Brevet FR2503056A1 — publié le 19821008

Installation de ventilation de véhicule. L'invention concerne un procédé et une disposition d'installa- tion de ventilation de véhicule visant à assurer le réglage automatique de volets pour ajuster la température et la dis- tribution d'air de ventilation dans l'habitacle d'un véhicule. De telles installations de ventilation dans des véhicules oxriennent généralement une partie d' installation pour le réglage de la température de l'air de ventilation et une partie d'instal- lation pour la distribution de l'air de ventilation aux diver- ses buses dans l'habitacle. Pour le réglage de la tempéra- ture, l'air passe dans un conduit à air chaud ménagé dans une unité de ventilation contenant un échangeur de chaleur, et/ou il passe dans un conduit à air froid, à la suite de quoi l'air est mélangé à nouveau. La proportion d'air de ven- tilation,qui doit passer par-les conduits respectifs, peut être réglée à l'aide d'un volet à air chaud, le réglage du volet commandant ainsi la température de l'air amené dans l'habitacle. Ladite alimentation en air se fait en passant par une chambre de distribution ménagée dans l'unité de ventilation, ladite chambre étant alimentée en air mélangé et étant dotée d'au moins un volet réglable à air chaud pour distribuer l'air à une multiplicité de buses de sortie dans l'habitacle. Les sorties débouchent généralement à proximité du plancher du véhicule, du pare- brise (buses dites de dégivrage) et dans des ouvertures ménagées dans le tableau de bord du véhicule. Les installations de ventilation de véhicules sont habituel- lement commandées par des manettes qui, grâce à une trans- mission à câble ou analogue, peuvent faire que les divers volets d'air respectifs prennent des positions différentes pour le réglage de la température et la distribution de l'air de ven- tilation. L'actionnement des ocnaraes respectives est souvent 1O considéré comme étant difficile à réaliser, et il en résulte que les installations de ventilation commandées manuellement fonctionnent souvent de manière non satisfaisante. Il est aussi connu d'utiliser des volets à air servo-commandés par dépression, une cimaonde dans l'habitacle pour un tel volet commandant seulement un clapet réglant la fonction marche et arrêt des nmyens d'asservisseoent. Ces installations sont aussi très souvent réglées incorrectement, ce qui provoque des ennuis notables. Dans les grands véhicules à passagers, il est connu de pré- voir des installations de ventilation automatiques cornndées par un microprocesseur. Dans de telles installations, le volet de distribution d'air est commandé en principe de la même maniè- re que les volets servo-commandés par-dépression, mais avec la différence que des clapets à solénoides commandent la distribution de la dépression aux moyens d'asservissaeent, à la place de clapets réglés manuellement. Ceci permet l'établisse- ment de plusieurs combinaisons différentes de positions de volets d'air. L'utilisation de moyens d'asservissement à dépression dans les ins- tallations de ventilation automatiques connues a l'inconvé- nient que chaque volet d'air peut être seulement dans deux positions stables, soit en position complètement fermée, soit en position complètement ouverte. La quantité d'air qui peut être ainsi amenéeà passer par une buse de sortie, peut seu- lement être réglée à l'aide d'un ventilateur à plusieurs vitesses. Il n'est pas possible de faire passer une faible quantité d'air par une buse et de faire passer simultanément la quantité maximale d'air par une autre buse. Il y a aussi le risque que de telles installations deviennent autooscillantes (pompage) si la mise en place de détecteurs n'est pas adaptée, ce qui veut dire que des marches et des arrêts alternés de différentes buses d'évacuation ont lieu dans l'installation. L'invention a pour but de fournir, dans les installations de ventilation de véhicules, un réglage automatique des moyens de clapets de circulation d'air ou des volets d'air, tel que les inconvénients indiqués pour le réglage de la