FR3023118B1 - Dispositif de chauffage d’un liquide pour vehicule automobile et ensemble comprenant un tel dispositif. - Google Patents

Dispositif de chauffage d’un liquide pour vehicule automobile et ensemble comprenant un tel dispositif. Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de chauffage d'un liquide dans un véhicule automobile, comportant un corps métallique creux (11) destiné à être au moins partiellement immergé ; un insert chauffant (30) comprenant une thermistance de type CTP (31) prise en sandwich entre une première lamelle métallique (32) reliée à une tension continue et une seconde lamelle métallique (33) reliée à la masse, ainsi qu'une paroi isolante électriquement (36A), ledit insert chauffant (30) étant disposé dans ledit logement (13) de manière à ce que ladite seconde lamelle (33) soit appliquée contre une paroi interne dudit corps (11) tandis que ladite paroi isolante électriquement (36A) est interposée entre ladite première lamelle (32) et le dit corps (11) ; et un diffuseur métallique (10) à ailettes (12) venu de matière d'une seule pièce avec ledit corps. L'invention concerne également un ensemble comportant un tel dispositif ainsi qu'un réservoir (2) contenant ledit liquide et doté d'une ouverture (3) obturée de manière étanche par un couvercle (14) que comporte ledit dispositif.

Description

DISPOSITIF DE CHAUFFAGE D'UN LIQUIDE POUR. VEHICULE AUTOMOBILE ET ENSEMBLE COMPRENANT UN TEL DISPOSITIF.
Domaine de l'invention
La présente invention concerne un dispositif de chauffage d’un volume de liquide pour véhicule automobile, et en particulier du liquide lave-glace d'un tel véhicule.
Arrière-plan de l'invention
Il est connu de chauffer le liquide lave-glace d'un véhicule automobile dans le but d’améliorer l’efficacité de nettoyage du pare-brise ou de la lunette arrière grâce à l'effet tensio-actif du liquide sur le verre ou le polycarbonate.
La demande de brevet française FR 2 667 932 propose par exemple de chauffer le liquide lave-glace par échange thermique en le faisant circuler dans une canalisation servant à véhiculer un fluide chaud, telle qu’une canalisation de circulation du liquide de refroidissement d’un moteur thermique de véhicule automobile ou une canalisation montée en sortie d’un radiateur de chauffage. Malheureusement, les températures atteintes par le liquide sont particulièrement élevées (généralement supérieures à 70°C) ce qui peut occasionner des brûlures graves sur des personnes se trouvant à proximité du véhicule.
Il a également été proposé d'utiliser une ou plusieurs résistances électriques pour réchauffer ce liquide.
Selon un premier type de dispositif, ces résistances sont directement en contact avec le volume de liquide à chauffer de sorte que leurs températures extrêmement élevées ont tendance à entraîner localement une vaporisation du liquide potentiellement dangereuse.
Une autre solution consiste à prévoir un contact indirect entre les résistances et le liquide à chauffer : ces dernières sont alors surmoulées par un matériau thermiquement conducteur en contact avec le liquide.
Quoi qu'il en soit, l'utilisation de telles résistances électriques nécessite de prévoir un dispositif associé de gestion de l'alimentation de ces résistances afin de couper automatiquement cette alimentation dès que le liquide a atteint la température désirée. L'adjonction d'un tel dispositif représente un surcoût non négligeable et augmente sensiblement l'encombrement dans le compartiment moteur.
Ces dernières années sont apparus des dispositifs chauffants électriques à base de thermistances « CTP » à coefficient de température positif (« PTC en anglais pour Positive Température Coefficient) pour réchauffer ce liquide lave-glace.
Ce type de thermistance présente en effet l'avantage de voir sa résistance augmenter avec la température de sorte qu'elle ne dépasse jamais une température maximale dite d'autorégulation et qu'il n'est donc pas nécessaire de prévoir de dispositif de gestion de son alimentation.
La demande de brevet américaine US 2006/014Ό598 divulgue ainsi un dispositif de chauffage électrique d'un liquide dans un véhicule automobile comportant un tube métallique à section rectangulaire délimitant un logement interne et destiné à être partiellement immergé dans le liquide à réchauffer.
Afin d'éviter que le liquide pénètre à l'intérieur du tube, un bouchon plastique étanche est disposé à l'extrémité immergée de ce tube.
Le dispositif comporte également un insert chauffant comprenant une thermistance de type CTP prise en sandwich entre une première lamelle métallique reliée à une tension continue et une seconde lamelle métallique reliée à la masse, ainsi qu'une paroi isolante électriquement superposée sur la première lamelle.
