FR3105376A1 - Procédé de fabrication d’une structure chauffante - Google Patents

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Abstract

L’invention concerne un procédé de fabrication d’une structure chauffante (3) destinée à être installée à l’intérieur d’un habitacle (1) d’un véhicule (2), le procédé de fabrication comprenant notamment les étapes consistant à : créer une structure chauffante sensiblement plane comportant un support (21) capable de prendre une forme déterminée par déformation, une couche dissipative (20) agencée pour générer de la chaleur lorsqu’elle est traversée par un courant électrique, et des électrodes (10) agencées pour générer ledit courant électrique, surmouler la structure chauffante (3) de manière à intégrer au moins un composant supplémentaire et/ou au moins une couche supplémentaire. Figure pour l’abrégé : Fig. 3

Description

Procédé de fabrication d’une structure chauffante
Le domaine de la présente invention a trait aux panneaux radiant disposés à l’intérieur d’un habitacle de véhicule, par exemple automobile. L’invention concerne plus particulièrement un procédé de fabrication d’une structure chauffante destinée à chauffer l’habitacle.
Aujourd’hui, la gestion du confort et du bien-être des passagers dans un véhicule suit les évolutions de la mobilité (éco-partage, co-voiturage, électrification, connectivité…). A l’heure de la conduite autonome et des nouvelles pratiques de partage, les attentes des utilisateurs se sont modifiées. L’habitacle n’est plus perçu comme une zone d’attente mais aussi comme un espace de détente et de convivialité.
Ces structures chauffantes participent activement au confort des usagers du véhicule dans l’habitacle duquel elles sont intégrées. La surface de la structure chauffe les passagers par rayonnement infrarouge tout en réchauffant l’air situé à l’intérieur de l’habitacle par convection ou encore par contact (par exemple dans le cas d’un accoudoir). Elles ont des formes et dimensions adaptées à leur emplacement au sein du véhicule. Elles peuvent par exemple être intégrées dans un siège, une planche de bord, un pavillon, un pilier, un repose bras, etc. Une structure chauffante peut donc être perçue comme une interface dont la fonction principale est d’assurer le confort thermique au sein de l’habitacle du véhicule.
Une structure chauffante, notamment un panneau radiant est un dispositif comprenant généralement un circuit électrique configuré pour délivrer de la chaleur par effet Joule en alimentant avec du courant électrique des éléments conducteurs résistifs. Il peut s’agir d’éléments filaires ou des revêtements surfaciques. D’après la littérature existante, le revêtement conducteur peut être par exemple une couche de peinture comprenant des particules de carbone et/ou des particules métalliques. Un problème soulevé aujourd’hui est la difficulté d’obtenir un chauffage homogène sur toute la surface du panneau radiant, c’est-à-dire une température de chauffage qui ne varie pas d’un point à l’autre de la surface du panneau radiant. A cet inconvénient s’ajoutent des contraintes géométriques, incluant la mise en forme en trois dimensions, puisque le panneau radiant est destiné à être disposé dans différentes parties de l’habitacle (pavillon, portière, pilier, boîte à gants, etc…
La fabrication d’une telle structure est d’autant plus complexe qu’il est nécessaire d’avoir des épaisseurs limitées que ce soit au niveau de la structure chauffante et/ou au niveau de la couche décorative de manière à pouvoir l’installer sur n’importe quelle structure tri-dimensionnelle du véhicule.
La présente invention a pour objet de remédier à au moins certains des inconvénients précités en simplifiant le procédé de fabrication.
L’invention a pour objet un procédé de fabrication d’une structure chauffante destinée à être installée à l’intérieur d’un habitacle d’un véhicule, le procédé de fabrication comprenant notamment les étapes consistant à:
  1. créer une structure chauffante sensiblement plane comportant un support capable de prendre une forme déterminée par déformation, une couche dissipative agencée pour générer de la chaleur lorsqu’elle est traversée par un courant électrique, et des électrodes agencées pour générer ledit courant électrique,
  2. surmouler la structure chauffante de manière à intégrer au moins un composant supplémentaire et/ou au moins une couche supplémentaire.
Un tel procédé permet ainsi de fabriquer la structure chauffante nécessaire avant toute déformation, en utilisant des procédés standards connus. On peut ainsi imaginer une fabrication simplifiée des structures chauffantes avec une mise en forme réalisée sur la dernière étape du procédé.
