Brevet FR3088856A1 — publié le 20200529

Description Titre de l'invention : Aérateur mince à effet Coanda pour véhicule automobile Domaine technique [0001] 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. Technique antérieure [0002] 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. [0003] 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. [0004] 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. [0005] Afin de palier à ces inconvénients, la demande de brevet américaine 2014/0357179 propose un aérateur comportant : [0006] 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 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 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. [0007] Ainsi, selon la valeur de ce ratio, la direction du flux d'air sortant de l'aérateur et 2 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. [0008] 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 des surfaces courbes présente une faible perte de charge et génère ainsi peu de bruit. [0009] 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 permet d'améliorer sensiblement le niveau de qualité perçue de l'ensemble de la planche de bord du véhicule. [0010] Cependant, avec ce type d'aérateur, la section aéraulique de sortie varie considé- rablement en fonction de la position de l'ailette située en amont du noyau de guidage. [0011] 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 beaucoup plus élevé (gain d'environ 7 à 8 dB). [0012] Afin de limiter l'amplitude de variation de la section aéraulique en sortie de l'aérateur, la demande de brevet français non encore publiée et déposée par le demandeur sous le numéro FR 1855935 divulgue 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, une première ailette s'étendant dans ledit corps creux en étant montée pivotante par son extrémité amont autour d'un axe transversal et définissant deux surfaces de guidage d'air à l'opposé l'une de l'autre délimitant avec ledit corps creux deux canaux d'écoulement supérieur et inférieur aptes à transporter respectivement vers ladite ouverture de sortie une première et une seconde quantité d'air en provenance de ladite ouverture d'entrée, et une deuxième ailette s'étendant dans ledit corps creux en amont de ladite première ailette et montée pivotante par son extrémité aval autour dudit axe transversal de sorte à permettre d'ajuster en fonction de sa position le ratio entre les première et seconde quantités d'air, lesdites première et deuxième ailettes sont articulées l'une à l'autre par un mécanisme d'articulation à biellettes implanté à l'extérieur du corps creux et agencé de sorte que l'entrainement à pivotement dans une direction de ladite deuxième ailette entraine également le pivotement synchronisé dans la même direction de ladite première ailette. [0013] Toutefois, ce mécanisme d'articulation s'avère assez complexe à mettre en oeuvre et présente en outre des risques non négligeables de blocage par arc-boutement. Exposé de l'invention 3 [0014] La présente invention vise donc à améliorer la situation. [0015] 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 enceinte, une première ailette s'étendant dans ledit corps creux en étant montée pivotante par son extrémité amont autour d'un axe transversal et définissant deux surfaces de guidage d'air à l'opposé l'une de l'autre délimitant avec ledit corps creux deux canaux d'écoulement supérieur et inférieur aptes à transporter respectivement vers ladite ouverture de sortie une première et une seconde quantité d'air en provenance de ladite ouverture d'entrée, et une deuxième ailette s'étendant dans ledit corps creux en amont de ladite première ailette et montée pivotante par son extrémité aval autour dudit axe transversal de sorte à permettre d'ajuster en fonction de sa position le ratio entre les première et seconde quantités d'air, lesdites première et deuxième ailettes étant articulées l'une à l'autre par un mécanisme d'articulation de sorte que l'entraincment à pivotement dans une direction de ladite deuxième ailette entraine également le pivotement synchronisé dans la même direction de ladite première ailette ; caractérisé en ce que ledit mécanisme d'articulation comporte un premier pignon centré sur ledit axc transversal et lié rigidement avec ladite deuxième ailette, un deuxième pignon monté à libre rotation sur un doigt transversal solidaire dudit corps creux et engrainé avec ledit premier pignon, ainsi qu'un arc centré sur ledit axc transversal et lié rigidement à ladite première ailette, la tranche interne dudit arc présentant une denture engrainée avec ledit deuxième pignon. [0016] L'utilisation d'un tel mécanisme d'articulation permet de gérer de manière syn- chronisée avec un rapport de transmission prédéterminé le pivotement des deux ailettes et donc la directivité du flux d'air sortant de l'aérateur. [0017] Ce type de mécanisme à train épicycloïdal présente en outre l'avantage d'être parti- culièrement fiable tout en présentant un coût de revient très raisonnable du fait de sa conception relativement simple. [0018] Selon des caractéristiques préférées de l'aérateur selon l'invention, prises seules ou en combinaison : [0019] le rapport de transmission entre la vitesse de rotation dudit arc denté et la vitesse dudit premier pignon est inférieur à un, de sorte que ladite première ailette ait une vitesse de rotation inférieure à celle de ladite deuxième ailette ; ladite deuxième ailette est apte à être déplacée entre une position extrême basse dans laquelle ledit canal d'écoulement inférieur 