayant à peu près la même grandeur. En raison de l'incorporation de plusieurs éléments élastiques, les différents éléments chauffants et les ailettes voisines sont serrés nettement mieux, de sorte que le dispositif de chauffage selon l'invention présente une plus grande puissance de chauffage. L'invention permet d'économiser des coûts au niveau des matières premières et de la fabrication. De plus, le montage de tels dispositifs de chauffage ne pose pas de problèmes et est simplifié par rapport à l'état actuel de la technique puisque, dans le mode de réalisation selon l'invention, I'élément élastique peut remplacer une ailette ondulée de la manière la plus simple possible. Pour appliquer le mode de réalisation selon I'invention, il n'est donc pas nécessaire de changer la construction des dispositifs de chauffage connus jusqu'à présent, ni leur procédé de fabrication. Selon une exécution de construction simple de l'élément élastique, celui-ci est réalisé sous la forme d'une bande-ressort ondulée. D'après une exécution préférée de l'invention, I'élément élastique est une bande de tôle déformée qui présente alternativement des premières et des secondes portions de ressort semblables à des pattes dont les extrémités respectives sont recourbées suivant des directions contraires hors du plan de la bande, laquelle présente en outre des portions de base, l'agencement étant tel que les portions de base s'appuient sur l'un et les extrémités des premières et secondes portions de ressort s'appuient sur l'autre élément chauffant voisin. Un élément élastique ainsi réalisé a l'avantage, comparativement à une bande-ressort ondulée, que la résistance opposée à l'écoulement de l'air est accrue. En cas d'utilisation d'une bande-ressort ondulée en tant qu'élément élastique, I'air pourrait s'écouler à travers le dispositif de chauffage en ne rencontrant presque pas de résistance dans la zone de la bande-ressort, avec le résultat que l'air serait seulement échauffé de façon médiocre à cet endroit. Cet inconvénient est empêché par la réalisation mentionnée de l'élément élastique avec des portions de base et de ressort en forme de pattes. Un élément élastique ainsi réalisé, procure un meilleur serrage sur toute la longueur des éléments chauffants et un meilleur pressage des éléments chauffants contre les ailettes. Il en résulte une délivrance de puissance améliorée du dispositif de chauffage. Au cas o l'élément élastique présente des ajours, la perte de pression de l'air dans la zone de cet élément peut être adaptée à la perte de pression dans la partie restante du bloc chauffant par le choix de la grandeur et du nombre d'ajours. Ces derniers sont réalisables sous la forme de simples trous ou comme des ajours semblables à des ouïes. Le dispositif de chauffage selon l'invention est destiné à être utilisé en premier lieu dans une installation de chauffage ou de climatisation d'un véhicule automobile. Une telle installation, comportant donc un dispositif de chauffage tel que décrit ici, constitue un autre objet de l'invention. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: - la Figure 1 est une vue d'un dispositif de chauffage selon l'invention prise à partir du côté d'arrivée de l'air; et - la Figure 2 est une vue en perspective de l'élément élastique du dispositif de chauffage selon l'invention. La Figure 1 montre un dispositif de chauffage 10 comportant plusieurs éléments chauffants 14 logés dans un cadre 12 ensemble avec des ailettes ondulées 16 placées entre les éléments chauffants, avec lesquels elles constituent un bloc chauffant 18. Les ailettes 16 sont réalisées de préférence comme des ailettes ondulées à ouïfes afin d'accroître le pouvoir de transmission de chaleur, auquel cas la hauteur préférée des ailettes est de 8 à 16 mm et leur profondeur, c'est-à-dire la profondeur du bloc chauffant 18, est de préférence de 8 à 14 mm. Un élément chauffant 14 est réalisé comme décrit dans le document DE 197 32 010 dont le contenu est expressément considéré compris dans la présente description. L'élément chauffant 14 est plus exactement composé de deux tôles disposées parallèles et entre lesquelles se trouvent plusieurs résistances CTP. Ces dernières sont maintenues pour qu'elles ne puissent pas glisser et soient en même temps protégées contre l'humidité par un profil d'étanchéité. Ce profil est fabriqué d'un profil extrudé sans fin, de préférence en silicone, par la coupe à la longueur correspondant à celle de l'élément chauffant 14 et le découpage d'ajours dans lesquels les résis- tances CTP sont maintenues en place à distance les unes des autres. Le profil d'étanchéité présente, sur ses bords longitudinaux, des lèvres d'arrêt qui entourent les bords longitudinaux des tôles, de sorte que l'élément chauffant 14, après son assemblage, est maintenu à l'état assemblé par les tôles, elles-mêmes maintenues ensemble par les lèvres d'arrêt. Le cadre 12 est composé de parties longitudinales 30 et 32 disposées parallèlement aux éléments chauffants 14, ainsi que de parties trans- versales 34 et 36 orientées à angle droit par rapport aux parties longitudinales. Les parties transversales 34 et 36 sont constituées chacune de deux moitiés, désignées respectivement par 38', 40' et 38", 40". À leurs extrémités, les moitiés 38 et 40 des parties transversales présentent chacune une face d'appui et les faces d'appui situées l'une en face de l'autre renferment chaque fois un angle ouvert vers le bloc chauffant 18. Entre ces faces d'appui, sont maintenues les parties longitudinales 30 et 32, lesquelles présentent, tout au moins à leurs extrémités reliées aux parties trans- versales 34 et 36, au moins une zone en forme de coin en section droite, l'angle de ce coin correspondant à l'angle précité des faces d'appui opposées