Brevet FR3073116A1 — publié le 20190503

L'invention concerne une unité de chauffage pour véhicule automobile. L'invention s'applique plus particulièrement aux appareils de ventilation, chauffage et/ou climatisation de véhicules automobiles (dite HVAC, de l'anglais « Heating, Ventilation and Air-Conditioning » en anglais). Dans le domaine automobile, il est connu de munir les véhicules automobiles d'un dispositif de chauffage. Un tel dispositif de chauffage peut io notamment être mis en oeuvre pour chauffer de l'air avant qu'il ne pénètre dans l'habitacle du véhicule automobile. En particulier dans le cadre des véhicules automobiles hybrides ou électriques, il est connu de mettre en oeuvre un dispositif de chauffage dit « à haute tension ». 15 Le dispositif de chauffage comprend classiquement des unités de chauffage, reçues chacune dans un tube, les tubes étant en contact avec des plaques et/ou des ailettes visant à améliorer l'échange thermique avec l'air à chauffer qui circule à l'extérieur des tubes. Chaque unité de chauffage comprend par exemple un ou plusieurs 20 moyens de chauffe alimenté(s) électriquement par deux électrodes, l'ensemble comprenant le(s) moyen(s) de chauffe et des deux électrodes étant recouvert par des éléments isolants électriques. Le moyen de chauffe est par exemple un élément à coefficient de température positive (ou PTC, de l'anglais « Positive Temperature Coefficient »). 25 Afin d'assurer un fonctionnement optimal du dispositif, et en particulier d'éviter tout court-circuit au niveau des électrodes, il est nécessaire d'éviter l'infiltration de fluide ou de contaminants, tels que des poussières, dans l'unité de chauffage. Dans les dispositifs de chauffage existants, une étanchéité est à cet effet 30 réalisée au niveau des deux extrémités du tube dans lequel est disposée l'unité de chauffage. Toutefois, il peut être avantageux de faire circuler du fluide, tel que l'air à chauffer, à l'intérieur du tube de façon à favoriser l'échange thermique entre 2 le fluide et le moyen de chauffe, et ainsi optimiser le fonctionnement du dispositif de chauffage. En outre, l'étanchéité réalisée au niveau des extrémités du tube peut être longue et difficile à réaliser, nécessitant une étape de soudure, et entrainant 5 un surcoût lors de la fabrication du dispositif de chauffage. Le but de l'invention est de remédier au moins partiellement à ces inconvénients. A cet effet, la présente invention a pour objet une unité de chauffage comprenant au moins un bloc chauffant configuré pour générer de la chaleur, l'unité de chauffage comprenant un élément d'étanchéité surmoulant au moins partiellement le bloc chauffant pour assurer l'étanchéité du bloc chauffant. Selon une réalisation, le bloc chauffant est positionné entre au moins deux éléments isolants, l'élément d'étanchéité surmoulant au moins partiellement les deux éléments isolants. Selon une autre réalisation, chaque élément isolant comprend une face externe, les faces externes comprenant une partie dépourvue d'élément d'étanchéité. Selon une autre réalisation, les deux éléments isolants sont configurés pour former une chambre de chauffage dans laquelle est disposé le bloc chauffant. Selon une autre réalisation, l'élément d'étanchéité est disposé dans la chambre de chauffage formée par les éléments isolants. Selon une autre réalisation, l'élément d'étanchéité est configuré pour assembler solidairement les éléments isolants l'un à l'autre. Selon une autre réalisation, l'élément d'étanchéité est un matériau durcissable choisi parmi un colle ou gel silicone, un caoutchouc, une colle ou gel polyuréthane, et une colle ou gel époxy. Selon une autre réalisation, le bloc chauffant comprend au moins un moyen de chauffe et deux électrodes en contact avec le moyen de chauffe. L'invention concerne également un dispositif de chauffage pour véhicule automobile comprenant au moins une unité de chauffage selon l'invention et 3 un tube, l'unité de chauffage étant disposée à l'intérieur du tube. