FR3138669A1 - Dispositif de chauffage pour un système d’échappement et procédé de fabrication associé - Google Patents

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Valentin SAGE-AUBRIOT
Alain Mercier
Thomas DENIS
Georg Mosonyi
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Faurecia Systemes dEchappement SAS
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Abstract

Dispositif de chauffage pour un système d’échappement et procédé de fabrication associé Le dispositif de chauffage (1) comprend des première et seconde électrodes (5, 7) fixées à une plaque chauffante (3) comprenant une pluralité de branches (19, 21) présentant chacune une extrémité proximale (23) tournée d’un premier côté longitudinal de la plaque chauffante (3) et une extrémité distale (25) tournée d’un second côté longitudinal de la plaque chauffante (3). Les branches (19, 21) sont séparées par des fentes (27) chacune débouchante à au moins une extrémité longitudinale. L’extrémité proximale (23) et/ou distale (25) de chaque branche (19, 21) est raccordée à l’extrémité proximale (23) et/ou distale (25) d’une branche (19, 21) voisine. Les électrodes (5, 7) sont connectées aux extrémités proximales (23) d’une première des branches intermédiaires (31) et d’une seconde des branches intermédiaires (33) respectivement. Figure pour l'abrégé : Figure 1

Description

Dispositif de chauffage pour un système d’échappement et procédé de fabrication associé
La présente invention concerne en général un dispositif de chauffage pour un système d’échappement de véhicule.
Un tel dispositif peut comporter une plaque chauffante en un matériau électriquement conducteur et des première et seconde électrodes fixées à la plaque chauffante.
La plaque chauffante peut comporter une pluralité de branches allongées suivant une direction longitudinale, les branches étant juxtaposées suivant une direction transversale et séparées les unes des autres par des fentes longitudinales.
Les électrodes sont raccordées aux deux branches situées aux extrémités de l’alignement.
La plaque chauffante définit ainsi un chemin sinueux pour le courant électrique, d’une branche d’extrémité à l’autre.
Les deux électrodes doivent être raccordées à un faisceau électrique, connectant électriquement la plaque chauffante à une source de courant électrique, typiquement à la batterie du véhicule.
Le raccordement des électrodes au faisceau est relativement complexe et couteux.
Dans ce contexte, l’invention vise à proposer un dispositif de chauffage permettant un raccordement plus simple des électrodes au faisceau électrique.
A cette fin, l’invention porte sur un dispositif de chauffage pour un système d’échappement de véhicule, le dispositif de chauffage comprenant une plaque chauffante en un matériau électriquement conducteur et des première et seconde électrodes fixées à la plaque chauffante, la plaque chauffante comprenant une pluralité de branches allongées suivant une direction longitudinale, les branches étant juxtaposées suivant une direction transversale et formant un alignement transversal présentant deux branches d’extrémité situées aux deux extrémités transversales de l’alignement et des branches intermédiaires agencées entre les branches d’extrémité, chaque branche présentant une extrémité proximale tournée d’un premier côté longitudinal de la plaque chauffante et une extrémité distale tournée d’un second côté longitudinal de la plaque chauffante opposé au premier côté, les branches étant séparées les unes des autres par des fentes longitudinales chacune débouchante à au moins une extrémité longitudinale, l’extrémité proximale et/ou l’extrémité distale de chaque branche étant raccordée respectivement à l’extrémité proximale et/ou l’extrémité distale d’une branche voisine dans l’alignement ;
les première et seconde électrodes étant connectées aux extrémités proximales d’une première des branches intermédiaires et d’une seconde des branches intermédiaires respectivement.
Du fait que les première et seconde électrodes sont connectées aux extrémités proximales de deux branches intermédiaires, et non aux deux branches d’extrémité, les première et seconde électrodes sont relativement proches l’une de l’autre. De ce fait, il est plus simple de les raccorder au faisceau électrique.
Le dispositif de chauffage peut en outre présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
  • Les première et seconde branches intermédiaires sont voisines dans l’alignement.
  • Les première et seconde branches intermédiaires sont situées transversalement au centre de l’alignement.