Cet insert chauffant est disposé dans le logement du tube métallique de sorte que la seconde lamelle reliée à la masse soit appliquée contre le corps tandis que la première lamelle est isolée électriquement de ce corps grâce à la paroi isolante s'interposant entre ces deux éléments.
Afin d'améliorer le transfert de la chaleur produite par l'insert chauffant vers le liquide, le dispositif comporte en outre un diffuseur à ailettes. Celui-ci est formé par une plaque métallique comprenant une pluralité de fentes par l'intermédiaire desquelles ce diffuseur est inséré à coulissement le long du tube, les bandes métalliques situées entre les fentes étant courbées pour permettre le passage de ce tube et de manière à se trouver ensuite réparties alternativement sur deux côtés opposés de ce tube.
Malgré la présence de ce diffuseur à ailettes, il faut encore attendre plusieurs dizaines de minutes avant que le liquide n'atteigne la plage de température dans laquelle son efficacité est optimale.
Objet et résumé de l'invention
La présente invention vise donc à fournir un tel dispositif de chauffage assurant à la fois une montée en température plus rapide du liquide à réchauffer et une autorégulation de cette température.
Elle propose à cet effet, un dispositif de chauffage électrique d'un liquide dans un véhicule automobile, comportant : - un corps métallique creux destiné à être au moins partiellement immergé dans ledit liquide ; - un insert chauffant comprenant au moins une thermistance de type CTP prise en sandwich entre une première lamelle métallique reliée à une tension continue et au moins une seconde lamelle métallique reliée à la masse, ainsi qu'au moins une paroi isolante électriquement ; - ledit insert chauffant étant disposé dans ledit corps creux de manière à ce que ladite seconde lamelle soit appliquée contre une paroi interne dudit corps tandis que ladite paroi isolante électriquement est interposée entre ladite première lamelle et le dit corps ; - un diffuseur métallique à ailettes pour évacuer la chaleur dégagée par ledit insert chauffant ; caractérisé en ce que ledit corps creux est venu de matière d'une seule pièce avec ledit diffuseur.
Le corps creux et le diffuseur étant réalisés d'une seule pièce, le transfert thermique de la chaleur produite par l'insert chauffant vers le liquide est optimisé, de sorte que ce dernier atteint beaucoup plus rapidement la plage de température dans laquelle son efficacité est optimale. L'emploi d'une thermistance CTP autorégulante comme source de chauffage permet en outre au liquide de demeurer en permanence dans cette plage de température de sans qu'aucun module annexe de contrôle de l'alimentation ne soit nécessaire.
Selon des caractéristiques préférées du dispositif de chauffage selon l'invention, prises seules ou en combinaison : - ledit corps creux délimite un logement interne borgne recevant ledit insert chauffant ; - le dispositif comporte un connecteur électrique situé dans le prolongement dudit corps creux, ledit connecteur comprenant au moins deux languettes de connexion reliées chacune électriquement à une lamelle respective et logées dans une enveloppe de connecteur venue d'une seule pièce avec ledit diffuseur métallique ; - lesdites languettes de connexion sont formées par des pattes s'étendant dans le prolongement des dites lamelles ; - le dispositif comporte un ressort comprimant l'empilement formé par lesdites lamelles et ladite thermistance CTP, de sorte à assurer un bon contact entre ladite seconde lamelle reliée à la masse et ledit corps ; - ledit insert chauffant comporte une cassette réalisée dans un matériau électriquement isolant et logeant ladite thermistance CTP et lesdites lamelles, ladite paroi isolante étant formée par l'une des parois de ladite cassette ; - ledit diffuseur est venu de moulage à partir d'un matériau métallique injecté sous pression ; et/ou - de la graisse thermiquement conductrice et isolante électriquement comble les micro-porosités situées au niveau de la zone d'interface entre la seconde lamelle reliée à la masse et ladite paroi interne dudit corps creux. L'invention vise également, sous un second aspect, un ensemble comportant un tel dispositif de chauffage et comportant également un réservoir contenant ledit liquide à réchauffer et doté d'une ouverture, ledit dispositif de chauffage comprenant en outre un couvercle obturant de manière étanche ladite ouverture.
Selon des caractéristiques préférées de cet ensemble, ledit couvercle est venu de matière d'une seule pièce avec ledit diffuseur métallique.