tempé- rature de l'air et la distribution de la ventilation dans l'habitacle du véhicule, ne se présentent pas. L'invention est caractérisée à cet égard en ce que les mou- vements de réglage des volets d'air sont synchronisés et ren- dus variables à l'infini grâce à des moyens d'asservissement crmen- dés par une unité électronique qui reçoit des signaux prove- nant d'une multiplicité de transducteurs de température et qui transmet, après comparaison avec des signaux représenta- tifs de la température intérieure réelle et la température intérieure souhaitée, des signaux de -sortie aux moyens d'asser- vissoeent pour régler les actionnements relatifs des volets d'air. Un moteur électrique relié à l'arbre de chaque volet d'air est, de préférence, utilisé en tant que moyen d'asservissement, ce qui a pour résultat que les volets peuvent prendre des posi- tions intermédiaires entre la position complètement fermée et la position complètement ouverte. La distribution d'air peut ainsi être réglée dans des limites plus larges que cel- les qui sont rendues possibles par les installations connues jusqu'à maintenant. Une forme de réalisation de l'invention sera maintenant décrite, à titre d'exemple, en se référant au dessin annexé, dans lequel: la figure 1 est une coupe d'une unité de ventilation comprise dans l'installation selon l'invention et comprenant des moyens pour régler la température de l'air de ventilation et le ré- partir; la figure 2 illustre schématiquement le principe du réglage lo de l'installation de ventilation; et la figure 3 est un diagramme montrant la relation existant entre les réglages d'un volet à air chaud et d'un volet de distribution dotant l'installation de ventilation. L'unité de ventilation 1 représentée à la figure 1 est conçue pour le réglage de la température et la répartition de l'air de ventilation à une multiplicité de buses dans l'habitacle d'un véhicule. La structure de l'unité 1 est sensiblement con- forme à celle de l'unité de ventilation décrite dans la Deman- de de Brevet suédois NO 80 Ol 515.9 au nom du Demandeur. L'unité de ventilation 1 comprend ainsi un volume transversal 3 propre à recevoir un ventilateur électrique centrifuge (non représenté). Le ventilateur est, de manière habituelle, doté d'une bride de montage destinée à être fixée par vissage à l'unité de ventilation 1. Le ventilateur est placé de ma- nière à aspirer de l'air par une admission d'air et une entrée axiale, et pour ensuite le refouler dans une chambre d'entrée 6 de l'unité 1. Un échangeur de chaleur 7 est monté dans l'unité 1, et il est adapté au passage continu de l'agent de refroidissement chauffé provenant du moteur du véhicule, ce pourquoi l'échan- geur de chaleur 7 présente des tubulures d'admission et d'évacuation (non représentées). La chambre d'entrée 6 de l'unité 1 est en communication avec un conduit 10 à air frais et un conduit 12 à air chaud, ce dernier logeant l'échangeur de chaleur 7, et on peut ainsi la considérer comme constituant un conduit de dérivation pa- rallèle au conduit 10 mentionné en premier. L'air qui est uniquement admis par le conduit 10 à air frais n'est pas chauffé, mais l'air admis dans le conduit 12 est amené à traverser l'échangeur de chaleur 7, étant ainsi chauffé de manière habituelle. Un volet 13 d'air chaud monté à pivotement est placé à l'en- trée 14 du conduit 12 à air chaud pour régler la quantité d'air devant être fournie au conduit 12. Le volet 13 est mon- té à pivotement au moyen d'un arbre 11 de volet qui est monté à pivotement dans l'unité de ventilation 1 et dont une partie en fait saillie extérieurement. Ladite partie en saillie est reliée, au moyen d'une roue droite (non représentée), à l'ar- bre d'entralnement d'un moteur électrique 15. Ledit moteur est monté sur l'unité 1 au moyen d'un support (non représenté) et il permet un réglage variable à l'infini du volet d'air chaud dans diverses positions. L'air passant dans le conduit 10 d'air frais et le conduit 12 d'air chaud de l'unité 1 de ventilation est ensuite mélan- gé dans la chambre de mélange 20, les