  • La plaque chauffante comporte :
- un premier chemin sinueux pour le courant électrique, comportant la première branche intermédiaire, une dernière branche et toutes les branches situées dans l’alignement entre la première branche intermédiaire et la dernière branche, la dernière branche étant soit une des branches d’extrémité soit la branche intermédiaire voisine de la branche d’extrémité dans l’alignement ;
- un second chemin sinueux pour le courant électrique, comportant une pluralité de branches voisines dans l’alignement ;
- une barre de distribution, raccordant l’extrémité distale de la dernière branche du premier chemin sinueux à l’extrémité distale d’une des branches du second chemin sinueux.
  • Les premier et second chemin sinueux sont en un matériau électriquement relativement moins résistif et la barre de distribution est en un matériau électriquement relativement plus résistif.
  • La première branche intermédiaire est voisine dans l’alignement d’une première des deux branches d’extrémité, la seconde branche intermédiaire est voisine dans l’alignement d’une seconde des deux branches d’extrémité, la plaque chauffante comportant une première barre de distribution raccordant la première électrode à l’extrémité proximale de la première branche intermédiaire et/ou une seconde barre de distribution raccordant la seconde électrode à l’extrémité proximale de la seconde branche intermédiaire, le matériau électriquement conducteur présentant une première densité dans les branches intermédiaires, le matériau électriquement conducteur présentant une seconde densité inférieure à la première dans les branches d’extrémité.
  • La plaque chauffante est obtenue par fabrication additive.
  • Les première et seconde électrodes sont obtenues par fabrication additive avec la plaque chauffante.
  • Le dispositif de chauffage comprend un boîtier annulaire délimitant intérieurement un vide, la première électrode étant raccordée directement à un tronçon terminal de la première branche intermédiaire logé dans le boîtier annulaire, la première branche intermédiaire présentant un tronçon central traversant le vide et présentant une longueur longitudinale centrale donnée, ledit tronçon terminal logé dans le boîtier présentant une longueur inférieure à 20% de ladite longueur longitudinale centrale.
Selon un second aspect, l’invention porte sur un procédé de fabrication d’un dispositif de chauffage ayant les caractéristiques ci-dessus, le procédé comprend les étapes successives suivantes :
- obtention de la plaque chauffante et des première et seconde électrodes ;
- insertion d’un bord de la plaque chauffante dans un boîtier annulaire ;
- soudage de la première électrode à l’extrémité proximale de la première branche intermédiaire, un point de ladite première branche intermédiaire étant raccordée électriquement à la masse pendant le soudage.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description détaillée qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles :
La est une représentation schématique en vue de dessus d’un dispositif de chauffage conforme à un premier mode de réalisation de l’invention ;
La est une représentation schématique en vue de dessus d’un organe de chauffage pour un second mode de réalisation de l’invention.
Le dispositif de chauffage 1 représenté sur la est destiné à être intégré dans un système d’échappement de véhicule.
Le véhicule est typiquement un véhicule automobile tel qu’une voiture, un camion, un autobus, etc.
Le système d’échappement est prévu pour collecter les gaz d’échappement émis par le moteur thermique du véhicule et les relarguer dans l’atmosphère après purification.
Notamment, des organes de purification catalytiques sont prévus dans le système d’échappement. Ces organes catalytiques ne deviennent efficaces que quand leur température dépasse une valeur critique.
De ce fait, il est avantageux d’intégrer un dispositif de chauffage dans le système d’échappement, permettant d’accélérer la montée en température de l’organe de purification catalytique en cas de démarrage à froid du moteur à combustion interne. Les gaz d’échappement traversant le dispositif de chauffage transfèrent par convection l’énergie thermique cédée par le dispositif de chauffage à l’organe de purification catalytique.
En variante, le dispositif de chauffage chauffe par rayonnement l’organe de purification catalytique.
Le dispositif de chauffage 1 comprend une plaque chauffante 3 en un matériau électriquement conducteur et des première et seconde électrodes 5, 7 fixées à la plaque chauffante 3.
Les première et seconde électrodes 5 et 7 raccordent électriquement la plaque chauffante 3 aux deux bornes d’un générateur électrique non représenté, par l’intermédiaire d’un faisceau de câbles électriques lui aussi non représenté.
La plaque chauffante 3 est plane. Dans l’exemple représenté, elle est circulaire. En variante, elle est ovale ou présente toute autre forme adaptée.
La plaque chauffante 3 présente une zone centrale 9 et un bord périphérique 11 entourant la zone centrale 9.
Le dispositif de chauffage 1 comporte encore un boitier annulaire 13, délimitant intérieurement un vide 14.
