Brevet FR2924057A1 — publié le 20090529

�AERATEUR ASSURANT PLUSIEURS FONCTIONS D'AERATION NOTAMMENT POUR VEHICULE AUTOMOBILE� La présente invention concerne, d'une façon générale, un aérateur assurant plusieurs fonctions d'aération, cet aérateur pouvant trouver une application dans plusieurs domaines, notamment dans le domaine automobile. Plus particulièrement, la présente invention concerne un aérateur présentant un gain de masse avec une fabrication facilitée par rapport aux aérateurs connus, tout en permettant d'effectuer une fonction d'aération en diffusion douce en plus des autres fonctions d'aération usuelles. Deux principaux groupes d'aérateurs pour véhicule automobile sont connus de l'état de la technique. Le premier groupe d'aérateurs connu comprend les aérateurs à ailettes parallèles longitudinales et/ou latérales. Ces aérateurs contiennent une série d'ailettes s'étendant parallèlement sur toute la longueur et/ou la largeur de l'aérateur. Ils permettent d'assurer une fonction d'orientation de l'air de sortie dans une direction choisie par l'utilisateur par l'intermédiaire des ailettes pour la direction du flux d'air. Ils permettent aussi d'assurer une fonction d'aération dite convergente afin de renforcer le débit du flux d'air sortant en le concentrant et le dirigeant dans une direction précise voulue par l'utilisateur. Enfin, ils permettent un dosage du débit d'air de sortie de l'aérateur en augmentation comme en diminution par une molette de commande reliée à un volet papillon d'ouverture ou de fermeture en amont des ailettes. Cependant ces aérateurs à ailettes n'assurent pas une fonction de diffusion douce de l'air pour laquelle l'aérateur délivre un flux d'air dans l'habitacle sans direction privilégiée. Il est donc nécessaire de leur adjoindre un aérateur additionnel, par exemple un aérateur avec de multiples perforations et réglage du débit d'air par molette. Les désavantages principaux de ce premier groupe d'aérateurs sont une fabrication, un assemblage et une cinématique complexes, une limitation de la section maximale de flux d'air sortant, désavantageux pour la fonction de convergence et impliquant des turbulences par interaction du flux d'air sortant avec les divers éléments de l'aérateur gênant son passage, principalement les ailettes, ces turbulences engendrant du bruit dans l'habitacle et une surconsommation d'énergie pour le ventilateur d'aération. Le second groupe d'aérateurs connus comprend les aérateurs avec sphère tournante. Par exemple, des ailettes circulaires de différents rayons décroissant vers l'extérieur, dont le centre se trouve sur le même axe, sont dans des plans parallèles en étant espacées et forment un ensemble en forme de sphère, articulé autour de deux pivots diamétralement opposés sur l'ailette centrale de plus grand diamètre. Un tel type d'aérateur assure une fonction d'orientation de l'air et une fonction aération comme précédemment indiqué avec un nombre réduit de pièces, un volet papillon n'étant pas nécessaire dans son cas. Cependant il n'assure pas la fonction de diffusion douce. Les désavantages de ce groupe d'aérateurs sont l'impossibilité de régulation du flux d'air en gardant la même orientation pour celui-ci et une limitation de la section maximale de flux d'air sortant, avec les mêmes désavantages précédemment indiqués pour les aérateurs du premier groupe. Le document US-A-6 645 065 décrit un dispositif d'aération du type à sphère tournante dans une cuvette. Le dispositif comprend un logement en forme de cuvette sphérique, une sphère creuse montée de manière à pouvoir tourner dans ce logement avec un palier de roulement disposé entre ces deux éléments. La sphère présente plusieurs ouvertures de forme prédéterminée dans différentes parties et différentes dispositions afin d'effectuer une dispersion d'air à partir d'une source d'air dans divers passages selon la position en rotation de la sphère. La sphère peut aussi être placée dans une position de fermeture de l'aération. Dans une telle configuration, les ailettes d'un aérateur du second groupe, formant une sphère avec des espacements entre elles, sont remplacées par une sphère présentant de nombreux évidements de taille et d'emplacement différents. Un tel changement ne résout pas le problème des interférences du flux d'air de sortie avec des éléments de l'aérateur, ici