Selon une ou plusieurs caractéristique(s) pouvant être prise(s) seule ou en combinaison, on peut prévoir que:
  • le support peut être un matériau souple. Il peut par exemple, être un textile non tissé ou encore un textile extensible ou tricot extensible;
  • le substrat peut être réalisé en matériau thermoplastique;
  • le procédé peut comporter au moins une étape dans laquelle une déformation sur au moins une partie de la structure chauffante est réalisée;
  • la structure chauffante peut comporter une couche d’isolation thermique;
  • la couche d’isolation thermique peut être placée à l’arrière de la structure chauffante, notamment contre une paroi de l’habitacle;
  • la structure chauffante peut comporter une couche décorative, ladite couche décorative étant ajoutée préférentiellement du côté de couche dissipative;
  • la déformation peut être réalisée grâce à un procédé de thermoformage;
  • les électrodes et/ou la couche dissipative et/ou la couche d’isolation thermique et/ou la couche décorative peuvent être réalisées par colaminage;
  • les électrodes et/ou la couche dissipative et/ou la couche d’isolation thermique et/ou la couche décorative peuvent être réalisées par collage;
  • les électrodes et/ou de la couche dissipative peuvent être réalisées par sérigraphie, offset, impression par jet d'encre, par fabrication additive, par estampage à chaud et transfert ou par électrodéposition;
  • la couche d’isolation thermique et/ou la couche décorative peuvent être réalisées dans un matériau thermoplastique;
  • le matériau thermoplastique est préférentiellement choisi dans la liste suivante: un polycarbonate et/ou un polyethylène terephtalate et/ou un polyméthacrylate de méthyle et/ou un polybuthylene terephtalate et/ou un matériau polyamide et/ou une polyolefine et/ou un matériau copolymère et/ou un matériau élastomère;
  • le support a de préférence une épaisseur comprise entre 5µm et 2mm, préférablement supérieure à 50 µm;
  • la couche d’isolation thermique peut avoir une épaisseur comprise entre 5µm et 20mm, préférablement entre 1mm et 5mm;
  • les électrodes et/ou la couche dissipative peuvent avoir une épaisseur inférieure à 100 microns;
  • la couche dissipative peut comporter une feuille résistive extensible et/ou une couche de peinture résistive et/ou une encre résistive;
  • le support peut être isolant électriquement;
  • la puissance électrique fournie à la structure chauffante peut être générée à partir d’un signal continu ou à partir d’un signal à modulation de largeur d’impulsion (PWM) de manière à fournir une puissance moyenne à la région dissipative;
  • des éléments de connexion électriques peuvent être ajoutés lors de l’étape de surmoulage;
  • des connecteurs plastiques sur les connexions électriques peuvent être ajoutés lors de l’étape de surmoulage;
  • des clips ou tout autre moyen, permettant d’assembler la pièce directement lors de l’étape d’assemblage de la structure chauffante, agencés pour installés la structure chauffante dans l’habitacle peuvent être ajoutés lors de l’étape de surmoulage.
D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins dans lesquels:
  • la Fig. 1 est une vue schématique d’un habitacle de véhicule dans lequel sont positionnées une ou plusieurs structures chauffantes selon l’invention,
  • la Fig. 2 est une représentation schématique d’un mode de réalisation de la structure chauffante de la figure 1,
  • la Fig. 3 est une vue en coupe de la structure chauffante de la figure 2.
Les caractéristiques, les variantes et les différentes formes de réalisation de l’invention peuvent être associées les unes avec les autres, selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. On peut notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite de manière isolée des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieur.
En particulier, toutes les variantes et tous les modes de réalisation décrits sont combinables entre eux si rien ne s’oppose à cette combinaison sur le plan technique.
Il faut noter que les figures exposent l’invention de manière détaillée pour mettre en œuvre l’invention. Lesdites figures peuvent bien entendu servir à mieux définir l’invention, le cas échéant.
Sur les figures, les éléments communs à plusieurs figures conservent la même référence.
La figure 1 illustre un habitacle 1 de véhicule automobile 2 équipé d’au moins une structure chauffante 3 selon l’invention. Les structures chauffantes 3 selon l’invention sont réparties au sein de l’habitacle 1 pour générer localement de la chaleur en direction des zones destinées à être occupées par un ou plusieurs utilisateurs du véhicule automobile 2. Selon l’exemple illustré à la figure 1, les structures chauffantes 3 selon l’invention sont disposées sur différentes surfaces intérieures de l’habitacle 1, comme par exemple une portière 4, un pavillon 5, un siège 6, un élément d’un siège 6 (appui-tête, un dossier, un pied de siège, etc.), une planche de bord 7, une partie basse de la planche de bord telle qu’une cave à pieds 8 et/ou un repose-bras 9. Bien évidemment, d’autres surfaces intérieures pourraient être équipées de structures chauffantes 3 selon l’invention en fonction des besoins de chaque utilisateur et/ou en fonction de la configuration de l’habitacle 1. Par surface intérieure on entend toute surface tournée vers les zones de l’habitacle 1 occupées par les passagers du véhicule automobile 2.
La figure 2 représente un panneau radiant 3, formant une structure chauffante au sens de l’invention, agencé pour être installé à l’intérieur de l’habitacle 1 d’un véhicule.