Le bord périphérique 11 de la plaque chauffante 3 est engagé dans le boîtier annulaire 13.
La zone centrale 9 occupe le vide 14.
Sur la , le boitier annulaire 13 est représenté de manière schématique par deux cercles concentriques.
La plaque chauffante 3 présente un centre géométrique C matérialisé sur la . Considéré dans un plan perpendiculaire à la plaque chauffante 3 et passant par le centre C, le boitier annulaire 13 présente une section en U, ouverte vers le centre C.
Le boîtier annulaire 13 délimite ainsi une gorge annulaire, ouverte radialement vers l’intérieur du boîtier annulaire 13 et dans laquelle est engagé le bord périphérique 11 de la plaque chauffante 3.
Le boitier annulaire 13 présente ainsi un fond cylindrique 15 et deux parois latérales annulaires 17 solidaires du fond cylindrique 15. Le boitier annulaire 13 présente radialement, à l’opposé du fond cylindrique 15, une ouverture à travers laquelle le bord périphérique 11 de la plaque chauffante 3 est engagé à l’intérieur du boitier annulaire 13.
Le dispositif de chauffage 1 est logé dans un composant de la ligne d’échappement, par exemple à l’intérieur de l’enveloppe recevant l’organe de purification catalytique. Il est fixé à cette enveloppe par l’intermédiaire du boitier annulaire 13.
Comme illustré sur la , la plaque chauffante 3 comprend une pluralité de branches 19, 21 allongées suivant une direction longitudinale L matérialisée par une flèche sur la . Les branches 19, 21 sont juxtaposées suivant une direction transversale T matérialisée par une flèche sur la , et forment ainsi un alignement transversal.
L’alignement transversal présente deux branches d’extrémité 19 situées aux deux extrémités transversales opposées de l’alignement.
L’alignement transversal comporte également des branches intermédiaires 21 agencées entre les deux branches d’extrémité 19.
Chaque branche 19, 21 présente une extrémité proximale 23 tournée d’un premier côté longitudinal de la plaque chauffante 3, appelé ici côté proximal, et une extrémité distale 25 tournée d’un second côté longitudinal de la plaque chauffante 3, opposé au premier côté et appelé ici côté distal.
Les branches 19, 21 sont sensiblement rectilignes.
Les branches 19, 21 sont séparées les unes des autres par des fentes 27 longitudinales, chacune débouchante à au moins une extrémité longitudinale.
L’extrémité proximale 23 et/ou l’extrémité distale 25 de chaque branche 19, 21 est raccordée respectivement à l’extrémité proximale 23 et/ou l’extrémité distale 25 d’une branche 19, 21 voisine dans l’alignement.
Comme visible sur les figures, les extrémités proximales 23 sont raccordées les unes aux autres par des coudes 29, et de même les extrémités distales 25 sont raccordées les unes aux autres par des coudes 29. Les coudes 29 forment des rebroussements en U. Les fentes longitudinales 27 sont fermées au niveau des coudes 29.
Les première et seconde électrodes 5, 7 sont connectées aux extrémités proximales 23 respectivement d’une première branche intermédiaire, référencée 31, et d’une seconde des branches intermédiaires, référencée 33.
Avantageusement, et comme représenté sur la , les première et seconde branches intermédiaires 31, 33 sont voisines dans l’alignement.
De préférence, elles sont situées transversalement au centre de l’alignement.
De ce fait, la plaque chauffante 3 comporte un premier chemin sinueux 35 pour le courant électrique, comportant la première branche intermédiaire 31, une dernière branche et toutes les branches situées dans l’alignement entre la première branche intermédiaire 31 et la dernière branche.
Dans l’exemple représenté, la dernière branche est une des deux branches d’extrémité 19. En variante, la dernière branche est la branche intermédiaire 21 voisine de la branche d’extrémité 19 dans l’alignement.
La plaque chauffante 3 comporte encore un second chemin sinueux 37 pour le courant électrique, comportant une pluralité de branches 19, 21 voisines dans l’alignement.
Dans l’exemple représenté, le second chemin sinueux 37 comporte la seconde branche intermédiaire 33, une dernière branche et toutes les branches situées dans l’alignement entre la seconde branche intermédiaire 33 et la dernière branche.
La dernière branche est ici l’autre branche d’extrémité 19. En variante, la dernière branche est la branche intermédiaire 21 voisine de ladite branche d’extrémité 19.
