Brevet FR2766130A1 — publié le 19990122

DisDositif de ventilation d'un habitacle, notamment de véhicule automobile, à débit d'air extérieur contrôlé par des moyens d'entraînement mécaniques L'invention concerne les dispositifs de ventilation d'un habitacle, notamment de véhicule automobile. Elle concerne plus particulièrement les dispositifs qui comprennent un boîtier muni d'une entrée d'air extérieur et d'une entrée d'air recirculé alimentant un ventilateur, logé dans le boîtier, sous le contrôle d'au moins un volet d'entrée d'air, ainsi qu'un module de commande gérant, notamment, la position du volet d'entrée d'air et le débit d'air aspiré par le ventilateur, ce débit pouvant prendre plusieurs valeurs comprises entre un minimum et un maximum. Le boîtier comporte généralement, juste avant l'entrée d'air extérieur, ce que l'homme de l'art appelle un séparateur d'eau, lequel est destiné à recueillir l'eau qui est contenu dans l'air issu de l'extérieur, notamment lorsqu'il pleut. Or, lorsque le dispositif fonctionne en mode d'alimentation en air dit "extérieur" (ventilateur alimenté en air extérieur) sous un débit d'air aspiré supérieur à un seuil limite, l'aspiration induite par le ventilateur est si forte que l'eau peut être entraînée dans le ventilateur. Cela peut, d'une part, endommager certains composants électroniques contenus dans le ventilateur, et d'autre part, favoriser la croissance de bactéries et/ou champignons nauséabonds à l'intérieur du boîtier. L'homme de l'art a déjà proposé des dispositifs permettant de réduire le débit d'air extérieur en jouant de façon électronique, à l'aide d'un moteur spécifique, sur les positions des volets d'entrée d'air. De telles solutions génèrent un surcôut de fabrication et nécessitent une intervention compliquée en cas de panne. L'invention a donc pour but de procurer un dispositif de ventilation qui ne présente pas les inconvénients précités. Elle propose à cet effet un dispositif de ventilation du type décrit en introduction, dans lequel, on prévoit des moyens de contrôle mécanique comportant un disque à rotation contrôlée par le module de commande et muni d'un chemin de came de forme choisie. Les moyens de contrôle mécanique comprennent en outre un levier capable d'actionner le volet d'entrée d'air qui gère l'accès au moins à l'entrée d'air recirculé et comportant un pion propre à être introduit dans le chemin de came, de sorte que, lorsque le pion est placé en une extrémité fermée du chemin de came, le volet d'entrée d'air soit bloqué dans une position prédéterminée dans laquelle il n'obture pas complètement l'entrée d'air recirculé. De la sorte, lorsque le dispositif est dans son mode d'alimentation en air extérieur, le volet d'entrée d'air est écarté de façon contrôlée de l'entrée d'air recirculé, permettant ainsi à une partie de l'air recirculé d'être aspiré dans une chambre, recueillant l'air en amont du ventilateur et en aval des entrées d'air, et donc de limiter le débit d'air extérieur aspiré en dessous d'un seuil limite au delà duquel la vitesse d'entraînement permettrait à l'eau qu'il contient de pénétrer dans la chambre. Selon une autre caractéristique de l'invention, le disque comprend en outre un premier secteur denté s'étendant sur un secteur angulaire choisi, et le levier comporte un second secteur denté propre à coopérer avec le premier secteur denté de façon à être entraîné en rotation sur le secteur angulaire pour permettre le passage du dispositif d'un mode d'alimentation en air extérieur au mode d'alimentation en air recirculé, ledit secteur angulaire étant choisi de sorte que les secteurs dentés n'engrènent plus lorsque le pion est placé dans une région voisine de l'extrémité fermée du chemin de came et comprenant celle-ci. Avantageusement, le chemin de came comprend une partie sensiblement circulaire munie d'une extrémité ouverte pour permettre l'engagement et le désengagement du pion ainsi que l'entraînement en rotation du levier, et prolongée par une partie sensiblement linéaire dirigée vers la périphérie du disque et terminée par l'extrémité fermée pour permettre le blocage du levier et donc du volet d'entrée d'air dans une position autorisant l'aspiration d'une partie de l'air recirculé par le ventilateur. Ici, la partie sensiblement linéaire forme la région voisine de l'extrémité fermée du chemin de came et inclue celle-ci. En d'autres termes, les secteurs dentées ne peuvent s'engrener que lorsque le pion se trouve placé dans la partie sensiblement circulaire du chemin de came, ou bien en amont de cette partie circulaire. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la position prédéterminée du volet d'entrée d'air correspond à un angle d'ouverture choisi en fonction d'au moins les configurations (géométrique et architecturale) du boîtier et/ou du séparateur d'eau placé en amont de l'entrée d'air extérieur. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, le volet d'entrée d'air gère conjointement l'accès aux entrées d'air extérieur et recirculé. Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est un schéma illustrant une partie d'un dispositif de ventilation selon l'invention, dans l'un de ses deux modes d'alimentation; et - les figures 2 à 5 illustrent schématiquement une partie des moyens d'entraînement du volet d'entrée d'air d'un second mode de réalisation du dispositif de ventilation selon l'invention dans quatre positions de fonctionnement, ainsi que les positions respectives du volet d'entrée d'air associées aux quatre positions. On se réfère tout d'abord à la figure 1 pour décrire un dispositif de ventilation selon l'invention. Dans la suite on considérera, mais seulement à titre d'exemple, que le dispositif selon l'invention fait partie d'une installation de chauffage comprenant un boîtier d'alimentation en air 1, alimentant un boîtier de distribution et de traitement d'air (non représenté sur la figure) destiné à distribuer de l'air traité dans l'habitacle d'un véhicule automobile, au niveau de bouches de distribution. Le dispositif de ventilation illustré sur la figure 1 comprend des parois qui délimitent dans une partie supérieure 2 une chambre d'alimentation en air 203. Les parois qui délimitent la chambre 3 comportent deux ouvertures 204 et 205, ici inclinées par rapport à une direction verticale parallèle à un axe XX et une sortie 206 qui communique avec la partie inférieure 7 du boîtier 1. La première ouverture 204 est reliée à un conduit d'alimentation en air extérieur (non représenté). Elle est donc appelée "entrée d'air extérieur". La seconde ouverture 205 communique avec l'habitacle, par exemple par l'intermédiaire d'un conduit, mais cela n'est pas obligatoire. Elle est donc appelée "entrée d'air recirculé". Les parois qui délimitent la partie inférieure 7 du boîtier 1 logent dans une partie centrale un moteur électrique 8 destiné à entraîner en rotation autour de l'axe XX, selon des régimes variables, une turbine 9. Les parois externes 10 de cette partie inférieure 7 du boîtier 1 délimitent avec la partie périphérique 11 de la turbine 9 une volute 12 qui s'enroule en spirale autour de la turbine 9 et dont la sortie 13 communique avec le boîtier de distribution et de traitement de l'installation de chauffage. Lorsque la turbine 9 est mise en rotation par le moteur électrique 8, elle aspire axialement de l'air qui se trouve dans la chambre d'alimentation 203, et qui provient soit de l'entrée d'air extérieur 204, soit de l'entrée d'air recir culé 205, et éjecte, sensiblement tangentiellement à sa partie périphérique 11, l'air ainsi aspiré dans la volute 12, de façon à fournir au boîtier de distribution et de traitement de l'air pulsé. Pour éviter, par exemple lorsqu'il pleut, que de l'eau ne pénètre dans le boîtier d'alimentation 1, on prévoit, généralement au niveau de l'entrée d'air extérieur 204, et de préférence en amont de la chambre d'alimentation 203, une chambre de collection 214 appelée "séparateur d'eau". Ainsi, avant de pénétrer dans la chambre d'alimentation 203, l'eau peut se déposer dans le fond de la chambre de collection 214 tandis que l'air extérieur, déchargé de cette eau, peut pénétrer dans ladite chambre d'alimentation 203 par l'entrée d'air extérieur 204. Le dispositif de ventilation est connecté à un module de commande de l'installation (non représenté sur les figures) capable, notamment, de gérer à la fois la vitesse de rotation de la turbine 9 (et par conséquent