des parties transversales 30 et 32. Les parties longitudinales sont de préférence réalisées sous la forme de profils ayant une section droite trapézoïdale ou triangulaire. Les parties longitudinales 30 et 32 et trans- versales 34 et 36 sont reliées entre elles à leurs extrémités, en vue de la formation du cadre 12 fermé en lui-même, à l'aide de moyens d'assem- blage, tels que des vis, des rivets ou analogues, qui peuvent être enfilés à travers des trous 42, 44, 46, 48 préparés à cet effet. Les parties du cadre sont de préférence en métal, notamment en aluminium, et se présentent sous la forme de profilés extrudés. L'exemple de réalisation représenté sur la Figure 1 comprend douze éléments chauffants 14. Conformément à l'invention, entre les deux élé- ments chauffants 14' et 14" du milieu, on a interposé, à la place d'une ailette ondulée 16, un élément élastique 50 dont les dimensions correspondent à peu près à celles d'une telle ailette. L'élément élastique 50 est ainsi intégré dans le bloc chauffant 18. Il exerce une force en direction de la partie longitudinale 30 du cadre sur les éléments chauffants 14 placés à gauche de lui et, de façon correspondante, une force en direction de l'autre partie longitudinale 32 du cadre sur les autres éléments chauffants 14. De cette manière, les tôles des différents éléments chauffants 14 sont pressées contre les résistances CTP et les éléments chauffants 14 sont eux- mêmes pressés contre les ailettes 16 en vue de l'établissement des contacts électriques et thermiques. Dans une première exécution de l'invention, représentée sur la Figure 1, l'élément élastique 50 est réalisé comme une bande-ressort ondulée 52. Il est cependant fabriqué de préférence sous la forme d'une bande de tôle 54 avec des portions de ressort déformées, ainsi que le montre la Figure 2. La bande de tôle 54 présente, sur un côté longitudinal, des premières 56 et des secondes 58 portions de ressort semblables à des pattes et, sur son autre côté longitudinal, des premières 60 et des secondes 62 portions de base qui sont alternativement coudées d'environ 90 dans des directions contraires. Les portions de ressort 56 et 58 présentent des extrémités 64 et 66 qui sont respectivement recourbées dans des directions contraires hors du plan de la bande de tôle 54. Lorsque la bande 54, après sa déformation pour constituer l'élément élastique 50, est montée dans le dispositif de chauffage 10, les portions de base 60 et 62 s'appuient sur un élément chauffant voisin et les extrémités 64 et 66 des portions de ressort 56 et 58 s'appuient sur l'autre élément chauffant voisin, de sorte que la force de ressort de la bande déformée 54 assure le serrage de tous les composants du bloc chauffant 18. Selon une exécution, l'élément élastique 50 peut présenter des ajours qui sont réalisables comme de simples trous ou à la façon d'ouïes. Le nombre, la distribution et la grandeur des ajours ou trous peuvent être choisis pour que la perte de pression de l'air dans la zone de l'élément élastique 50 soit adaptée à la perte de pression de l'air dans les zones o se trouvent les ailettes ondulées 16. Bien que cela ne soit pas représenté sur le dessin, du courant peut être amené aux résistances CTP à travers les tôles entre lesquelles elles sont disposées, comme cela est décrit en détail, quant au principe, dans le document DE 197 32 010, auquel il est expressément fait référence ici. Sur la Figure 1, on perçoit simplement les extrémités 70 des tôles par lesquelles est amené le courant, extrémités qui sont reçues dans les parties5 transversales 34 et 36 du cadre. R E V E N D I C A T I ONS 1. Dispositif de chauffage électrique pour un véhicule automobile, comprenant un bloc chauffant (18) constitué de plusieurs éléments chauffants (14) disposés parallèlement et comportant des résistances CTP (à coefficient de température positif), ainsi que d'ailettes ondulées (16) appliquées en liaison de conduction thermique contre les éléments chauffants (14), le bloc chauffant étant maintenu avec serrage par au moins un élément élastique (50) dans un cadre (12), caractérisé en ce que l'élément élastique (50; 52; 54) est une partie intégrante du bloc chauffant (18) et placé entre deux éléments chauffants (14' et 14"). 2. Dispositif de chauffage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément élastique (50; 52) est placé à peu près au milieu du bloc chauffant (18), de sorte qu'un nombre à peu près égal d'éléments chauffants (14) est disposé des deux côtés de l'élément élastique (50; 52). 3. Dispositif de chauffage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément élastique (50) est réalisé comme une bande-ressort ondulée (52). 4. Dispositif de chauffage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément élastique (50) est réalisé comme une bande de tôle déformée (54) qui présente alternativement des premières (56) et des secondes (58) portions de ressort semblables à des pattes dont les extrémités (64 et 66) respectives sont recourbées suivant des directions contraires hors du plan de la bande de tôle, et qui présente des portions de base (60 et 62), l'agencement étant tel que les portions de base (60 et 62) s'appuient sur l'un et les extrémités (64 et 66) des premières et secondes portions de ressort (56 et 58) s'appuient sur l'autre élément chauffant voisin (14', 14"). 5. Dispositif de chauffage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément élastique présente des ajours. 6. Dispositif de chauffage selon la revendication 5, caractérisé en ce que les ajours sont semblables à des ouïes. 7. Installation de chauffage ou de climatisation d'un véhicule auto- mobile, caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif de chauffage électrique selon une des revendications précédentes.