Brevet FR3083164A1 — publié le 20200103

Titre de l'invention Aérateur à effet Coanda pour véhicule automobile Domaine de l'invention La présente invention concerne d'une manière générale les aérateurs destinés à diffuser dans l'habitacle d'un véhicule automobile de l'air provenant du système de chauffage, de ventilation et de climatisation dudit véhicule. Arrière-plan de l'invention Un tel aérateur, connu par exemple de la demande de brevet française FR 2 956 065, comporte classiquement au moins un aérateur comprenant un canal délimité par un corps creux et apte à canaliser un flux d'air jusqu'à une ouverture de sortie débouchant dans l'habitacle du véhicule, ainsi qu'une série d'ailettes de déflexion parallèles montées rotative dans ce canal à proximité de l'ouverture de sortie. L'aérateur comprend également un actionneur relié mécaniquement à ces ailettes et permettant à l'utilisateur de commander sa rotation afin d'orienter le flux d'air en sortie du corps. Un volet d'occultation pilotable par un mécanisme de commande dédié est en outre généralement monté pivotant dans le conduit en amont de ces ailettes entre une position d'ouverture maximale et une position de fermeture empêchant le flux d'air canalisé de s'échapper au travers de l'ouverture de sortie. Ces aérateurs qui débouchent généralement sur la planche de bord du véhicule sont inesthétiques et impactent négativement le niveau de qualité perçu par les utilisateurs. Afin de palier à ces inconvénients, la demande de brevet américaine 2014/0357179 propose un aérateur comportant : - un corps creux apte à canaliser un flux d'air depuis une ouverture d'entrée jusqu'à une ouverture de sortie débouchant sur une enceinte ; - un noyau creux de guidage d'air à section ovoïdale logé rigidement dans le corps creux et définissant deux surfaces de guidage 2 d'air à l'opposé l'une de l'autre, les deux surfaces de guidage et le corps creux délimitant ainsi deux canaux d'écoulement aptes à transporter respectivement vers l'ouverture de sortie une première et une seconde quantité d'air en provenance de l'ouverture d'entrée ; et 5 - une ailette s'étendant dans ledit corps creux en amont du noyau de guidage et montée pivotante par son extrémité aval autour d'un axe transversal de sorte à permettre d'ajuster en fonction de sa position le ratio entre les première et seconde quantités d'air. Ainsi, selon la valeur de ce ratio, la direction du flux d'air sortant 10 de l'aérateur et perçu par les utilisateurs sera modifiée. Lorsque les deux quantités d'air sont identiques, le flux d'air sortant s'étend selon une direction parallèle à l'axe du conduit. Un tel aérateur met en oeuvre le phénomène physique connu sous le nom d'effet « Coanda » selon lequel un flux guidé en s'attachant à 15 des surfaces courbes présente une faible perte de charge et génère ainsi peu de bruit. Il présente l'avantage d'être particulièrement esthétique (seule l'extrémité du noyau demeurant visible des usagers tandis que les autres éléments mécaniques étant quant à eux dissimulés) ce qui 20 permet d'améliorer sensiblement le niveau de qualité perçue de l'ensemble de la planche de bord du véhicule. Cependant, avec ce type d'aérateur, la section aéraulique de sortie varie considérablement en fonction de la position de l'ailette située en amont du noyau de guidage. 25 Cette section est ainsi deux fois plus faible lorsque cette ailette occupe sa position extrême basse ou haute que lorsqu'elle occupe sa position intermédiaire, ce qui se traduit par une vitesse de l'air nettement plus importante en sortie de l'aérateur engendrant de la turbulence, des pertes de charges et un bruit de fonctionnement 30 beaucoup plus élevé (gain d'environ 7 à 8 dB). Objet et résumé de l'invention La présente invention vise donc à améliorer la situation. 