Brevet FR2761305A1 — publié le 19981002

Dispositif de chauffage-ventilation pour véhicule automobile, à commande sélective selon les zones de l'habitacle L'invention concerne les dispositifs de chauffage-ventilation de l'habitacle des véhicules automobiles. Ces dispositifs comportent, de façon en elle-même classique, des moyens de commande de température, pour mélanger en proportions réglables, de façon manuelle ou automatique, des flux d'air froid et d'air chaud produits par le dispositif, ainsi que des moyens de distribution pour répartir entre différentes conduites les flux d'air froid et d'air chaud mélangés. Le dispositif peut ainsi comporter une commande à plusieurs positions telles que "dégivrage", "aération", "chauffage des pieds", etc. permettant l'envoi du flux d'air vers des conduites débouchant en différents points correspon- dants de l'habitacle. Les dispositifs de chauffage-ventilation réalisés jusqu'à présent comportent souvent des commandes de température et de distribution distinctes pour chacune des deux places avant mais, en ce qui concerne les places arrière, il n'est généralement prévu qu'une simple conduite, montée en dériva- tion depuis une conduite de distribution avant, et que les passagers des places arrière peuvent simplement ouvrir ou fermer au moyen d'un volet d'occultation pour ajuster le débit d'air vers les places arrière. L'un des buts de l'invention est de proposer un dispositif de chauffageventilation perfectionné qui offre à chacun des passagers des places arrière des commandes de température et de répartition qui lui soient propres et pouvoir ainsi créer un "micro-confort" spécifique dans chacune des zones (avant droit, avant gauche, arrière droit, arrière gauche) occupées par les passagers du véhicule, en apportant à ces derniers un maximum de confort, notamment dans les véhicules de haut de gamme. Plus précisément, l'invention s'applique à un dispositif de chauffage-ventilation de l'habitacle d'un véhicule automobile du type connu précité comportant: des moyens pour produire des flux d'air froid, ou réfrigéré, et d'air chaud; des moyens de commande de température, pour mélanger en propor- tions réglables les flux d'air froid et d'air chaud; une pluralité de conduites de distribution d'air débouchant en différents points de l'habitacle du véhicule dans la zone des places avant; et des moyens de répartition, pour répartir de manière réglable entre les différentes conduites de distribu- tion d'air les flux d'air froid et chaud mélangés, sélective- ment selon divers modes de fonctionnement. Selon l'invention, l'habitacle étant divisé en une pluralité de zones correspondant à chacune des places, avant et arrière, du véhicule: ladite pluralité de conduites de distribution d'air comprend en outre des conduites débouchant en au moins deux points différents de l'habitacle dans chacune des zones des places arrière; à chaque zone des places arrière sont associés des moyens de commande de température propres, aptes à ajuster la température de l'air admis vers lesdites conduites débouchant auxdits deux points différents; et à chaque zone des places arrière sont associés des moyens de répartition propres, pour doser les flux respectifs d'air délivrés par lesdits deux points différents. Selon un certain nombre de formes de mise en oeuvre avanta- geuses: - lesdits deux points différents comportent un point en partie basse, un point à mi-hauteur et un point en partie haute, les points en partie basse et à mi-hauteur étant de préférence situés au voisinage de l'axe du véhicule et le point en partie haute étant de préférence situé à l'opposé, au voisinage de la portière; - il est prévu des moyens d'occultation temporaire des conduites débouchant dans les zones des places arrière, cette occultation étant réalisée lorsque les moyens de répartition sont mis dans un mode de dégivrage rapide; - les moyens de commande de température comportent une série de registres à volets multiples coopérant avec un échangeur thermique, chacun de ces registres étant actionné indépendam- ment par les moyens de commande de température propres des places avant et des places arrière; - les registres à volets multiples comportent alors de préférence une pluralité de volets pivotants entraînés en rotation autour d'axes respectifs parallèles entre eux par un mécanisme commun de telle manière que ces volets pivotent chacun d'un même angle mais en sens opposés d'un volet au suivant du même registre; - les moyens de commande de température comportent