l'intensité d'aspiration) et la position d'un volet d'entrée d'air 215. Habituellement, la turbine 9 peut fonctionner selon cinq régimes numérotés de 0 à 4, le chiffre 0 indiquant un régime nul (ou minimal), le chiffre 1 indiquant un régime faible, le chiffre 2 indiquant un régime moyen, le chiffre 3 indiquant un régime fort, et le chiffre 4 indiquant un régime maximal. Quant au volet d'entrée d'air 215, il est placé, habituellement, soit dans une première position dans laquelle il obture complètement l'entrée d'air recirculé 205 (comme illustré sur la figure 3B) et par conséquent seul l'air extérieur peut alimenter la turbine 9, soit dans une seconde position dans laquelle il obture complètement l'entrée d'air extérieur 204 (comme illustré sur la figure 2) et par conséquent seul l'air recirculé peut alimenter la turbine 9. Le dispositif de ventilation selon l'invention peut donc fonctionner selon deux modes d'alimentation en air dits extérieur et recirculé. Lorsque le dispositif de ventilation est dans son mode d'alimentation en air extérieur, et que le régime de la turbine 9 est tel que le débit d'air aspiré par le ventilateur est supérieur ou égal à un seuil limite (ce qui peut correspondre, par exemple, aux positions 3 et 4), ou en d'autres termes, que la pression à l'intérieur de la chambre 203 devient inférieure à un seuil connu, l'aspiration de l'air extérieur est si forte que l'eau qui se trouve dans le séparateur (ou chambre de collection) 214 est entraînée dans la chambre d'alimentation 203. Cela peut endommager sérieusement le circuit électronique 16 du module de commande, lequel gère plus particulièrement le régime de la turbine 9. De plus, l'eau peut se déposer sur les parois internes de l'installation, permettant ainsi à des bactéries et/ou des champignons nauséabonds de se développer. Le seuil de débit, et le seuil de pression qui lui correspond, sont prédéterminés en fonction, notamment, de la configuration (géométrique et architecturale) du boîtier et/ou de la configuration (géométrique et architecturale) du séparateur d'eau. Plus précisément, ce seuil dépend du volume de la chambre 203, des positions et dimensions respectives des entrées d'air 204 et 205 et de la sortie 206, et/ou de l'emplacement du séparateur d'eau 214 par rapport à l'entrée d'air extérieur 204, ainsi que de son volume et de ses formes. Mais il peut également dépendre des caractéristiques du ventilateur. Pour remédier à cet inconvénient, le dispositif de ventilation selon l'invention comprend des moyens mécaniques permettant de limiter le débit d'air extérieur aspiré par la turbine 9 en dessous du seuil limite prédéterminé, lorsqu'il fonctionne dans son mode d'alimentation en air extérieur et sous un débit supérieur ou égal à ce seuil limite, tout en autorisant le ventilateur à aspirer un débit d'air supérieur audit seuil limite prédéterminé. Pour ce faire, on prévoit dans le mode de réalisation illustré sur les figures 1 à 5 des moyens d'entraînement mécaniques de façon à permettre l'entrée d'air recirculé dans la chambre d'alimentation 203, via l'entrée d'air recirculé 205, lorsque le dispositif est dans son mode d'alimentation en air extérieur. On prévoit tout d'abord un disque 240 monté à rotation autour d'un axe I et comprenant un chemin de came 241 de forme choisie, sur lequel on reviendra plus loin, ainsi qu'un premier secteur denté 242 s'étendant sur un secteur angulaire choisi. Le chemin de came 241 comprend tout d'abord une première partie 243 de forme sensiblement circulaire débutant par une extrémité ouverte 244 et prolongée par une seconde partie 245 sensiblement linéaire et terminée par une extrémité fermée 246. La seconde partie 245 sensiblement linéaire s'étend en direction de la périphérie du disque 240. Ce disque 240 est entraîné en rotation par le module de commande lorsque celui-ci souhaite déplacer le volet d'entrée d'air 215, de façon à placer le dispositif de ventilation dans l'un de ces deux modes d'alimentation en air (extérieur ou recirculé). Le disque 240 est destiné à coopérer avec un levier 247 monté à rotation autour d'un axe parallèle à l'axe I, et décalé par rapport à celui-ci, et terminé par une extrémité 248 solidaire du volet d'entrée