3 Elle propose à cet effet, un aérateur pour véhicule automobile comportant : - un corps creux apte à canaliser un flux d'air depuis une ouverture d'entrée jusqu'à une ouverture de sortie débouchant sur une 5 enceinte ; - un organe de guidage d'air s'étendant dans ledit corps creux et définissant deux surfaces de guidage d'air à l'opposé l'une de l'autre, les deux dites surfaces de guidage et ledit corps creux délimitant ainsi deux canaux d'écoulement supérieur et inférieur aptes à transporter 10 respectivement vers ladite ouverture de sortie une première et une seconde quantité d'air en provenance de ladite ouverture d'entrée ; et - une première ailette s'étendant dans ledit corps creux en amont du dit organe de guidage et montée pivotante par son extrémité aval autour d'un axe transversal de sorte à permettre d'ajuster en 15 fonction de sa position le ratio entre les première et seconde quantités d'air : caractérisé en ce ledit organe de guidage est constitué par une deuxième ailette montée pivotante par son extrémité amont autour dudit axe transversal, lesdites première et deuxième ailettes étant articulées 20 l'une à l'autre par un mécanisme d'articulation de sorte que l'entrainement à pivotement dans une direction de ladite première ailette entraine également le pivotement synchronisé dans la même direction de ladite deuxième ailette. Ce pivotement synchronisé dans la même direction des deux 25 ailettes permet d'ajuster les dimensions des deux canaux d'écoulement supérieur et inférieur en fonction de la position angulaire de la première ailette de sorte à limiter l'amplitude de variation de la section aéraulique en sortie de l'aérateur induite par le pivotement de cette première ailette. 30 La vitesse de l'air sortant de l'aérateur varie donc peu quelle que soit l'orientation verticale du flux d'air dictée par la position de cette première ailette, ce qui limite les phénomènes de turbulence et de perte de charges et assure un bruit de fonctionnement sensiblement réduit et homogène. 4 Selon des caractéristiques préférées dudit aérateur selon l'invention : - ledit mécanisme d'articulation comporte deux biellettes dont les premières extrémités sont chacune articulées à rotation autour d'un 5 axe transversal respectif sur une dite ailette correspondante, tandis que leurs secondes extrémités sont articulées à rotation l'une à l'autre autour d'un arbre transversal monté à coulissement vertical ; - la biellette articulée à ladite deuxième ailette présente une longueur supérieure à celle de la biellette articulée à ladite première 10 ailette, de sorte que cette deuxième ailette ait un débattement angulaire inférieur à celui de ladite première ailette lors du coulissement vertical dudit arbre ; - ladite première ailette est apte à être déplacée entre une position extrême basse dans laquelle ledit canal d'écoulement inférieur 15 est fermé de sorte que la totalité dudit flux d'air circule dans le ledit canal d'écoulement supérieur, et une seconde position extrême haute où ledit canal d'écoulement supérieur est fermé de sorte que la totalité dudit flux d'air circule dans ledit canal d'écoulement inférieur ; - le rapport de longueur entre les deux dites biellettes est 20 déterminé de sorte que la surface de guidage supérieure de la deuxième ailette soit sensiblement parallèle à la paroi du corps creux située en regard de cette dernière lorsque ladite première ailette occupe sa position extrême basse, et de sorte que la surface de guidage inférieure de cette deuxième ailette soit sensiblement parallèle à la paroi du corps 25 creux situé en regard de cette dernière lorsque ladite première ailette occupe sa position extrême haute ; - ladite deuxième ailette de guidage présente un profil longitudinal biconvexe symétrique doté d'une extrémité aval en pointe ; - ledit axe transversal de pivotement desdites première et 30 deuxième ailettes s'étend dans le plan horizontal médian dudit corps ; - ledit aérateur comporte une rangée d'ailettes de déflexion verticales parallèles montées pivotantes autour d'axes verticaux dans ledit corps en amont desdites première et deuxième ailettes, et étant 5 solidaires en rotation par l'intermédiaire d'un organe de liaison les reliant entre elles ; et/ou - ledit aérateur comporte deux décrochements latéraux ménagés de part et d'autre dudit corps au niveau de la zone de jonction 5 des portions de ce corps hébergeant respectivement lesdites ailettes verticales et ladite première ailette. L'invention vise également sous un second aspect, un véhicule automobile comportant au moins un tel aérateur. 