Brevet FR2811052A1 — publié le 20020104

La présente invention concerne de façon générale un clapet d'air prévu pour un dispositif de guidage d'air et comportant au moins deux canaux disposant d'une région d'embouchure commune, et en particulier un clapet d'air pour une installation de chauffage, de ventilation et/ou de climatisation de véhicule. Les canaux disposant d'une région d'embouchure commune peuvent par exemple être d'une part le parcours d'air frais ou d'air refroidi et d'autre part le parcours d'air chaud dans lequel est disposé l'échangeur de chaleur de chauffage, la région d'embouchure commune étant dans ce cas souvent appelée zone de mélange, tandis que dans cette application, le clapet d'air est habituellement appelé clapet de mélange d'air. Les clapets de mélange d'air connus à ce jour sont habituellement du type Schmetterling et sont disposés dans la zone de mélange de telle sorte que dans une position d'extrémité, le canal d'air chaud soit fermé, tandis que dans une autre position, c'est le canal d'air frais qui est fermé. Dans les positions intermédiaires, le clapet de mélange d'air permet suivant son réglage le passage d'air en provenance des deux canaux. Dans les positions intermédiaires, les deux canaux sont en communication l'un avec l'autre tant en amont qu'en aval dans le sens de l'écoulement, de sorte qu'à côté du mélange d'air souhaité, on peut également obtenir dans la zone de mélange une action sur l'autre canal d'air par formation d'une retenue. De plus, ces clapets de mélange d'air entraînent souvent des bruits indésirables et dans certaines applications, ils ne permettent pas de libérer la section transversale ouverte souhaitée pour les canaux concernés. En plus des clapets de mélange d'air mentionnés plus haut, du type Schmetterling, on connaît dans le domaine - 2- des véhicules à moteur des clapets dits à coquille destinés à d'autres applications, par exemple pour sélectionner l'apport d'air frais ou la recirculation d'air dans des installations de climatisation (DE-A 42 28 866). Ces clapets dits à coquille provoquent fréquemment du bruit dans la région de leur fermeture et nécessitent un espace de montage important, raison pour laquelle on utilise rarement ce type de clapet d'air malgré le fait qu'ils permettent une séparation permanente de deux canaux d'air se terminant dans une région d'embouchure commune. Depuis longtemps, il existe donc un besoin pour un clapet d'air qui, dans une structure simple à construire, peut empêcher un mélange d'air dans des canaux en amont de ceux-ci, tandis que dans la position ouverte, une section transversale aussi grande que possible sera libérée et que dans cette position la création de bruit sera minimisée. Selon l'invention, cet objet est atteint avec un clapet d'air qui présente les caractéristiques de la revendication 1. Des modes de réalisation préférés sont définis dans les revendications dépendantes. En particulier, l'invention propose un clapet d'air pour un dispositif de guidage d'air, en particulier une installation de chauffage, de ventilation et/ou de climatisation de véhicule, qui comprend au moins deux canaux disposant d'une région d'embouchure commune, et qui comprend une région qui permet une séparation étanche d'une partie de la région d'embouchure dans chaque position du clapet d'air, la région étant plus petite que la surface du clapet d'air. Du fait que l'on utilise une région pour assurer l'étanchéité entre les deux canaux, on peut empêcher de manière efficace une action réciproque des écoulements d'air, par exemple par formation d'une retenue, et le dimensionnement de cette région en tant que seulement une partie de la -3- région de l'ensemble du clapet permet la libération efficace de sections transversales ouvertes et un positionnement silencieux dans les positions ouvertes. De manière avantageuse, la région correspond essentiellement à une partie d'une surface d'enveloppe cylindrique, de telle sorte que la fonction d'étanchéité peut être obtenue de manière simple conome étanchéité de contact qui peut être formée par exemple par une lèvre d'étanchéité ou par un autre élément élastiquement déformable. Pour pouvoir réduire encore la création de bruit lorsque l'air s'écoule le long du clapet d'air, il est possible d'associer au côté correspondant à l'axe de rotation de la région une surface de guidage d'air qui peut s'étendre en particulier de préférence en forme de corde par rapport à la surface cylindrique d'enveloppe. En plus de la production de bruit, un élément dont il faut tenir compte dans le domaine des installations de chauffage, de ventilation et/ou de climatisation est la résistance à l'écoulement, et pour cette raison, la surface du clapet est avantageusement configurée comme surface de guidage d'air adaptée aux positions d'extrémité en termes de technique d'écoulement. Grâce à cela, on peut tenir compte de différences au cas par cas entre les profils d'écoulement, par