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'une unité de chauffage selon l'invention, comprenant au moins les étapes consistant à : - disposer le bloc chauffant dans un moule, et 5 - surmouler le bloc chauffant avec l'élément d'étanchéité. Selon une réalisation, l'étape pour surmouler le bloc chauffant est réalisée en comprimant le bloc chauffant dans le moule. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au io cours de la description explicative détaillée qui va suivre, de plusieurs modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples purement illustratifs et non limitatifs, en référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels : la figure 1A représente une vue de face d'un dispositif de chauffage 15 pour véhicule automobile ; la figure 1B représente une vue en coupe selon le plan de coupe IB du dispositif de chauffage de la figure 1A; la figure 2 représente une vue éclatée en perspective d'une unité de chauffage dépourvue d'élément d'étanchéité selon une réalisation de 20 l'invention; la figure 3 représente une vue en perspective de l'unité de chauffage dépourvue d'élément d'étanchéité de la figure 2 dans une configuration assemblée ; - La figure 4A représente une vue en perspective de l'unité de 25 chauffage la figure 3 surmoulée par un élément d'étanchéité ; la figure 4B représente une vue en coupe selon le plan de coupe IVB de l'unité de chauffage et du bloc chauffant de la figure 4A ; - les figures 5A-5F représentent des vues en coupe d'une unité de chauffage et d'un bloc chauffant surmoulés par un élément 30 d'étanchéité selon d'autres exemples de réalisation de l'invention ; et la figure 6 représente un vue de dessus d'un exemple de moule pour surmouler l'unité de chauffage et le bloc chauffant de la figure 3 avec 4 l'élément d'étanchéité afin d'obtenir l'unité de chauffage surmoulée de la figure 4A. Dispositif de chauffage Comme illustrée sur les figures 1A et 1B, l'invention concerne un 5 dispositif de chauffage 1 pour véhicule automobile. Un tel dispositif de chauffage 1 est en particulier mis en oeuvre dans les véhicules automobiles électriques et/ou hybrides. Le dispositif de chauffage 1 peut permettre le chauffage d'air à destination d'un habitacle du véhicule automobile. Cependant, le dispositif io de chauffage 1 peut également permettre de chauffer un autre fluide, tel que le fluide de refroidissement pour un moteur thermique ou de l'eau pour un circuit d'eau de chauffage de l'habitacle du véhicule électrique. Un tel dispositif de chauffage 1 comprend une pluralité de modules de chauffage 2. Les modules de chauffage 2 sont en contact avec des ailettes 15 3 d'échange thermique. Les ailettes 3 sont configurées pour dissiper la chaleur au contact du fluide à chauffer. Les modules de chauffage 2 sont superposés les uns par rapport aux autres, selon une direction d'empilement Y, les ailettes 3 s'étendant entre les modules de chauffage 2. 20 Les modules de chauffage 2 s'étendent principalement selon une direction longitudinale X. La direction longitudinale X est orthogonale à la direction d'empilement Y des modules de chauffage 2. Le module de chauffage 2 comprend une unité de chauffage 4 pouvant être reçue dans un tube 5 comme visible sur la figure 1 B. 25 Comme illustrée sur la figure 2, l'unité de chauffage 4 comprend un bloc chauffant 5, avantageusement électrique. Le boc chauffant 5 comprend deux électrodes 6, 7 et au moins un moyen de chauffe 8 configuré pour générer de la chaleur. Selon une réalisation, le corps de chauffe 8 est un élément à coefficient 30 de température positif (appelés également élément PTC pour « Positive Température Coefficient » en anglais). Un élément PTC est configuré pour générer de la chaleur à partir d'un courant électrique. 