les parois des évidements de la sphère, avec les désavantages précédemment mentionnés. La présente invention a pour but de proposer un aérateur permettant d'accroître la surface de passage du flux d'air à travers celui-ci en évitant notamment les interférences de ce flux d'air avec des éléments de l'aérateur, cet aérateur pouvant présenter plusieurs fonctions d'aération, notamment une fonction de diffusion douce du flux d'air, sans modification ou apport d'autres éléments à cet aérateur. A cet effet, l'invention a pour objet un aérateur pouvant prendre plusieurs positions d'aération et comprenant un conduit d'alimentation en air se terminant par une bouche de ventilation à cavité sphérique contenant une pièce pouvant tourner dans cette bouche pour créer différents courants d'aération, caractérisé en ce que cette pièce est inscrite géométriquement dans une sphère, concentrique avec la cavité de bouche de ventilation, est essentiellement vide en étant d'un seul tenant et présente au moins une surface d'orientation du flux d'air, cette pièce étant délimitée extérieurement localement par des moyens de support de la surface. Selon d'autres caractéristiques de l'aérateur : - les moyens de support forment, en outre, les moyens mécaniques de rotation de la pièce dans la bouche de ventilation, la ou les surfaces de la pièce sont tridimensionnelles, - la ou les surfaces sont agencées pour permettre la création de différentes aérations selon la position de la pièce dans la bouche de ventilation, - les moyens de support sont sous la forme d'arceaux, - chaque arceau s'étend suivant un méridien de la sphère dans laquelle est inscrite la pièce, - les moyens de support sont respectivement au nombre de deux, la ou chaque surface présentant deux points de contact avec chaque arceau, - les surfaces sont au moins au nombre de deux et présentent des incurvations différentes, - la pièce est une pièce en plastique moulé. L'invention concerne aussi un système d'aération 25 comportant un tel aérateur. L'invention concerne aussi un véhicule automobile comprenant un tel système d'aération. 30 L'utilisation d'une telle pièce mobile unitaire et essentiellement vide, selon l'invention, permet un gain de masse, une réduction du coût de matière, une simplification de la fabrication et de l'assemblage de l'aérateur. 35 La forme en trois dimensions et essentiellement vide de cette pièce, selon l'invention, permet une réduction de la consommation électrique du ventilateur, 10 15 20 une efficacité accrue de l'aérateur par un jet d'air plus directif, lorsque l'utilisateur le souhaite, en terme de vitesse d'air à la tête des passagers ou bien une réduction du débit nécessaire à vitesse d'air égale, une réduction importante du bruit dans l'habitacle en ce qui concerne les bruits de turbulence et bruit du ventilateur et, enfin, un accès aux quatre fonctions, notamment la diffusion douce à l'aide d'un seul aérateur. L'invention va maintenant être décrite plus en détail mais de façon non limitative en regard des figures annexées, dans lesquelles : - la figure 1 est une représentation schématique de l'aérateur en perspective selon la présente invention, - les figures 2a, 2b et 2c sont des représentations schématiques en perspective d'une pièce mobile d'un aérateur conformément à l'invention selon trois angles de vue différents, - les figures 3a et 3b sont des représentations schématiques respectivement en vue de coupe dans le plan de l'axe du conduit et en vue de face d'un aérateur selon la présente invention, cet aérateur étant en position fermée, - les figures 4a et 4b sont des représentations schématiques respectivement en vue de coupe dans le plan de l'axe du conduit et en vue de face d'un aérateur selon la présente invention, cet aérateur étant en position ouverte maximale, - les figures 5a et 5b sont des représentations schématiques respectivement en vue de coupe dans le plan de l'axe du conduit et en vue de face d'un aérateur selon la présente invention, cet aérateur étant en position de flux convergent, - les figures 6a et 6b sont des représentations 35 schématiques respectivement en vue de coupe dans le plan de l'axe du conduit et en vue de face d'un aérateur selon la présente invention, cet aérateur étant en position de flux convergent orienté vers le haut, - les figures 7a et 7b sont des représentations