Brevet FR2744674A1 — publié le 19970814

L'invention concerne un système de chauffage ou de climatisation pour un véhicule automobile, comprenant un boîtier, au moins un échangeur de chaleur, un ventila- teur, des ouvertures d'admission et de sortie, des canaux s'étendant entre ces ouvertures et servant à guider le flux d'air, ainsi que des organes de commande pour com- mander le débit d'air traversant. Par le document DE 42 43 165 A1, on connaît un climatiseur pour un véhicule automobile, comprenant un boîtier qui présente plusieurs ouvertures d'admission et de sortie pour un flux d'air, de même que des canaux pour guider le flux d'air à l'intérieur du boitier. L'air as- piré par un ventilateur, est dirigé au moyen d'organes de commande vers les ouvertures de sortie. Pour régler la température du flux d'air introduit par les ouvertures de sortie dans l'habitacle du véhicule, un organe de com- mande sous la forme d'un volet pivotant est installé dans la zone du radiateur de chauffage formant l'échangeur de chaleur. Dans une position fermée de ce volet, tout le flux d'air est dirigé à travers le radiateur, ce qui cor- respond donc au réglage de la température maximale. Quand le volet pivotant occupe une position complètement ou- verte, le flux d'air est amené à passer essentiellement à côté du radiateur, de sorte qu'il pénètre dans l'habi- tacle sans avoir été échauffé. Suivant la position du vo- let pivotant, on peut donc régler la température du flux d'air introduit dans l'habitacle selon la sensation de bien-être de la personne se trouvant dans l'habitacle du véhicule. Ce climatiseur connu a l'inconvénient que pour compenser un changement de la température extérieure, l'utilisateur doit modifier la position du volet pivo- tant. Afin de produire une adaptation automatique de la position d'un tel volet pivotant, il est connu de pré- voir des régulations de température qui règlent la température par une vanne d'eau de chauffage à commande cadencée d'une part ou par la position d'un volet pivotant d'autre part. Une telle solution nécessite cependant un dispositif de régulation relativement dispendieux. 'invention a donc pour but d'apporter un système de chauffage ou de climatisation pourvu d'un organe de commande qui permette, de manière simple et écono- mique, une commande ou une régulation automatique de la température du flux d'air introduit dans l'habitacle du véhicule. Conformément à l'invention, on obtient ce ré- sultat par le fait qu'un organe de commande au moins com- porte, dans une ou plusieurs zones, une partie constituée d'au moins deux matériaux ayant des coefficients de dila- tation thermique différents, appliqués par des surfaces relativement grandes l'un contre l'autre et fermement re- liés entre eux, de manière qu'une variation de tempéra- ture provoque une déformation de l'organe de commande. L'avantage apporté par l'invention consiste surtout en ce que, grâce à la prévision d'au moins un or- gane de commande comportant des matériaux ayant des coef- ficients de dilatation thermique différents (constituant un dispositif bimétallique), on obtient une régulation de température du système de chauffage ou de climatisation. Lorsque, par exemple, par le positionnement de l'organe de commande, on règle la température du flux d'air intro- duit dans l'habitacle du véhicule à une valeur déterminée et que les conditions environnantes changent ensuite, par exemple par une brusque baisse de la température pendant que le véhicule passe par un tunnel, l'organe de commande se déforme de telle sorte qu'une plus grande partie du flux d'air aspiré par le ventilateur est amenée à l'échangeur de chaleur servant de dispositif de chauf- fage. En cas d'élévation de la température, il se produit une déformation en sens contraire, de sorte qu'un flux d'air partiel plus grand est amené à passer à côté de l'échangeur de chaleur. Selon un perfectionnement de l'invention, l'or- gane de commande comporte une partie bimétallique qui s'incurve en fonction de la température. Cette partie bi- métallique est placée de préférence dans une zone de l'organe de commande o sa déformation produit le plus grand mouvement d'ouverture ou de fermeture possible de l'organe de commande. Celui-ci peut être réalisé comme un volet mélangeur pour commander un flux d'air amené à tra- verser un échangeur de chaleur pour le chauffage ou pour passer à côté de cet échangeur. De plus, l'organe de com- mande peut être une partie d'une buse de sortie pour le flux d'air introduit dans l'habitacle du véhicule, par exemple sous la forme d'une lamelle d'une cassette à per- sienne. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'organe de commande constitue un volet monté pivotant. La partie bimétallique est disposée dans ce cas dans une zone proche de l'axe de pivotement. En raison de la rela- tion qui existe entre la distance qui sépare la partie bimétallique de l'axe de pivotement d'une part et l'angle d'ouverture du volet en cas de variation de la tempéra- ture d'autre part, il est possible, par le choix appro- prié de la distance entre la partie bimétallique et l'axe de pivotement, de produire un changement de la position angulaire tel du volet pivotant, lors d'une variation de température, que la température préréglée par l'utilisa- teur est maintenue aussi lorsque les conditions de tempé- rature et notamment la température extérieure changent, sans que cela oblige l'utilisateur à intervenir par une manoeuvre de commande. Selon un perfectionnement avantageux de l'in- vention, le volet pivotant est à vantail unique et ins- tallé en aval de l'échangeur de chaleur dans le sens de l'écoulement. En raison de l'étendue longitudinale relativement grande d'un tel volet à vantail unique, la disposition de la partie bimétallique près de l'axe de pivotement permet de couvrir une grande plage angulaire sous l'effet des variations de température. Un autre mode de réalisation de l'invention prévoit que le volet pivotant possède deux vantaux et est installé à côté de l'échangeur de chaleur dans le sens de l'écoulement. Chaque vantail ou aile du volet possède dans ce cas une partie bimétallique et les deux couches métalliques des deux parties bimétalliques sont superpo- sées de manière que, lors d'un changement de la tempéra- ture, les vantaux soient déformés suivant des directions de rotation ou périphériques contraires. Il est avantageux que la partie bimétallique soit entourée, sur ses bords s'étendant parallèlement à l'axe de pivotement, d'une matière plastique par moulage par injection. Une fabrication simple et économique de- vient ainsi possible. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de deux exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une coupe transversale d'un volet pivotant selon l'invention d'après un premier exemple de réalisation; - la figure 2 est une coupe longitudinale sché- matique d'un climatiseur contenant un volet pivotant se- lon l'exemple de la figure 1; - la figure 3 est une coupe longitudinale schématique d'un autre climatiseur, contenant plusieurs vo- lets pivotants dont l'un correspond à un deuxième exemple de réalisation; - la figure 4 représente à plus grande échelle la partie X du climatiseur selon la figure 3; et - la figure 5 est une coupe transversale d'un volet pivotant à deux vantaux selon le deuxième exemple de réalisation. La figure 1 montre schématiquement la coupe transversale d'un organe de commande sous la forme d'un volet pivotant à vantail unique servant à la commande du flux d'air dans un système de chauffage ou de climatisa- tion. Le volet pivotant 1 à vantail unique, se compose de trois parties. Une partie de montage ou de support 2 pré- sente un perçage 3 traversé d'un axe de pivotement non représenté. Cet axe est solidarisé en rotation avec la partie de montage 2, de sorte que par l'intermédiaire d'une tringlerie prévue à la suite de l'axe de pivote- ment, un utilisateur peut tourner le volet 1 mécanique- ment. La partie de montage 2 est faite d'une matière plastique qui entoure une première zone de bord 4 - s'étendant parallèlement à l'axe de pivotement -, d'une partie bimétallique 5, à laquelle elle est liée par mou- lage par injection de la matière plastique sur et autour de ce bord. La partie bimétallique 5 se compose de deux couches, constituées respectivement par deux éléments mé- talliques 6 et 7 faits de matériaux métalliques ayant des coefficients de dilatation thermique différents. L'élé- ment supérieur 6 est en acier et l'élément inférieur 7 est en laiton. Les éléments 6 et 7 se recouvrent exacte- ment et sont fermement reliés entre eux par soudage sur un côté longitudinal. La partie bimétallique 5 est placée dans une zone proche de l'axe de pivotement et la surface de jonction des éléments métalliques 6, 7 est située dans un plan s'étendant radialement par rapport à cet axe et ans le sens de celui-ci. A la zone de bord 8 de la par- tie bimétallique 5, zone qui est éloignée de la partie de montage 2, se raccorde une partie de volet 9 qui est faite de la même matière plastique que la partie de mon- tage 2, entoure la zone de bord 8 de la partie bimétal- lique 5 de la même façon que la partie de montage 2 et est également reliée à