10 Brève description des dessins L'exposé de l'invention sera maintenant poursuivi par la description détaillée d'un exemple de réalisation, donnée ci-après à titre illustratif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels : 15 - la figure 1 représente une vue schématique en coupe verticale axiale d'un aérateur selon l'invention dans laquelle la première et la deuxième ailettes occupent leur position extrême basse ; - la figure 2 est une vue similaire à la figure 1 mais dans laquelle la première et la deuxième ailettes occupent leur position 20 intermédiaire ; - la figure 3 représente une vue schématique partielle en section de dessus du dispositif d'aération selon l'invention ; et - la figure 4 est une vue partielle en perspective du dispositif d'aération selon l'invention montrant le mécanisme d'articulation 25 des première et deuxième ailettes. Description détaillée d'un mode préféré de réalisation Le dispositif d'aération 1 représenté sur les figures est destiné à être implanté sur la planche de bord (non représentée) d'un véhicule 30 afin de diffuser dans l'habitacle de ce véhicule l'air pulsé provenant d'un système de ventilation et/ou de climatisation. Comme illustré sur les figures 1 et 2, l'aérateur 1 comporte un corps creux 2 apte à canaliser un flux d'air F depuis une ouverture 6 d'entrée 3 jusqu'à une ouverture de sortie 4 débouchant dans l'habitacle du véhicule. Dans la suite de cette description, les termes « amont » et « aval » utilisés pour caractériser la position de certains éléments de 5 l'aérateur 1 sont à considérer par rapport au sens de circulation du flux d'air F dans le corps creux 2. Le corps creux 2 est constitué successivement, depuis l'ouverture d'entrée 3 vers celle de sortie 4, par un premier tronçon 5 présentant une section rectangulaire constante, un deuxième tronçon 6 présentant 10 également une section rectangulaire constante de dimension légèrement plus réduite que celle du premier tronçon 5 et relié à ce dernier par un décrochement annulaire rectangulaire 7, ainsi qu'un troisième tronçon 8 présentant un profil longitudinal biconvexe symétrique. Ce troisième tronçon 8 se compose d'une portion amont 8A 15 présentant une section longitudinale verticale s'évasant selon le sens de circulation du flux d'air F, et d'une portion aval 8B présentant une section longitudinale verticale se rétrécissant selon ce même sens de circulation du flux d'air F. L'aérateur 1 comporte également une ailette de guidage d'air 9 20 s'étendant dans la portion aval 8B du troisième tronçon 8 du corps creux 2 et étant montée pivotante par son extrémité amont autour d'un axe horizontal transversal A, s'étendant dans le plan horizontal médian du corps 2 (c'est-à-dire à équidistance des parois supérieure et inférieure du troisième tronçon 8) et étant agencé longitudinalement au 25 niveau du plan vertical de séparation S entre les portions amont SA et aval 8B de ce troisième tronçon 8. Dotée d'une extrémité aval en pointe, l'ailette de guidage 9 présente un profil longitudinal biconvexe symétrique définissant deux surfaces de guidage d'air supérieure 9A et inférieure 9B à l'opposé l'une 30 de l'autre. Les parois supérieure et inférieure des portions aval 8B du troisième tronçon 8, situées respectivement en regard des surfaces de guidage supérieure 9A et inférieure 9B de l'ailette 9, définissent ainsi 7 avec ces dernières deux canaux d'écoulement supérieur 10 et inférieur 11. Ces canaux 10 et 11 sont aptes à transporter respectivement vers l'ouverture de sortie 4 une première et une seconde quantité d'air en 5 provenance de l'ouverture d'entrée 3. Ainsi, en faisant varier l'inclinaison de l'ailette de guidage 9, il est donc possible d'ajuster le ratio entre ces première et seconde quantités d'air. L'aérateur 1 comporte également une ailette de guidage d'air 12 10 s'étendant dans la portion amont 8A du troisième tronçon 8 du corps creux 2. Cette ailette 12 étant montée pivotante par son extrémité aval autour du même axe horizontal transversal A entre une position extrême basse dans laquelle le canal d'écoulement inférieur 11 est fermé 15 (configuration de la figure 1) de sorte que la totalité dudit flux d'air F circule dans ledit canal d'écoulement supérieur 10, et une position extrême haute dans laquelle le canal d'écoulement supérieur 10 est fermé de sorte que la totalité dudit flux d'air F circule dans ledit canal d'écoulement inférieur 11. 