en outre une série de résistances électriques mises en service indépendamment par les moyens de commande de température propres des places avant et des places arrière; - les registres à volets multiples étant disposés en amont de l'échangeur thermique, les moyens de commande de température comprennent en outre, en aval de l'échangeur thermique, des moyens d'occultation du conduit reliant l'échangeur thermique aux conduites débouchant dans les zones des places arrière, cette occultation étant réalisée lorsque les moyens de répartition sont mis dans un mode d'aération par air frais ou réfrigéré; - dans ce dernier cas, s'il est en outre prévu les moyens d'occultation temporaire précités, il est de préférence prévu un volet mobile sélectivement entre au moins trois positions, à savoir une position d'occultation temporaire des conduites débouchant dans les zones des places arrière, une position d'occultation du conduit reliant l'échangeur thermique aux les conduites débouchant dans les zones des places arrière, et une position de non-occultation. On va maintenant décrire un exemple de mise en oeuvre de l'invention, en référence aux dessins annexés. On notera que, sur les diverses figures, les mêmes références numériques désignent toujours des éléments semblables. La figure i est une vue perspective montrant le dispositif de chauffage-ventilation de l'invention avec notamment ses diverses conduites de distribution d'air. La figure 2 montre les différentes ouïes et commandes de réglage à la disposition des passagers arrière, vues depuis la banquette arrière. Les figures 3 et 4 montrent plus en détail les commandes mises à la disposition, respectivement, du conducteur et des passagers. La figure 5 est une vue en coupe du dispositif de l'invention illustrant la circulation et la distribution des différents flux d'air, dans une configuration "chauffage des pieds". La figure 6 est une vue perspective schématique des diffé- rents registres de distribution à volets multiples du dispositif de l'invention. La figure 7 est homologue de la figure 5, dans une configura- tion "dégivrage rapide". La figure 8 est homologue de la figure 5, dans une configura- tion "chauffage d'ensemble". La figure 9 est homologue de la figure 5, dans une configura- tion "bi-level", c'est-à-dire à double niveau. La figure 10 est homologue de la figure 5, dans une configu- ration "aération/réfrigération". En référence aux figures i et 2, on va maintenant décrire la configuration d'ensemble du dispositif 10 de chauffage- ventilation selon l'invention. Ce dispositif comporte un bloc 12 de production d'air chaud et froid (éventuellement réfrigéré), le flux résultant étant réparti au choix du conducteur vers une pluralité de condui- tes de distribution d'air. Ces conduites de distribution comportent, aux places avant: - une conduite de dégivrage 14 débouchant à l'avant de la planche de bord, au voisinage du pare-brise, - des conduites d'aération/chauffage 16 débouchant dans une zone médiane du véhicule par plusieurs ouïes telles que les ouïes 18 situées aux extrémités du tableau de bord et les ouïes 20 situées près de la console centrale. - des conduites 22 de chauffage/aération des pieds délivrant de l'air sous la planche de bord. De façon caractéristique de l'invention, il est également prévu une pluralité de conduites de distribution d'air aux places arrière; ces dernières conduites sont fonction- nellement indépendantes des conduites de distribution 14, 16 et 22 que l'on vient de décrire qui débouchent dans la zone des places avant, de manière à permettre un réglage indépen- dant avant/arrière et gauche/droite. Ces conduites de distribution arrière comprennent notamment, comme illustré: - des conduites 24 débouchant dans une zone médiane ou haute par des ouïes 26 (par exemple situées dans un montant latéral situé entre les portières avant et arrière), - des conduites 28 débouchant par des ouïes 30 à mi-hauteur de la partie arrière de l'habitacle du véhicule, par exemple à l'extrémité terminale d'un prolongement de la console centrale du véhicule passant entre les deux sièges avant, - des conduites de chauffage/ventilation des pieds 32, débouchant par des orifices 34 en partie basse des places arrière. Des commandes de température et de distribution sont à la disposition de chacun des quatre passagers du véhicule, de façon à pouvoir régler indépendamment le conditionnement d'air dans chacune des quatre zones (avant droit, avant gauche, arrière droit, arrière gauche) de l'habitacle du