FR3103029A1 - Dispositif de chauffage électrique de fluide, notamment destiné à un véhicule, et couvercle pour un boîtier d’un tel dispositif - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un dispositif de chauffage électrique de fluide pour un véhicule automobile, comprenant un boîtier de circulation du fluide, au moins un élément électrique chauffant, et un couvercle fermant ledit boîtier et portant ledit ou lesdits éléments électriques chauffants. Le dispositif de chauffage électrique est caractérisé en ce que le couvercle est monté sur le boîtier par emmanchement en force de sorte que le ou les éléments électriques chauffants s’étendent dans le boîtier. Figure pour l’abrégé : figure 4.

Description

Dispositif de chauffage électrique de fluide, notamment destiné à un véhicule, et couvercle pour un boîtier d’un tel dispositif

L’invention concerne un dispositif de chauffage de fluide, notamment destiné à un véhicule, plus particulièrement pour une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation de l’habitacle du véhicule et/ou la thermo-régulation d’une batterie. Il pourra s’agir notamment d’un véhicule électrique ou hybride pouvant être autonome. L’invention concerne également un couvercle pour un boîtier d’un tel dispositif.

Il est connu d’assurer le chauffage de l’air destiné au traitement thermique de l’habitacle d’un véhicule par échange de chaleur entre un flux d’air et un liquide caloporteur, par le biais d’un échangeur thermique. Dans le cas des véhicules hybrides ou électriques, on connait des dispositifs de chauffage électrique qui forment une source de calories et dans lesquels on fait circuler un courant électrique pour faire monter en température au moins un élément électrique chauffant mis au contact du liquide caloporteur. Il s’effectue alors un échange de calories entre l’élément chauffant et le liquide caloporteur qui chauffe à son tour avant de chauffer l’habitacle grâce à l’échangeur.

On connait notamment un dispositif de chauffage pour véhicule hybride ou électrique comprenant un boîtier dans lequel a lieu l’échange de chaleur entre le ou les éléments chauffants et le liquide caloporteur. Ledit boîtier délimite une chambre qui est accessible à travers une ouverture obturée au moyen d’un couvercle. En particulier, l’ouverture présente une paroi latérale ainsi qu’un épaulement. Le couvercle comprend une base portant le ou les éléments chauffants, ainsi qu’une périphérie qui s’étend depuis ladite base jusqu’à un bord libre.

La base et la périphérie du couvercle sont respectivement en contact avec l’épaulement et la paroi latérale de l’ouverture du boîtier. Des vis reliant la base du couvercle et l’épaulement de l’ouverture du boîtier assurent le maintien en position dudit couvercle sur le boîtier. Il convient en outre d’assurer une étanchéité de la liaison boitier-couvercle. Pour cela, une première option est d’utiliser un joint amovible disposé dans une gorge périphérique entre le boîtier et le couvercle.

Un tel dispositif de chauffage présente plusieurs inconvénients. Tout d’abord, l’usinage de la gorge destinée à recevoir le joint amovible, qu’il soit réalisé au niveau du boîtier ou au niveau du couvercle, représente un coût qui se répercute nécessairement sur le prix de revient final du dispositif de chauffage. Ensuite, pour l’assemblage de ce dispositif, l’opérateur dispose dans un premier temps le joint dans sa gorge, puis emmanche le couvercle dans le boîtier, avant de fixer l’ensemble au moyen des vis. Ce procédé de montage présente une complexité liée au nombre relativement important de composants en présence et au nombre d’étapes à réaliser. La complexité du procédé réside aussi dans le fait que l’opérateur introduit le couvercle dans l’ouverture du boîtier sans pouvoir contrôler la présence du joint dans sa gorge. Par ailleurs, il arrive souvent que le joint soit déformé de façon inappropriée au cours du montage, réduisant ainsi ses performances.

La présente invention a pour but de proposer un dispositif de chauffage qui pallie au moins en partie les inconvénients listés ci-dessus.

A cet effet, l’invention a pour objet un dispositif de chauffage électrique de fluide, notamment pour un véhicule automobile, comprenant un boîtier de circulation du fluide, au moins un élément électrique chauffant, et un couvercle fermant ledit boîtier et portant ledit ou lesdits éléments électriques chauffants. Selon l’invention, le couvercle est monté sur le boîtier par emmanchement en force de sorte que le ou les éléments électriques chauffants s’étendent dans le boîtier.