5 Comme visible sur la figure 2, le bloc chauffant 5 peut comprendre une pluralité de moyens de chauffe 8. Les moyens de chauffe 8 sont répartis, de préférence régulièrement, selon la direction longitudinale X. Les électrodes 6, 7 sont configurées pour faire circuler un courant 5 électrique dans les moyens de chauffe 8. Les électrodes 6, 7 permettent avantageusement d'appliquer une haute tension aux moyens de chauffe 8, par exemple comprise entre 100 V et 1000 V. Comme illustrée plus particulièrement sur les figures 2 et 4B, chaque électrode 6, 7 a une forme rectangulaire et s'étend dans la direction io longitudinale X. Chaque électrode 6, 7 comprend ainsi une face interne 6a, 7a et une face externe 6b, 7b, avantageusement parallèles l'une à l'autre. On comprend les expressions « interne» et « externe » selon la présente invention comme désignant ce qui est respectivement plus proche et plus éloigné, relativement aux moyens de chauffe 8. 15 Lorsque le bloc chauffant 5 est assemblé, les moyens de chauffe 8 sont disposés entre les électrodes 6, 7. Plus précisément, les électrodes 6, 7 enserrent les moyens de chauffe 8, de sorte que les électrodes 6, 7 et les moyens de chauffe 8 sont superposés selon la direction d'empilement Y orthogonale à la direction longitudinale X. Chaque moyen de chauffe 8 vient 20 avantageusement en contact avec les faces internes 6a, 7a des électrodes 6, 7. L'unité de chauffage 4 comprend également au moins deux éléments isolants électriques 9, 10. Les éléments isolants 9, 10 sont configurés pour permettre une isolation électrique du bloc chauffant 5. Les éléments isolants 25 9, 10 sont également configurés pour permettre une conduction thermique de la chaleur générée par les moyens de chauffe 8. Comme illustré plus particulièrement sur les figures 2, 4B et 3, chaque élément isolant 9, 10 a une forme rectangulaire et s'étend dans la direction longitudinale X. Chaque élément isolant 9, 10 comprend ainsi une face 30 interne 9a, 10a et une face externe 9b, 10b, avantageusement parallèles l'une à l'autre (les expressions « interne » et « externe » devant être comprises comme précédemment). 6 Les éléments isolants 9, 10 enserrent le bloc chauffant 5, de sorte que les éléments isolants 9, 10 et le bloc chauffant 5 sont superposés selon la direction d'empilement Y orthogonale à la direction longitudinale X. Chaque face interne 9a, 10a d'un élément isolant 9, 10 vient avantageusement au 5 contact avec la face externe 6b, 7b d'une des électrodes 6, 7. Selon une réalisation, les deux éléments isolants 9, 10 sont agencés l'un avec l'autre pour former une chambre de chauffage 13 dans laquelle est disposé le bloc chauffant 5. Selon cette réalisation, chaque élément isolant 9, 10 comprend un rebord 10 11, 12 faisant saillie depuis sa face interne 9a, 10a. Le rebord 11, 12 s'étend sur une partie, voir sur la totalité, du pourtour de l'élément isolant 9, 10. Les rebords 11, 12 des deux éléments isolants 9, 10 sont en regard l'un de l'autre de sorte à délimiter la chambre de chauffage 13, comme visible par exemple sur la figure 4B, 5A, 5B et 5C. 15 La chambre de chauffage 13 peut être ouverte sur l'extérieur comme cela est visible par exemple sur la figure 3. En particulier, les éléments isolants 9, 10 peuvent former une ouverture 18, en particulier au niveau de l'extrémité 4a de l'unité de chauffage 4, permettant de relier la chambre de chauffage 13 avec l'extérieur. 20 En outre, les rebords 11, 12 des deux éléments isolants 9, 10 peuvent également ne pas être en contact l'un avec l'autre, comme illustré sur la figure 5C. Selon une autre réalisation, les deux éléments isolants 9, 10, notamment les faces internes 9a, 10a, sont substantiellement planes. En particulier, les 25 deux éléments isolants 9, 10 ne comprennent pas de rebord, comme illustré sur les figures 5D, 5E et 5F. Afin que du courant électrique circule dans le bloc chauffant 5, chaque électrode 6, 7 comprend un terminal électrique 14, 15 visible en particulier sur les figure 2 et 3. Les terminaux 14, 15 sont disposés à une extrémité 4a 30 de l'unité de chauffage 4 selon la direction longitudinale X. Comme illustrés par exemple sur les figures 2 et 3, les terminaux 14, 15 peuvent se présenter sous forme de fiches ou connectiques faisant saillie depuis les 7 éléments isolants 9, 10 de l'unité de chauffage 4. Les deux terminaux 