véhicule. Le conducteur dispose d'une commande 36 représentée plus en détail figure 3 et chacun des trois passagers, d'une commande 38 représentée plus en détail figure 4. Les commandes 36 et 38 comprennent chacune un bouton de répartition 40, 44 permettant de répartir de manière réglable entre les différentes conduites de distribution correspondant à une même zone de habitacle le flux d'air, selon divers modes de fonctionnement, en eux-mêmes connus: chauffage/ven- tilation en partie basse et/ou en partie haute, mode "bi- level" (stratification des zones avec chauffage en partie basse et aération en partie haute), etc. La commande 40 à la disposition du conducteur comporte en outre une position "dégivrage" qui n'est pas présente sur les autres commandes, et qui, comme on l'expliquera plus bas, est une fonction prioritaire constituant une exception à l'indépendance des commandes des différentes zones de l'habitacle. Les commandes 36, 38 comportent également un bouton de réglage de température 42 mobile de façon continue entre une position "froid" et une position "chaud", avec éventuelle- ment, dans la dernière partie de la course de rotation du bouton, mise en service d'une résistance électrique d'appoint permettant de réaliser un chauffage même lorsque le circuit de refroidissement du moteur n'a pas encore atteint sa température de fonctionnement. Le dispositif de chauffage-ventilation comporte également un motoventilateur, en lui-même connu et non représenté, qui sera la seule "monocommande" de l'installation, par exemple sous la forme d'un bouton rotatif situé sur le tableau de commande côté conducteur et permettant de régler la vitesse à laquelle le moto-ventilateur force le brassage de l'air vers l'habitacle. Les figures 5 et 6 montrent plus en détail la structure du bloc 12 permettant la production, le réglage de température et la distribution de l'air froid et de l'air chaud. Cette figure 5 correspond à un réglage en mode "chauffage par les pieds"; les autres modes seront explicités en référence aux figures 7 à 10. Le flux d'air provenant d'une gaine d'admission d'air 44 traverse éventuellement un évaporateur 46 (dans le cas o le véhicule est muni d'une climatisation) puis se divise en une veine supérieure d'admission d'air froid 48, une veine inférieure d'admission d'air froid 50 et une veine centrale 52 destinée à la production de l'air chaud. L'air froid en partie supérieure de la veine 48 traverse un dispositif de dosage du flux 54, qui est avantageusement un registre du type "à volets multiples", en lui-même connu (par exemple d'après le WO-A-96/16827), comportant une pluralité de volets synchronisés par une commande unique; ces volets pivotants sont articulés autour de leur axe central de symétrie et sont entraînés simultanément, tous dans le même sens, par un mécanisme tel qu'une biellette. A cet égard, on peut avantageusement utiliser un registre dans lequel, en outre, la rotation des volets est symétrique d'un volet au suivant, c'est-à-dire que, pour un volet tournant dans le sens des aiguilles d'une montre, le volet adjacent tournera dans le sens inverse. Une telle configura- tion permet notamment d'éviter que, quelle que soit la position du registre, le flux d'air en sortie du registre ne présente une composante latérale, alors que tel est le cas avec les registres o les volets sont tous entrainés dans le même sens. L'absence de composante latérale permet notamment une ventilation avec un flux d'air particulièrement homogène, perpendiculaire à la plus grande dimension de la veine, et autorisant une plus grande compacité d'ensemble du bloc de chauffage- ventilation. L'air passant dans la veine centrale 52 traverse deux registres 56, 58, qui sont de préférence des registres à volets multiples, et avantageusement des registres à volets tournant en sens inverse, comme le registre 54 que l'on a décrit plus haut. L'air en sortie de ces registres 56, 58 traverse un radiateur 60 relié au circuit de refroidissement du moteur du véhicule, ainsi que des résistances électriques d'appoint (résistance de type CTP, c'est-à-dire à Coefficient de Température Positif) 62 et 64; le flux d'air issu du registre 56 traverse essentiellement la résistance 62 et le flux d'air issu du registre 58 traverse essentiellement la résistance 64. Le flux d'air chaud ayant traversé le registre 56, le radiateur 60 et la résistance 62 aboutit à une veine d'air chaud 66 o il est mélangé à l'air froid de la gaine 68 ayant traversé le registre 54, puis à une chambre