La plaque chauffante 3, comme visible sur la , comporte également une barre de distribution 39, raccordant l’extrémité distale 25 de la dernière branche du premier chemin sinueux 35, à l’extrémité distale 25 d’une des branches du second chemin sinueux 37.
Dans l’exemple représenté, la barre de distribution 39 raccorde les extrémités distales 25 respectives des dernières branches des premier et second chemins sinueux 35, 37.
Plus précisément, la barre de distribution 39 raccorde les extrémités distales 25 respectives des deux branches d’extrémité 19.
La barre de distribution 39 est entièrement formée dans le bord périphérique 11 de la plaque chauffante 3.
Le bord périphérique 11 correspond à la partie de la plaque chauffante 3 qui est logée à l’intérieur du boitier annulaire 13.
Les coudes 29 sont situés à l’intérieur du boitier annulaire 13. Ils sont formés dans le bord périphérique 11, typiquement entièrement dans le bord périphérique 11.
La barre de distribution 39 est située radialement vers l’extérieur des coudes 29 raccordant les extrémités distales 25 des branches 19, 21 les unes aux autres.
Elle est séparée de ces coudes 29 par une fente circonférentielle 41.
La barre de distribution 39 est ainsi située du côté distal de la plaque chauffante 3, à l’opposé des première et seconde électrodes 5, 7.
Dans l’exemple représenté, les fentes 27 sont débouchantes alternativement du côté proximal et du côté distal de la plaque chauffante 3.
Les fentes 27 débouchantes du côté distal débouchent dans la fente circonférentielle 41.
Les fentes 27 débouchantes du côté proximal s’étendent au niveau de la tranche de la plaque chauffante 3.
La fente 27 séparant la première branche intermédiaire 31 de la deuxième branche intermédiaire 33 est débouchante à ses deux extrémités.
Les fentes 27 séparant les branches d’extrémité 19 des branches intermédiaires 21 voisines débouchent dans la fente circonférentielle 41.
Le matériau électriquement conducteur constituant la plaque chauffante 3 est avantageusement un matériau poreux, à travers lequel les gaz d’échappement peuvent circuler. Les pores sont communicants les uns avec les autres.
La densité du matériau poreux est ajustée en faisant varier le nombre et/ou la taille des pores.
Avantageusement, les premier et second chemins sinueux 35, 37 sont en un matériau relativement moins dense. Au contraire, la barre de distribution 39 est dans un matériau relativement plus dense.
Typiquement, la barre de distribution 39 présente une densité de pores inférieure à celle des branches 19, 21, 31, 33, ou présente des pores de plus petites tailles.
Ainsi, le courant électrique parcourant la barre de distribution 39 va générer une quantité de chaleur modérée.
Ceci permet d’éviter la constitution de points chauds au niveau de la barre de distribution 39.
Avantageusement, la plaque chauffante 3 est obtenue par fabrication additive.
Notamment, les branches 19, 21, 31, 33 et la barre de distribution 39 sont venues de matière et sont obtenue ensemble, d’une pièce, par fabrication additive.
La première branche intermédiaire 31 présente un tronçon terminal 42 logé dans le boîtier annulaire 13. Elle présente également un tronçon central 43 traversant le vide 14.
Le tronçon terminal 42 correspond à toute la partie de la première branche intermédiaire 31 logée dans le boîtier 13. Il comprend l’extrémité proximale 23 de la première branche intermédiaire 31.
Le tronçon central 43 correspond à toute la partie de la première branche intermédiaire 31 logée dans le vide 14. Il s’étend entre les deux côtés opposés du boîtier annulaire 13. Le tronçon terminal 42 est directement raccordé au tronçon central 43.
La première électrode 5 est directement raccordée au tronçon terminal 42.
Elle s’étend longitudinalement, dans le plan de la plaque chauffante 3, radialement vers l’extérieur du boîtier annulaire 13 par rapport au centre C.
Un orifice 44 est ménagé dans le fond 15 du boitier annulaire 13. La première électrode 5 est raccordé à une surface terminale 45 du tronçon terminal 42 à travers l’orifice 44.
Le tronçon central 43 présente une longueur longitudinale centrale donnée.
Le tronçon terminal 42 logé dans le boîtier annulaire 13 présente une longueur inférieure à 20% de ladite longueur longitudinale centrale, de préférence une longueur inférieure à 15% de la longueur longitudinale centrale, et encore plus préférentiellement une longueur inférieure à 10% de la longueur longitudinale centrale.