exemple dans la zone de mélange. La surface du clapet d'air peut présenter au moins une partie essentiellement plane ou être également configurée globalement essentiellement plane. Le fait de prévoir des parties planes permet de fermer de manière efficace la section transversale des canaux d'air, tandis que dans les positions ouvertes, elles peuvent venir reposer à chant sur des parois du dispositif de guidage d'air. -4 - De manière avantageuse, vue en coupe, la surface du clapet est configurée essentiellement en forme de S. Une telle configuration permet d'obtenir dans des positions quelconques un bord d'attaque avantageux, d'une part, et d'autre part une pose améliorée dans les positions de fermeture ou d'extrémité. Pour pouvoir libérer des sections transversales encore plus grandes, il est avantageux de prévoir la surface du clapet à distance de l'axe de rotation du clapet. Grâce à cette configuration, on peut pour ainsi dire sortir le clapet d'air du canal concerné lors du déplacement de basculement. En outre, il est préférable que dans les positions d'extrémité, la surface active soit essentiellement formée par la région et chaque fois par une région qui s'y raccorde. Suivant la configuration, la transition entre la région et les régions qui s'y raccordent peut former des angles différents, le rapport pouvant également être modifié en fonction des prescriptions de construction. Enfin, il est préférable de prévoir un dispositif qui agit sur l'écoulement d'air, la vitesse d'écoulement et/ou la pression. Un tel dispositif peut comprendre, isolément ou en combinaison, une aube de guidage en forme de rampe, une nervure de guidage ou une cloison agissant comme écran. Cette configuration est particulièrement avantageuse lorsque le clapet d'air se trouve dans des positions dans lesquelles un écoulement d'air est considérablement plus faible que l'autre écoulement d'air, par exemple dans une position proche de l'une des positions d'extrémité. Dans ces situations, on peut obtenir un mélange globalement satisfaisant des écoulements d'air, et on a en particulier aussi la possibilité de créer des étagements ou profils définis de température. -5 - D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention ressortent de la description donnée uniquement à titre d'exemple de modes de réalisation actuellement préférés, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 représente schématiquement dans une vue en coupe une partie d'un dispositif de guidage d'air avec un clapet d'air selon l'invention, selon un premier mode de réalisation préféré, la figure 2 représente une vue similaire à celle de la figure 1 d'un deuxième mode de réalisation préféré, la figure 3 représente une transformation du mode de réalisation représenté dans la figure 2, la figure 4 représente un autre mode de réalisation d'un clapet d'air selon l'invention dans un dispositif de guidage d'air, dans une vue similaire à celle des figures 1 à 3, la figure 5 représente une transformation du mode de réalisation représenté dans la figure 4, la figure 6 représente schématiquement dans une vue en coupe la partie d'une installation de chauffage, de ventilation et/ou de climatisation dotée d'un clapet de mélange d'air, en tant que mode de réalisation préféré du clapet d'air selon l'invention, la figure 7 représente en perspective le clapet de mélange d'air représenté dans la figure 6, la figure 8 montre une transformation d'un clapet d'air selon l'invention dans une représentation en perspective, et la figure 9 représente le clapet d'air représenté dans -6 - la figure 8 dans une vue en élévation. Dans la figure 1, on a représenté la partie d'une installation de chauffage et de climatisation qui sert de dispositif de guidage d'air. Elle comprend des parties de paroi 3, 5 qui définissent un canal de sortie 6 ainsi qu'un canal d'air chaud 4 et qu'un canal d'air frais 2. Entre le canal d'air frais et le canal d'air chaud se trouve un échangeur de chaleur de chauffage 9 au-dessus duquel est disposé un clapet de mélange d'air 10 qui peut être incliné par rapport à un axe de rotation 11. Dans la représentation, le clapet de mélange d'air 10 est représenté en traits pleins dans une position intermédiaire, en traits interrompus dans la position d'amenée d'air frais et en traits en chaînette dans la position d'amenée d'air chaud, des flèches correspondantes indiquant l'écoulement de l'air dans les différentes positions. Pour assurer une étanchéité entre les canaux 2 et 4, au-dessus de l'échangeur de chaleur de chauffage 9 est prévu un élément d'étanchéité 8 sur lequel une partie 12 du clapet d'air est engagée. Dans le mode de réalisation représenté, la région 12 est configurée en forme de surface d'enveloppe cylindrique, et deux éléments plats 14, 16 qui s'étendent essentiellement radialement par rapport à l'axe de rotation 11 se raccordent à cette région 12. Ainsi qu'on l'a représenté, le clapet d'air 10 repose