d'air 215. L'extrémité du levier 247, opposée à l'extrémité 248, comporte un second secteur d'entrée 249 s'étendant sur un secteur angulaire sensiblement égal à celui du premier secteur denté 242 et destiné à coopérer avec ce dernier pour permettre l'entraînement en rotation du volet d'entrée d'air 215. On a représenté sur les figures 2A à 5A quatre positions différentes des moyens mécaniques selon l'invention. Sur la figure 2A le levier se trouve dans une position qui contraint le volet d'entrée d'air 215 à obturer complètement l'entrée d'air extérieur 204 (voir figure 2B) de sorte que seul l'air issu de l'intérieur de l'habitacle (air recirculé) puisse pénétrer dans la chambre d'alimentation 203. Sur la figure 3A, le disque 240 à été entraîné en rotation dans le sens anti-horaire sur un premier secteur angulaire de sorte que son premier secteur denté 242 engrène le second secteur denté 249 du levier 247, obligeant ainsi le volet d'entrée d'air 215 à se placer dans une position où il obture complètement la sortie d'air recirculé 205 (voir figure 3B). Comme on peut l'observer, le levier 247 comprend dans sa partie sensiblement linéaire qui joint ses deux extrémités, un pion 250 de dimensions adaptées aux dimensions du chemin de came 241. Toujours sur la figure 3A, on peut voir que le disque 240 a tourné d'un angle suffisant pour que le pion 250 pénètre dans la première partie 243, sensiblement circulaire, de son chemin de came 241. A ce moment, les premier 242 et second 249 secteurs dentés n'engrènent plus. Sur la figure 4A, le disque 240 a subi une nouvelle rotation anti-horaire. Du fait que les secteurs dentés n'engrènent plus et que le pion 250 se trouve dans la première partie sensiblement circulaire 243 du chemin de came 241, le levier 247 reste immobile, contraignant ainsi le volet d'entrée d'air 215 à obturer complètement l'entrée d'air recirculé 205 (voir figure 4B). Sur la figure 5A, le disque 240 a subi une troisième rotation dans le sens anti-horaire, si bien que le pion 250 se trouve placé à l'extrémité de la seconde partie 245 sensiblement linéaire du chemin de came 241, et plus précisément au niveau de son extrémité 246. Dans cette position, il est clair que les deux secteurs dentés 242 et 249 n'engrènent pas. Le pion 250 s'est donc éloigné, radialement, du centre du disque 240. Du fait de la position du pion 250 à l'extrémité de la partie sensiblement linéaire 245 du chemin de came 241, le levier 247 a été contraint d'effectuer une légère rotation dans le sens anti-horaire, forçant ainsi le volet d'entrée d'air 215 à effectuer une légère rotation d'un angle d'ouverture O dans le sens horaire (voir figures 5B et 1), et permettant ainsi à de l'air recirculé de pénétrer à l'intérieur de la chambre d'alimentation 203. L'amplitude de rotation O du volet d'entrée d'air 215 est choisie en fonction du débit d'air maximal que peut aspirer le ventilateur lorsqu'il fonctionne à plein régime (par exemple dans la position ne4), et du seuil limite du débit d'air extérieur au delà duquel l'eau qu'il contient peut être entraînée dans la chambre 203. En maintenant le volet d'entrée d'air légèrement ouvert, le débit d'air aspiré par le ventilateur, lorsque le dispositif est dans son mode d'alimentation en air extérieur, résulte donc de la double contribution des airs extérieur et recirculé. Ainsi, quel que soit le régime du ventilateur, le débit d'air extérieur aspiré est limité à une valeur inférieure au seuil prédéterminé, si bien que l'eau contenue dans l'air extérieur en amont de l'entrée d'air extérieur 204 ne peut plus être entraînée dans la chambre d'alimentation 203. En fait, la réduction du débit d'air extérieur aspiré permet, puisque les dimensions de l'entrée d'air extérieur 204 demeurent constantes, de réduire la vitesse de l'air extérieur qui pénètre dans la chambre d'alimentation 203, et par conséquent d'interdire à l'eau de pénétrer dans cette chambre. Le choix de l'angle d'ouverture O du volet d'entrée d'air 215 au niveau de l'entrée d'air recirculé 205, lequel dépend des configurations de la chambre 203 et/ou du séparateur 214, peut être facilement géré en jouant sur la forme du chemin de came, et la dimension du disque 240. L'invention ne