14, 15 sont avantageusement situés au niveau de la même extrémité 4a de l'unité de chauffage 4. L'unité de chauffage 4 selon l'invention comprend également un élément 5 d'étanchéité 17. L'élément d'étanchéité 17 est configuré pour assurer l'étanchéité du bloc chauffant 5. Selon une réalisation, l'élément d'étanchéité 17 est également configuré pour fixer solidairement les deux éléments isolants 9, 10 entre eux. io On comprend les expressions « étanchéité » et « étanche » selon la présente invention comme désignant un élément permettant de prévenir l'introduction d'un fluide, en particulier d'eau, ou également de tous autres contaminants au contact du bloc chauffant 5 depuis l'extérieur. On comprend l'expression « extérieur » selon la présente invention 15 comme désignant ce qui est situé en dehors de l'unité de chauffage 4. Selon l'invention, l'élément d'étanchéité 17 se présente initialement sous la forme d'un produit fluide, visqueux ou pâteux, apte à se solidifier par la suite. L'élément d'étanchéité 17 peut être en un matériau durcissable, tel qu'un 20 polymère silicone. L'élément d'étanchéité 17 peut en particulier être un matériau thermodurcissable, tel qu'un polymère utilisé de façon courante pour enrober des circuits électroniques (également appelé « potting » en anglais). A titre d'exemple non limitatif, l'élément d'étanchéité 17 peut être choisi parmi une colle ou gel silicone, un caoutchouc, une colle ou gel 25 polyuréthane, une colle ou gel époxy. L'élément d'étanchéité 17 est avantageusement résistant à la température. L'élément d'étanchéité surmoule le bloc chauffant 5 de l'unité de chauffage 4. 30 On comprend l'expression « surmoulé » selon la présente invention comme désignant un élément disposé autour du bloc chauffant 5 une fois le 8 bloc chauffant assemblé. L'élément d'étanchéité permet ainsi d'assurer l'étanchéité du bloc chauffant 5. L'élément d'étanchéité 17 n'est toutefois pas disposé entre les électrodes 6, 7 et les moyens de chauffe 8, ceci afin de ne pas gêner la conduction 5 électrique dans le bloc chauffant 5. Selon les réalisations de l'invention illustrées sur les figures 5E et 5F, l'élément d'étanchéité 17 peut être disposé entre les éléments isolants 9, 10. De cette façon, l'étanchéité du bloc chauffant est assurer par l'élément d'étanchéité et les éléments isolants 9, 10. io En particulier, selon la réalisation de la figure 5E, l'élément d'étanchéité est disposé jusqu'à l'extrémité, c'est-à-dire au bord, des éléments isolants 9, 10. Toutefois cette réalisation n'est pas limitative et l'élément d'étanchéité 17 peut être disposé au-delà ou avant l'extrémité des éléments isolants 9, 10, comme illustré respectivement sur les figures 5D et 5F. 15 Selon les réalisations de l'invention illustrées sur les figures 5A, 5B et 5C, l'élément d'étanchéité 17 peut être disposé dans la chambre de chauffage 13 délimitée par les deux éléments isolants 9, 10. Selon les réalisations de l'invention illustrées sur les figures 4A, 4B, 5A, 5B et 5C, l'élément d'étanchéité 17 peut également surmouler les éléments 20 isolants 9, 10. En particulier, selon la réalisation de la figure 5A, l'élément d'étanchéité 17 surmoule entièrement les éléments isolants 9, 10. Selon cette réalisation, l'élément d'étanchéité 17 recouvre entièrement les faces externes 9b, 10b des éléments isolants 9, 10. 25 En variante, selon les réalisations des figures 4A, 4B, 5B, 5C et 5D, au moins une partie des faces externes 9b, 10b des éléments isolants 9, 10 n'est pas recouverte par l'élément d'étanchéité 17. Les faces externes 9b, 10b des éléments isolants 9, 10 sont alors au moins partiellement dépourvues d'élément d'étanchéité 17. Ceci peut 30 permettre d'éviter que l'élément d'étanchéité 17 gêne la conduction thermique réalisée par les éléments isolants 9, 10 vers l'extérieur. Plus précisément, selon la réalisation de la figure 4B, une partie 19a, 19b 9 des faces externes 9b, 10b des éléments isolants 9, 10 n'est pas recouverte par l'élément d'étanchéité 17. Selon les réalisations des figures 5B, 5C et 5D, la totalité des faces externes 9b, 10b des éléments isolants 9, 10 n'est pas recouverte par l'élément d'étanchéité 17. 