contre la partie de paroi 5 lorsqu'il est dans la position de passage d'air chaud (représentée en trait interrompu) et empêche ainsi que de l'air ayant traversé l'échangeur de chaleur 9 puisse pénétrer dans le canal de sortie 6. Du fait que dans chaque position, il existe un engagement d'étanchéité entre l'élément d'étanchéité 8 et la région 12, dans ladite position du clapet d'air 10, la totalité de l'air frais du canal 2 est guidée vers le canal de sortie 6. -7- Dans les autres positions d'extrémité (représentées en traits en chaînette), l'autre partie plane 16 du clapet d'air 10 repose contre la partie de paroi 3 de sorte que seul l'air ayant traversé l'échangeur de chaleur de chauffage 9 peut se rendre vers l'ouverture de sortie 6. Ainsi qu'on peut le voir nettement dans les figures, dans chaque position du clapet d'air 10, il existe une séparation étanche entre les canaux 2 et 4 si l'on considère la région située en amont du clapet de mélange d'air 10 dans le sens de l'écoulement. En outre, on voit que dans des positions quelconques, de grandes sections transversales peuvent être libérées et que le clapet d'air exerce une influence avantageuse en termes d'écoulement et réduit donc le bruit, au moins dans les positions d'extrémité. Dans la figure 2, on a représenté de la même manière que dans la figure 1 une partie d'une installation de chauffage et de climatisation, o de nouveau un clapet d'air selon l'invention est prévu au-dessus de l'échangeur de chaleur de chauffage 9 de telle sorte qu'il existe un engagement d'étanchéité entre la région 12 et l'élément d'étanchéité. A la différence du mode de réalisation représenté dans la figure 1, seules les positions d'extrémité sont représentées, l'une en traits interrompus et l'autre en traits pleins, les parties planes 14, 16 s'étendant dans un plan qui ne passe pas par l'axe de pivotement 11. Ainsi qu'on peut le voir clairement, la surface totale du clapet d'air est formée des régions 14, 16 et de la région 12, de sorte que la région 12 est, selon l'invention, plus petite que la surface totale du clapet d'air. En outre, on peut voir particulièrement bien dans cette représentation que dans chacune des positions d'extrémité, la surface active est essentiellement formée de la région 12 et soit de la partie 14 soit de la partie 16, suivant la position du clapet d'air. -8 - La figure 3 montre une transformation du mode de réalisation représenté dans la figure 2, laquelle transformation consiste en ce que l'espace vide tourné vers l'axe de rotation 11 et formé par la région 12 est fermé par un élément 18 de guidage d'air de sorte que le clapet d'air 10 est configuré globalement en plan avec une région 12 qui correspond à un segment de cylindre et qui assure l'étanchéité. Les figures 4 et 5 montrent d'autres modes de réalisation qui correspondent aux représentations des figures 3 et 4, et entre la région 12 et les parties 14, 16, des angles aigus sont formés, grâce à quoi, dans les positions d'extrémité, la section transversale ouverte peut, ainsi qu'on peut le voir, être encore agrandie. Dans la figure 6, on a encore représenté schématiquement en coupe une autre installation de chauffage et de climatisation qui, de même que précédemment, dispose d'un canal d'air frais 2 et d'un canal d'air chaud 4. Ainsi que dans les modes de réalisation précédents, le clapet de mélange d'air est disposé au- dessus de l'échangeur de chaleur de chauffage 9 et engage ce dernier dans la région 12 par l'intermédiaire d'un élément d'étanchéité 8. Dans le mode de réalisation représenté, on a prévu pour le clapet une surface de guidage d'air en forme de S qui, ainsi qu'on l'a représenté, permet un profil optimal d'écoulement dans chacune des positions d'extrémité. En outre, on peut voir que l'axe de rotation est disposé à distance de la surface active du clapet, de sorte que lors d'un déplacement de rotation, la surface active est en pratique inclinée de manière à sortir des canaux d'air concernés. La figure 7 montre dans une représentation en perspective le clapet d'air représenté dans la figure -9- 6, la région 12 étant dotée de joues latérales 19 pour permettre un guidage de l'air et une étanchéité également sur les côtés. La figure 8 montre dans une vue en perspective un développement d'un clapet d'air selon l'invention, dans lequel est prévu un dispositif 20, 22, 24 qui agit sur l'écoulement d'air, sur la vitesse d'écoulement et sur la pression et qui, dans l'exemple représenté, est constitué de trois parties qui pourraient également être utilisées isolément, c'est-à-dire sans aucune des deux autres. La première partie forme une nervure de guidage 20 qui s'étend essentiellement à la perpendiculaire du clapet d'air et qui est placée obliquement par rapport à la direction de l'écoulement. Cette nervure de guidage permet d'augmenter une vitesse d'écoulement relativement basse du côté de l'écoulement, ou également une pression relativement basse