de mélange 70. L'air ainsi mélangé est diffusé dans l'habitacle, via une grille perturbatrice 72, vers la conduite de dégivrage 14, la conduite d'aération/chauffage 16 en zone médiane et la conduite d'aération/chauffage des pieds 22. En partie basse, l'air réchauffé après traversée du registre 58, du radiateur 60 et de la résistance 64 est dirigé par une conduite 74 vers une chambre de mélange 78 recevant de l'air frais provenant de la conduite 50 via un registre 76. Ce registre 76 est avantageusement un registre à volets multi- ples, de préférence dans lequel les volets sont entraînés en sens inverse, comme on l'a expliqué plus haut à propos du registre 54. L'air provenant de la chambre de mélange 78 est dirigé vers les places arrière, o il est distribué via les conduites haute 24, médiane 28 et basse 32 qui ont été décrites plus haut en référence aux figures 1 et 2. Avec la configuration que l'on vient de décrire, on dispose d'organes distincts pour les places avant (registres 54 et 56, et résistances 62) et pour les places arrière (registres 58 et 76, et résistances 64). Chacun de ces éléments est en outre dédoublé afin de disposer d'organes distincts pour la droite et pour la gauche, c'est-à-dire qu'il existe deux registres 54 disposés de part et d'autre du plan médian du véhicule, deux registres 56, deux registres 58, etc. Cette duplication droite/gauche des registres apparaît notamment sur la figure 6, o l'on a en outre illustré le couplage de chaque groupe de registres 54, 56 par exemple par une biellette 80 entraînant simultanément les deux registres sous le contrôle d'un bouton de réglage manuel o, comme illustré, d'un motoréducteur 82 (avec un motoréducteur distinct pour chacun des côtés droit et gauche). Ces regis- tres sont commandés en sens inverse, l'ouverture progressive du registre 54 (admission d'air frais) correspondant à une fermeture concomitante du registre 56 (admission d'air chaud), et inversement, de manière à faire varier la tempéra- ture de l'air après mélange par modification des proportions respectives d'air chaud et d'air frais tout en gardant un débit global d'air sensiblement constant. Les registres 58 et 76, qui règlent respectivement l'admis- sion d'air chaud et l'admission d'air frais vers les places arrière pour chacun des deux côtés droit et gauche, sont de la même façon couplés par une biellette 84 actionnée par exemple par un servomoteur 86, avec des sens de manoeuvre inverse (la fermeture d'un registre 58 correspondant à l'ouverture du registre 76 associé, et inversement), afin de faire varier la température de l'air dirigée vers la place arrière correspondante avec un débit d'air sensiblement constant. On va maintenant décrire les moyens de répartition du flux d'air après mélange vers les diverses conduites de distribu- tion. Ici encore, les différents éléments que l'on va décrire, aussi bien pour la répartition de l'air du côté des places avant que du côté des places arrière, sont dupliqués de part et d'autre du plan médian du véhicule de manière à individualiser les commandes pour chacun des côtés droit et gauche. Pour les places avant, les moyens de répartition sont des moyens classiques, avec par exemple un volet rotatif 88 de contrôle du débit dans la conduite d'aération/chauffage en zone médiane 16 et un volet, par exemple un volet de type papillon 90, pour l'admission d'air vers la conduite de dégivrage 14. Dans la configuration illustrée figure 5, qui correspond à la fonction "chauffage par les pieds" mentionnée plus haut, les volets 88 et 90 sont en position fermée, de manière à orienter la totalité du flux d'air vers la conduite 22 débouchant en partie basse des places avant. On notera en outre que le registre 54 est ouvert et le registre 56 fermé, de manière à obliger la totalité du flux d'air incident à traverser le radiateur 60 et la résistance d'appoint 62, qui peut être éventuellement mise en service pour suppléer le radiateur 60 lorsque le moteur n'a pas encore atteint sa température normale de fonctionnement. Pour la distribution de l'air en partie inférieure, de façon caractéristique de l'invention, il est prévu un volet, par exemple un volet rotatif 92, qui commande le passage de l'air vers les diverses conduites 24, 28 et 32 débouchant en partie arrière. La position illustrée correspond également à une fonction "chauffage par les pieds" pour la place arrière correspondan- te, mais cette fonction est totalement indépendante du mode choisi pour les places avant, qui peut être autre. Le