Brevet FR2960186A1 — publié le 20111125

DP-318406 Système de ventilation et d'air conditionné DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un système de ventilation et d'air conditionné pour véhicule et plus particulièrement le mélange et la distribution des flux d'air. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION Des systèmes de ventilation et d'air conditionné équipent maintenant la quasi-totalité des véhicules neufs. L'architecture générale d'un système est connue : un flux d'air entrant, aspiré par un ventilateur, passe par un évaporateur puis se divise en un flux d'air chaud passant par un radiateur et en un flux d'air froid évitant le radiateur. Les deux flux d'air se rejoignent ensuite dans une zone de mélange créant un flux d'air tiède. Enfin les flux d'air empruntent divers conduits de sorties qui les dirigent, au choix de l'utilisateur, vers des régions différentes du véhicule. Le choix de l'utilisateur s'exprime selon la puissance du souffle, la température des flux d'air et la direction dans laquelle ils sont envoyés. Si la puissance peut être réglée en agissant directement sur le ventilateur, l'ajustement des paramètres température et direction met en oeuvre plusieurs dispositifs. Des volets pivotants internes facilitent, ou non, selon leur orientation, le passage de l'air par le radiateur. Ils déterminent ainsi les quantités d'air froid et d'air chaud mélangées. D'autres volets ouvrent ou ferment des sorties... Ces dispositifs de volets pivotants, ou de fenêtres ou encore de parois mobiles, font l'objet de recherches et développements constants dans le but d'améliorer les performances et le confort. Cette activité va de pair avec la simplification des systèmes et l'optimisation des coûts car les systèmes d'air conditionné ne sont plus réservés aux véhicules de luxe mais équipent maintenant les plus petits véhicules. De la demande européenne EP 1 247 367 on connait un volet à deux palettes montées de part et d'autre d'un axe de rotation. La température de l'air est modulée en fonction de la position angulaire du volet double qui ouvre ou ferme le passage d'air au travers du radiateur. L'air est ensuite dirigé vers une région ou l'autre du véhicule en fonction de l'orientation d'autres volets. De la demande française FR 04 13579 on connait un dispositif de distribution des flux d'air sortants d'un système d'air conditionné. Le dispositif comporte trois éléments rotatifs autour d'un axe commun. Les flux d'air sont dirigés vers des régions du véhicule en fonction de la position angulaire du dispositif. De tels systèmes sont complémentaires. Ils organisent les flux d'air selon la température ou bien selon la région du véhicule. En conséquence, les systèmes d'air conditionné présentent l'inconvénient de nécessiter au moins deux organes indépendants, un pour ajuster la température de l'air et l'autre pour diriger le flux vers la, ou les, région souhaitée du véhicule. Cette multiplicité de dispositifs pose des problèmes de compacité et de complexité de l'ensemble. RESUME DE L'INVENTION La présente invention vise à remédier aux inconvénients mentionnés précédemment en proposant une solution simple efficace et économique. Dans ce but est atteint grâce à un système de ventilation et d'air conditionné pour véhicule automobile comprenant un boitier dans lequel l'air est prévu pour circuler, depuis une entrée vers au moins deux conduits de sortie, selon un premier parcours passant par un élément chauffant pour former un flux d'air chaud et selon un second parcours évitant l'élément chauffant pour former un flux d'air froid. Les deux parcours se rejoignent dans une zone de mélange et d'orientation des flux d'air chaud et d'air froid, ladite zone étant connectée aux deux conduits de sortie. Le système est avantageusement pourvu en outre d'un élément mobile formant un dispositif intégré de mélange et d'orientation. Celui-ci, agencé dans la zone de mélange et d'orientation, réalise à la fois le mélange des flux d'air chaud et d'air froid et la répartition des flux d'air dans les conduits de sortie. Cet élément mobile présente