L’emmanchement en force du couvercle dans le boîtier permet un assemblage de ces deux pièces sans besoin d’un élément de fixation intermédiaire. Ainsi, à rebours de l’art antérieur où des vis de fixation sont employées entre le couvercle et le boîtier, l’emmanchement en force dans la présente invention offre l’avantage de limiter le nombre de composants ainsi que le poids du dispositif de chauffage. Par ailleurs, l’emmanchement en force permet d’obtenir une étanchéité à l’interface entre le couvercle et le boîtier en évitant de devoir utiliser un joint amovible.

L’emmanchement en force conduit le couvercle et le boîtier respectivement dans un état de compression et de traction, avec la mise dudit couvercle et dudit boîtier à un diamètre commun Df qui est compris entre le diamètre extérieur le plus long dudit couvercle avant emmanchement, noté Dc, et le diamètre intérieur le plus long dudit boîtier avant emmanchement, noté Db.

L’invention peut également comprendre l’une quelconque des caractéristiques suivantes, prises individuellement ou selon toute combinaison techniquement possible :

- le couvercle comprend une base ainsi qu’une périphérie ;

- la base du couvercle comprend en son centre une contre-forme formant une dépression avec la périphérie dudit couvercle;

- la contre-forme du couvercle est configurée pour recevoir le ou les éléments électriques chauffants ;

- le boîtier comprend une ouverture comportant une paroi latérale et un épaulement ;

- la base et la périphérie du couvercle sont en contact respectivement avec l’épaulement et la paroi latérale de l’ouverture du boîtier ;

- l’élément électrique chauffant comprend une résistance et au moins un terminal de connexion électrique ;

- la résistance de l’élément électrique s’étend dans le boîtier ;

- le ou les terminaux de connexion électrique s’étendent à travers le couvercle de part et d’autre de celui-ci ;

- le couvercle et le boîtier forment une interface pourvue au moins partiellement d’un élément d’étanchéité ;

- l’élément d’étanchéité à l’interface entre le couvercle et le boîtier comprend un film de matériau polymère;

- le matériau polymère de l’élément d’étanchéité comprend une colle ;

- le boîtier définit une chambre de circulation du fluide ;

- le boîtier comprend au moins deux organes de connexion fluidique destinés à alimenter sa chambre;

- le ou les éléments électriques chauffants s’étendent dans la chambre formée par le boîtier.

L’invention concerne également un couvercle pour un boîtier du dispositif de chauffage tel que décrit plus haut, ledit couvercle comprenant une base, une périphérie s’étendant depuis ladite base, et au moins un élément électrique chauffant, ladite base portant le ou lesdits éléments électriques chauffants. Selon l’invention, le couvercle est destiné à passer d’une première configuration, avant montage, dans laquelle ladite périphérie a une forme évasée, à une deuxième configuration, après emmanchement en force, dans laquelle ladite périphérie a une forme redressée.

L’invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d’exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés, dans lesquels :

- la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d’un exemple de dispositif de chauffage selon l’invention comprenant un boîtier, des éléments chauffants et un couvercle emmanché en force dans ledit boîtier;

- la figure 2 est une vue en coupe longitudinale illustrant une extrémité longitudinale du boîtier (figure 2a) et le couvercle (figure 2b) du dispositif de la figure 1;

- la figure 3 est une vue agrandie de la figure 1 illustrant le couvercle monté dans le boîtier;

- la figure 4 représente les étapes d’assemblage du couvercle dans le boîtier selon une vue en coupe illustrant : le couvercle séparé du boîtier (figure 4a); le couvercle positionné sur un bord d’une ouverture du boîtier (figure 4b), un détail de la figure 4b (figure 4c) ; le couvercle emmanché dans le boîtier (figure 4d).

Il est tout d'abord à noter que sur l'ensemble des figures, les éléments similaires et/ou remplissant la même fonction sont indiqués par le même repère.

Par convention, dans tout le présent document, le qualificatif « longitudinal » s'applique à la direction dans laquelle s'étend la plus grande dimension du dispositif de chauffage électrique, le qualificatif « transversal » s'applique à une direction sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale, et le qualificatif « vertical » désigne la direction perpendiculaire à la fois à la direction longitudinale et à la direction transversale.

Par ailleurs, en référence aux orientations et directions définies précédemment, la direction longitudinale sera représentée par l’axe Ox, la direction transversale sera représentée par l’axe Oy, et la direction verticale sera représentée par l’axe Oz. Ces différents axes définissent ensemble un repère orthonormé Oxyz représenté sur les figures. Dans ce repère, les qualificatifs "haut" ou "supérieur" seront représentés par le sens positif de l'axe Oz, les qualificatifs "bas" ou "inférieur" étant représentés par le sens négatif de ce même axe Oz.