Brève description des dessins L'exposé de l'invention sera maintenant poursuivi par la description détaillée d'un exemple de réalisation, donnée ci-après à titre illustratif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 représente une vue éclatée en perspective d'un dispositif de chauffage d'un liquide pour véhicule automobile selon l'invention ; et - la figure 2 représente une vue en coupe et en perspective du dispositif de chauffage de la figure 1 monté sur un réservoir de liquide lave-glace.
Description détaillée d'un exemple de réalisation
Le dispositif de chauffage 1 illustré sur les figures est destiné à réchauffer le liquide lave-glace contenu dans un réservoir thermoplastique 2.
Il comporte un diffuseur 10 en couplage thermique avec un insert chauffant 30 de sorte à assurer le réchauffage du liquide contenu dans le réservoir 2.
Le diffuseur 10 est réalisé par moulage ou usinage à partir d'un matériau métallique thermiquement bon conducteur.
De préférence, celui-ci est venu de moulage par injection de métal sous pression en chambre chaude, tel que le magnésium ou encore le Zamak (alliage de zinc, d’aluminium, de magnésium et de cuivre) : la bonne fluidité de cet alliage étant particulièrement bien adaptée à ce type de procédé de fabrication permettant de réaliser des pièces d’une excellente précision répondant à de faibles tolérances de fabrication.
Le diffuseur 10 comprend un corps creux allongé 11, présentant une forme parallélépipédique aux angles arrondis, et destiné à être introduit dans le réservoir 2 via son ouverture 3 de sorte à se trouver au moins partiellement immergé dans le liquide lave-glace.
Une pluralité d'ailettes 12 transversales s'étendent le long du corps 11 depuis sa face externe afin d'optimiser l'échange thermique avec le liquide.
Le corps allongé 11 délimite un logement interne borgne 13 à section rectangulaire, qui s'étend sur quasiment l'ensemble de sa longueur (figure 2).
Le diffuseur 10 comprend également un couvercle circulaire 14, relié à la seconde extrémité du corps creux 11 opposée à sa première extrémité fermée, et destiné à être clipsé sur le pourtour de l'ouverture 3 du réservoir 2
Pour ce faire, le couvercle 14 comprend une pluralité de dents 14A réparties à intervalle régulier sur sa périphérie et aptes à coopérer par encliquetage avec des évidements correspondants 3A ménagés sur des pattes déformables élastiquement 3B situées sur le pourtour de l'ouverture 3 du réservoir 2.
Le couvercle 14 est en outre prévu pour coopérer avec un joint d'étanchéité torique 4 de sorte à obturer de manière étanche cette ouverture 3.
Ce couvercle métallique 14 formant l'une des parois délimitant le réservoir 2, celui-ci participe également au réchauffement du liquide lave-glace.
Le logement interne borgne 13 du diffuseur 10 se prolonge au niveau du couvercle 14 pour déboucher sur l'enveloppe 21 d'un connecteur électrique 20. Ce connecteur 20 est destiné à permettre le branchement d'un connecteur homologue (non représenté sur les figures) situé à l'extrémité d'un faisceau d'alimentation relié à une source de tension continue et présentant de préférence une bague d'étanchéité adaptée à coopérer avec cette enveloppe 21 pour empêcher l'intrusion d'un liquide dans la partie électrique du dispositif 1.
Cette enveloppe de connecteur 21, portée par le couvercle 14 du diffuseur 10, est venue de moulage d'une seule pièce avec ce diffuseur 10 à partir d'un matériau métallique tel que le Zamak (alliage de zinc, d’aluminium, de magnésium et de cuivre) ou encore le magnésium.
De préférence, cette pièce sera réalisée en Zamak par injection sous pression en chambre chaude, la bonne fluidité de cet alliage étant particulièrement bien adaptée à ce type de procédé de fabrication permettant de réaliser des pièces d’une excellente précision répondant à de faibles tolérances de fabrication. L'insert chauffant 30 comporte une thermistance plate 31 de forme rectangulaire et de type « CTP » (coefficient de température positif). Cette thermistance CTP 31 est prise en sandwich entre deux lamelles métalliques rectangulaires 32, 33 réalisées dans un matériau bon conducteur à la fois d'un point de vue thermique et électrique, ces lamelles étant destinées à être reliées respectivement à une source de tension continue et à la masse pour alimenter la thermistance 31.
De préférence, ces lamelles 32, 33 sont constituées en laiton et recouvertes d'une couche d'étamage en étain pur de sorte à les protéger contre la corrosion tout en préservant une excellente conductibilité électrique.