l'avantage de combiner les fonctions mélange et orientation de sorte qu'un seul dispositif est nécessaire pour réaliser les deux fonctions. Le système est de plus pourvu d'un dispositif de commande pouvant placer l'élément mobile dans au moins deux positions distinctes correspondant à deux répartitions distinctes des flux d'air par rapport aux conduits de sortie. Grâce au dispositif intégré de mélange et d'orientation, le dispositif de commande est avantageusement simplifié au regard de l'art antérieur, la température et le mode de fonctionnement étant commandé ensemble et non plus séparément. La zone de mélange et d'orientation a le volume d'un premier cylindre de révolution ayant un axe principal, et dans lequel l'élément mobile occupe un volume inscrit dans un second cylindre de révolution, le second cylindre étant coaxial et ajusté au premier cylindre de sorte que l'élément mobile est monté pivotant autour de l'axe principal. La commande se fait simplement selon un seul degré de liberté qui 10 consiste à tourner l'élément mobile pour l'immobiliser dans une position déterminée. De plus, l'élément mobile comprend une pluralité de parois axiales définissant au moins un canal droit et un canal coudé de sorte qu'un flux d'air entrant dans le canal droit s'écoule de part en part de l'élément mobile sans 15 changement substantiel de direction, et qu'un flux d'air entrant dans le canal coudé s'écoule en opérant un changement de direction. L'assemblage de parois axiales crée une géométrie avantageusement simple. Le système d'air conditionné est pourvu d'une sortie dégivrage, d'une 20 sortie haute et d'une sortie basse. Un mode de fonctionnement du système est sélectionné par rotation et positionnement angulaire de l'élément mobile de sorte que le canal droit et le canal coudé interconnectent les parcours chaud et froid avec les conduits de sorties désirés. Ce mode de fonctionnement est simple, une position angulaire de 25 l'élément mobile correspondant à un mode déterminé de fonctionnent. Précisément, l'élément mobile peut être immobilisé dans une position angulaire de dégivrage. Le canal droit interconnecte alors le parcours chaud avec le conduit de sortie dégivrage, le parcours froid étant obturé par une paroi axiale de l'élément mobile. 30 Également, l'élément mobile peut être immobilisé dans une position angulaire haute et froide. Le canal droit interconnecte alors le parcours froid avec le conduit de sortie haute, le parcours chaud étant obturé par une paroi axiale de l'élément mobile. De même, l'élément mobile peut être immobilisé dans une position angulaire combinée haut&froid et bas&chaud. Le canal droit interconnecte alors le parcours froid avec le conduit de sortie haute tandis que le canal coudé interconnecte le parcours chaud avec le conduit de sortie basse. De plus, l'élément mobile peut être immobilisé dans une position angulaire intermédiaire dégivrage&haut-température moyenne. Le canal droit interconnecte alors à la fois les parcours chaud et froid avec les conduits de sorties dégivrage et haute. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit, et en regard des figures annexées, données à titre d'exemple non limitatif et sur lesquelles: - les figures 1 à 4 sont des vues en coupe, selon un plan A-A, qui représentent un système d'air conditionné selon l'invention. Les figures se distinguent les unes des autres par le mode de fonctionnement représenté. La figure 1 illustre le mode dégivrage. La figure 2 illustre le mode haut et froid. La figure 3 illustre un mode combiné haut et froid et bas et chaud. La figure 4 illustre un mode intermédiaire dégivrage haut - température moyenne. - la figure 5 est une vue en coupe, selon le même plan de coupe A-A, et qui représente la zone de mélange et d'orientation du système. - la figure 6 est une vue en coupe, selon le même plan de coupe A-A, qui représente le dispositif de mélange et d'orientation des flux d'air. Le dispositif est agrandi de sorte à facilement en repérer les particularités de construction. - la figure 7 est une vue en perspective du dispositif de mélange et d'orientation