Le tronçon terminal 42 s’étend en oblique par rapport à la direction longitudinale L. Si on suit le tronçon terminal 42 à partir du tronçon central 43, il s’étend radialement vers l’extérieur de la plaque chauffante 3, en s’écartant transversalement de la seconde électrode 7.
Le première électrode 5 est ainsi situé longitudinalement dans le prolongement de la fente 27 séparant la première branche intermédiaire 31 de la branche intermédiaire 21 voisine.
La seconde branche intermédiaire 33 présente un tronçon terminal 46 logé dans le boîtier annulaire 13. Elle présente également un tronçon central 47 traversant le vide 14.
Le tronçon terminal 46 correspond à toute la partie de la seconde branche intermédiaire 33 logée dans le boîtier annulaire 13. Il comprend l’extrémité proximale 23 de la seconde branche intermédiaire 33.
Le tronçon central 47 correspond à toute la partie de la seconde branche intermédiaire 33 logée dans le vide 14. Il s’étend entre les deux côtés opposés du boîtier annulaire 13. Le tronçon terminal 46 est directement raccordé au tronçon central 47.
La seconde électrode 7 est directement raccordée au tronçon terminal 46.
Elle s’étend longitudinalement, dans le plan de la plaque chauffante 3, radialement vers l’extérieur du boîtier annulaire 13 par rapport au centre C.
Un orifice 48 est ménagé dans le fond 15 du boitier annulaire 13. La seconde électrode 7 est raccordée à une surface terminale 49 du tronçon terminal 46 à travers l’orifice 48.
Le tronçon central 47 présente une longueur longitudinale centrale donnée.
Le tronçon terminal 46 logé dans le boîtier annulaire 13 présente une longueur inférieure à 20% de ladite longueur longitudinale centrale, de préférence une longueur inférieure à 15% de la longueur longitudinale centrale, et encore plus préférentiellement une longueur inférieure à 10% de la longueur longitudinale centrale.
Le tronçon terminal 46 s’étend en oblique par rapport à la direction longitudinale L. Si on suit le tronçon terminal 46 à partir du tronçon central 47, il s’étend radialement vers l’extérieur de la plaque chauffante 3, en s’écartant transversalement de la seconde électrode 7.
Le seconde électrode 7 est ainsi située longitudinalement dans le prolongement de la fente 27 séparant la seconde branche intermédiaire 33 de la branche intermédiaire 21 voisine.
Les tronçons terminaux 42 et 46 définissent ainsi ensemble un V.
Les surfaces terminales 45 et 49, auxquelles sont soudées respectivement les première et seconde électrodes 5, 7, s’étendent dans un même plan, sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale L.
Les électrodes 5 et 7 sont parallèles l’une à l’autre, et sont situées à faible distance l’une de l’autre.
L’invention porte également sur un procédé de fabrication d’un dispositif de chauffage 1.
Le procédé est particulièrement bien adapté pour la fabrication du dispositif de chauffage 1 selon le premier mode de réalisation de l’invention, représenté sur la .
Le procédé comporte les étapes successives suivantes :
- Obtention de la plaque chauffant 3 et des première et seconde électrodes 5, 7 ;
- Insertion d’un bord 11 de la plaque chauffante 3 dans un boitier annulaire 13 ;
- Soudage de la première électrode 5 à l’extrémité proximale 23 de la première branche intermédiaire 31, un point 51 de ladite première branche intermédiaire 31 étant raccordé électriquement à la masse pendant le soudage.
La plaque chauffante 3 et les première et seconde électrodes 5, 7 sont comme décrit ci-dessus.
Le boitier annulaire 13 est comme décrit ci-dessus.
La première branche intermédiaire 31 est comme décrit ci-dessus.
La seconde branche intermédiaire 33 est comme décrit ci-dessus.
La première électrode 5 est soudée sur la surface terminale 45. Le point 51 de la première branche intermédiaire 31 raccordé à la masse est situé dans le tronçon central 43 de la première branche intermédiaire 31.
Compte tenu de la longueur du tronçon terminal 42 de la première branche intermédiaire 31, les lignes de courant électrique circulant depuis la surface terminale 45 jusqu’au point 51 sont réparties uniformément dans la section de la première branche intermédiaire 31. Le courant électrique n’est ainsi pas concentré dans une zone limitée de la première branche intermédiaire 31, ce qui pourrait causer une fusion préférentielle d’une partie de la surface terminale 45, et créer des problèmes de qualité de soudure.
