Brevet FR2780133A1 — publié le 19991224

>>L4 2780133 Obturateur pour conduite de section circulaire, notamment pour système de climatisation de véhicule automobile L'invention concerne le domaine de l'aérothermique, appliquée notamment aux installations de climatisation pour véhicules automobiles. Elle concerne plus précisément un obturateur pour conduite de section circulaire, utilisable notamment dans une telle installation contenue dans un boîtier tubulaire. La solution actuellement utilisée pour régler le débit d'air dans une conduite de section circulaire consiste en un volet de type "papillon" en forme de disque circulaire tournant autour d'un diamètre entre une position d'obturation, o ce volet s'étend dans un plan radial de la conduite, et une position de débit maximal, o il est basculé de manière à s'étendre dans un plan axial médian. Un tel obturateur à volet papillon présente plusieurs inconvénients: tout d'abord, en position de débit maximal il implique un grand encombrement en longueur de part et d'autre de son axe de pivotement, ce qui va à l'encontre de la recherche d'une compacité toujours plus poussée; - lors de la fermeture, le pivotement du volet exige un effort important pour s'opposer à la pression de l'air circulant dans la conduite; - en position intermédiaire, le volet introduit une compo- sante latérale importante dans le flux d'air, avec création de pertes de charge et formation de turbulences préjudicia- bles à un écoulement satisfaisant et silencieux du flux d'air dans la conduite; - de plus, si cet obturateur est par exemple situé à proxi- mité d'un échangeur de chaleur ou d'une chambre de mélange situés en aval, un mauvais écoulement du fluide en position intermédiaire conduit à un mauvais brassage de l'air et donc à une efficacité moindre du svstème de climatisation. Un des buts de la présente invention est de proposer une structure d'obturateur pour conduite de section circulaire qui pallie l'ensemble des inconvénients précités. A cet effet, l'obturateur de l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de lamelles rigides interdé- pendantes déployables entre une position de débit maximal, dans laquelle les lamelles occupent dans leur ensemble une fraction minimale de la section transversale de la conduite, et une position de debit nul ou minimal dans laquelle les lamelles occupent dans leur ensemble la totalité ou une fraction maximale de ladite section, et un mécanisme d'ac- tionnement, apte à déplacer les lamelles de manière coordon- née entre les positions de débit maximal et de débit minimal. Dans un premier mode de réalisation, chaque lamelle s'étend dans un plan radial entre une région centrale et une région périphérique de la conduite, et est mobile dans ce plan radial autour de l'axe central de la conduite, les plans radiaux des lamelles successives étant décalés en direction axiale de manière à permettre un recouvrement des lamelles successives en position de débit maximal. Le mécanisme d'entraînement peut alors comprendre un couplage de chaque lamelle à la suivante par une liaison apte à entraîner en fin de course cette lamelle suivante de manière à former une structure déployable en éventail, ou bien une bague de manoeuvre périphérique commune couplée aux lamelles. Dans d'autres modes de réalisation, les lamelles présentent une inclinaison réglable par rapport à la direction du flux d'air traversant l'obturateur, ladite inclinaison étant minimale dans la position de débit maximal et maximale dans la position de débit nul ou minimal. En particulier, dans un deuxième mode de réalisation, chaque lamelle s'étend entre une région centrale et une région périphérique de la conduite, a la forme d'un secteur circu- laire et est réunie à la lamelle adjacente suivant un rayon de ce secteur de manière à former une structure déployable en soufflet. Le mécanisme d'entrainement peut alors comprendre dans une région centrale de la conduite un train de pignons coniques couplé aux lamelles. Les lamelles peuvent être avantageusement groupées en une pluralité d'ensembles aptes à occulter chacun, symétrique- ment, un secteur circulaire de la section de la conduite. Dans un troisième mode de réalisation, chaque lamelle s'étend à partir d'une région périphérique de la conduite et est mobile autour d'un axe tangentiel perpendiculaire à l'axe central de la conduite de manière à opérer un basculement du plan de la lamelle entre une position radiale, perpendicu- laire à l'axe central de la conduite, et une position tangentielle, parallèle à ce même axe et à distance de celui- ci. Dans un quatrième mode de réalisation, chaque lamelle a la forme d'un secteur circulaire, s'étend de part et d'autre d'un axe radial perpendiculaire à l'axe central de la conduite et est mobile autour de cet axe de manière à opérer un basculement du plan de la lamelle entre une position radiale, perpendiculaire à l'axe central de la conduite, et une position transversale, parallèle à ce même axe et comprenant celui-ci. Dans un cinquième mode de réalisation, chaque lamelle a la forme d'un secteur circulaire, s'étend à partir d'une région centrale de la conduite et est réunie à la lamelle adjacente et est articulée à deux lamelles adjacentes suivant ses bords radiaux de manière à former une structure déployable en parapluie, chaque lamelle étant articulée par sa pointe sur l'axe central de la conduite, de manière à opérer un déploie- ment de la lamelle d'une position proche de l'axe central vers une position plus inclinée par rapport à ce même axe. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci- dessous de divers exemples de réalisation, en référence aux dessins annexes (les mêmes références numériques désignant d'une figure à l'autre des éléments identiques ou fonction- nellement semblables). La figure 1 est une vue en section droite d'une conduite pourvue d'un obturateur selon un premier mode de réalisation de l'invention, en position de débit maximal. La figure 2 est homologue de la figure 1, en position de fermeture partielle. La figure 3 est une vue en coupe par un plan axial, selon III-III de la figure 2. Les figures 4 et 5 sont des vues, respectivement de face et de bout, de l'une des lamelles de l'obturateur des figures 1 à 3. La figure 6 est une vue en section droite d'une variante du premier mode de réalisation de l'invention. La figure 7 est une vue partielle agrandie montrant le détail du système d'entraînement de l'obturateur de la figure 6. La figure 8 est une vue en coupe par un plan axial, selon VIII-VIII de la figure 7. La figure 9 est une vue en section droite d'une conduite pourvue d'un obturateur selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, en position proche du débit maximal. La figure 10 est homologue de la figure 9, en position proche du débit minimal. La figure 11 et 12 sont homologues des figures 9 et 10, pour une variante de ce deuxième mode de réalisation de l'inven- tion. Les figures 13 et 14 sont des vues perspectives, respective- ment en situation et éclatée, montrant le détail du mécanisme d'entraînement de l'obturateur des figures 11 et 12. La figure 15 est une vue en section droite d'une conduite pourvue d'un obturateur selon un troisième mode de réalisa- tion de l'invention, en position de débit maximal. La figure 16 est homologue de la figure 15, en position de fermeture totale. La figure 17 est une vue en coupe par un plan axial, selon XVII-XVII de la figure 16. La figure 18 est une vue partielle en perspective montrant le détail du mécanisme d'entraînement des lamelles de l'obtura- teur des figures 15 à 17. La figure 19 est une vue en section droite d'une conduite pourvue d'un obturateur selon un quatrième mode de réalisa- tion de l'invention, en position de débit maximal. La figure 20 est homologue de la figure 19, en position de fermeture. Les figures 21 et 22 sont des coupes par un plan axial, respectivement selon XXI-XXI de la figure 19 et XXII-XXII de la figure 20. La figure 23 est une perspective éclatée montrant le détail du mécanisme d'entraînement des lamelles de l'obturateur. La figure 24 est une vue en section droite d'une conduite pourvue d'un obturateur selon un cinquième mode de réalisa- tion de l'invention, en position de débit maximal. La figure 25 et 26 sont homologues de la figure 24, respecti- vement en position de fermeture totale et de fermeture partielle. La figure 27 est une vue de côté partiellement arrachée montrant le système d'entraînement de l'obturateur. La figure 28 montre en perspective un détail du système de mise sous tension des lamelles de l'obturateur. Essentiellement, l'invention propose de réaliser l'obturateur sous forme d'une pluralité de lamelles mobiles interdépendan- tes entraînées par un moyen d'actionnement commun. Les figures 1 à 8 illustrent un premier mode de réalisation, dans lequel la conduite 10 est munie d'un obturateur compre- nant plusieurs lamelles 12 en forme de bandes diamétrales mobiles en rotation autour d'un axe 14 correspondant à l'axe central D de la conduite. Chacune des lamelles 12 possède deux ailes radiales i6 s'étendant de part et d'autre de l'articulation 14, et chaque lamelle est reliée à la lamelle adjacente par un mécanisme d'entraînement mutuel comportant un logement 18 allongé en arc de cercle autour de l'axe D, coopérant avec un ergot 20, chaque ergot d'une lamelle venant pénétrer dans l'évidement 18 de la lamelle adjacente. Ainsi, en fin de course (c'est-à-dire après une rotation initiale d'un angle correspondant à l'étendue de couverture d'une lamelle individuelle), la rotation d'une première lamelle entraînera celle de la lamelle adjacente et, de