proportions d'air chaud et d'air frais déterminant la température de l'air quittant la chambre de mélange 20. Cet air est fourni à une chambre 21 de distribution, à partir de laquelle l'air de ventilation est réparti aux différentes buses de l'habitacle du véhicule.. La chambre de distribution 21 comprend une chambre cylindri- que conformée dans l'unité de ventilation 1, une entrée d'air 23 et trois sorties d'air 24, 25, 26 ménagées dans la surface enveloppe de la chambre. Un volet 22 de distribution est mon- té à pivotement dans la chambre de distribution 21, pour gui- der et répartir l'air qui y parvient vers les différentes sorties, y compris une sortie 24 de tableau de bord, une sortie de plancher et/ou une sortie 26 de dégivrage. Les trois sorties 24, 25, 26 sont placées à l'intérieur d'un secteur de 180 ou moins, alors que la sortie 23 est placée en dehors de ce secteur. Le volet de distribution 22,disposé dans la chambre de dis- tribution 21, comprend de préférence une plaque rectangulaire sensiblement plane fixée à un arbre 27 de volet, lui-même monté à rotation dans l'unité de ventilation 1, en alignement avec l'axe central (non représenté) de la chambre de distri- 1O bution 21. L'arbre 27 de volet a aussi une partie qui sort de l'unité de ventilation. Grace à une roue droite (non re- présentée), la partie en saillie dudit arbre 27 de volet est reliée à l'arbre d'entraînement d'un moteur électrique 16. Ce moteur est aussi monté sur l'unité de ventilation 1 au moyen d'un support (non représenté), et il permet un réglage varia- ble à l'infini du volet de distribution 22 dans des positions différentes. Le réglage et la mise en position du volet 13 d'air chaud et du volet dedistribution 22 dans des positions différentes sont réalisés au moyen d'une unité électronique 17, commandée par une multiplicité de transducteurs de température 8, 9, 18, 19 qui lui sont connectés. Un transducteur de température 18 est-prévu pour transmettre un signal représentatif de la température intérieure désirée (Tconsigne)* Ce transducteur 18 comprend en pratique une ré- sistance variable qui peut être réglée manuellement ou numé- riquement par une unité d'horloge. La résistance (non repré- sentée) est reliée à uné source de tension et,au signal appli- qué à l'unité électronique 17,est donné un niveau de tension proportionnel à une température réglée manuellement (Tconsigne)' Un second transducteur de température 19 est disposé dans l'habitacle du véhicule pour détecter la température inté- ieure réelle (T intérieur)' Ce transducteur 19 est, en pra- tique, un thermistor, qui peut être considéré comme une ré-- sistance sensible à la température- Ce transducteur est aussi relié à une source de tension non représentée, et au signal allant de celui-ci à l'unité électronique 17.est donné un ni- veau de tension proportionnel à la température détectée à l'intérieur du véhicule. A l'unité électronique 17 est en outre connecté un transduc- teur de température 9, qui détecte la température (Tmélange) de l'air de ventilation mélangé qui est fourni à l'intérieur, ainsi qu'un transducteur de température 8 qui détecte la tem- pérature ambiante (Textérieur). Ces deux derniers transduc- teurs 8, 9 sont des thermistors et ils fonctionnent de manière analogue à ce qui a été décrit pour le transducteur de têmpé- rature 19 intérieur. Les signaux d'.entrée sont traités par l'unité électronique 17 et des signaux de sortie sont appliqués à des moyens d'actionnement propres au réglage de l'installation de ventilation. Dans ce but, l'unité 17 est reliée au moteur électrique 15 réglant la position du volet 13 d'air chaud. Ledit moteur électrique est d'un type habituel de servomoteur en technologie de commande et il a la forme d'un moteur pas à pas avec rétro- action, le volet d'air pouvant prendre diverses positions an- gulaires sous l'action du moteur. Le moteur 15 présente, de préférence, deux arbres de sortie (non représentés), dont l'un est connecté à l'arbre 11 du volet 13 d'air chaud par une roue dentée, l'autre arbre étant connecté à