celle-ci par moulage par injection sur le bord concerné. Il est à noter que la partie bimé- tallique 5, en tant que partie du volet pivotant 1, peut aussi se raccorder directement au(x) palier(s) ou à l'axe de pivotement. La figure 2 représente schématiquement un boî- tier 1 d'un climatiseur pour un véhicule automobile, dans lequel sont logés un évaporateur 12 et un radiateur 13 qui forme l'échangeur de chaleur dont il a été question précédemment. Le boîtier 11 présente une ouverture d'ad- mission 14 dans laquelle est installé l'évaporateur 12. Un ventilateur non représenté souffle un flux d'air à travers l'ouverture d'admission 14 dans le boitier 11 et ce flux d'air sort à travers une ouverture de sortie 16 et suivant la flèche 17 dans l'habitacle non représenté du véhicule. Le volet pivotant 1, représenté schématique- ment, est placé entre l'évaporateur 12 et le radiateur 13, plus exactement dans une zone d'angle 18 - dirigée vers l'ouverture de sortie 16 - du radiateur 13, o il est calé en rotation sur un axe de pivotement 19. En- semble avec cet axe, le volet 1 est monté pivotant dans un ou plusieurs paliers non représenté(s) solidaire(s) du boîtier 1. Suivant la position qu'occupe le volet pivotant 1, une partie plus ou moins grande du flux d'air ve- nant de l'évaporateur 12, est envoyée à travers le radia- teur 13 par un premier canal 20 ou directement vers l'ou- verture de sortie 16 par un second canal 21. Le volet 1, servant ainsi à commander le débit d'air chauffé ou non, est réalisé comme le volet pivotant 1 décrit en référence à la figure 1. Dans la zone de la partie bimétallique 5, il est préformé de manière que, à partir d'une plage de température moyenne, par exemple à partir d'une température de 30 C, il réagisse à de pe- tites variations de température par une déformation li- néaire. Par exemple, si le volet pivotant 1 occupe une position médiane 22, une élévation de la température, pouvant être provoquée par des influences extérieures, entraîne une déformation supplémentaire de la partie bi- métallique 5, de sorte que le volet 1 et plus exactement son vantail, se déforment automatiquement et perpendiculairement à l'axe de pivotement 19 en se déplaçant vers le bas en direction du radiateur 13. Il en résulte une augmentation de la section du second canal 21, de sorte qu'une plus grande partie de l'air est dirigée directe- ment vers l'ouverture de sortie 16, en passant à côté du radiateur 13. Le flux d'air sortant 17 devient ainsi plus frais et compense de la sorte l'élévation de température qui s'est produite peu avant. Un rajustement au moyen d'un dispositif d'actionnement mécanique par l'utilisa- teur, en réaction à l'élévation de température, n'est pas nécessaire. La prévision de la partie bimétallique 5 as- sure une régulation de la température dans les limites de petites variations de température. En cas de baisse de la température, le partie bimétallique 5 se déforme en sens contraire, c'est-à-dire de manière que le volet 1 et plus exactement sa partie 9 pivotent en direction de l'ouver- ture de sortie 16. La section du canal 20, passant par le radiateur 13, s'agrandit ainsi, de sorte qu'une plus grande partie du flux d'air passe par ce canal 20 et est ensuite disponible pour augmenter la température dans l'habitacle du véhicule afin de compenser la baisse de température. La partie bimétallique 5 est placée dans une zone proche de l'axe de pivotement 19. L'angle de rota- tion ou de pivotement du volet 1 (plus exactement de sa partie 9) en fonction de la variation de température, peut être ajusté par la distance qui sépare la partie bi- métallique 5 de l'axe de pivotement et par la longueur de la partie bimétallique 5. Suivant la longueur du volet pivotant 1 à prévoir et les dimensions du boîtier 11, la partie bimétallique peut être disposée de manière à produire un pivotement du volet 1 assurant la linéari entre la variation de température et le changement de section des canaux 20 et 21 dans chaque position du volet i. La partie bimétallique 5 et l'axe de pivotement 19 du volet 1 sont suffisamment éloignés du radiateur 13 pour que le processus de réglage de la température ne risque pas d'être faussé par le rayonnement thermique de l'eau de chauffage. Le cas échéant, on peut prévoir, en plus de l'action d'isolation thermique de la partie de montage 2, une couche isolante sur cette partie du volet. La partie bimétallique 5 est réalisée de manière que lorsque le volet 1 occupe sa position de fin de course 23 correspondant à la fermeture du canal 21, cette partie soit plane. La partie bimétallique 5 présente son plus