Comme on peut le voir sur la figure 1, chacune de ces lamelles rectangulaires 32, 33 est prolongée à une première extrémité longitudinale par une première patte 32A, 33A et à l'autre extrémité par une seconde patte 32B, 33B, ces pattes étant venues de matière d'une seule pièce avec les lamelles. L'empilement formé par les deux lamelles 32, 33 et la thermistance CTP 31 prise en sandwich entre ces dernières, est logé dans une cassette 34 réalisée dans un matériau électriquement isolant et de préférence venue de moulage d'une seule pièce à partir d'un matériau thermoplastique.
La cassette 34 montrée dans sa configuration d'avant montage sur la figure 1, est constituée de deux parties 35, 36 réunies par une charnière élastique 37.
La première partie 35 formant berceau d'accueil est évidée pour loger la thermistance CTP 31, les deux lamelles 32, 33 ainsi que les pattes 32A, 33A, 32B, 33B qui leur sont associées. Sa paroi de fond présente en outre une ouverture rectangulaire 35A prévue pour recevoir la lamelle 33 destinée à être reliée à la masse, cette lamelle 33 demeurant solidaire de la cassette 34 grâce aux deux pattes 33A, 33B emprisonnées dans des évidements respectifs de ce berceau.
Plus généralement, les pattes 32A, 33A, 32B, 33B permettent d'assurer un parfait maintien des lamelles 32, 33 dans la cassette 34 en empêchant tout déplacement latéral ou longitudinal de ces dernières.
La seconde partie 36 de la cassette 34 comprend une paroi de fermeture 36A associée à des moyens d'encliquetage 36B prévus pour coopérer avec des moyens complémentaires situés sur la première partie 35 afin de maintenir la cassette 34 en configuration fermée après le repli des deux parties 35, 36 l'une sur l'autre.
Au cours de cette opération de repli, un ressort ondulé linéaire 38 est intercalé entre la paroi de fermeture 36A et la lamelle 33 devant être reliée à la source de tension continue, ce ressort 38 étant destiné à comprimer en permanence l'empilement constitué par les lamelles 32, 33 et la thermistance 31 prise en sandwich entre ces dernières.
Pour assurer un maintien parfait du ressort 38 dans la cassette 34, la paroi de fermeture 36A présente une empreinte rectangulaire 36C de même largeur que le ressort 38 et recevant ses deux sommets bombés afin de l'empêcher de se déplacer latéralement. La paroi 36A comporte également deux ergots transversaux 36D s'étendant depuis les bords latéraux de cette empreinte 36C et coopérant avec deux encoches correspondantes 38A ménagées dans le ressort 38 afin de l'empêcher de se déplacer selon l'axe longitudinal de la cassette 34.
Une micro-ouverture 36E est en outre ménagée dans cette paroi 36A entre les deux ergots 36D pour permettre un contrôle visuel du bon positionnement du ressort 38 dans la cassette 34.
Après fermeture de la cassette 34, les premières pattes 32A, 33A saillent partiellement de son extrémité longitudinale opposée à la charnière 37, tandis que la lamelle 33 saille très légèrement de la face externe de la paroi de fond de la première partie 35 de cette cassette 34.
Dans la configuration de service du dispositif 1 selon l'invention illustré par la figure 2, l'insert chauffant 30 est disposé à l'intérieur du logement interne borgne 13 du corps 11 du diffuseur 10.
Le fait que ce logement 13 ménagé dans le corps métallique 11 soit borgne évite d'avoir recours à un bouchon rapporté et assure une étanchéité parfaite sans aucun risque de court-circuit. L'effort de compression exercé par le ressort 38 sur l'empilement formé par les deux lamelles 32, 33 et la thermistance CTP 31 permet d'assurer un bon contact entre la lamelle 33 reliée à la masse et l'une des parois internes du corps creux 11, de sorte à obtenir une transmission satisfaisante de la chaleur produite par la thermistance CTP 31 au diffuseur 10.
Comme illustré sur cette figure 2, les portions saillantes des premières pattes 32A, 33A des lamelles 32, 33 sont alors logées à l'intérieur de l'enveloppe 21 du connecteur 20 et viennent former les deux languettes de connexion de ce connecteur.
En outre, la paroi de fermeture 36A interposée entre le ressort 38 reposant sur la lamelle 32 (celle reliée à la tension continue) et le corps creux 11 assure l'isolation électrique du diffuseur 10 et évite ainsi tout risque de court-circuit même lorsque le liquide à réchauffer est électriquement conducteur. Cette isolation électrique du diffuseur 10 permet également une manipulation totalement sécurisée de l'enveloppe 21 du connecteur 20 lors du branchement du connecteur homologue branché sur une source de tension continue du véhicule.