Dans un premier temps, le panneau radiant 3 est réalisé de manière connue grâce à un procédé multicouche permettant d’intégrer les différentes fonctionnalités et créer la structure chauffante bidimensionnelle.
La figure 2 montre un panneau radiant 3 selon l’invention comprenant une couche dissipative 20 agencée pour produire un dégagement thermique lorsque cette couche 20 est traversée par un courant électrique. La couche dissipative 20 est représentée sous une forme rectangulaire mais peut, bien entendu, prendre toute autre forme. Elle peut, par exemple, se présenter sous une forme ovale, carrée, circulaire ou encore trapézoïdale selon la disposition au sein de l’habitacle 1. Ces formes sont données à titre d’exemples illustratifs et non limitatifs de la présente invention.
La couche dissipative 20 est par exemple une peinture acrylique chargée de particules conductrices ou semi conductrices. La charge conductrice est par exemple sous la forme de paillettes de carbone et de graphite.
Le panneau radiant 3 comprend en outre un réseau d’électrodes 10 comportant une pluralité d’électrodes de contact 11 agencées pour être en contact électrique avec la couche dissipative 20 pour faire parcourir du courant électrique dans cette couche dissipative 20.
Ces électrodes de contact 11 sont rectilignes et parallèles entre elles dans l’exemple décrit. Elles peuvent éventuellement présenter toutes formes désirées par l’utilisateur.
Le réseau d’électrodes 10 comprend des électrodes de distribution 12 agencées pour conduire du courant électrique, l’une de ces électrodes 12 étant reliée d’une source électrique 13 par exemple de polarité électrique positive, vers les électrodes de contact 11. L’autre électrode de distribution 12 est reliée à l’autre polarité, étant par exemple reliée à une masse.
Le courant électrique passe ainsi dans une électrode de distribution 12, qui le distribue dans les électrodes de contact 11. Le courant circule ensuite dans la couche dissipative 20 avant d’être collecté par les électrodes de contact 11 reliées à l’autre électrode de distribution 12.
Plusieurs électrodes de contact 11 se raccorde à une même électrode de distribution 12.
Sur les figures 2 et 3, la couche dissipative 20 est déposée, par exemple, sur un support 21, notamment par sérigraphie, cette couche dissipative 20 s’étendant notamment entre les deux électrodes de distribution 12 associées au groupe d’électrodes de contact 11.
Dans un mode de réalisation non représenté, la couche dissipative 20 peut également être déposée directement sur une couche décorative, par exemple par sérigraphie. La technique de dépôt par sérigraphie est, évidemment, donnée à titre d’exemple. L’Homme du métier peut également utiliser toute autre technique de dépôt connue, comme par exemple, par offset, par impression par jet d’encre, par électrodéposition ou encore par estampage.
Les électrodes 11 et 12 sont réalisées en matériau conducteur, notamment métallique tel que de l’encre chargée de particules conductrices, notamment de particules d’argent ou de cuivre.
Le support 21 est réalisé dans un matériau déformable pouvant par exemple se présenter sous la forme d’un matériau thermoplastique. Ce support 21 peut par exemple être choisi parmi la liste suivante:
  • un polycarbonate,
  • un polyethylène terephtalate,
  • un polyméthacrylate de méthyle,
  • un polybuthylene terephtalate,
  • un matériau polyamide,
  • une polyolefine,
  • un matériau copolymère,
  • un matériau élastomère (par exemple un TPE (thermoplastic elastomer)).
Le support 21 a, par exemple, une épaisseur comprise entre 5µm et 2mm, préférentiellement supérieure à 50 µm.
Dans un mode de réalisation préféré, le panneau radiant 3 selon l’invention fabriqué comme décrit dans les paragraphes précédents, est déformé pour créer la forme désirée pour une intégration à l’habitacle 1. Cette déformation est préférentiellement réalisée à l’aide de procédés connus tel que le thermoformage ou encore l’estampage à chaud. Elle peut également être réalisée par simple chauffage de la structure chauffante.
Le maintien du panneau radiant 3 est par exemple effectué par des éléments mobiles dans un moule. Ceux-ci sont préférentiellement escamotables au moment de l’injection effectuée lors de l’étape de surmoulage.
Ainsi, des surfaces complexes présentant des courbures selon les axes en trois dimensions sont créées. Le produit fini est donc prêt à être directement installé dans l’habitacle 1 sans nécessiter de traitement long et/ou onéreux. L’installation peut, par exemple, être réalisée de manière très aisée grâce à des clips installés préalablement sur le panneau radiant 3.
Le substrat 21 peut également être formé d’un matériau souple. Dans ce mode de réalisation, ledit substrat 21 prend automatiquement la forme du moule avant l’étape de surmoulage. Ce mode de réalisation a pour avantage de simplifier le procédé en excluant toute étape de chauffage supplémentaire.