Typiquement, le procédé comporte également une étape de soudage de la seconde électrode 7 à l’extrémité proximale 23 de la seconde branche intermédiaire 33, un point 53 de la seconde branche intermédiaire 33 étant raccordé électriquement à la masse pendant le soudage.
La seconde électrode 7 est soudée sur la surface terminale 49. Le point 53 de la seconde branche intermédiaire 31 raccordé à la masse est situé dans le tronçon central 47 de la seconde branche intermédiaire 33.
Les avantages techniques sont ceux mentionnés plus haut pour le soudage de la première électrode 5.
Un second mode de réalisation va maintenant être décrit, en référence à la .
Seuls les points par lesquels le second mode de réalisation diffère du premier seront détaillés ci-dessous. Les éléments identiques ou assurant les mêmes fonctions seront désignés par les mêmes références.
Dans le second mode de réalisation, les première et seconde électrodes 5, 7 sont avantageusement obtenues par fabrication additive avec la plaque chauffante 3.
En d’autres termes, elles sont venues de matière avec la plaque chauffante 3 dans un même matériau.
Par ailleurs, la première branche intermédiaire 31, à laquelle est raccordée la première électrode 5, est voisine dans l’alignement d’une première des deux branches d’extrémité 19.
Autrement dit, la première branche intermédiaire 31 est l’avant-dernière branche dans l’alignement.
Avantageusement, la seconde branche intermédiaire 33 est voisine dans l’alignement de la seconde des deux branches d’extrémité 19.
En d’autres termes, la seconde branche intermédiaire 33 est l’avant-dernière branche dans l’alignement, à l’opposé de la première branche intermédiaire 31.
De manière à permettre l’agencement des première et seconde électrodes 5, 7 parallèles l’une à l’autre et à proximité l’une de l’autre, la plaque chauffante 3 comporte une première barre de distribution 55 raccordant la première électrode 5 à l’extrémité proximale 23 de la première branche intermédiaire 31.
De même, la plaque chauffante 3 comporte une seconde barre de distribution 57, raccordant la seconde électrode 7 à l’extrémité proximale 23 de la seconde branche intermédiaire 33.
Les première et seconde barres de distribution 55, 57 sont d’orientation circonférentielle. Elles sont entièrement ménagées dans le bord périphérique 11 de la plaque chauffante 3. Elles sont situées radialement vers l’extérieur de la plaque chauffante 3 par rapport aux coudes 29 raccordant les extrémités proximales 23 des branches 19, 21 les unes aux autres.
Des fentes circonférentielles 59, 61 séparent les première et seconde barres de distribution 55, 57 des coudes 29. Certaines des fentes longitudinales 27 débouchent dans les fentes circonférentielles 59, 61 du côté proximal de la plaque chauffante 3.
Les première et seconde barres de distribution 55, 57 s’étendent circonférentiellement l’une vers l’autre à partir respectivement de la première branche intermédiaire 31 et de la seconde branche intermédiaire 33.
Les surfaces terminales 45, 49, portant les première et seconde électrodes 5, 7, sont ménagées aux extrémités des première et seconde barres de distribution 55, 57. Elles s’étendent dans un même plan, sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale L.
Les première et seconde électrodes 5, 7 s’étendent longitudinalement.
La plaque chauffante 3 comporte un unique chemin sinueux 63 pour le courant électrique, comportant la première branche intermédiaire 31, la seconde branche intermédiaire 33, et toutes les autres branches intermédiaires 21 situées entre les première et seconde branches intermédiaires 31 et 33. En d’autres termes, le chemin sinueux 63 comprend toutes les branches intermédiaires 21.
En revanche, les deux branches d’extrémité 19 ne sont pas intégrées au chemin sinueux 63 dans lequel circule le courant électrique.
Le matériau électriquement conducteur présente une première densité dans les branches intermédiaires 21, 31, 33.
De manière à réduire la quantité de matériau électriquement conducteur utilisé pour fabriquer la plaque chauffante 3, et réduire le poids de la plaque chauffante 3, il présente une seconde densité inférieure à la première densité dans les branches d’extrémité 19.
Typiquement, le matériau électriquement conducteur présente une plus grande densité de pores dans les branches d’extrémité 19, ou des pores de tailles plus grandes.
