Brevet FR2811281A1 — publié le 20020111

L'invention a trait à la régulation thermique des éléments de véhicule avec lesquels entrent en contact les occupants de celui-ci, en particulier le volant de direction et les sièges. On a déjà proposé, en ce qui concerne les volants de direction, un certain nombre de solutions pour réaliser cette régulation. Une première solution connue consiste à amener dans le volant l'air du système de régulation thermique de l'habitacle, réchauffé dans les saisons froides ou refroidi dans les saisons chaudes, par exemple en prévoyant autour de l'armature de la jante une coque creuse percée de trous, la coque étant enrobée d'une mousse poreuse et la mousse étant gainée d'un revêtement en cuir, I'air issu du système de régulation du véhicule étant admis à l'intérieur de la coque à partir de laquelle il diffuse au travers des trous de la coque, de la mousse poreuse et du revêtement en cuir. Une autre solution consiste à insérer dans le volant des modules plats mettant en oeuvre l'effet Peltier afin de produire, suivant la façon dont ces modules sont alimentés électriquement, un réchauffement ou un refroidissement du volant. L'invention vise à permettre la mise en température des éléments de véhicule susmentionnés d'une façon qui soit simple, commode, économique et performante. Elle propose à cet effet un système pour refroidir un élément de véhicule, au moins sur une surface prévue pour entrer en contact avec un occupant dudit véhicule, caractérisé en ce que: - ledit élément comporte, sous ladite surface, une cavité adaptée à permettre la détente d'un gaz comprimé entre une bouche d'admission et une bouche d'évacuation; et comporte une tubulure d'alimentation en gaz comprimé débouchant dans ladite cavité par ladite bouche d'admission et une tubulure d'évacuation de gaz détendu débouchant dans ladite cavité par ladite bouche d'évacuation; et - ledit système comporte, en outre dudit élément, une source de gaz comprimé et des moyens de conduite pour relier temporairement ladite source de gaz comprimé à ladite tubulure d'alimentation. La détente du gaz comprimé qui se produit dans la cavité a un effet endothermique dont il résulte une absorption de chaleur notamment dans la cloison qui se trouve entre la cavité et la surface prévue pour entrer en contact avec un occupant, de sorte que cette cloison, et donc cette surface, peut être refroidie en quelques secondes. Le système selon l'invention est ainsi particulièrement avantageux vis-àvis des systèmes antérieurs susmentionnés o l'élément à refroidir est le volant de direction, ces systèmes demandant beaucoup plus de temps pour que la surface du volant atteigne une température confortable. i15 On observera que, contrairement aux systèmes antérieurs susmentionnés, le système selon l'invention ne vise nullement la possibilité d'obtenir, avec des moyens universels, tant un réchauffement qu'un refroidissement du volant pendant une période prolongée, mais au contraire exclusivement un refroidissement, qui s'opère en quelques instants. Le confort procuré par le système selon l'invention, du fait de sa rapidité de réaction, est particulièrement appréciable, notamment lorsque le véhicule est resté en stationnement prolongé en plein soleil. Une fois le refroidissement de l'élément de véhicule effectué, la climatisation de l'habitacle du véhicule est généralement suffisante pour maintenir l'élément à une température confortable. Bien entendu, si on le souhaite, il est possible de compléter le système selon l'invention avec des moyens de réchauffement électrique, voire avec une diffusion d'air. Selon des caractéristiques préférées pour des raisons d'efficacité de I'effet de refroidissement: - ladite cavité ne s'ouvre sur l'extérieur qu'au travers de ladite tubulure d'admission et de ladite tubulure d'évacuation - ledit gaz comprimé est à une pression au moins égale à 20 bars et/ou ledit système est adapté à abaisser la température de ladite surface de C en reliant la source de gaz comprimé à la tubulure d'alimentation pendant au plus 30 s; - ladite tubulure d'admission débouche dans ladite cavité par un capillaire de diamètre au plus égal à 2 mm; - la cloison dont est muni ledit élément entre ladite cavité et ladite surface, comporte un élément thermiquement conducteur; et/ou - ledit élément comporte plusieurs dites cavités. De préférence, pour des raisons de simplicité et de commodité ledit gaz est de l'air ou du dioxyde de carbone et/ou ladite tubulure d'évacuation est reliée à un