20 Les deux ailettes 9 et 12 sont en outre articulées l'une à l'autre par l'intermédiaire d'un mécanisme d'articulation implanté à l'extérieur du corps 2 et comprenant deux biellettes 13, 14. Les premières extrémités des biellettes 12, 13 sont chacune articulées à rotation autour d'un axe transversal respectif B, C sur une 25 ailette correspondante 9, 12, tandis que leurs secondes extrémités sont articulées à rotation l'une à l'autre autour d'un arbre horizontal transversal 15 relié à un organe de commande non représenté et monté à coulissement vertical dans le plan vertical de séparation 5 entre les portions amont 8A et aval SB de ce troisième tronçon S. 30 Pour ce faire et tel qu'illustré par la figure 4, l'arbre 15 est lié rigidement à un coulisseau 16 monté coulissant à l'intérieur et le long d'un logement de guidage orienté verticalement 17. Ainsi, le coulissement de cet arbre 15 dans une direction entraine le pivotement synchronisé dans la même direction des deux ailettes 9 et 8 12, ce qui permet d'ajuster les dimensions des deux canaux d'écoulement supérieur 10 et inférieur 11 en fonction de la position angulaire de l'ailette 12 de sorte à limiter l'amplitude de variation de la section aéraulique en sortie de l'aérateur 1 induite par ce pivotement de 5 l'ailette 12. La vitesse de l'air sortant de l'aérateur 1 varie donc peu quelle que soit l'orientation verticale du flux d'air dictée par la position de cette ailette 12, ce qui limite les phénomènes de turbulence et de perte de charges et assure un bruit de fonctionnement sensiblement réduit et 10 homogène. Tel qu'illustré par la figure 1, les deux biellettes 13, 14 sont agencées de sorte que ces dernières et les deux ailettes 9, 12 soient alignées dans le plan horizontal médian du corps 2 lorsque l'arbre transversal 15 vient se situer au niveau de ce plan horizontal médian 15 (cet arbre 15 étant alors aligné avec l'axe transversal A). Par ailleurs, la biellettel3 articulée à l'ailette 9 présente une longueur supérieure à celle de la biellette 14 articulée à l'ailette 12, de sorte que cette ailette 9 ait un débattement angulaire inférieur à celui de l'ailette 12 lors du coulissement vertical de l'arbre 15. 20 De manière avantageuse, le rapport de longueur entre les deux biellettes 13, 14 est déterminé de sorte que la surface de guidage supérieure 9A de l'ailette 9 soit sensiblement parallèle à la paroi du corps creux 2 située en regard de cette dernière (i.e. :la paroi supérieure de la portion aval 8B du troisième tronçon 8) lorsque l'ailette 25 12 occupe sa position extrême basse (figure 1), et de sorte que la surface de guidage inférieure 9B de cette ailette 9 soit sensiblement parallèle à la paroi du corps creux 2 située en regard de cette dernière (i.e. : la paroi inférieure de la portion aval 8B du troisième tronçon 8) lorsque l'ailette 12 occupe sa position extrême haute. 30 Par « sensiblement », il faut entendre qu'un léger écart de l'ordre de 10° sera admis par rapport à une orientation strictement parallèle tout en restant inclus dans le cadre de l'invention. 9 La variation de l'inclinaison des deux ailettes de guidage 9 et 12, permet d'ajuster le ratio entre les première et seconde quantités d'air ainsi que la direction de sortie du flux d'air F par rapport à l'horizontale. Lorsque l'ailette 12 occupe sa position extrême haute, le canal 5 d'écoulement supérieur 10 est fermé. La totalité du flux d'air F circule alors dans le canal d'écoulement inférieur 11 et ressort de l'ouverture de sortie 4 en étant dirigée vers le haut. Inversement, lorsque l'ailette 12 occupe sa position extrême basse illustrée par la figure 1, le canal d'écoulement inférieur 11 est fermé. La 10 totalité du flux d'air F circule alors dans le canal d'écoulement supérieur 10 et ressort