une résistance variable (non représentée). Cette résistance est reliée à l'unité électronique 17 et elle forme un indicateur de la position prise par le volet 13 d'air chaud. De manière analogue, l'unité 17 est aussi reliée au moteur électrique 16, pour régler la position du volet de distribu- tion 22. Le volet 13 d'air chaud et le volet de distribution 22 peuvent pivoter sur des secteurs angulaires différemment larges. Les roues droites ou pignons onopérant avec les arbres respec- tifs 11, 27, ont des rapports de pignons différents de sorte que l'unité électronique 17 peut commander les régla- ges tant du volet 13 d'air chaud que du volet de distribu- tion 22 en fonction des signaux représentatifs de la tempé- rature qui sont appliqués à l'unité électronique 17. L'unité électronique 17 -peut être constantes en appliquant les techniques habituelles des semi-conducteurs, mais elle peut aussi comprendre un microprocesseur. Dans cet esprit, l'unité îO électronique comprend un comparateur (non représenté) destiné à comparer les signaux transmis par les transducteurs de tem- pérature 18, 19 et qui représentent la température intérieure souhaitée et la température intérieure réelle. En réponse à une différence éventuelle entre les valeurs des signaux, le comparateur transmet un signal de déplacement du volet 13 d'air chaud, au moyen du moteur électrique 15, jusqu'à une position rendant égale la température. Le signal de sortie du comparateur dans l'unité électronique 17 est aussi fourni à un convertisseur (non représenté) dans lequel le signal est converti et transmis au moteur électrique 16 du volet de distribution 22. Un signal converti suivant un tel mode est proportionnel linéairement, au moins dans les limites de signaux d'entrée données- Comme on le voit à la figure 2, le moteur électrique 16 du volet de distribu- tion forme aussi une boucle avec l'unité électronique 17, la tension du moteur pouvant être considérée comme un indi- cateux du réglage relatif du volet de distribution. La figure 3 montre un graphique 28 indiquant la relation qui existe entre les positions du volet de distribution 22 et les diverses positions du volet 13 d'air chaud.La position en pourcent de chaleur du volet 13 d'air chaud est portée sur l'axe horizontal 29, zéro pourcent de chaleur correspondant à un conduit 12 d'air chaud complètement obturé et un con- duit 10 d'air frais complètement ouvert, alors que cent pourcent de chaleur correspond à un conduit 12 d'air chaud complètement ouvert et à un conduit 10 d'air frais complète- ment fermé. Des positions angulaires diverses du volet 22 de distribution sont indiquées sur l'axe vertical 30 de la figure 3. Dans le cas o le volet 13 d'air chaud a une posi- tion o l'air de ventilation n'est pas chauffé, c'est-à-dire 0 % de chaleur, le volet de distribution 22 a une position o tout l'air de ventilation est fourni aux buses 24 de tableau de bord, c'est-à-dire que le volet de distribu- tion 22 a une position 36 de tableau de bord en accord avec la situation représentée à la figure 1. Si le volet 13 d'air chaud prend une position correspondant au chauffage maximum, c'est-à-dire 100 % de chaleur, tout l'air de ventilation provient du conduit 12 d'air chaud. Le volet de distribution 22 prend alors une position de dégi- vrage 40. Lorsque le volet 13 d'air chaud est entre 0 et 100% de chaleur, le volet de distribution 22 prend des positions intermédiaires correspondantes, entre autres une position 38 dégivrage-plancher dans laquelle tout l'air de ventilation est fourni aux buses de plancher 25 et aux buses de dégivrage 26. En principe,, la relation existant entre les diverses posi- tions des volets 13, 22 pourrait être rendue linéaire, ce qui correspondrait sur la figure 3 à un tracé rectiligne entre les positions extrêmes des volets 13, 22. Cependant, pour la distribution pratique de l'air, on obtient un transfert plus favorable et plus régulier entre les diverses sorties de ven- tilation 24, 25, 26 si la relation existant entre les posi- tions de volets est réalisée par des relations