Comme illustré à la figure 1, l’invention concerne un dispositif de chauffage 1. Ledit dispositif sert au chauffage d’un fluide, notamment d’un liquide caloporteur. Ledit dispositif comprend un boîtier 2 de circulation du fluide, au moins un élément chauffant 4, ici trois, et un couvercle 6 fermant ledit boîtier et portant le ou lesdits éléments chauffants.

En particulier, le boîtier 2 définit une chambre 21 de circulation du fluide qui est agencée pour recevoir le ou les éléments chauffants 4 de manière à ce que le fluide en circulation dans ledit boîtier soit mis au contact desdits éléments électriques chauffants.

Pour assurer cette circulation du fluide dans la chambre 21, le boîtier 2 comprend au moins une première tubulure 22 d’entrée et au moins une deuxième tubulure 23 de sortie en communication avec ladite chambre 21. Les tubulures 22, 23 sont disposées d’un même côté du boîtier 2, ici au niveau d’un fond 10 de la chambre 21. Ladite tubulure de sortie 23 débouche directement dans la chambre 21. Ladite tubulure d’entrée 22 débouche dans la chambre 21, par une extrémité de celle-ci opposée au fond 10, par l’intermédiaire d’un canal 25 longeant longitudinalement ladite chambre 21 et débouchant dans celle-ci par une lumière 26.

Le boîtier 2 est formé, par exemple, par moulage d’aluminium et/ou alliage d’aluminium.

Comme le montre la figure 2a, le boîtier 2 présente une ouverture 24 qui débouche dans la chambre 21 à l’opposé du fond 10, ladite ouverture 24 comprend un bord biseauté 24a ainsi qu’un épaulement 24b entre lesquels s’étend une paroi latérale 24c. Ledit épaulement 24b et ladite paroi latérale 24c formant un recoin 24d.

En référence aux figures 2b et 3, le couvercle 6 comprend une base 61 et une périphérie 62 qui forment à leur jonction un coude 63. En particulier, la base 61 est pourvue d’ouvertures 61a de montage du ou des éléments chauffants 4. La périphérie 62 du couvercle 6 présente une paroi interne 62a, une paroi externe 62b opposée à ladite paroi interne ainsi qu’un bord libre 62c. Il est à noter que le couvercle 6 illustré à la figure 1 est simplifié par rapport à celui illustré aux autres figures.

Ledit couvercle 6 est formé, par exemple, par emboutissage d’aluminium et ou alliage d’aluminium.

En relation avec la figure 3, chaque élément chauffant 4 comprend une résistance blindée 41 ainsi qu’au moins un terminal de connexion 42 destiné à relier ladite résistance à une source d’alimentation en courant. En outre, chaque élément chauffant 4 est monté dans le couvercle 6 par insertion de ses terminaux 42 dans des ouvertures 61 respectives dudit couvercle. La liaison entre lesdits terminaux 42 et lesdites ouvertures 61 est réalisée de façon étanche. Il est à noter que lesdits éléments chauffants 4 ne sont pas illustrés aux figures 2 et 4.

Selon l’invention, le couvercle 6 est monté dans l’ouverture 24 du boîtier par emmanchement en force. En particulier, la base 61 du couvercle 6 s’appuie contre l’épaulement 24b de l’ouverture 24 de la chambre 21. La paroi externe 62b du couvercle 6 est en contact au moins partiellement avec la paroi latérale 24c de l’ouverture 24 de la chambre 21, et s’étend vers l’extérieur de ladite chambre. Le contact entre la paroi externe 62b du couvercle 6 et la paroi latérale 24c de l’ouverture 24 induit un redressement de la périphérie 62 dudit couvercle et une déformation de la matière du boîtier 2.

Dans cette configuration, les éléments électriques chauffants 4 montés sur le couvercle 6 sont tels que les résistances respectives 41 s’étendent dans la chambre 21 du boîtier 2, tandis que les terminaux respectifs 42 s’étendent à travers ledit couvercle et débouchent à l’extérieur de ladite chambre.