schématiques respectivement en vue de coupe dans le plan de l'axe du conduit et en vue de face d'un aérateur selon la présente invention, cet aérateur étant dans une première position de diffusion douce, - les figures 8a et 8b sont des représentations schématiques respectivement en vue de coupe dans le plan de l'axe du conduit et en vue de face d'un aérateur selon la présente invention, cet aérateur étant dans une seconde position de diffusion douce, - la figure 9 est une représentation schématique d'une vue de face d'un aérateur selon la présente 15 invention avec une section de sortie rectangulaire. Dans ce qui va suivre, l'aérateur sera utilisé pour un véhicule automobile. Il est à noter que cela ne doit pas constituer une limitation pour l'utilisation de cet 20 aérateur conformément à la présente invention. Celui-ci peut avoir des applications dans d'autres domaines, tels que l'aération d'un habitacle, d'un quelconque moyen de locomotion ou d'une pièce d'une quelconque habitation. 25 A la figure 1, l'aérateur présente un conduit d'alimentation 5 en air qui est logé dans la planche de bord du véhicule. Ce conduit se termine par une bouche de ventilation 4, présentant une cavité interne de forme sphérique pour le logement d'une pièce mobile 1. Cette 30 pièce 1 mobile a une liberté de mouvement à l'intérieur de cette bouche 4. Comme il sera constaté lors de l'examen des figures 2a, 2b et 2c, qui montrent cette pièce 1 mobile sous différents angles de vue, celle-ci est essentiellement 35 vide, en étant d'un seul tenant, est inscrite géométriquement dans une sphère qui est concentrique avec la bouche de ventilation 4, et présente au moins une surface 3 d'orientation du flux d'air, sur les figures deux surfaces 3 sont montrées, cette pièce 1 étant délimitée extérieurement localement par des moyens de support 2 desdites surfaces 3, ces moyens de support étant sous la forme d'arceaux 2, sur les figures au nombre de deux. Par essentiellement vide, il est entendu que la pièce 1 n'est, par exemple, pas délimitée par des parois continues, mais seulement localement par les supports 2 des surfaces 3. En plus, à part les surfaces d'orientation de l'air et leur support respectif, cette pièce 1 ne forme aucun obstacle au passage de l'air. Cette pièce 1 peut être sous la forme d'une pièce en plastique moulé. Les arceaux 2 forment, en outre, les moyens mécaniques de rotation de la pièce 1 dans la cavité de la bouche de ventilation 4 et les surfaces 3 de la pièce 1 sont tridimensionnelles. Les surfaces tridimensionnelles sont légèrement incurvées, de préférence, dans des sens différents. Il est à noter que le nombre de moyens de support et des surfaces ainsi que leur forme respective peuvent varier. La pièce 1 est donc logée dans la cavité interne sous forme de sphère de la bouche de ventilation 4 avec de multiples possibilités de rotation dans celle-ci qui correspondent à différentes formes d'aération voulues par un passager du véhicule, obtenues par orientation manuelle de la pièce 1 mobile. Ces formes vont être détaillées dans les figures 3a, 3b à 8a, 8b suivantes. La forme spécifique des surfaces 3 et des arceaux 2 de la pièce 1 mobile assure que, suivant les différentes orientations de la pièce 1, l'écoulement à travers la pièce peut se faire selon une ouverture presque totale du passage de l'air, une fermeture totale du passage de l'air, un profil convergent de la section du passage d'air, un profil divergent de la section du passage d'air, et un profil de diffusion. En plus, la position des supports mécaniques doit être, le plus souvent possible, en dehors de la section de passage de l'air ou en alternative, lorsque cela n'est pas possible, dans des zones où la vitesse de l'écoulement est faible. De même, une position appropriée des surfaces 3 et des arceaux 2 peut permettre à l'utilisateur d'agir directement sur eux depuis l'habitacle du véhicule par l'orientation de la pièce mobile, ce qui supprime la nécessité de pièces de commande supplémentaires. Les figures 3a et 3b représentent l'aérateur en position fermée. La surface de sortie de la bouche 4 de ventilation est alors totalement fermée par les deux surfaces 3 consécutivement et le flux d'air F ne peut pas sortir par cette bouche 4. Dans ce cas de figure, le débit d'air est très faible du fait du jeu mécanique restreint entre la