registre 76 est fermé et le registre 58 est ouvert, de manière à faire traverser au flux d'air incident le radiateur et la résistance 64 et disposer ainsi d'air à température maximale. Le volet 92 est ouvert, de manière à autoriser le passage de l'air vers les places arrière. Un autre volet, tel que le volet 94, propre à chacun des groupes de conduites 24, 28 et 32 et actionné par une commande à la disposition de chacun des deux passagers arrière (commande 44 de la figure 4), permet de doser à volonté le flux d'air entre chacune des trois conduites 24, 28 et 32. Dans la position illustrée, l'entrée des conduites 24 et 28 est totalement occultée par le volet 94, qui dirige alors la totalité du flux d'air vers la conduite 32 débouchant en partie basse, pour permettre le chauffage des pieds du passager arrière situé du côté correspondant. La figure 7 illustre une autre configuration, pour la mise en oeuvre de la fonction "dégivrage". Cette fonction constitue une exception au principe du réglage indépendant des quatre zones de l'habitacle, compte tenu de son caractère priori- taire: lorsque le conducteur place le bouton de réglage de répartition 40 (figure 3) sur la position "dégivrage" correspondante (par exemple le triangle en partie supérieure, comme illustré sur la figure 3, position que son bouton de commande est seul à posséder), les différents boutons et registres sont automatiquement placés, tous, dans la configu- ration illustrée figure 7, de manière à forcer un débit maximal d'air chaud en direction du pare-brise. Dans cette position, les registres d'air frais 54 et 76 sont fermés et les registres d'air chaud 56 et 58 sont complètement ouverts, les volets 88 et 92 sont fermés et le papillon 90 est entièrement ouvert. De la sorte, la totalité du flux d'air incident traverse le radiateur 60 et les résistances 62 et 64 et se trouve forcé en direction de la conduite de dégivrage 14, toutes les autres conduites 16, 22, 24, 28 et 32 étant fermées. On notera que dans cette position le flux d'air traversant le registre 58 et la résistance 64, normalement dévolu au chauffage des places arrière, vient s'ajouter au flux d'air traversant le registre 56 et la résistance 62 destiné au chauffage des places avant; en effet, du fait de la fermeture du volet 92, il est possible d'empêcher le passage de l'air vers les places arrière et récupérer ainsi la chaleur qui leur est normalement destinée, afin de venir renforcer le dégivrage du pare-brise. La figure 8 correspond à une position de chauffage dans laquelle les moyens de répartition diffusent l'air dans les diverses conduites: l'ouverture partielle du volet 88 et du papillon 90 permet de laisser passer de l'air chaud vers les conduites 14, 16 et 22, dans des proportions respectives variables en fonction de la position du bouton de commande correspondant (et donc des volets 88 et 90). En ce qui concerne les places arrière, le volet 92 est en position ouverte et le volet 94 a été placé dans une position médiane de manière à permettre la diffusion de l'air chaud via les diverses conduites arrière 24, 28 et 32. Ici encore, on notera que le réglage du volet 94, qui commande la réparti- tion à la place arrière correspondante, est totalement indépendant du réglage de la place avant, c'est-à-dire de la position des volets 88 et 90, afin d'assurer l'indépendance des réglages dans les différentes zones de l'habitacle. La figure 9 correspond à une position "bi-level", pour la demi-saison. Les registres 56 et 58 sont partiellement ouverts, de manière à produire une quantité modérée d'air chaud. Le papillon 90 de dégivrage est fermé (car il n'y a pas de risque de givrage ni d'embuage du pare-brise), et l'air est dirigé vers les conduites 16 et 22 du fait d'une position intermédiaire du volet 88, qui répartit le flux d'air entre les conduites 16 et 22. En ce qui concerne les places arrière, le volet 92 est bien entendu ouvert et chacun des passagers peut ajuster à volonté vers les diverses conduites 24, 28 et 32 la répartition de l'air, légèrement réchauffé du fait de l'ouverture partielle du registre 58. Enfin, la figure 10 représente une position "aération" utilisable en été. Dans cette position, les registres 56 et 58 sont fermés, et les registres 54 et 76 sont ouverts de manière à forcer vers les diverses conduites de distribution la totalité du flux d'air frais, après traversée éventuelle d'un évaporateur 46 si le véhicule est équipé d'un système de climatisation. Très avantageusement, dans cette configura- tion, le