Dans un mode de réalisation préféré de l’invention, le procédé comporte également une étape de surmoulage permettant d’ajouter des composants fonctionnels et/ou des couches supplémentaires au panneau radiant 3 fabriqué précédemment.
La figure 3 représente une coupe d’un panneau radiant 3 selon l’invention. Ainsi lors de l’étape de surmoulage une couche d’isolation thermique 22 peut être ajoutée au panneau 3. La couche d’isolation thermique 22 peut, par exemple, être une couche de matériau ayant des propriétés d’isolation thermique (lame de feutre ou de feutrine, mousse polyuréthane, mousse polyéthylène par exemple) et permettre d’éviter la dissipation de chaleur vers des zones ne permettant pas de chauffer l’habitacle 1.
Le support 21 décrit précédemment est disposé entre la couche d’isolation thermique 22 et la couche dissipative 20. Comme présenté à la figure 3, la couche dissipative 20 peut également être solidaire d’une couche décorative 23 servant d’habillage conférant un aspect esthétique au panneau radiant 3.
Les couches décorative 23 et d’isolation thermique 22 peuvent être réalisées dans un matériau thermoplastique similaire ou différent de celui utilisé pour le substrat 21. Les matériaux thermoplastiques peuvent par exemple être:
  • un polycarbonate,
  • un polyethylène terephtalate,
  • un polyméthacrylate de méthyle,
  • un polybuthylene terephtalate,
  • un matériau polyamide,
  • une polyolefine,
  • un matériau copolymère,
  • un matériau élastomère (par exemple un TPE (thermoplastic elastomer)).
Dans un mode de réalisation préféré de l’invention, la couche d’isolation thermique 22 et la couche décorative 23 sont réalisées dans une étape unique de surmoulage.
Le matériau utilisé pour l’étape de surmoulage peut se présenter sous la forme de n’importe quel plastique, préférentiellement en polypropylène.
Lors de cette même étape de surmoulage, d’autres composants peuvent être également ajoutés au panneau radiant 3. Ainsi, des composants tels que:
  • des clips permettant l’intégration du panneau radiant 3 dans l’habitacle 1,
  • des connexions électriques permettant le branchement du panneau radiant 3 au véhicule 2.
Ainsi dans une unique étape de surmoulage, la structure chauffante multicouche intègre les couches décorative et d’isolation thermique ainsi que les composants permettant son intégration dans l’habitacle 1. Un produit fini et facile à installer peut donc être fourni.
Les fonctions pouvant être ajoutées ne se limitent évidemment pas à ceux cités ci-dessus. Ces exemples sont donnés à titre illustratifs. On pourrait également ajouter n’importe quel composant jouant un rôle dans l’intégration électrique et/ou mécanique du panneau radiant 3. Il est bien entendu également possible d’ajouter des composants décoratifs au panneau radiant 3 lors de cette même étape de surmoulage.

Claims (10)

  1. Procédé de fabrication d’une structure chauffante (3) destinée à être installée à l’intérieur d’un habitacle (1) d’un véhicule (2), le procédé de fabrication comprenant notamment les étapes consistant à:
    1. créer une structure chauffante sensiblement plane comportant un support (21) capable de prendre une forme déterminée, une couche dissipative (20) agencée pour générer de la chaleur lorsqu’elle est traversée par un courant électrique, et des électrodes (10) agencées pour générer ledit courant électrique,
    2. surmouler la structure chauffante (3) de manière à intégrer au moins un composant supplémentaire et/ou au moins une couche supplémentaire.
  2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel le support (21) est un matériau souple.
  3. Procédé selon selon la revendication 1 dans lequel le substrat (21) est réalisé en matériau thermoplastique.
  4. Procédé selon la revendication 3 dans lequel au moins une déformation sur au moins une partie de la structure chauffante (3) est réalisée.
  5. Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel la structure chauffante (3) comporte une couche d’isolation thermique (22).
  6. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la structure chauffante (3) comporte une couche décorative (23), ladite couche décorative (23) étant ajoutée préférentiellement du côté de la couche dissipative (20).
  7. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel la couche d’isolation thermique (22) et/ou la couche décorative (23) sont réalisées dans un matériau thermoplastique.
  8. Procédé selon l’une des revendication 3 à 7 dans lequel le matériau thermoplastique est choisi dans la liste suivante: un polycarbonate et/ou un polyethylène terephtalate et/ou un polyméthacrylate de méthyle et/ou un polybuthylene terephtalate et/ou un matériau polyamide et/ou une polyolefine et/ou un matériau copolymère et/ou un matériau élastomère.
  9. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel le support (21) est isolant électriquement.
  10. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel des éléments de connexion électriques et/ou des clips agencés pour installés la structure chauffante (3) dans l’habitacle (1) sont ajoutés lors de l’étape de surmoulage.
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