pièce 1 mobile et la cavité sphérique de la bouche 4 de ventilation, ce jeu étant par exemple de moins de Imm. Le sifflement désagréable des aérateurs classiques à ailettes, dû à un passage d'air de fuite, est ainsi évité dans cette position pour l'aérateur conformément à la présente invention. Dans cette position fermée, les arceaux 2 peuvent dépasser de la bouche de ventilation pour saillir vers l'extérieur de l'aérateur. Ils peuvent ainsi faire aussi fonction de moyens de commande pour l'utilisateur rendant possible la rotation de la pièce 1 dans la cavité sphérique par l'utilisateur, sans qu'il ait à insérer les doigts dans cette cavité. Les figures 4a et 4b représentent l'aérateur en position d'ouverture complète. Les surfaces tridimensionnelles 3 sont alors disposées pour présenter le moins d'opposition au passage de ce flux d'air F assurant ainsi une ouverture presque complète du conduit 5, de l'ordre de 95%, seule l'épaisseur de ces surfaces 3, de l'ordre de 1 à 2 mm, réduisant alors la section de passage disponible. Le flux d'air sort de la bouche 4 de ventilation selon les flèches F1, F2 et F3. Dans cette configuration, la section de passage disponible pour le flux d'air est nettement supérieure à celle d'un aérateur connu ce qui réduit la consommation électrique et le bruit du ventilateur ainsi que le bruit de turbulences du flux d'air. La disposition des arceaux 2 dans l'espace est avantageusement choisie afin que ces derniers ne soient pas situés directement dans l'écoulement afin d'assurer une ouverture maximale de l'aérateur, de limiter la turbulence et le bruit de l'aérateur ainsi que le bruit et la consommation électrique du ventilateur. Les arceaux 2 ne sont donc pas visibles sur la vue de face illustrée par la figure 4b. Les figures 5a et 5b représentent l'aérateur en position de convergence du flux. Dans cette position, la totalité du flux est accélérée et dirigée par l'aérateur dans la direction choisie par l'utilisateur. Le profil convergent induit un flux ayant une vitesse de sortie importante, favorable à un flux directif assurant une vitesse d'air importante même à distance de l'aérateur. La direction illustrée F1 du flux sortant se fait suivant l'axe du conduit 5. Ce flux est accéléré du fait qu'il passe par une surface 6 représentant environ 15% de l'ouverture totale, la surface 6 étant celle laissée libre entre les surfaces tridimensionnelles 3. L'aérateur présente une meilleure efficacité pour un débit donné de flux par rapport aux aérateurs connus ce qui permet à prestation égale de réduire le débit, la consommation électrique et le bruit du ventilateur du système d'aération. La position des arceaux 2 est avantageusement choisie à l'extérieur de l'écoulement ce qui permet de limiter la turbulence et le bruit de l'aérateur. Les figures 6a et 6b représentent aussi l'aérateur en position de convergence du flux. Le flux d'air F1 et F2 sortant de l'aérateur est orienté vers le haut. Comme dans le cas précédent, la totalité du flux est accélérée et dirigée par l'aérateur dans la direction choisie selon les flèches F1 et F2 qui sont sensiblement orientées vers le haut de 30° par rapport à l'axe du conduit 5. A ces figures, les arceaux 2 se situent dans une zone où il n'y a sensiblement pas d'écoulement. Les figures 7a et 7b représentent l'aérateur en position de diffusion douce. Le débit d'air est alors réduit avec une ouverture pouvant être d'environ 15% de la section totale de la sortie de la cavité de la bouche 4 de ventilation et est dirigé par l'aérateur dans la direction choisie par l'utilisateur, aux figures suivant l'axe du conduit 5. Le profil divergent des surfaces tridimensionnelles 3 induit une réduction du débit et un ralentissement du flux d'air favorable à la diffusion du flux selon les flèches F1, F2 et F3. L'ouverture de l'aérateur est d'environ 15% de la section maximale. Le flux diffusé présente ainsi une vitesse de sortie faible et n'est pas concentré dans une direction privilégiée dans l'habitacle. Ceci est recherché, par exemple, lorsque l'utilisateur est soumis à une situation tempérée et qu'il désire renouveler seulement l'air de l'habitacle. L'aérateur assure donc la diffusion douce, sans adjonction d'un autre aérateur, contrairement à un aérateur classique. La disposition des arceaux 2 a été choisie afin que ces derniers ne soient