Avantageusement, la base 61 du couvercle 6 présente en son centre une contre-forme 64 qui s’écarte du reste de ladite base suivant une direction sensiblement parallèle à l’axe longitudinal du boîtier 2. La contre-forme 64 comprend une rampe 64a qui s’étend, ici en cône, depuis une partie périphérique 61b de la base 61, ainsi qu’un plateau 64a qui est disposé à l’extrémité de ladite rampe de façon concave par rapport à la chambre 21.

Dans ce mode de réalisation, les ouvertures 61a de montage du ou des éléments chauffants 4 sont formées au niveau du plateau 64b.

Par ailleurs, la rampe 64a est reliée au plateau 64b et à la partie périphérique 61b de la base 61 respectivement par des coudes 64c. En outre, ladite rampe 64a présente un angle de cône αr compris entre 5° et 175°, et de préférence sensiblement égal à 40°. Enfin, ladite rampe 64a forme avec la partie périphérique 61b de la base 61 et la périphérie 62 une dépression annulaire 65.

Ainsi, avec deux zones distinctes, à savoir la contre-forme 64 et la dépression 65, le couvercle 6 présente une structure capable de supporter les efforts d’emmanchement et de préserver l’intégrité de la liaison entre le couvercle 6 et le ou les éléments chauffants 4. En effet, les coudes 64c formés respectivement à la jonction entre la rampe 64a et le plateau 64b et à la jonction entre la rampe 64a et la partie périphérique 61b de la base 61 permettent d’absorber les efforts d’emmanchement intervenant entre la périphérie 62 du couvercle 6 et le boîtier 2. En outre, ladite dépression 65 définit une zone d’application d’un outil d’emmanchement.

En référence à la figure 2b, le bord libre 62c de la périphérie 62 est positionné dans un plan situé au-dessus du plan contenant le plateau 64b de la contre-forme 64. Toutefois, le bord 62c peut être positionné dans un plan situé au-dessous du plan contenant le plateau 64b sans que ce mode de réalisation ne s’éloigne de l’esprit de la présente invention.

En référence à la figure 3, la dépression 65 comprend une face 65a formée par la partie périphérique 61b de la base 61, une paroi extérieure 65b formée par la périphérie 62 du couvercle 6 ainsi qu’une paroi intérieure 65c formée par la rampe 64a. La dépression 65 présente une largeur Ld qui croît entre sa face 65a et le plateau 64b, en relation avec la conicité de la rampe 64a.

De façon avantageuse, un élément d’étanchéité 8 est disposé entre le couvercle 6 et le boitier 2, et notamment à l’interface entre la base 61 et l’épaulement 24b, ou à l’interface entre la périphérie 62 et la paroi latérale 24c de l’ouverture 24 de la chambre 21. L’élément d’étanchéité 8 comprend un film de matériau polymère qui vient combler d’éventuels défauts de surface présents sur les faces en regard respectives de la paroi latérale 24c et de la périphérie 62 du couvercle.

En particulier, le matériau polymère formant l’élément d’étanchéité 8 comprend avantageusement une colle qui renforce la tenue du couvercle 6 au démanchement.

En référence à la figure 4, la périphérie 62 du couvercle 6 s’étend depuis la base 61 vers le bord libre 62c dudit couvercle entre une première configuration dans laquelle ladite périphérie a une forme évasée correspondant à la position dudit couvercle séparé dudit boîtier (figure 4a) et une deuxième configuration dans laquelle ladite périphérie a une forme redressée correspondant à la position dudit couvercle emmanché dans ledit boîtier (figure 4d).

Avant emmanchement, le bord libre 62c et la base 61 du couvercle 6 présentent respectivement un diamètre extérieur Dc1 et un diamètre extérieur Dc2 tels que Dc1 ≥ Db et Dc2 ≤ Db, avec Db le diamètre de l’ouverture 24 de la chambre 21. La périphérie 62 du couvercle 6 présente ainsi un angle de cône αp qui est compris entre 5° et 175°, et de préférence, sensiblement égal à 40°.

Pour assembler le dispositif de chauffage 1, l’opérateur applique dans un premier temps l’élément d’étanchéité 8 sur la paroi latérale 24c de l’ouverture 24 de la chambre 21, par exemple en déposant un cordon annulaire de matière. Dans une deuxième étape, l’opérateur positionne le couvercle 6 au-dessus de l’ouverture 24 de la chambre 21, et plus précisément au niveau du bord biseauté 24a de ladite ouverture. Enfin, vient l’étape de poussée du couvercle 6 dans la chambre 21 au moyen d’un outil d’emmanchement.