5 De façon générale, l'élément d'étanchéité 17 peut être disposé en surmoulant le bloc chauffant 5 de toute façon envisageable permettant d'assurer l'étanchéité du bloc chauffant 5, et en particulier des électrodes 6, 7 du bloc chauffant 5 et du moyen de chauffe 8. Procédé d'assemblage io L'invention a également pour objet un procédé d'assemblage d'une unité de chauffage 4 pour véhicule automobile. On décrit ci-après un procédé d'assemblage correspondant à l'assemblage d'une unité de chauffage 4 selon la réalisation des figures 4A et 4B. Le procédé comprend une étape d'assemblage préliminaire de l'unité de 15 chauffage 4. Au cours de l'étape d'assemblage, on dispose l'unité de chauffage 4, en particulier le bloc chauffant 5 dans un moule 20. Le procédé comprend ensuite une étape de compression de l'unité de chauffage 4. L'étape de compression est par exemple réalisée au moyen du 20 moule 20 comme illustré sur la figure 6. Selon la réalisation illustrée sur la figure 6, le moule 20 comprend une partie fixe 21 et une partie mobile 22. La partie mobile 22 est configurée pour être déplacée par rapport à la partie fixe 21. A cet effet, la partie mobile 22 peut comprendre des éléments de pression 23, tels qu'un ou 25 plusieurs ressorts 23, configurés pour maintenir en compression la partie mobile 22 vers la partie fixe 21. La partie fixe 21 comprend une paroi de fond 24. Selon une réalisation, un décrochement 25 fait saillie depuis la paroi de fond de la partie 21. Le décrochement est avantageusement une surface 30 plane qui a une forme correspondant à la partie 19a de la face externes 9b de l'élément isolant 9 telle qu'illustrée sur la figure 4B. La partie mobile 22 comprend également une paroi de fond 26. 10 Selon une réalisation, un décrochement fait saillie depuis la paroi de fond de la partie 21. Le décrochement est avantageusement une surface plane qui a une forme correspondant à la partie 19b de la face externes 10b de l'élément isolant 10 telle qu'illustrée sur la figure 4B. 5 Lors de l'étape de compression, l'unité de chauffage 4 est placée entre la partie fixe 21 et la partie mobile 22 du moule 20. L'unité de chauffage 4 est alors comprimée entre les deux parties fixe et mobile 21, 22 du moule 20. L'unité de chauffage 4 est plus particulièrement comprimée en étant en contact au niveau des faces externes 9b, 10b des éléments isolants 9, 10 io avec les décrochements 25, 27 respectivement des parties fixe et mobile 21, 22 du moule 20. L'étape de compression assure un contact satisfaisant entre tous les composants de l'unité de chauffage 4 afin d'optimiser la dissipation de la chaleur générée par les moyens de chauffe 8 lors du fonctionnement du 15 dispositif de chauffage 1. L'étape de compression permet également d'éviter que l'élément d'étanchéité 17 viennent s'interposer entre les électrodes 6, 7 et les moyens de chauffe 8 lors de l'étape de remplissage telle que décrite ci-après, ce qui pourrait sinon gêner le fonctionnement électrique de l'unité de chauffage 4. 20 Tout en conservant l'unité de chauffage comprimée, le procédé comprend ensuite une étape de remplissage. Lors de l'étape de remplissage, on remplit l'espace laissé libre 28 dans le moule 20 avec l'élément d'étanchéité 17 autour du bloc chauffant 5 et de l'unité de chauffage 4. 25 Le bloc chauffant 5 et l'unité de chauffage 4 sont ainsi surmoulés avec l'élément d'étanchéité 17. Le procédé peut ensuite comprendre une étape de chauffage. Lors de l'étape de chauffage, on chauffe l'unité de chauffage 4 afin de solidifier l'élément d'étanchéité 17 dans le cas où celui-ci est un matériau 30 thermodurcissable. 