proche en proche, par l'actionnement d'une seule lamelle, le déploie- ment de l'ensemble des lamelles à la manière d'un éventail. Les figures 6 à 8 illustrent une variante dans laquelle les lamelles de l'éventail, au lieu de s'étendre suivant un diamètre, s'étendent depuis l'axe central 14 jusqu'à la périphérie de la conduite 10 et ont la forme d'une lame de faux, allant en s'élargissant au fur et à mesure de l'éloignement du centre 14. Dans cette variante, les lamelles 22 sont reliées en 24 à une couronne commune 26 mobile dans une gorge périphérique 28 et entrainée par une biellette 30. Les figures 9 à 14 illustrent un deuxième mode de réalisa- tion, dans lequel chaque lamelle est reliée à la lamelle adjacente le long de l'un de ses bords radiaux de manière à constituer un soufflet (voir notamment figure 14) déployable sur un secteur circulaire d'angle d'ouverture variable. Dans le mode de réalisation des figures 9 et 10, le soufflet constitué par les lamelles déployables 32 est relié de part et d'autre à deux lames 34, 36, allongées radialement et situées dans des plans axiaux. Ces lames sont mobiles symétriquement l'une de l'autre entre deux positions extrê- mes, l'une dans laquelle l'angle d'ouverture du secteur formé par le soufflet est proche de 0 (cf. figure 9), et l'autre dans lequel ce secteur est proche de 360 (cf. figure 10), le soufflet pouvant être ainsi déplcyé sur une étendue variable de la section de la conduite. Dans la variante des figures 11 et 12, les lamelles sont regroupées en deux soufflets, l'un constitué des lamelles 32 et des lames mobiles 34, 36 et l'autre constitué des lamelles 32' et des lames mobiles 34', 36'. Chaque soufflet peut être déployé pour couvrir un secteur dont l'angle d'ouverture varie d'une valeur proche de 0 (cf. figure 11) à une valeur proche de 180 (cf. figure 12). Dans une autre variante encore, illustrée figures 13 et 14, l'une des lames d'extrémité du soufflet, ici référencée 38, est fixe, l'autre lame 34 étant mobile. Dans tous les cas, les lames mobiles 34, 36 ou 38 sont avantageusement entraînées par un train de pignons coniques situé dans une région centrale de la conduite et actionné par une tige de manoeuvre 42. Les figures 13 et 14 illustrent plus précisément la structure de ce mécanisme d'entraînement dans le cas de la troisième variante précitée de ce deuxième mode de réalisation: chacune des lames mobiles 34, 36 du soufflet déployable est reliée à un pignon respectif 44, 46 monté à rotation sur un tourillon axial 48, 50, ces tourillons étant solidaires d'un arbre commun fixe 52 monté sur un support radial 54. Le support radial 54 comporte avantageusement des gorges 56 logeant et immobilisant les lames fixes 38. Les pignons menés 44, 46 sont entrainés en sens inverses par un pignon menant 58 lui-même entraîné en rotation par la tige de manoeuvre 42. Les figures 15 à 18 illustrent un troisième mode de réalisa- tion, dans lequel les lamelles 60 sont des lamelles plates qui en position de fermeture totale s'étendent dans un plan radial. Chaque lamelle a approximativement la forme d'un secteur circulaire, avec une extrémité libre distale 62 située au voisinage de l'axe de la conduite en position de fermeture, et un bord proximal 64 solidaire d'un palier tangentiel 66 perpendiculaire à l'axe central. Chaque palier coopère avec un tronçon d'un anneau périphérique 68 de section circulaire de manière à permettre le basculement des lamelles 60 autour des axes des paliers 66, chaque lamelle venant pousser la suivante. A cet effet, une première lamelle est entraînée par un levier tel que 70, lui-même actionné par exemple par un câble de manoeuvre 72. Les figures 19 à 23 illustrent un quatrième mode de réalisa- tion, dans lequel les lamelles 74 ont la forme de volets en quarts de cercle, avec chacun deux ailes 76, 78 s'étendant symétriquement de part et d'autre d'un axe de pivotement radial 80. Chacun des quatre axes 80 s'étend entre un palier 82 situé en périphérie de la conduite et un pignon d'extré- mité 84, l'ensemble formant un train 86 de pignons coniques entrainé par l'un des arbres, lui-même relié en 90 à un levier de manoeuvre 92. La rotation de ce levier entraîne le pivotement simultané des quatre volets 74 entre la position de débit maximal (figures 19 et 21), dans laquelle ils s'étendent chacun dans un plan axial respectif, et la position d'occultation (figures 20 et 22), dans laquelle ils s'étendent tous dans un même plan radial. Les figures 24 à 27 illustrent un cinquième mode de réalisa- tion, dans lequel huit lamelles 94 en forme de secteurs de cercle sont réunies entre elles le long de leurs bords radiaux respectifs pour former une structure déployable à la manière d'un parapluie. Pour ce faire, chaque lamelle 94 est reliée par sa pointe 96 à un point commun 100 d'une tige