différentes de proportionalité pour les divers réglages du volet d'air chaud. Il en résulte que le graphique 28 de la figure 3 pré- sente des coudes. A l'intérieur des différents secteurs par- tiels dans lesquels le volume 13 d'air chaud est mobile, il y a une relation linéaire entre les réglages respectifs des volets 13, 22,, comme on le voit à la figure 3. La conversion à la relation réelle de proportionalité pour des réglages différents de volets d'air chaud, est assurée par le conver- tisseur compris dans l'unité électronique 17. Comme mentionné précédemment, un transducteur de température 9 est connecté à l'unit;é électronique 17 pour détecter la température de l'air mélangé, c'est-à-dire la température que l'air de ventilation a dans la chambre de mélange 20. Ce transducteur de température 9 est d'une importance parti- culièrement grande quand le conduit 12 d'air chaud est complè- tement ouvert, c'est-à-dire dans le réglage à 100/ de chaleur. Si la température du mélange d'air est inférieure à une tem- pérature prédéterminée, par exemple 30 , l'unité électronique 17 déplace le volet de distribution 22 pour lui faire prendre un réglage 40 o tout l'air de ventilation est fourni à la buse 26 de dégivrage. Quand la température du mélange d'air atteint cette température prédéterminée, l'unité électronique déplace le volet 22 de distribution dans une position 38 o les sorties de dégivrage et de plancher sont toutes a.limen- tées en air de ventilation. Ce fonctionnement est illustré à la figure 3 par une ligne verticale sur le graphique dans le réglage à 100% de chaleur. L'invention ne se limite pas à la forme de réalisation dé- crite, mais elle peut être modifiée et perfectionnée sui- vant une multiplicité d'autres formes de réalisation, sans sortir du champ de l'invention. Dans l'installation décrite, la chambre de distribution 21 est de forme cylindrique et elle comprend seulement un volet de distribution 22 mais, en pratique, la chambre 21 peut avoir une forme différente et comprendre plusieurs volets. De manière analogue, le con- duit 12 d'air chaud peut être doté de plus d'ensembles à vo- lets que ce qui est représenté à la figure 1. En ce qui concerne l'unité électronique 17, elle peut être li- mitée pour comprendre seulement quelques composants simples pour assurer les f o n c t i o n s selon l'invention des volets, mais cette unité électronique peut aussi être adaptée et conçue pour régler aussi d'autres fonctions dans l'installa- tion de ventilation et de réglage de la température. A la figure 2, l'unité électronique 17 est représentée comme étant il adaptée pour faire fonctionner le ventilateur compris dans l'installation de ventilation, un volet de recirculation (non représenté) d'une entrée dite de recirculation et aussi pour associer un compresseur (non représenté) dans les cas o l'installation comprend une unité de refroidisse- ment équipée d'un compresseur. En plus des transducteurs de température 18, 19 qui détectent la température intérieure réelle (Tintérieur) et des trans- ducteurs indiquant la température intérieure souhaitée (T. ), le transducteur de température 9 détectant la cons igne température du mélange d'air est aussi relié à l'unité élec- tronique, ainsi qu'un transducteur de température 8 détectant la température ambiante extérieure. En réponse, le vo- let 13 d'air chaud peut être actionné pour prendre une posi- tion différente de son réglage normal, afin d'accéléer l'accroissement de.la température dans l'habitacle. Revendications. 