La poussée du couvercle 6 dans le boîtier 2 conduit la base 61 et la périphérie 62 dudit couvercle à venir respectivement en contact avec l’épaulement 24b et la paroi latérale 24c de l’ouverture 24 de la chambre 21. Il s’établit alors un ajustement serré entre le couvercle 6 et le boîtier 2, sans besoin d’un élément de fixation intermédiaire entre ledit couvercle et ledit boîtier.

En outre, cette poussée permet une répartition de l’élément d’étanchéité 8 à l’interface entre le couvercle 6 et le boîtier 2. En effet, l’élément d’étanchéité 8 est étalé de manière homogène en particulier entre la paroi latérale 24c de l’ouverture 24 et la paroi externe 62b du couvercle 6, par le déplacement dudit couvercle dans le boîtier 2. De plus, l’élément d’étanchéité 8 vient combler l’espace formé entre le recoin 24d de l’ouverture 24 et le coude 63 du couvercle 6. Ainsi, l’élément d’étanchéité 8 permet de combler d’éventuels défauts de surface présents sur la paroi latérale 24c de l’ouverture 24 et la paroi externe 62b du couvercle 6.

Avec une telle répartition de l’élément d’étanchéité 8, favorisée par l’emmanchement forcé du couvercle 6 dans le boîtier 2, le dispositif de chauffage 1 suivant l’invention permet une étanchéité satisfaisante sans avoir à faire appel à un joint amovible à comprimer.

Claims (10)

1. Dispositif de chauffage électrique de fluide (1), notamment destiné à un véhicule, ledit dispositif comprenant :
   - un boîtier (2) de circulation du fluide,
   - au moins un élément électrique chauffant (4),
   - un couvercle (6) fermant ledit boîtier et portant ledit ou lesdits éléments électriques chauffants (4),
   caractérisé en ce que ledit couvercle (6) est monté sur ledit boîtier par emmanchement en force de sorte que ledit ou lesdits éléments électriques chauffants (4) s’étendent dans ledit boîtier (2).
2. Dispositif de chauffage (1) selon la revendication précédente, dans lequel le couvercle (6) comprend une base (61) ainsi qu’une périphérie (62), ladite base comprenant en son centre une contre-forme (64) formant avec ladite périphérie une dépression (65).
3. 3. Dispositif de chauffage (1) selon la revendication précédente, dans lequel la contre-forme (64) est configurée pour recevoir le ou les éléments électriques chauffants (4).
4. 4. Dispositif de chauffage selon la revendication 2 ou 3, dans lequel le boîtier (2) comprend une ouverture (24) comportant une paroi latérale (24c) et un épaulement (24b), la base (61) et la périphérie (62) du couvercle (6) étant en contact respectivement avec ledit épaulement (24c) et avec ladite paroi latérale (24c).
5. Dispositif de chauffage (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’élément électrique (4) comprend une résistance (41) et un terminal (42) de connexion électrique, ladite résistance (41) s’étendant dans le boîtier (2), ledit terminal (42) s’étendant à travers le couvercle (6) de part et d’autre de celui-ci.
6. 6. Dispositif de chauffage (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le couvercle (6) et le boîtier (2) forment une interface pourvue au moins partiellement d’un élément d’étanchéité (8).
7. 7. Dispositif de chauffage (1) selon la revendication précédente, dans lequel l’élément d’étanchéité (8) comprend un film de matériau polymère situé au niveau de l’interface entre le couvercle (6) et le boîtier (2).
8. Dispositif de chauffage (1) selon la revendication précédente, dans lequel le matériau polymère comprend une colle.
9. 9. Dispositif de chauffage (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le boîtier (2) définit une chambre (21) de circulation du fluide, le ou les éléments électriques chauffants (4) s’étendant dans ladite chambre (21), ledit boîtier (2) comprenant au moins deux organes de connexion (22), (23) en communication fluidique avec ladite chambre (21).
10. 10. Couvercle (6) pour un boîtier (2) de dispositif de chauffage (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, ledit couvercle comprenant :
    - une base (61),
    - une périphérie (62) s’étendant depuis ladite base (61),
    - au moins un élément électrique chauffant (4),
    ladite base (61) portant le ou lesdits éléments électriques chauffants,
    caractérisé en ce que le couvercle (6) est destiné à passer d’une première configuration, avant montage, dans laquelle ladite périphérie a une forme évasée, à une deuxième configuration, après emmanchement en force, dans laquelle ladite périphérie (62) a une forme redressée.