volet 92 est placé dans une troisième position (outre la position d'ouverture des figures 5, 8 et 9 et la position de fermeture de la figure 7), qui vient isoler le volume 74 en aval du radiateur 60 et la chambre de mélange inférieur 78. On évite ainsi que l'échauffement parasite du radiateur 60 ne vienne perturber le flux d'air frais distri- bué aux passagers arrière. Revendications 1. Dispositif (10) de chauffage-ventilation de l'habitacle d'un véhicule automobile, du type comportant: - des moyens pour produire des flux d'air froid, ou réfrigé- ré, et d'air chaud; - des moyens de commande de température, pour mélanger en proportions réglables les flux d'air froid et d'air chaud; - une pluralité de conduites de distribution d'air (14, 16, 22) débouchant en différents points de l'habitacle du véhicule dans la zone des places avant; et - des moyens de répartition, pour répartir de manière régla- ble entre les différentes conduites de distribution d'air les flux d'air froid et chaud mélangés, sélectivement selon divers modes de fonctionnement; dispositif caractérisé en ce que, l'habitacle étant divisé en une pluralité de zones correspondant à chacune des places, avant et arrière, du véhicule: - ladite pluralité de conduites de distribution d'air comprend en outre des conduites (24, 28, 32) débouchant en au moins deux points différents (26, 30, 34) de l'habitacle dans chacune des zones des places arrière; - à chaque zone des places arrière sont associés des moyens de commande de température propres, aptes à ajuster la température de l'air admis vers lesdites conduites débouchant auxdits deux points différents; et - à chaque zone des places arrière sont associés des moyens de répartition propres, pour doser les flux respectifs d'air délivrés par lesdits deux points différents. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel lesdits deux points différents comportent un point en partie basse (34), un point à mihauteur (30) et un point en partie haute (26). 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel les points en partie basse (34) et à mihauteur (30) sont situés au voisinage de l'axe du véhicule et le point en partie haute (26) est situé à l'opposé, au voisinage de la portière. 4. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel il est prévu des moyens (92) d'occultation temporaire des conduites débouchant dans les zones des places arrière, cette occulta- tion étant réalisée lorsque les moyens de répartition sont mis dans un mode de dégivrage rapide. 5. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les moyens de commande de température comportent une série de registres à volets multiples (54, 56, 58, 76) coopérant avec un échangeur thermique (60), chacun de ces registres étant actionné indépendamment par les moyens de commande de température propres des places avant et des places arrière. 6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel les registres à volets multiples (54, 56, 58, 76) comportent une pluralité de volets pivotants entraînés en rotation autour d'axes respectifs parallèles entre eux par un mécanisme commun de telle manière que ces volets pivotent chacun d'un même angle mais en sens opposés d'un volet au suivant du même registre. 7. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel les moyens de commande de température comportent en outre une série de résistances électriques (62, 64) mises en service indépendamment par les moyens de commande de température propres des places avant et des places arrière. 8. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel, les registres à volets multiples (54, 56, 58, 76) étant disposés en amont de l'échangeur thermique (60), les moyens de commande de température comprennent en outre, en aval de l'échangeur thermique, des moyens (92) d'occultation du conduit (74) reliant l'échangeur thermique aux conduites (24, 28, 32) débouchant dans les zones des places arrière, cette occultation étant réalisée lorsque les moyens de répartition sont mis dans un mode d'aération par air frais ou réfrigéré. 9. Dispositif selon les revendications 4 et 8 en combinaison, dans lequel il est prévu un volet (92) mobile sélectivement entre au moins trois positions, à savoir une position (fig. 7) d'occultation temporaire des conduites débouchant dans les zones des places arrière, une position (fig. 10) d'occulta- tion du conduit reliant l'échangeur thermique aux les conduites débouchant dans les zones des places arrière, et une position (fig. 5, 8, 9) de non-occultation.