Selon une variante de réalisation, le matériau électriquement conducteur présente une seconde densité inférieure à la première dans tout le bord périphérique 11.
Selon une autre variante de réalisation, le matériau électriquement conducteur présente une seconde densité inférieure à la première dans les première et/ou seconde barres de distribution 55, 57.
Les première et seconde barres de distribution 55, 57 sont raccordés aux coudes 29 de jonction entre les branches d’extrémité 19 et les première et seconde branches intermédiaires 31, 33. Avantageusement, lesdits coudes 29 présentent une seconde densité inférieure à la première.
La plaque chauffante 3 ne présente pas de barre de jonction du côté distal de la plaque, c’est-à-dire à l’opposé des électrodes 5, 7.
Le dispositif de chauffage présente de multiples avantages.
Quand les première et seconde branches intermédiaires sont voisines dans l’alignement, les première et seconde électrodes peuvent être agencées particulièrement proches l’une de l’autre. Le raccordement au faisceau électrique est facilité.
Quand les première et seconde branches intermédiaires sont situées transversalement au centre de l’alignement, le parcours du courant électrique est particulièrement simple à dessiner. La plaque chauffante peut être conçue de manière symétrique.
Le fait d’intégrer la barre de distribution raccordant les premier et second chemins sinueux dans la plaque chauffante permet de rendre le dispositif de chauffage très compact. La barre de distribution permet d’organiser la circulation du courant électrique dans la plaque chauffante de manière à obtenir un chauffage uniforme.
Quand la barre de distribution est dans un matériau plus dense que celui constituant les premier et second chemins sinueux, la circulation du courant électrique dans la barre de distribution ne crée pas de point chaud.
Dans le second mode de réalisation, les première et seconde électrodes sont raccordées aux première et seconde branches intermédiaires par des barres de distribution. Les première et seconde branches intermédiaires sont voisines des deux branches d’extrémité. Ces branches d’extrémité ne sont pas intégrées dans le chemin du courant électrique. Le fait de rendre le matériau électriquement conducteur moins dense dans les branches d’extrémité permet d’alléger la plaque et de réduire le cout de fabrication de la plaque.
Le fait de fabriquer la plaque chauffante par fabrication additive permet de réaliser commodément des plaques chauffantes de formes complexes, par exemple du type représentées sur les figures 1 et 2.
Quand les première et seconde électrodes sont également obtenues par fabrication additive avec la plaque chauffante, l’étape de soudage des première et seconde électrodes est supprimée. Par ailleurs, il n’existe pas de discontinuité entre l’électrode et la plaque, qui pourrait créer un point chaud. Les risques de défaut de qualité du fait du soudage sont supprimés.
Le procédé de fabrication de l’invention offre l’avantage que, lors du soudage de la première électrode, le point de la première branche intermédiaire mis à la masse est proche, et sensiblement dans le prolongement longitudinal de la zone à souder. Il en résulte que la distribution des lignes de courant électrique pendant le soudage est très uniforme dans la première branche intermédiaire, ce qui est favorable pour la qualité du soudage.
Le dispositif de chauffage pourrait présenter de multiples variantes.
Les première et seconde branches intermédiaires, auxquelles sont raccordées les électrodes, ne sont pas nécessairement situées au centre de l’alignement. Elles pourraient être situées à des points intermédiaires entre l’exemple de réalisation représenté sur la et l’exemple de réalisation représenté sur la . Il serait alors nécessaire de redessiner les premier et second chemins sinueux. La plaque pourrait notamment comporter un troisième chemin sinueux, entre les premier et second chemins sinueux. Elle comporterait également deux barres de distribution, l’une raccordant le premier chemin sinueux au troisième chemin sinueux, et l’autre raccordant le second chemin sinueux au troisième chemin sinueux.