de l'ouverture de sortie 4 en étant dirigée vers bas. Lorsque l'ailette 12 s'étend horizontalement dans une position située à mi-chemin entre ces deux positions extrême haute et extrême basse, la même quantité d'air circule dans les deux canaux d'écoulement 15 supérieur 8 et inférieur 9 de sorte qu'en sortie le flux d'air F est dirigé sensiblement horizontalement. L'aérateur 1 comporte en outre une rangée d'ailettes de déflexion verticales parallèles 18 montées pivotantes dans les premier et deuxième tronçons 5, 6 du corps 2 selon des axes verticaux E, et étant 20 solidaires en rotation par l'intermédiaire d'une tige de liaison 19 les reliant entre elles (voir figure 4). La variation de l'inclinaison de ces ailettes 18 permet ainsi d'ajuster la direction de sortie du flux d'air F par rapport au plan vertical médian du corps creux 2. 25 Comme on peut le voir sur la figure 3, le troisième tronçon 8 du corps creux 2 présente une section horizontale tronconique s'évasant dans le sens de circulation du flux d'air F de sorte que ses parois latérales perturbent le moins possible la circulation aéraulique lorsque ces ailettes verticales 18 sont inclinées. 30 De manière avantageuse, l'inclinaison de sa première paroi latérale 8A vis-à-vis du plan vertical médian du corps 2 sera déterminée de sorte à correspondre à l'inclinaison maximale dans un sens des ailettes verticales 18, tandis que l'inclinaison de la seconde paroi 10 latérale vis-à-vis de ce même plan vertical médian correspondra à l'inclinaison maximale dans l'autre sens de ces ailettes verticales 18. Le déplacement à pivotement des ailettes 18 est assuré de manière classique par l'intermédiaire d'un mécanisme de commande 5 piloté par un unique actionneur non représenté pouvant être translaté horizontalement le long d'un axe transversal horizontal. Tel qu'illustré également sur la figure 3, un décrochement latéral respectif 20 est prévu de part et d'autre du corps 2 au niveau de la jonction entre le deuxième tronçon 6 et le troisième tronçon 8. 10 La présence de ces deux décrochements 16 permet d'empêcher qu'une partie du flux d'air F ne s'infiltre dans les interstices latéraux séparant les extrémités latérales des ailettes 9, 18 et les parois latérales du troisième tronçon 7, de sorte à éviter l'apparition de bruits de fonctionnement parasites sous l'effet des turbulences générées par 15 ces infiltrations. Selon des variantes de réalisation non représentées, le mécanisme d'articulation est différent de celui décrit ci-avant (par exemple, de type à train d'engrenage). Selon d'autres variantes de réalisation non représentées, les 20 ailettes verticales peuvent pivoter sur une plage angulaire d'environ 180° de sorte qu'elles constituent également des moyens d'occultation aptes à obturer entièrement le corps creux de sorte à empêcher le flux d'air de s'échapper au travers de l'ouverture de sortie. Selon encore d'autres variantes de réalisation non représentées, 25 l'aérateur comporte un volet d'occultation spécifique ménagé en amont des ailettes verticales pour obturer le corps creux. Bien entendu, la présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation décrites et représentées, mais englobe également toutes les variantes d'exécution à la portée de l'homme du métier. 30 On notera en particulier que l'aérateur peut également être implanté dans des endroits différents d'un véhicule automobile tels que le plafonnier de toit ou de pavillon, une console centrale disposée entre deux sièges, un pied central séparant deux ouvertures latérales. 