se limite pas au mode de réalisation décrit ci-avant, seulement a titre d'exemple, mais elle embrasse toutes les variantes que pourra développer l'homme de l'art dans le cadre des revendications ci-après. Ainsi, on a décrit un mode de réalisation dans lequel on utilise un unique volet pour gérer conjointement l'accès aux entrées d'air extérieur et recirculé, mais l'invention peut s'appliquer lorsque l'on utilise deux volets d'entrée d'air séparés pour gérer l'accès à la chambre d'alimentation au niveau des entrées d'air extérieur et d'air recirculé. On pourrait tout à fait envisager de combiner l'écartement du volet d'entrée d'air gérant l'accès à l'entrée d'air recirculé, au rapprochement d'un volet d'entrée d'air gérant l'accès à l'entrée d'air extérieur, de façon à, d'une part, permettre l'entrée d'air recirculé à l'intérieur de la chambre d'alimentation, et d'autre part, réduire le volume d'air extérieur alimentant cette même chambre. Une telle combinaison pourrait, par exemple, être obtenue à l'aide, d'un second chemin de came formé sur le disque et capable de coopérer avec le levier d'actionnement du volet d'entrée d'air extérieur. Par ailleurs, on a décrit un dispositif dans lequel l'entrai- nement du levier s'effectue par une double coopération entre des secteurs dentés et entre un chemin de came et un pion. Mais, l'invention s'applique également au cas où l'entraînement ne s'effectue que par la coopération entre le pion et le chemin de came, ce dernier présentant alors une forme choisie pour ce faire. Revendications 1. Dispositif de ventilation d'un habitacle, notamment de véhicule automobile, du type comprenant un boîtier (1) muni d'une entrée d'air extérieur (204) et d'une entrée d'air recirculé (205) propres à alimenter un ventilateur (8,9) logé dans ledit boîtier sous le contrôle d'au moins un volet d'entrée d'air (215), d'au moins une sortie d'air (13), et d'un module de commande propre à gérer la position du volet d'entrée d'air et le débit d'air aspiré par le ventilateur entre des valeurs minimale et maximale, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de contrôle mécanique (240-250) comportant un disque (240) propre à être entraîné en rotation par ledit module de commande et muni d'un chemin de came (241) de forme choisie, et en ce qu'il comprend un levier (247) propre à actionner le volet d'entrée d'air gérant l'accès au moins à l'entrée d'air recirculé (215) et comportant un pion (250) propre à être introduit dans le chemin de came (241), de sorte que, lorsque ledit pion est placé en une extrémité fermée (246) du chemin de came (241), ledit volet d'entrée d'air (215) soit bloqué dans une position prédéterminée dans laquelle il n'obture pas complètement l'entrée d'air recirculé (205). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que en ce que le disque (240) comprend en outre un premier secteur denté (242) s'étendant sur un secteur angulaire choisi, et en ce que ledit levier (247) comporte un second secteur denté (249) propre à coopérer avec le premier secteur denté (242) de façon à être entraîné en rotation sur ledit secteur angulaire pour permettre le passage dudit dispositif d'un mode d'alimentation en air extérieur au mode d'alimentation en air recirculé, ledit secteur angulaire étant choisi de sorte que, lorsque ledit pion est placé dans une région voisine de l'extrémité fermée (246) du chemin de came (241) et comprenant celle-ci, lesdits secteurs dentés n'engrènent plus. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le chemin de came (241) comprend une partie (243) sensiblement circulaire munie d'une extrémité ouverte (244), et prolongée par une partie (245) sensiblement linéaire, dirigée vers la périphérie du disque (240) et terminée par ladite extrémité fermée (246) en formant ladite région voisine. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la position prédéterminée correspond à un angle d'ouverture choisi en fonction d'au moins les configurations du boîtier (1) et/ou d'un séparateur d'eau (14) placé en amont de ladite entrée d'air extérieur. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le volet d'entrée d'air gère conjointement l'accès aux entrées d'air extérieur (214) et recirculé (215).