1. Procédé pour fournir, dans une installation de venti- lation et d'ajustement de la température dans l'habitacle d'un véhicule, le réglage automatique de volets (13, 22) permettant de régler la température de l'air de ventilation et sa distribution dans l'habitacle du véhicule, ladite ins- tallation comprenant une unité de ventilation (1) dotée d'au moins un volet (13) d'air chaud monté de manière réglable dans celle-ci pour coopérer avec un échangeur de chaleur (7) équipant l'unité (1), et d'aumoins un volet (22) de distribu- tion disposé de manière réglable dans l'unité de ventilation (1) pour répartir l'air de ventilation à une multiplicité de buses (24, 26) débouchant dans l'habitacle du véhicule, caractérisé en ce que les mouvements respectifs de réglage des volets (13, 22) sont synchronisés et rendus variables à l'infini grâce à des moyens d'asservissement (15,16) commandés par une unité électronique (17) qui reçoit des signaux pro- venant.d'une multiplicité de transducteurs de température (8, 9, 18, 19) et qui, après comparaison avec des signaux représentatifs de la température intérieure.;réelle (Tintérieure) et de la température intérieure souhaitée (Tconsigne), produit des signaux de sortie fournis aux nmoyens d'asservissement(15, 16) pour régler les positions relatives des volets (13, 22). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les mouvements du volet (13) d'air chaud entre des positions correspondant à une fourniture de chaleur nulle (0%/o) et ma- ximale (100%), sont synchronisés avec les mouvements du volet de distribution (22) entre des réglages correspondants à une buse (24) de tableau de bord complètement ouverte et complè- tement fermée. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la synchronisation des mouvements du volet (13) d'air chaud et du volet de distribution (22) est réalisée avec des rela- tions différentes de proportionalité dans des plages angu- laires différentes. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que seule une buse de dégivrage (26) est mise en fonction dans la position du volet (13) d'air chaud correspondant à la fourniture totale de chaleur (lCOr/) si la température détectée du mélange (Tmélange) dans l'unité de ventilation (1) , est inférieure à une température prédéterminée, par exemple 300 C. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'installation est conçue pour permettre la mise en marche manuelle de la buse (26) de dégivrage seule dans la position du volet (13) d'air chaud correspondant à la fourniture maxi- male de chaleur (100%). 6. Procédé selon la revendication 4 ou la revendication 5, caractérisé en ce.que seule une buse (24) de tableau de bord est amenée à fonctionner dans la position du volet (13) d'air chaud correspondant à la fourniture coupée d'air chaud (0%). 7. Installation pour fournir, dans un appareil de venti- latiDn et d'ajustement de la températu-re dans l'habitacle d'un véhicule, le réglage automatique de-volets (13, 22) servant à régler la température de l'air de ventilation et sa distribution dans l'habitacle du véhicule, ledit appareil comprenant une unité de ventilation (1) propre à amener de l'air de ventilation d'au moins une entrée (3) à une multipli- cité de sorties différentes (24, 26) en passant par un con- duit (10) d'air frais et/ou un conduit (12) d'air chaud, au moins un volet (13) d'air chaud réglable étant prévu dans l'unité de ventilation (1) pour un échangeur de chaleur (7) monté dans le conduit (12) d'air chaud, et au moins un volet (22) de distribution d.'air réglable étant prévu pour répartir l'air de ventilation vers les différentes sorties (24, 26) débouchant dans l'habitacle du véhicule, caractérisée en ce que: à chacun des volets d'air chaud (13) et de distribution d'air (22), est relié un moteur électrique pas à pas (15, 16) qui, lorsqu'il est excité, fait prendre au volet respectif (13, 22) des positions angulaires variables à,l'infini en réponse à la tension fournie au moteur respectif (15, 16); les mouvements de réglage du volet (13) d'air chaud et du volet (22) de distribution d'air sont synchronisés et comman- dés par une unité électronique (17) qui est reliée électroni- quement au moteur respectif (15,16) et à une multiplicité de transducteurs de température (8, 9, 18, 19); et l'unité électronique (17) est conçue pour comparer des si- gnaux représentatifs de la température intérieure réelle (Tintérieure) et de la température intérieure souhaitée (Tconsigne), et pour transmettre, en réponse à ceux-ci, des signaux de sortie aux moteurs (15, 16) pour régler les posi- tions relatives des volets (13, 22).