des flux d'air selon l'invention. DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES Sur les figures 1 à 4, on a représenté à titre non limitatif un exemple de système d'air conditionné 10 selon l'invention. Le système 10 comprend un boitier 12 dans lequel circule de l'air d'amont en aval depuis une entrée d'air 14 jusqu'à trois sorties d'air 16, 18 et 20. L'entrée d'air 14 se fait au centre d'une turbine (non représentée) qui comprime et donne à l'air une vélocité selon un flux d'entrée Fl dirigé vers les sorties 16, 18 et 20. Chaque sortie est prolongée par un conduit: un conduit de sortie dégivrage 16, un conduit de sortie haute 18, également appelée sortie « ventilation », et un conduit de sortie basse 20 également appelée sortie «pieds ». A l'intérieur du boitier 12 sont placés un évaporateur 22, un radiateur 24 et un dispositif intégré 26 de mélange et d'orientation des flux d'air. Ce dispositif est un élément mobile 26 pourvu d'un canal droit Cl et d'un canal coudé C2. Le flux d'entrée d'air Fl passe au travers de l'évaporateur 22 puis se divise en un flux d'air F2 qui se réchauffe en suivant un parcours chaud P2 comprenant le radiateur 24 et en un flux d'air F3 qui reste froid en suivant un parcours froid P3 qui évite le radiateur 24. Les flux d'air F2 et F3 se rejoignent ensuite dans une zone de mélange et d'orientation V1 (Figure 5) où est placé l'élément mobile 26. Les canaux Cl et C2 de l'élément mobile 26 interconnectent d'amont en aval les parcours chaud P2 et froid P3 avec les conduits de sorties 16, 18 et 20. Les flux d'air chaud F2 et d'air froid F3 sont ainsi maintenus séparés ou bien sont mélangés puis dirigés vers les conduits de sorties. De manière optionnelle, un radiateur électrique additionnel 25, dont l'emplacement est symbolisé en traits pointillés dans les Figures 1 à 5, peut être ajouté dans le parcours chaud P2 de sorte à accélérer, si nécessaire, le réchauffage du flux d'air F2. L'évaporateur 22 est placé à proximité de l'entrée 14 et occupe toute la section du boitier 12. Le radiateur 24 est placé en aval de l'évaporateur 22 et n'occupe qu'une partie de la section du boitier 12. Tels que représentés sur la Figure 5, les parcours P2, P3 et les conduits de sorties 16, 18 et 20 convergent au pourtour d'un cylindre V1 qu'ils laissent libre entre eux. Les flux d'air entrent et sortent du cylindre V1 perpendiculairement à son l'axe Al. Le cylindre V1 est la zone de mélange et d'orientation des flux d'air. Tel que représenté sur les Figures 5 et 6, l'élément mobile 26 s'inscrit dans un volume cylindrique V2 de révolution d'axe A2 et de rayon R2 très légèrement inférieur au rayon Rl du cylindre V1. Tel que représenté sur les Figures 1 à 4, l'élément mobile 26 est agencé dans le volume cylindrique V1 de sorte que les axes Al et A2 soient confondus, l'élément mobile 26 pouvant tourner autour de l'axe principal Al. Un dispositif de commande 27, électrique mécanique ou autre, permet à un utilisateur de sélectionner un mode de fonctionnement du système 10. Pour ce faire, le dispositif 27 contrôle le pivotement de l'élément mobile 26 autour de l'axe principal Al et son immobilisation entre plusieurs positions angulaires distinctes, chaque position angulaire correspondant à un mode de fonctionnement du système 10. Plus facilement visible sur la Figure 6, l'élément mobile 26 comprend une première paroi 28 et une deuxième paroi 30. Les parois 28 et 30 ont chacune une surface intérieure et une surface extérieure au cylindre V2. Toutes les surfaces sont des surfaces réglées parallèles à l'axe A2. Dans le but de faciliter la description nous repérons, en considérant la Figure 6, six arêtes significatives du cylindre V2. En tournant autour de l'axe A2 dans le sens trigonométrique, nous repérons successivement une première arête 31, une deuxième arête 32, une troisième arête 33, une quatrième arête 34, une cinquième arête 35 et une sixième arête 36. Les troisième 33 et quatrième 34 arêtes sont proches l'une de l'autre. Les première 31 et quatrième 34 arêtes sont quasiment diamétralement opposées. La première paroi 28 est délimitée