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 ; ledit rapport de transmission est déterminé de sorte que la surface de guidage supérieure de la première ailette soit sensiblement parallèle à la paroi du corps creux située en regard de cette dernière lorsque ladite deuxième ailette occupe sa position extrême basse, et de sorte que la surface de guidage inférieure de cette première ailette soit sensiblement parallèle à la paroi du corps creux située en regard de cette dernière lorsque ladite deuxième ailette occupe sa position extrême haute ; ledit premier pignon est porté par une extrémité d'une première tige transversale formant ledit axe de pivotement et traversant les extrémités amont et aval imbriquées desdites ailettes ainsi qu'une paroi latérale dudit corps creux ; ledit arc est porté par une extrémité d'une seconde tige transversale fixée par son autre extrémité sur une tranche latérale de ladite première ailette, ladite seconde tige traversant une lumière oblongue en arc de cercle ménagée dans ladite paroi latérale et étant centrée sur ledit axe de pivotement ; ledit mécanisme d'articulation comporte des moyens de commande aptes à permettre à un usager d'entraîner à rotation ledit arc ; lesdits moyens de commande sont constitués par la tranche externe dudit arc dont la surface est striée ou revêtue d'une couche de matériau anti-dérapant ; ledit aérateur comporte une rangée d'ailettes de déflexion verticales parallèles montées pivotantes autour d'axes verticaux dans ledit corps creux en amont desdites première et deuxième ailettes, et étant solidaires en rotation par l'intermédiaire d'un organe de liaison les reliant entre elles. [0020] L'invention concerne également sous un second aspect, un véhicule automobile comportant au moins un tel aérateur. Brève description des dessins [0021] 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 : [0022] [fig.]] est une vue simplifiée en coupe longitudinale verticale de l'aérateur selon l'invention dans laquelle la première et la deuxième ailettes occupent leur position intermédiaire ; [0023] [fig.2] représente une vue similaire à la figure 2 dans laquelle la première et la deuxième ailettes occupent leur position extrême basse ; [0024] [fig.3] une vue en perspective prise de trois quart clos d'une partie latérale de l'aérateur de la figure 1 portant le mécanisme d'articulation ; et [0025] [fig.4] représente une vue latérale en élévation de l'aérateur de la figure I. Description des modes de réalisation [0026] On définit sur les figures un repère orthogonal XYZ comprenant trois axes perpendi- culaires deux à deux, à savoir : [0027] un axe X, définissant une direction longitudinale, parallèle à l'axe longitudinal du véhicule, un axe Y, définissant une direction transversale, horizontale, qui avec l'axe X définit un plan XY horizontal, et un axe Z, définissant une direction verticale, perpendiculaire au plan XY horizontal. [0028] Les figures I à 4 représentent un aérateur I destiné à être implanté sur la planche de bord (non représentée) d'un véhicule afin de diffuser dans l'habitacle de cc véhicule l'air pulsé provenant d'un système de ventilation et/ou de climatisation. [0029] Tel qu'illustré sur les figures 1 et 2, cet aérateur I comporte 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 dans l'habitacle du véhicule. [0030] Dans la suite de cette description, les termes « amont » et « aval » utilisés pour ca- ractériser la position de certains éléments de l'aérateur I sont à considérer par rapport au sens de circulation du flux d'air F dans le corps creux 2. [0031] Lc 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 également une section rectangulaire constante de dimension légèrement plus réduite que celle du premier tronçon 5 et relié à cc dernier par un décrochement annulaire rectangulaire 7, ainsi qu'un troisième tronçon 8 présentant un profil longitudinal biconvexe symétrique. [0032] Ce troisième tronçon 8 se compose d'une portion amont 8A 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. [0033] L'aérateur 1 comporte également une première ailette de guidage d'air 9 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 6 niveau du plan vertical de séparation S entre les portions amont 8A et aval 8B de ce troisième tronçon 8. [0034] Dotée d'une extrémité aval en pointe, l'ailette de guidage 9 présente un profil lon- gitudinal biconvexe symétrique définissant deux surfaces de guidage d'air supérieure 9A et inférieure 9B à l'opposé l'une de l'autre. [0035] 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 avec ces dernières deux canaux d'écoulement supérieur 10 et inférieur 11. [0036] 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 provenance de l'ouverture d'entrée 3. [0037] L'aérateur 1 comporte également une deuxième ailette de guidage d'air 12 s'étendant dans la portion amont 8A du troisième tronçon 8 du corps creux 2. [0038] Cette deuxième 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 (configuration de la figure 2) 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. [0039] Ainsi, en faisant varier son inclinaison, il est possible d'ajuster le ratio entre les première et seconde quantités d'air et donc la direction de sortie du flux d'air F par rapport à l'horizontale. [0040] Les deux ailettes 9 et 12 sont en outre articulées l'une à l'autre par l'intermédiaire d'un mécanisme d'articulation 20 que l'on va maintenant décrire à l'appui des figures 3 et 4. [0041] Ce mécanisme d'articulation 20 comporte une première tige transversale 21 formant l'axe de pivotement A et