axiale fixe 102. Sur cette tige 102 coulisse un manchon 104 relié par l'intermédiaire de biellettes respectives 106 aux extrémités 108, opposées à la pointe 96, d'un sur deux des bords communs à deux lamelles 94. Le coulissement du manchon 104 sur la tige axiale 102 permet le déploiement de chacune des lamelles 94 d'une position d'ouverture o elle s'étend sensiblement dans un plan axial vers une position de ferme- ture inclinée (position ilustré en tiretés sur la figure 27). Bien entendu, la cinématique de la tige fixe 102 et du manchon mobile 104 peut être inversée, l'élément 104 étant alors fixe et la tige 102 coulissant dans cet élément. !0 Revendications 1. Obturateur Dour conduire de section circulaire, notam- ment pour système de climatisation de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend: - une pluralité de lamelles rigides interdépendantes (12; 22; 32; 60; 74; 94) déployables entre une position de débit maximal, dans laquelle les lamelles occupent dans leur ensemble une fraction minimale de la section transversale de la conduite, et une position de débit nul ou minimal dans laquelle les lamelles occupent dans leur ensemble la totalité ou une fraction maximale de ladite section,; et - un mécanisme d'actionnement, apte à déplacer les lamelles de manière coordonnée entre les positions de débit maximal et de débit minimal. 2. Obturateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque lamelle (12; 22) s'étend dans un plan radial entre une région centrale (14) et une région périphérique de la conduite, et est mobile dans ce plan radial autour de l'axe central (D) de la conduite, les plans radiaux des lamelles successives étant décalés en direction axiale de manière à permettre un recouvrement des lamelles successives en position de débit maximal (figures 1 à 8). 3. Obturateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le mécanisme d'entraînement comprend un couplage de chaque lamelle à la suivante par une liaison (18, 20) apte à entraîner en fin de course cette lamelle suivante de manière à former une structure déployable en éventail. 4. Obturateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le mécanisme d'entraînement comprend une bague de manoeuvre périphérique (26) commune couplée aux lamelles. 5. Obturateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les lamelles présentent une inclinaison réglable par rapport à la direction du flux d'air traversant l'obturateur, !1 ladite inclinaison étant minimale dans la position de débit maximal et maximale dans la position de débit nul ou minimal. 6. Obturateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque lamelle (32) s'étend entre une région centrale et une région périphérique de la conduite, a la forme d'un secteur circulaire et est réunie à la lamelle adjacente suivant un rayon de ce secteur de manière à former une structure déployable en soufflet (figures 9 à 14). 7. Obturateur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le mécanisme d'entraînement comprend dans une région centrale de la conduite un train de pignons coniques (40) couplé aux lamelles. 8. Obturateur selon la revendication 6, caractérisé en ce que les lamelles sont groupées en une pluralité d'ensembles aptes à occulter chacun, symétriquement, un secteur circu- laire de la section de la conduite. 9. Obturateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque lamelle (60) s'étend à partir d'une région périphérique (64) de la conduite et est mobile autour d'un axe tangentiel (66) perpendiculaire à!'axe central (D) de la conduite de manière à oDérer un basculement du plan de la lamelle entre une position radiale, perpendiculaire à l'axe central de la conduite, et une position tangentielle, parallèle à ce même axe et à distance de celui-ci (figures 15 à 18). 10. Obturateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque lamelle (74) a la forme d'un secteur circulaire, s'étend de part et d'autre d'un axe radial (80) perpendicu- laire à l'axe central (D) de la conduite et est mobile autour de cet axe (80) de manière à opérer un basculement du plan de la lamelle entre une position radiale, perpendiculaire à l'axe central de la conduite, et une position transversale, parallèle à ce même axe et comprenant celui- ci (figures 19 à 23). 11. Obturateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque lamelle (94) a la forme d'un secteur circulaire, s'étend à partir d'une région centrale de la conduite et est articulée à deux lamelles adjacentes suivant ses bords radiaux de manière à former une structure déployable en parapluie, chaque lamelle étant articulée par sa pointe (100) sur l'axe central de la conduite (D), de manière à opérer un déploiement de la lamelle d'une position proche de l'axe central vers une position plus inclinée par rapport à ce même axe (figures 24 à 27).