grand bombement à la position de fin de course opposée, correspondant à la fermeture du canal 20 pour le flux d'air 15 arrivant du ventilateur. La figure 3 représente un deuxième exemple de réalisation du volet pivotant. Cette figure montre schématiquement un véhicule automobile 25 possédant une cloi- son 28 entre un compartiment moteur 26 et un habitacle 27. A cette cloison est fixé, sous l'extrémité côté pare- brise du capot moteur, un climatiseur 29 contenant, dans un boîtier 30, un ventilateur 31, un évaporateur 32 et un radiateur de chauffage 33. Entre la partie supérieure de la cloison 28 et le boîtier 30, est formé un canal d'air extérieur 35 menant à une ouverture d'admission d'air ex- térieur 34. Une ouverture d'admission d'air recyclé 36 est prévue à l'extrémité inférieure du boîtier 30. Le climatiseur 29 possède plusieurs ouvertures de sortie dont une bouche de dégivrage 37 dirigée vers le pare- brise 38, une bouche de sortie centrale 39 à hauteur moyenne et une bouche 40 près du sol dans la zone des pieds. Le climatiseur 29 comporte plusieurs volets 41 pour commander le flux d'air arrivant ou le flux d'air sortant. Ces volets sont chaque fois disposés au début ou à la fin d'un canal. A côté du radiateur 33, se trouve, dans le sens de l'écoulement, un volet de commande 42 sous la forme d'un volet pivotant à deux vantaux, qui commande la section de passage efficace d'un canal de bi- passe 43. Cette partie du climatiseur 29 est représentée à plus grande échelle sur la figure 4. Le volet pivotant 42 possède deux vantaux 44 et 45 qui correspondent essen- tiellement, quant à leur structure, à celle du volet pi- votant 1 du premier exemple de réalisation, voir la fi- gure 5. Ainsi que cela est visible sur la figure 4, le volet 42 est bombée dans une plage de température moyenne. Les éléments métalliques 6 et 7 des vantaux ou ailes 44 et 45 sont disposés symétriquement par rapport à un axe de pivotement 46 et l'agencement est tel qu'une élévation de la température augmente le bombement des parties bimétalliques du volet 42 et la déformation des vantaux 44 et 45 dans le sens de l'écoulement. La section de passage du bipasse 43 pour l'air non échauffé devient ainsi plus grande, de sorte qu'une élévation de la tempé- rature est suivie d'une baisse de la température, jusqu'à la valeur de température initiale. Un effet inverse se produit dans le cas d'une brusque baisse de la température extérieure. Le bombement du volet pivotant 42 dimi- nue, en raison de la déformation des parties bimétal- liques 5, de sorte que la section de passage du bipasse 43 est diminuée et que la partie du flux d'air traversant le radiateur 33 devient plus grande. L'axe de pivotement 46 est de préférence monté à frottement, de manière que le changement de position du volet 42 sous les forces mé- caniques du flux d'air soit empêché. En variante, il est possible aussi d'employer, pour le réglage du volet pivo- tant 42, une électrovanne à dépression, de préférence de type bistable, de sorte que la position du volet 42 n'est pas influencée par la circulation d'air. Il est avantageux que les vantaux 44 et 45 soient bombés suivant des sens périphériques ou de rota- tion contraires, l'agencement étant notamment tel qu'une variation de température provoque des déformations des vantaux 44, 45 dans des directions périphériques contraires. Les vantaux sont disposés symétriquement par rapport à la direction d'écoulement du flux d'air, de sorte que les aires de surface exposées à l'écoulement produisent un faible couple de rotation. Il est possible aussi de produire le bombement des vantaux 44 et 45 dans le même sens de rotation, auquel cas une électrovanne à dépression assure un maintien en position stable du volet 42. Les dimensions des vantaux 44 et 45 du volet pivotant 42 d'une part et la longueur et/ou l'emplacement des par- ties bimétalliques 5 d'autre part, sont conçus de manière que, comme dans le premier exemple de réalisation, une régulation automatique de la température soit assurée dans une plage de - 15 C à + 15 C par rapport à une tem- pérature moyenne. Celle-ci est comprise, suivant la conception du climatiseur, entre 15 et 25 C. Les deux exemples décrits dans ce qui précède du volet pivotant, en tant qu'organe de commande pour le réglage de la température, conviennent aussi pour une ap- plication dans un système de chauffage servant uniquement à des fins de chauffage. Il suffit pour cela de retirer l'évaporateur du climatiseur, de sorte que le flux d'air fourni par le ventilateur est amené dans la zone du ra- diateur sans avoir été refroidi, zone dans