11 L'invention n'est en outre pas limitée au domaine automobile : le dispositif de diffusion pouvant par exemple être implanté dans une cloison ou un faux plafond d'un REVENDICATIONS1. Aérateur pour véhicule automobile comportant : - un corps creux (2) apte à canaliser un flux d'air (F) depuis une ouverture d'entrée (3) jusqu'à une ouverture de sortie (4) débouchant sur une enceinte ; - un organe de guidage d'air (9) s'étendant dans ledit corps creux (2) et définissant deux surfaces de guidage d'air (9A, 9B) à l'opposé l'une de l'autre, les deux dites surfaces de guidage (9A, 9B) et ledit corps creux (2) délimitant ainsi deux canaux d'écoulement supérieur (10) et inférieur (11) aptes à transporter respectivement vers ladite ouverture de sortie (4) une première et une seconde quantité d'air en provenance de ladite ouverture d'entrée (3) ; et - une première ailette (12) s'étendant dans ledit corps creux (2) en amont du dit organe de guidage (9) et montée pivotante par son extrémité aval autour d'un axe transversal (A) de sorte à permettre d'ajuster en fonction de sa position le ratio entre les première et seconde quantités d'air : caractérisé en ce ledit organe de guidage est constitué par une deuxième ailette (9) montée pivotante par son extrémité amont autour dudit axe transversal (A), lesdites première et deuxième ailettes (12, 9) étant articulées l'une à l'autre par un mécanisme d'articulation de sorte que l'entrainement à pivotement dans une direction de ladite première ailette (12) entraine également le pivotement synchronisé dans la même direction de ladite deuxième ailette (9). 2. Aérateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit mécanisme d'articulation comporte deux biellettes (13, 14) dont les premières extrémités sont chacune articulées à rotation autour d'un axe transversal respectif (C, D) sur une dite ailette correspondante, tandis que leurs secondes extrémités sont articulées à rotation l'une à l'autre autour d'un arbre transversal (15) monté à coulissement vertical. 13 3. Aérateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la biellette (13) articulée à ladite deuxième ailette (9) présente une longueur supérieure à celle de la biellette (14) articulée à ladite première ailette (12), de sorte que cette deuxième ailette (9) ait un 5 débattement angulaire inférieur à celui de ladite première ailette (12) lors du coulissement vertical dudit arbre (15). 4. Aérateur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite première ailette (12) est apte à être déplacée entre une position extrême basse dans laquelle ledit canal d'écoulement inférieur 10 (11) est fermé de sorte que la totalité dudit flux d'air (F) circule dans le ledit canal d'écoulement supérieur (10), et une seconde position extrême haute où ledit canal d'écoulement supérieur (10) est fermé de sorte que la totalité dudit flux d'air (F) circule dans ledit canal d'écoulement inférieur (11). 15 5. Aérateur selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que le rapport de longueur entre les deux dites biellettes (13, 14) est déterminé de sorte que la surface de guidage supérieure (9A) de la deuxième ailette (9) soit sensiblement parallèle à la paroi du corps creux (2) située en regard de cette dernière lorsque ladite première 20 ailette (12) occupe sa position extrême basse, et de sorte que la surface de guidage inférieure (9B) de cette deuxième ailette (9) soit sensiblement parallèle à la paroi du corps creux (2) situé en regard de cette dernière lorsque ladite première ailette (12) occupe sa position extrême haute. 25 6. Aérateur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite deuxième ailette de guidage (9) présente un profil longitudinal biconvexe symétrique doté d'une extrémité aval en pointe. 7. Aérateur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit axe transversal de pivotement (A) desdites première et 30 deuxième ailettes (12, 9) s'étend dans le plan horizontal médian dudit corps (2). 8. Aérateur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte une rangée d'ailettes de déflexion verticales parallèles (18) montées pivotantes autour d'axes verticaux (E) dans ledit corps (2) 14 en amont desdites première et deuxième ailettes (12, 9), et étant solidaires en rotation par l'intermédiaire d'un organe de liaison (19) les reliant entre elles. 9. Aérateur selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en 5 ce qu'il comporte deux décrochements latéraux (20) ménagés de part et d'autre dudit corps (2) au niveau de la zone de jonction des portions de ce corps hébergeant respectivement lesdites ailettes verticales (18) et ladite première ailette (12). 10. Véhicule automobile comportant au moins un aérateur selon 10 l'une des revendications 1 à 9.