moyen de rejet de gaz dans l'atmosphère. En variante, en particulier pour bénéficier des caractéristiques thermiques de certains gaz, on prévoit que ladite tubulure d'évacuation est reliée à un compresseur faisant partie de ladite source de gaz comprimé. L'invention vise également, sous un deuxième aspect, un volant de direction pour véhicule adapté à faire partie du système qui vient d'être exposé. Elle propose à cet effet un volant comportant une jante formée par une armature et par un garnissage de ladite armature, caractérisé en ce que ledit garnissage comporte, sous sa surface, au moins une cavité adaptée à permettre la détente d'un gaz comprimé entre une bouche d'admission et une bouche d'évacuation; et comporte une tubulure d'alimentation en gaz comprimé débouchant dans ladite cavité par ladite bouche d'admission et une tubulure d'évacuation de gaz détendu débouchant dans ladite cavité. De préférence, pour des raisons pratiques de mise en oeuvre, ledit garnissage comporte un enrobage surmoulé sur ladite armature, une coque en matériau thermiquement conducteur appliquée sur ledit enrobage avec ladite cavité qui est présente entre l'enrobage et la coque, et un revêtement qui gaine ledit enrobage et ladite coque, la paroi existant entre la cavité et le revêtement étant formée par la coque; - la surface externe de ladite coque et la surface externe dudit enrobage sont à fleur l'une de l'autre; - ladite cavité est à section en U, en particulier avec ladite cavité et ladite coque qui ont une épaisseur constante - ladite coque est métallique; - ladite tubulure d'admission se termine, du côté de la cavité, par un capillaire; et/ou - ledit volant comporte trois cavités similaires, régulièrement réparties sur le plan angulaire le long de ladite jante. L'exposé de l'invention sera maintenant poursuivi par la description d'un exemple de réalisation, donnée ci-après à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue en plan d'un volant de direction conforme à l'invention - la figure 2 est la vue en élévation-coupe repérée par 11-11 sur la figure 1; - la figure 3 est une schéma du circuit pneumatique du système de refroidissement conforme à l'invention dont fait partie le volant illustré sur les figures 1 et 2; et - la figure 4 est un schéma représentant une portion d'une variante de ce circuit pneumatique. Le volant de direction 1 illustré sur les figures 1 et 2 comporte une jante 2 reliée, par quatre courtes branches 3, à un moyeu central 4 muni d'un module airbag coiffé par un couvercle 5, la jante 2 et les branches 3 étant gainés par un revêtement en cuir 6. Ainsi qu'on le voit sur la figure 2, la jante 2 comporte une armature métallique 7, un enrobage 8 en mousse de polyuréthane surmoulé sur l'armature 7 et trois coques métalliques 9 montrées en trait interrompu sur la figure 1, chacune des coques 9 étant appliquée à ses extrémités sur l'enrobage 8 tandis qu'entre ce dernier et chacune des coques 9 est ménagée un cavité 10 à section en U. Les trois coques 9 sont réparties régulièrement sur le plan angulaire le long de la jante 2 et s'étendent donc chacune sur un angle légèrement inférieur à 120 , deux coques 9 voisines étant séparées par l'enrobage 8 qui a, entre les coques, une section entièrement circulaire. La coque 9 que l'on voit en haut sur la figure 1 a une section constante d'un bout à l'autre tandis que les coques que l'on voit respectivement à gauche et à droite présentent chacune, du côté interne, une petite extension en saillie par rapport à leur forme générale, au niveau de chacune des branches 3. Chacune des cavités 10 a la même extension angulaire que la coque 9 sous laquelle elle se trouve. Comme on le voit sur la figure 2, I'épaisseur de la coque 9 et de la cavité 10 reste constante, et la conformation de l'enrobage 8 est telle que la surface externe de la coque 9 et la surface externe de la mousse 8 sont à fleur l'une de l'autre, de sorte que le contour externe de l'ensemble formé par la mousse 8 et les coques 9 est uniforme. Chacune des cavités 10 s'ouvre sur l'extérieur exclusivement par deux bouches situées respectivement à l'une et l'autre des extrémités de la cavité, ces bouches faisant respectivement partie d'une tubulure 11 d'alimentation de la cavité en gaz comprimé et d'une tubulure 12 d'évacuation de gaz détendu hors de la cavité. Plus précisément, dans l'exemple illustré, les tubulures 11 d'alimentation en gaz comprimé sont formées par un tuyau souple équipé, à son extrémité côté cavité 10, d'un capillaire 13 rigide