Claims (10)

  1. Dispositif de chauffage pour un système d’échappement de véhicule, le dispositif de chauffage (1) comprenant une plaque chauffante (3) en un matériau électriquement conducteur et des première et seconde électrodes (5, 7) fixées à la plaque chauffante (3), la plaque chauffante (3) comprenant une pluralité de branches (19, 21) allongées suivant une direction longitudinale (L), les branches (19, 21) étant juxtaposées suivant une direction transversale (T) et formant un alignement transversal présentant deux branches d’extrémité (19) situées aux deux extrémités transversales de l’alignement et des branches intermédiaires (21) agencées entre les branches d’extrémité (19), chaque branche (19, 21) présentant une extrémité proximale (23) tournée d’un premier côté longitudinal de la plaque chauffante (3) et une extrémité distale (25) tournée d’un second côté longitudinal de la plaque chauffante (3) opposé au premier côté, les branches (19, 21) étant séparées les unes des autres par des fentes (27) longitudinales chacune débouchante à au moins une extrémité longitudinale, l’extrémité proximale (23) et/ou l’extrémité distale (25) de chaque branche (19, 21) étant raccordée respectivement à l’extrémité proximale (23) et/ou l’extrémité distale (25) d’une branche (19, 21) voisine dans l’alignement ;
    les première et seconde électrodes (5, 7) étant connectées aux extrémités proximales (23) d’une première des branches intermédiaires (31) et d’une seconde des branches intermédiaires (33) respectivement.
  2. Dispositif de chauffage selon la revendication 1, dans lequel les première et seconde branches intermédiaires (31, 33) sont voisines dans l’alignement.
  3. Dispositif de chauffage selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les première et seconde branches intermédiaires (31, 33) sont situées transversalement au centre de l’alignement.
  4. Dispositif de chauffage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la plaque chauffante (3) comporte :
    - un premier chemin sinueux (35) pour le courant électrique, comportant la première branche intermédiaire (31), une dernière branche et toutes les branches (21) situées dans l’alignement entre la première branche intermédiaire (31) et la dernière branche, la dernière branche étant soit une des branches d’extrémité (19) soit la branche intermédiaire (21) voisine de la branche d’extrémité (19) dans l’alignement ;
    - un second chemin sinueux (37) pour le courant électrique, comportant une pluralité de branches (19, 21) voisines dans l’alignement ;
    - une barre de distribution (39), raccordant l’extrémité distale (25) de la dernière branche du premier chemin sinueux (35) à l’extrémité distale (25) d’une des branches (19, 21) du second chemin sinueux (37).
  5. Dispositif de chauffage selon la revendication 4, dans lequel les premier et second chemin sinueux (35, 37) sont en un matériau électriquement relativement moins résistif et la barre de distribution (39) est en un matériau électriquement relativement plus résistif.
  6. Dispositif de chauffage selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la première branche intermédiaire (31) est voisine dans l’alignement d’une première des deux branches d’extrémité (19), la seconde branche intermédiaire (33) est voisine dans l’alignement d’une seconde des deux branches d’extrémité (19), la plaque chauffante (3) comportant une première barre de distribution (55) raccordant la première électrode (5) à l’extrémité proximale (23) de la première branche intermédiaire (31) et/ou une seconde barre de distribution (57) raccordant la seconde électrode (7) à l’extrémité proximale (23) de la seconde branche intermédiaire (33), le matériau électriquement conducteur présentant une première densité dans les branches intermédiaires (21), le matériau électriquement conducteur présentant une seconde densité inférieure à la première dans les branches d’extrémité (19).
  7. Dispositif de chauffage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la plaque chauffante (3) est obtenue par fabrication additive.
  8. Dispositif de chauffage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les première et seconde électrodes (5, 7) sont obtenues par fabrication additive avec la plaque chauffante (3).
  9. Dispositif de chauffage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de chauffage (1) comprend un boîtier annulaire (13) délimitant intérieurement un vide (14), la première électrode (5) étant raccordée directement à un tronçon terminal (42) de la première branche intermédiaire (31) logé dans le boîtier annulaire (13), la première branche intermédiaire (31) présentant un tronçon central (43) traversant le vide (14) et présentant une longueur longitudinale centrale donnée, ledit tronçon terminal (42) logé dans le boîtier (13) présentant une longueur inférieure à 20% de ladite longueur longitudinale centrale.
  10. Procédé de fabrication d’un dispositif de chauffage selon la revendication 9, le procédé comprenant les étapes successives suivantes :
    - obtention de la plaque chauffante (3) et des première et seconde électrodes (5, 7) ;
    - insertion d’un bord (11) de la plaque chauffante (3) dans un boîtier (13) annulaire ;
    - soudage de la première électrode (5) à l’extrémité proximale (23) de la première branche intermédiaire (31), un point (51) de ladite première branche intermédiaire (31) étant raccordée électriquement à la masse pendant le soudage.
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