par les quatre premières arêtes 31, 32, 33 et 34 entre lesquelles s'étendent quatre surfaces réglées axiales. Entre les arêtes 31 et 32 s'étend une première surface 41 selon une portion du cylindre de révolution V2. Entre les arêtes 32 et 33 s'étend une seconde surface 42 courbée à l'intérieur du cylindre V2. Entre les arêtes 33 et 34 s'étend une troisième surface 43 selon une portion du cylindre de révolution V2. Entre les arêtes 34 et 31 s'étend une quatrième surface 44 quasi diamétrale. Les trois premières surfaces 41, 42, 43 constituent la surface extérieure de la première paroi 28. La quatrième surface 44 est la surface intérieure de la première paroi 28. La deuxième paroi 30 est délimitée par les cinquième et sixième arêtes 35 et 36 entre lesquelles s'étendent une cinquième surface 45 et une sixième surface 46 toutes deux réglées et axiales. La cinquième surface 45 s'étend selon une portion du cylindre de révolution V2. La sixième surface 46 s'étend selon une surface quasi plane. La cinquième surface 45 est la surface extérieure de la deuxième paroi 30. La sixième surface 46 est la surface intérieure de la deuxième paroi 30. Les surfaces intérieures 44 et 46 sont sensiblement parallèles et délimitent entre elles le canal droit Cl. La deuxième surface 42 de la première paroi 28, fortement incurvée à l'intérieur du cylindre V2 délimite le canal coudé C2. Plus facilement visible sur la Figure 7, les première et deuxième parois 28 et 30 sont solidaires l'une de l'autre grâce à trois disques pleins 48, 50, 52 transversaux à l'axe A2 et venus de matières avec les parois. Un disque 50 est centré entre les extrémités et divise chacun des canaux droit Cl et coudé C2 en deux moitiés. La présence du disque central 50 et son orientation selon le sens d'écoulement du flux d'air dans le canal droit Cl ou dans le canal coudé C2 ne perturbe pas les écoulements des flux d'air aussi, il est considéré que les deux parties du canal droit Cl, et du canal coudé C2, ne forment qu'un canal droit Cl et qu'un canal coudé C2. D'autres alternatives de construction sont possibles notamment selon la forme et le nombre des éléments de maintient, ici des disques. Egalement, comme représenté sur la Figure 7, des évidements 54 et 56 des parois 28 et 30 sont possibles dans le but d'alléger l'élément mobile 26 et d'en faciliter la fabrication par moulage. Le fonctionnement du système selon l'invention est maintenant décrit et illustré à titre d'exemples non limitatifs. Différents modes de fonctionnement du système peuvent être sélectionnés. La Figure 1 illustre un mode de fonctionnement dégivrage. L'élément mobile 26 est orienté de sorte que le canal droit Cl interconnecte le parcours chaud P2 avec la sortie dégivrage 16. Le flux chaud F2 sortant du radiateur 24 est dirigé vers la sortie dégivrage 16 en passant par le canal droit Cl. La deuxième paroi 30 obture le parcours froid P3. La Figure 2 illustre un mode haut&froid. L'élément mobile 26 est orienté de sorte que le canal droit Cl interconnecte le parcours froid P3 avec la sortie haute 18. Le flux froid F3 est dirigé vers la sortie haute 18, tandis que la première paroi 28 obture le parcours chaud P2 et que la deuxième paroi 30 obture la sortie dégivrage 16. La Figure 3 illustre un mode combiné haut&froid et bas&chaud. Ce mode est obtenu après une légère rotation horaire de l'élément mobile 26 par rapport au mode haut&froid de la Figure 2. L'élément mobile 26 est maintenant orienté de sorte que le flux froid F3 continue de passer par le canal droit Cl qui le dirige vers la sortie haute 18, alors que le flux chaud F2 passe par le canal coudé C2, en y opérant un changement de direction pour s'écouler vers la sortie basse 20. La Figure 4 illustre un mode intermédiaire dégivrage&haut-température moyenne. L'élément mobile 26 est orienté de sorte que le canal droit Cl interconnecte à la fois les parcours chaud P2 et froid P3 avec les sorties dégivrage 16 et haute 18. Ainsi, les flux F2 et F3 se mélangent au sein même de l'élément mobile 26 pour créer un flux d'air tiède F4 dirigé vers les sorties dégivrage 16 et haute 