de petit diamètre intérieur, en l'occurrence de 0,6 mm dans l'exemple illustré, qui permet d'injecter dans les meilleures conditions le gaz comprimé dans la cavité 10. Les tubulures d'évacuation 12 sont quant à elles formées exclusivement d'un tuyau souple. Ainsi qu'on le voit sur la figure 3, les tubulures d'admission 11 dans les chambres 10 sont chacune connectées à un réservoir 14 de gaz comprimé par l'intermédiaire de moyens de conduite 15 comportant une vanne 16 permettant de relier temporairement le réservoir 14 aux tubulures 11. Les tubulures d'évacuation 12 sont quant à elles connectées chacune à un échappement 17 opérant le rejet à l'atmosphère du gaz ayant traversé les chambres 10. Par ailleurs, du côté interne du revêtement 6, il existe une gaine résistive 22. Ainsi, dans les saisons froides, il est possible de réchauffer la jante 2 du volant 1 en faisant circuler un courant approprié dans la résistance 22. Pour refroidir le volant 1, notamment après exposition prolongée de celuici au soleil, et plus précisément pour refroidir au moins la surface avant 20 de la jante 2, on ouvre la vanne 16 des moyens de conduite 15 de façon à ce que du gaz comprimé contenu dans le réservoir 14 parvienne jusqu'aux cavités , dans chacune desquelles il est injecté au-travers d'un capillaire 13, la détente de ce gaz qui se produit dans la chambre 10 étant endothermique et absorbant donc de la chaleur notamment dans la cloison située entre la cavité et la surface 20, c'est-à-dire dans la coque 9 et dans le revêtement 6, le gaz détendu étant évacué des cavités 10 par les tubulures 12 et rejeté à l'atmosphère au travers de l'échappement 17. En raison de l'effet endothermique relativement puissant de la détente du gaz comprimé, il suffit que la vanne 16 reste ouverte pendant quelques secondes pour porter à une température confortable la surface avant de la jante 2. Dans l'exemple illustré, le gaz comprimé contenu dans la source que constitue le réservoir 14, est à une pression au moins égale à 20 bars et il est adapté, dans les cas extrêmes, à baisser la température de la surface 20 de C en laissant ouverte la vanne 16 pendant au plus 30 s, étant entendu qu'en général un abaissement de température moins important, et donc une durée moins importante d'ouverture de la vanne 16, est suffisant. On notera que le caractère thermiquement conducteur de la coque 9 favorise l'échange thermique entre le revêtement en cuir 6 et la cavité 10 et permet de bien répartir angulairement l'effet de refroidissement obtenu par la détente du gaz. Celui-ci, dans l'exemple illustré sur la figure 3, est de l'air ou du dioxyde de carbone, de sorte qu'il peut être rejeté à l'atmosphère sans aucun inconvénient pour l'environnement. Lorsque le réservoir 14 est vide, il est à nouveau rempli d'air ou de dioxyde de carbone comprimé, ou alors il est remplacé par un autre réservoir plein. Dans la variante montrée sur la figure 4, le gaz comprimé injecté dans les cavités 10 n'est pas rejeté à l'atmosphère, I'échappement 17 étant remplacé par des moyens de conduite entre les tubulures d'évacuation 12 et le réservoir 14, ces moyens de conduite comportant un compresseur 21 qui recomprime le gaz qui s'était détendu dans les cavités 10. Cette variante est utile dans les cas o le gaz utilisé ne peut être rejeté librement à l'atmosphère et/ou dans le cas o l'on ne souhaite pas effectuer de manoeuvre d'échange ou de remplissage périodique du réservoir 14. Dans des variantes non illustrées, la tubulure d'entrée 11 munie d'un capillaire 13 à une extrémité, est remplacée par une tubulure 11 entièrement formée d'un capillaire; le capillaire par lequel débouche la tubulure 1 1 dans la cavité a un diamètre interne plus grand ou plus petit que 0,6 mm; et/ou les tubulures 11 et 12 débouchant dans les cavités 10 situées à droite et à gauche sur la figure 1, sont implantées de sorte qu'elles ne forment pas un coude en U avant de déboucher dans la cavité 10. Dans d'autres variantes non illustrées, il y a moins ou davantage que trois cavités dans la jante 2; et/ou c'est un siège ou encore un autre élément de véhicule qu'un volant dans lequel est mis en oeuvre le système selon l'invention pour refroidir cet élément au moins au niveau d'une surface de cet élément prévue pour entrer en contact avec un occupant du véhicule. Plus généralement, on rappelle que l'invention ne se limite pas aux exemples décrites et représentés. REVENDICATIONS 1 Système pour refroidir un élément de véhicule, au moins sur une surface