traversant les extrémités amont et aval imbriquées des première et deuxième ailettes 9, 12, ainsi qu'une paroi latérale 2A du corps creux 2 (figure 3). [0042] Présentant en l'espèce une section en croix, la première tige 21 est solidaire en rotation avec la deuxième ailette 12 tandis qu'elle traverse à libre rotation la première ailette 9 au niveau d'un orifice circulaire non visible sur les figures. [0043] La tige 21 est en outre ven-ouillée en translation vis-à-vis des deux ailettes 9, 12 de sorte que cette tige 21 et la deuxième ailette 12 sont liées rigidement l'une à l'autre. [0044] L'extrémité saillante de cette première tige 21 porte un premier pignon 22 centré sur l'axe A et engrainé avec un deuxième pignon 23 monté à libre rotation sur un doigt transversal 24 prenant racine sur la face extérieure de la paroi latérale 2A du corps 7 creux 2. [0045] Le mécanisme 20 comprend également une seconde tige cylindrique transversale 25 fixée par l'une de ses extrémités sur la tranche latérale de la première ailette 9 située en regard de la paroi latérale 2A, cette tige 25 traversant une lumière oblongue en arc de cercle 26 ménagée dans la paroi latérale 2A et étant centrée sur l'axe de pivotement A des deux ailettes 9 et 12. [0046] L'extrémité saillante de cette seconde tige 25 porte un arc 27 centré sur l'axe de pi- votement A et dont la tranche interne présente une denture engrainée avec le deuxième pignon 23. [0047] Le premier pignon 22, le deuxième pignon 23 et l'arc denté 27 constituent ainsi res- pectivement le pignon planétaire central, le pignon satellite et la couronne planétaire d'un train épicycloïdal. [0048] Le mécanisme 20 comprend enfin des moyens de commande accessibles depuis l'extérieur du corps creux 2 et permettant à l'usager d'entrainer à rotation vers le haut ou vers le bas l'arc denté 27 et donc les deux ailettes 9, 12. [0049] Ces moyens de commande sont ici constitués par la tranche externe de l'arc denté 27 dont la surface est avantageusement striée ou revêtue d'une couche de matériau antidérapant afin de faciliter sa préhension par le doigt d'un usager. [0050] Ainsi, le déplacement dans une direction (i.c. : vers le haut ou vers le bas) de l'arc denté 27 entraine le pivotement synchronisé dans la même direction de la première ailette 9 (à laquelle cet arc 27 est lié rigidement) et de la deuxième ailette 12 (via le pignon planétaire central 22 et le pignon satellite 23), 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 l'ailette 12. [0051] 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 assure un bruit de fonctionnement sensiblement homogène et discret. [0052] Tel qu'illustré par la figure 4, les deux pignons 22, 23 et l'arc denté 27 sont agencés de sorte que les deux ailettes 9, 12 soient alignées dans le plan horizontal médian du corps 2 lorsque le deuxième pignon 22 est engrainé au milieu de la denture de l'arc 27. [0053] Par ailleurs, le rapport de transmission entre la vitesse de rotation de l'arc denté 27 (égale à celle de la première ailette 9) et la vitesse du premier pignon 22 (égale à celle de la deuxième ailette 12) est inférieur à un, de sorte que la première ailette 9 ait une vitesse de rotation inférieure à celle de l'ailette 12 (c'est-à-dire un débattement angulaire inférieur). [0054] De manière avantageuse, ce rapport de transmission est déterminé de sorte que la surface de guidage supérieure 9A de l'ailette 9 soit sensiblement parallèle à la paroi du 8 corps creux 2 située en regard de cette dernière (i.c. :la paroi supérieure de la portion aval 8B du troisième tronçon 8) lorsque l'ailette 12 occupe sa position extrême basse (figure 2), 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.c. : la paroi inférieure de la portion aval 8B du troisième tronçon 8) lorsque l'ailette 12 occupe sa position extrême haute. [0055] 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. [0056] Dans l'exemple de réalisation représenté sur les figures, le rapport de transmission est égal à1,4 (le débattement angulaire de la première ailette 9 étant ainsi inférieur de moitié à celui de la deuxième ailette 12). [0057] Tel qu'illustré sur la figure 1, 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 solidaires en rotation par l'intermédiaire d'une tige de liaison (non visible sur les figures) les reliant entre elles. [0058] 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. [0059] Le déplacement à pivotement des ailettes 18 est assuré de manière classique par l'intermédiaire d'un mécanisme de commande dédié non représenté et piloté par un actionneur pouvant être translaté horizontalement le long d'un axe transversal horizontal. [0060] Selon des variantes de réalisation non représentées, le rapport de réduction entre les vitesses angulaires de la première et de la deuxième ailette est différent, ce dernier étant par exemple compris entre 1/1 et 1/3. [0061] Selon d'autres variantes de réalisation non représentées, les moyens de commande sont différents. [0062] Ces derniers peuvent par exemple être constitués par un curseur saillant de la tranche externe de l'arc denté et venu de moulage d'une seule pièce avec ce dernier et la première ailette. [0063] Selon encore d'autres variantes de réalisation non représentées : [0064] les 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 ; et/ou l'aérateur comporte un volet d'occultation spécifique ménagé en amont des ailettes verticales pour obturer le corps creux. [0065] 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. 9 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3]