De préférence, de la graisse thermiquement conductrice mais isolante électriquement est disposée à l'intérieur du logement interne borgne 13 du corps creux 11 préalablement à l'introduction de l'insert chauffant 30.
Cette graisse fabriquée par exemple à base de silicone, permet ainsi de combler les micro-porosités remplies d'air électriquement isolant, situées au niveau de la zone d'interface entre la lamelle 33 (celle reliée à la masse) et l'une des parois internes du corps creux 11, de sorte à améliorer le transfert thermique entre cette lamelle 33 et le diffuseur 10 et à accélérer la montée en température du liquide.
Selon des variantes de réalisation de l'invention non représentées, le dispositif de chauffage peut comporter plusieurs thermistances CTP alignées et prises en sandwich entre les deux lamelles métalliques.
On rappelle enfin que la présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation décrites et représentées, mais qu'elle englobe toute variante d'exécution à la portée de l'homme du métier.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Dispositif de chauffage électrique d'un liquide dans un véhicule automobile, comportant : - un corps métallique creux (11) destiné à être au moins partiellement immergé dans ledit liquide ; - un insert chauffant (30) comprenant au moins une thermistance de Type CTP (31) prise en sandwich entre une première lamelle métallique (32) reliée à une tension continue et au moins une seconde lamelle métallique (33) reliée à la masse, ainsi qu'au moins une paroi isolante électriquement (36A) ; - ledit insert chauffant (30) étant disposé dans ledit corps creux (11) de manière à ce que ladite seconde lamelle (33) soit appliquée contre une paroi interne dudit corps (11) tandis que ladite paroi isolante électriquement (36A) est interposée entre ladite première lamelle (32) et le dit corps (11) ; un diffuseur métallique (10) à ailettes (12) pour évacuer la chaleur dégagée par ledit insert chauffant (30) ; caractérisé en ce que ledit corps métallique creux est un corps allongé, en ce que ledit diffuseur métallique (10) comporte une pluralité d'ailettes transversales s'étendant le long du corps creux, depuis sa face * externe, et en ce que le corps creux (11) est venu de matière d'une seule pièce avec ledit diffuseur (10).
  2. 2. Dispositif de chauffage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit corps creux (11) délimite un logement interne borgne (13) recevant ledit insert chauffant (30).
  3. 3. Dispositif de.chauffage selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte un connecteur électrique (20) situé dans le prolongement dudit corps creux (11), ledit connecteur (20) comprenant au moins deux languettes de connexion (32A, 33A) reliées chacune électriquement à une lamelle respective (32, 33) et logées dans, une enveloppe de connecteur (21) venue d'une seule pièce avec ledit diffuseur métallique (10).
  4. 4. Dispositif de chauffage selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites languettes de connexion sont formées par des pattes (32A, 33A) s'étendant dans le prolongement des dites lamelles (32, 33).
  5. 5. Dispositif de chauffage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte un ressort (38) comprimant l'empilement formé par lesdites lamelles (32, 33) et ladite thermistance CTP (31), de sorte à assurer un bon contact entre ladite seconde lamelle reliée à la masse (33) et ledit corps (11).
  6. 6. Dispositif de chauffage selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit insert chauffant (30) comporte une cassette (34) réalisée dans un matériau électriquement isolant et logeant ladite thermistance CTP (31) et lesdites lamelles (32, 33), ladite paroi isolante étant formée par l'une des parois (36A) de ladite cassette (34).
  7. 7. Dispositif de chauffage selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit diffuseur (10) est venu de moulage à partir d'un matériau métallique injecté sous pression.
  8. 8. Dispositif de chauffage selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que de la graisse thermiquement conductrice et isolante électriquement comble les micro-porosités situées au niveau de la zone d'interface entre la seconde lamelle reliée à la masse (33) et ladite paroi interne dudit corps creux (11).
  9. 9. Ensemble comportant un dispositif de chauffage selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte également un réservoir (2) contenant ledit liquide à réchauffer et doté d'une ouverture (3), ledit dispositif de chauffage comprenant en outre un couvercle (14) obturant de manière étanche ladite ouverture (3).
  10. 10. Ensemble comportant un dispositif de chauffage selon ia revendication 9, caractérisé en ce que ledit couvercle (14) est venu de matière d'une seule pièce avec ledit diffuseur métallique (10).
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