prévue pour entrer en contact avec un occupant dudit véhicule, caractérisé en ce que: - ledit élément (1) comporte, sous ladite surface (20), une cavité (10) adaptée à permettre la détente d'un gaz comprimé entre une bouche d'admission et une bouche d'évacuation; et comporte une tubulure (11) d'alimentation en gaz comprimé débouchant dans ladite cavité par ladite bouche d'admission et une tubulure (12) d'évacuation de gaz détendu débouchant dans ladite cavité (10) par ladite bouche d'évacuation; et ledit système comporte, en outre dudit élément (1), une source (14; 14, 21) de gaz comprimé et des moyens de conduite (15) pour relier temporairement ladite source de gaz comprimé (14; 14, 21) à ladite tubulure d'alimentation (11). 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite cavité (10) ne s'ouvre sur l'extérieur qu'au travers de ladite tubulure d'admission (11) et de ladite tubulure d'évacuation (12). 3. Système selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit gaz comprimé est à une pression au moins égale à bars. 4. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est adapté à abaisser la température de ladite surface (20) de 80 C en reliant la source (14; 14, 21) de gaz comprimé à la tubulure d'alimentation (11) pendant au plus 30 s. 5. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit gaz est de l'air. 6. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit gaz est du dioxyde de carbone. 7. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite tubulure d'admission (11) débouche dans ladite cavité (10) par un capillaire (13) de diamètre au plus égal à 2 mm. 8. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ladite tubulure d'évacuation (12) est reliée à un moyen (17) de rejet de gaz dans l'atmosphère. 9. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ladite tubulure d'évacuation (12) est reliée à un compresseur (21) faisant partie de ladite source (14, 21) de gaz comprimé. 10. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la cloison (9, 6) dont est muni ledit élément (1) entre ladite cavité (10) et ladite surface (20), comporte un élément (9) thermiquement conducteur. 11. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que ledit élément (1) comporte plusieurs dites cavités (10). 12. Volant de direction pour véhicule, adapté à faire partie du système selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, comportant une jante (2) formée par une armature (7) et par un garnissage (6, 8, 9) de ladite armature (7), caractérisé en ce que ledit garnissage comporte, sous sa surface (20), au moins une cavité (10) adaptée à permettre la détente d'un gaz comprimé entre une bouche d'admission et une bouche d'évacuation; et comporte une tubulure (11) d'alimentation en gaz comprimé débouchant dans ladite cavité par ladite bouche d'admission et une tubulure (12) d'évacuation de gaz détendu débouchant dans ladite cavité par ladite bouche d'évacuation. 13. Volant selon la revendication 12, caractérisé en ce que ladite cavité ne s'ouvre sur l'extérieur qu'au travers de ladite tubulure d'admission (11) et de ladite tubulure d'évacuation (12). 14. Volant selon l'une quelconque des revendications 12 ou 13, caractérisé en ce que ledit garnissage comporte un enrobage (8) surmoulé sur ladite armature, une coque (9) en matériau thermiquement conducteur appliquée sur ledit enrobage (8) avec ladite cavité (10) qui est présente entre l'enrobage (8) et la coque (9), et un revêtement (6) qui gaine ledit enrobage (8) et ladite coque (9), la paroi existant entre la cavité (10) et le revêtement (6) étant formée par la coque (9). 15. Volant selon la revendication 14, caractérisé en ce que la surface externe de ladite coque (9) et la surface externe dudit enrobage (8) sont à fleur l'une de l'autre. 16. Volant selon l'une quelconque des revendications 14 ou 15, caractérisé en ce que ladite cavité (10) est à section en U. 17. Volant selon la revendication 16, caractérisé en ce que ladite cavité (10) et ladite coque (9) ont une épaisseur constante. 18. Volant selon l'une quelconque des revendications 14 à 17, caractérisé en ce que ladite coque (9) est métallique. 19. Volant selon l'une quelconque des revendications 12 à 18, caractérisé en ce que ladite tubulure d'admission (11) se termine, du côté de la cavité (10), par un capillaire (13). 20. Volant selon l'une quelconque des revendications 12 à 19, caractérisé en ce qu'il comporte trois cavités (10) similaires, régulièrement réparties sur le plan angulaire le long de ladite jante.