du côté aval du clapet d'air. En outre, le profil supérieur de cette nervure de guidage permet de modifier l'endroit auquel les deux écoulements d'air viennent en contact mutuel, ce qui permet de créer un mélange efficace en correspondance à la géométrie. Une deuxième partie, qui sert également à modifier la vitesse d'écoulement, la direction d'écoulement ou les conditions de pression, est formée par une aube de guidage 24 en forme de tremplin de ski qui, dans l'exemple représenté, se rétrécit au fur et à mesure de l'augmentation de la déviation de l'air entrant en correspondance à la nervure de guidage 20. Par ailleurs, on a représenté une cloison 22 qui est simplement configurée en forme de paroi et qui s'étend essentiellement perpendiculairement au clapet d'air et à la direction d'écoulement. Le fait que le dispositif est constitué de trois parties 20, 22, 24 adjacentes l'une à l'autre ressort également de la vue en élévation de la figure 9, mais il faut faire remarquer que le dispositif représenté - 10 - doit être considéré uniquement à titre d'exemple, parce qu'il pourrait être en particulier constitué uniquement de la nervure de guidage 20, de l'aube de guidage 24 ou de la cloison 22, qui pourraient facultativement être complétées par l'une des deux autres parties ou également par d'autres moyens appropriés pour optimiser le profil d'écoulement, la vitesse d'écoulement, la pression et le mélange qui en résulte des deux écoulements d'air, en particulier dans des situations o le clapet d'air selon l'invention n'est que légèrement déplacé par rapport à l'une de ses positions d'extrémité. Enfin, dans la vue en élévation de la figure 9, on peut encore voir que dans le mode de réalisation représenté ici, les parties 14 et 16 du clapet d'air adjacentes à la région 12 assurant l'étanchéité présentent des tailles différentes. Ici également, diverses configurations ou tailles et géométries sont possibles. En résumé, on peut constater que le clapet d'air selon l'invention permet une séparation entre deux canaux d'air jusqu'à un emplacement situé après le clapet d'air, et est capable de libérer chacun des canaux de telle manière qu'il n'existe que d'extrêmement faibles résistances à l'écoulement. Bien que la présente invention ait été décrite ci-dessus à titre d'exemple en référence à ses modes de réalisation actuellement préférés, l'homme du métier comprendra que des variantes et modifications très différentes sont possibles dans le cadre des revendications. L'homme du métier comprendra également que des caractéristiques individuelles d'un mode de réalisation peuvent être combinées de manière quelconque à d'autres caractéristiques d'autres modes de réalisation. Enfin, il faut encore remarquer que bien que dans ce qui précède on ait décrit la région 12 à titre d'exemple comme partie d'une surface cylindrique, une configuration appropriée comme partie de sphère serait également possible. - 11 - REVENDICATIONS 1. Clapet d'air (10) pour dispositif de guidage d'air, en particulier une installation de chauffage, de ventilation et/ou de climatisation de véhicule, comportant au moins deux canaux (2, 4) disposant d'une région d'embouchure commune, comprenant une région (12) qui permet une séparation étanche d'une partie de la région d'embouchure dans chaque position du clapet d'air (10), la région (12) étant plus petite que la surface du clapet d'air. 2. Clapet d'air selon la revendication 1, dans lequel la région (12) correspond essentiellement à une partie d'une surface d'enveloppe cylindrique. 3. Clapet d'air selon la revendication 1 ou 2, dans lequel à la zone (12), sur le côté correspondant à l'axe de rotation (11), est associée une surface (18) de guidage d'air, qui s'étend en particulier essentiellement en forme de corde par rapport à la surface d'enveloppe cylindrique. 4. Clapet d'air selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la surface du clapet (10) forme une surface de guidage d'air (14, 16, 18) adaptée à la position d'extrémité en termes d'écoulement. 5. Clapet d'air selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la surface du clapet (10) présente au moins une partie (14, 16) essentiellement plane, et est en particulier essentiellement plane. 6. Clapet d'air selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la surface du clapet vue en coupe est essentiellement en forme de S. 7. Clapet d'air selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la surface du clapet (10) est - 12 - située à distance de l'axe de rotation (11) du clapet. 8. Clapet d'air selon l'une des revendications précédentes, dans lequel dans les positions d'extrémité, la surface active est essentiellement formée par la région (12) et chaque fois par une région (14, 16) qui s'y raccorde. 9. Clapet d'air selon l'une des revendications précédentes, dans lequel est prévu un dispositif (20, 22, 24) qui agit sur l'écoulement d'air, la vitesse d'écoulement et/ou la pression.