laquelle la température du flux d'air à la sortie est commandée par la position du volet pivotant. Il est possible aussi de doter le volet d'un revêtement élastique, notamment d'envelopper la partie bimétallique 5 sur toute sa surface d'un revêtement élastique en matière plastique, de sorte que la surface extérieure de cette partie 5 est protégée contre l'humidité contenue dans le flux d'air. REVENDICATIONS 1. Système de chauffage ou de climatisation pour un véhicule automobile, comprenant un boîtier, au moins un échangeur de chaleur, un ventilateur, des ouvertures 'admission et de sortie, des canaux s'étendant entre ces ouvertures et servant à guider le flux d'air, ainsi que des organes de commande pour commander le débit d'air traversant, caractérisé en ce qu'un organe de commande (1, 42) au moins comporte, dans une ou plusieurs zones, une partie (5) constituée d'au moins deux matériaux ayant des coefficients de dilatation thermique différents, appliqués par des surfaces relativement grandes l'un contre l'autre et fermement reliés entre eux, de manière qu'une variation de température provoque une déformation de l'organe de commande (1, 42). 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite partie est réalisée comme une partie bimétallique (5) comprenant des éléments métalliques (6, 7) reliés entre eux par soudage. 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que les éléments métalliques (6, 7) sont faits respectivement d'acier et de laiton. 4. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'organe de commande (1, 42) est réalisé comme un volet (1, 42) monté pivotant. 5. Système selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la partie bimétallique (5) est disposée dans une zone proche d'un axe de pivotement (19, 46) et la surface de jonction des éléments métalliques (6, 7) est située dans un plan s'étendant radialement par rapport à l'axe de pivotement (19, 46) et dans le sens de cet axe. 6. Système selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que la partie bimétallique (5), en tant que partie du volet pivotant (1, 42), se raccorde directement au(x) palier(s) ou à l'axe de pivotement (19, 46). 7. Système selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que la partie bimétallique (5) est reliée à l'axe de pivotement (19, 46) par l'intermédiaire d'une partie de montage (2) en matière plastique. 8. Système selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce qu'une partie de volet (9) en matière plastique se raccorde à la partie bimétallique (5) le long d'une zone de bord (8) extérieure, s'étendant parallèlement à l'axe de pivotement (19, 46), pour la formation du volet pivotant (1, 42). 9. Système selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite partie de volet (9) est reliée à la partie bimétallique (5) par son moulage par injection sur la partie bimétallique. 10. Système selon l'une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisé en ce que la partie bimétallique (5) est enrobée sur toute sa surface d'un revêtement élastique en matière plastique. 11. Système selon l'une quelconque des revendications 4 à 10, caractérisé en ce que le volet pivotant est réalisé comme un volet à vantail unique à axe de pivotement (19) et est disposé en amont d'un radiateur de chauffage (13) formant l'échangeur de chaleur, dans le sens de l'écoulement du flux d'air aspiré par le ventilateur, le vantail étant déformable perpendiculairement à l'axe de pivotement (19), en direction du radiateur (13), lors d'une élévation de la température et en direction contraire lors d'un abaissement de la température. 12. Système selon l'une quelconque des revendications 4 à 10, caractérisé en ce que le volet pivotant est réalisé comme un volet (42) à deux vantaux ou ailes, qui est disposé dans un canal de bipasse (43) à côté d'un radiateur de chauffage (33) formant l'échangeur de chaleur, et effectue un mouvement d'ouverture du canal de bipasse (43) lors d'une élévation de la température et un mouvement de fermeture du canal de bipasse (43) lors d'un abaissement de la température. 13. Système selon la revendication 12, caractérisé 5 en ce que les éléments métalliques (6, 7) de la partie étallique (5) sont agencés de manière que, lors d'une variation de la température, les vantaux (44, 45) se déforment suivant des directions périphériques contraires. 14. Système selon l'une quelconque des revendications 4 à 13, caractérisé en ce que la partie bimétallique (5) possède une forme bombée dans une position médiane (22) du volet pivotant (1, 42) position qui correspond au réglage d'une température moyenne.