18. REVENDICATIONS1. Système de ventilation et d'air conditionné (10) pour véhicule automobile comprenant un boitier (12) dans lequel l'air est prévu pour circuler, depuis une entrée (14) vers au moins deux conduits de sortie (16, 18, 20), selon un premier parcours (P2) passant par un élément chauffant (24) pour former un flux d'air chaud (F2) et selon un second parcours (P3) évitant l'élément chauffant (24) pour former un flux d'air froid (F3), les deux parcours (P2, P3) se rejoignant dans une zone (V 1) de mélange et d'orientation des flux d'air chaud (F2) et d'air froid (F3), ladite zone (Vl) étant connectée aux deux conduits de sortie (16, 18, 20), caractérisé en ce que le système (10) est pourvu en outre d'un élément mobile (26) formant un dispositif intégré de mélange et d'orientation qui réalise à la fois le mélange des flux d'air chaud (F2) et d'air froid (F3) et la répartition des flux d'air dans les conduits de sortie (16, 18, 20), l'élément mobile (26) étant agencé dans la zone (V1) de mélange et d'orientation, un dispositif de commande (27) pouvant placer l'élément mobile (26) dans au moins deux positions distinctes correspondant à deux répartitions distinctes des flux d'air par rapport aux conduits de sortie (16, 18, 20). 2. Système (10) selon la revendication 1 dans lequel la zone (Vl) de mélange et d'orientation a le volume d'un premier cylindre de révolution ayant un axe principal (Al), et dans lequel l'élément mobile (26) occupe un volume (V2) inscrit dans un second cylindre de révolution, le second cylindre (V2) étant coaxial et ajusté au premier cylindre (V1) de sorte que l'élément mobile (26) est monté pivotant autour de l'axe principal (Al). 3. Système (10) selon la revendication 2 dans lequel l'élément mobile (26) comprend une pluralité de parois axiales (28, 30) définissant au moins un canal droit (Cl) et un canal coudé (C2) de sorte qu'un flux d'air entrant dans le canal droit (Cl) s'écoule de part en part de l'élément mobile (26) sans changement substantiel de direction, et qu'un flux d'air entrant dans le canal coudé (C2) s'écoule en opérant un changement de direction. 9 4. Système (10) d'air conditionné selon la revendication 3 pourvu d'une sortie dégivrage (16), d'une sortie haute (18) et d'une sortie basse (20) caractérisé en ce qu'un mode de fonctionnement du système est sélectionné par rotation et positionnement angulaire de l'élément mobile (26) de sorte que le canal droit (Cl) et le canal coudé (C2) interconnectent les parcours chaud (P2) et froid (P3) avec les conduits de sorties (16, 18, 20) désirés. 5. Système (10) d'air conditionné selon la revendication 4 caractérisé en ce que l'élément mobile (26) peut être immobilisé dans une position angulaire de dégivrage dans laquelle le canal droit (Cl) interconnecte le parcours chaud (P2) avec le conduit de sortie dégivrage (16), le parcours froid (P3) étant obturé par une paroi axiale (28) de l'élément mobile (26). 6. Système (10) d'air conditionné selon une quelconque des revendications 4 ou 5 caractérisé en ce que l'élément mobile (26) peut être immobilisé dans une position angulaire haut&froid dans laquelle le canal droit (Cl) interconnecte le parcours froid (P3) avec le conduit de sortie haute (18), le parcours chaud (P2) étant obturé par une paroi axiale (30) de l'élément mobile (26). 7. Système (10) d'air conditionné selon une quelconque des revendications 4 à 6 caractérisé en ce que l'élément mobile (26) peut être immobilisé dans une positon angulaire combinée haut&froid et bas&chaud dans laquelle le canal droit (Cl) interconnecte le parcours froid (P3) avec le conduit de sortie haute (18) tandis que le canal coudé (C2) interconnecte le parcours chaud (P2) avec le conduit de sortie basse (20). 8. Système (10) d'air conditionné selon une quelconque des revendications 4 à 7 caractérisé en ce que l'élément mobile (26) peut être immobilisé dans une position angulaire intermédiaire dégivrage&haut-température moyenne dans laquelle le canal droit (Cl) interconnecte à la fois les parcours chaud (P2) et froid (P3) avec les conduits de sorties dégivrage (16) et haute (18).