11 Une fois l'élément d'étanchéité 17 solidifié, on peut sortir l'unité de chauffage 4 du moule 20, qui est alors surmoulée comme représentée sur la figure 4A. Bien que le procédé qui vient d'être décrit correspond à l'assemblage 5 d'une unité de chauffage telle qu'illustrée sur les figures 4A et 4B, d'autres variantes de ce procédé sont possibles pour les autres réalisations d'unité de chauffage 4 illustrées sur les figures. En particulier, il est envisageable de ne surmouler que le bloc chauffant 5 dans le moule puis de disposer les éléments isolants 9, 10 de part et d'autre du bloc chauffant 5 par la suite io pour obtenir une unité de chauffage 4 telle que représentée par exemple sur les figures 5E et 5F. Avantages Comme déjà indiqué, le surmoulage par l'élément d'étanchéité 17 permet d'éviter que certains contaminants ou fluide puissent être en contact avec le 15 bloc chauffant 5, ce qui pourraient sinon conduire à un court-circuit et à un dysfonctionnement du dispositif de chauffage 1. En outre, le surmoulage par l'élément d'étanchéité 17 permet également d'assembler de façon solidaire les deux éléments isolants 9, 10 l'un avec l'autre de sorte à obtenir une unité de chauffage 4 d'un seul tenant. 20 L'unité de chauffage 4 peut alors être disposée dans un tube 5 faisant partie du dispositif de chauffage 1 du véhicule automobile, comme illustré sur la figure 1 B. Bien évidemment, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment et fournis uniquement à titre d'exemple. Elle englobe 25 diverses modifications, formes alternatives et autres variantes que pourra envisager l'homme du métier dans le cadre de la présente invention et notamment toutes combinaisons des différents modes de fonctionnement décrits précédemment, REVENDICATIONS1. Unité de chauffage (4) comprenant au moins un bloc chauffant (5) configuré pour générer de la chaleur, caractérisée en ce que l'unité de chauffage (4) comprend un élément d'étanchéité (17) surmoulant au moins partiellement le bloc chauffant (5) pour assurer l'étanchéité du bloc chauffant (5). 2. Unité de chauffage (4) selon la revendication 1, dans laquelle le bloc chauffant (5) est positionné entre au moins deux éléments isolants (9, 10), l'élément d'étanchéité (17) surmoulant au moins partiellement les deux éléments isolants (9, 10). 3. Unité de chauffage (4) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle chaque élément isolant (9, 10) comprend une face externe (9b, 10b), les faces externes (9b, 10b) comprenant une partie (19a, 19b) dépourvue d'élément d'étanchéité (17). 4. Unité de chauffage (4) selon la revendication 2 ou 3, dans laquelle les au moins deux éléments isolants (9, 10) sont configurés pour former une chambre de chauffage (13) dans laquelle est disposé le bloc chauffant (5). 5. Unité de chauffage (4) selon al revendication 4, dans laquelle l'élément d'étanchéité (17) est disposé dans la chambre de chauffage (13) formée par les éléments isolants (9, 10). 6. Unité de chauffage (4) selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, dans laquelle l'élément d'étanchéité (17) est configuré pour assembler solidairement les éléments isolants (9, 10) l'un à l'autre. 13 7. Unité de chauffage (4) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l'élément d'étanchéité (17) est un matériau durcissable choisi parmi un colle ou gel silicone, un caoutchouc, une colle ou gel polyuréthane, et une colle ou gel époxy. 5 8. Unité de chauffage (4) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le bloc chauffant (5) comprend au moins un moyen de chauffe (8) et deux électrodes (6, 7) en contact avec le moyen de chauffe (8). 10 9. Dispositif de chauffage (1) pour véhicule automobile comprenant au moins une unité de chauffage (4) selon l'une quelconque des revendications précédentes et un tube (5), l'unité de chauffage (4) étant disposée à l'intérieur du tube (5). 15 10. Procédé de fabrication d'une unité de chauffage (4) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, comprenant au moins les étapes consistant à : - disposer le bloc chauffant (5) dans un moule (20), et 20 - surmouler le bloc chauffant (5) avec l'élément d'étanchéité (17). 11. Procédé selon la revendication 10, dans lequel l'étape pour surmouler le bloc chauffant (5) est réalisée en comprimant le bloc chauffant 25 (5) dans le moule (20).