pas situés directement dans l'écoulement. Les arceaux 2 ne sont, par exemple, pas visibles sur la vue de face de la figure 7b. Les figures 8a et 8b représentent aussi l'aérateur en position de diffusion douce avec une ouverture pouvant d'être environ de 25% de la section totale de sortie de la cavité de la bouche 4 de ventilation. Les flèches F1, F2, F3 et F4 montrent une large diffusion du flux orienté sensiblement avec une inclinaison vers le bas de 30° environ par rapport à l'axe du conduit 5. A la figure 8b, les arceaux 2 sont situés partiellement dans l'écoulement. Cependant, comme la vitesse d'écoulement est faible à cet endroit, la turbulence et le bruit provoqués par la présence de ces arceaux 2 restent faibles. Aux figures précédentes, il a toujours été montré une surface circulaire de sortie de la cavité sphérique de la bouche 4 de ventilation. Il est à noter que cela n'est pas limitatif et que la surface de sortie peut présenter une autre forme en étant, par exemple, rectangulaire comme montré pour la surface 7 de la figure 9, montrant aussi les surfaces tridimensionnelles 3 entourant l'ouverture 6 de passage du flux d'air dans le cas d'un aérateur en position de diffusion douce. Les avantages de la présente invention sont nombreux. On pourra citer entre autres : - un nombre de pièces réduit pour la fabrication de l'aérateur composé essentiellement d'une pièce mobile et d'un conduit avec cavité sphérique dans la bouche de ventilation, - une quantité de matière utilisée pour la fabrication de l'aérateur réduite étant donné que la pièce mobile est essentiellement vide, - une fabrication qui ne diffère sensiblement pas des procédés existants, une meilleure efficacité aéraulique tout en assurant les mêmes fonctions que les solutions antérieures connues et cela avec un débit entrant inférieur, ce qui entraîne une diminution de la consommation électrique, un bruit réduit pour le ventilateur du système de climatisation ainsi qu'un bruit de turbulence réduit pour l'aérateur, - un apport d'une fonctionnalité de diffusion douce sans ajout de pièce ou d'un aérateur supplémentaire, contrairement aux aérateurs connus de l'état de la technique. L'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à 10 titre d'exemple. REVENDICATIONS 1. Aérateur pouvant prendre plusieurs positions d'aération et comprenant un conduit (5) d'alimentation en air se terminant par une bouche (4) de ventilation à cavité sphérique contenant une pièce (1) pouvant tourner dans cette bouche (4) pour créer différents courants d'aération, caractérisé en ce que cette pièce (1) est inscrite géométriquement dans une sphère, concentrique avec la cavité de bouche (4) de ventilation, est essentiellement vide en étant d'un seul tenant et présente au moins une surface (3) d'orientation du flux d'air, cette pièce (1) étant délimitée extérieurement localement par des moyens de support (2) de la surface (3). 2. Aérateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de support (2) forment, en outre, les moyens mécaniques de rotation de la pièce (1) dans la bouche (4) de ventilation. 3. Aérateur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la ou les surfaces (3) de la pièce (1) sont tridimensionnelles. 4. Aérateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ou les surfaces (3) sont agencées pour permettre la création de différentes aérations selon la position de la pièce (1) dans la bouche (4) de ventilation. 5. Aérateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de support sont sous la forme d'arceaux (2). 6. Aérateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque arceau (2) s'étend suivant un méridien de la sphère dans laquelle est inscrite la pièce (1). 7. Aérateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de support (2) sont respectivement au nombre dedeux, la ou chaque surface (3) présentant deux points de contact avec chaque arceau (2). 8. Aérateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les surfaces (3) sont au moins au nombre de deux et présentent des incurvations différentes. 9. Aérateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pièce (1) est une pièce en plastique moulé. 10. Système d'aération comportant un aérateur selon l'une quelconque des revendications précédentes. 11. Véhicule automobile comprenant un système d'aération selon la revendication 10.15