Brevet FR3162392A1 — publié le 20251128

AÉRATEUR COMPRENANT UNE SOUPAPE À RESSORT POUR LA RÉDUCTION DE PERTES DE CHARGES La présente invention concerne un aérateur (2) pour un élément de garnissage d’un véhicule, comprenant : - un canal (4) d’écoulement d’air (F) suivant une direction principale et débouchant sur une sortie principale de l’aérateur ; - un élément de guidage (8) de l’écoulement d’air, logé dans le canal et formant, de part et d’autre dudit élément de guidage, un premier (10) et un deuxième couloir (12) d’écoulement d’air, respectivement ; remarquable en ce que l’aérateur comprend, en outre, une soupape (14) se raccordant au canal en amont de l’élément de guidage, ladite soupape comprenant un élément élastique de rappel (20) configuré pour permettre une ouverture de ladite soupape en présence d’une perte de charge au sein du canal (4), de manière à autoriser une échappée contrôlée d’une partie (F’) de l’écoulement d’air. (Figure à publier avec l’abrégé : Figure 3) AÉRATEUR COMPRENANT UNE SOUPAPE À RESSORT POUR LA RÉDUCTION DE PERTES DE CHARGES La présente invention concerne le domaine des véhicules automobiles, plus particulièrement le domaine des diffuseurs d’air agencés dans les habitacles des véhicules automobiles. Les constructeurs automobiles proposent de plus en plus des planches de bord modernes qui tendent à être moins « invasives » dans l’habitacle, et à être davantage en retrait suivant l’axe longitudinal du véhicule automobile, cela permet avantageusement de libérer plus de place pour les deux passagers à l’avant. Toutefois, ce type d’aérateurs présente généralement le risque d’apparition de bruits liés à des pertes de charges pouvant apparaître lors d’un écoulement d’air en conditions normales d’utilisation. Le document de brevet publié IN 201821045140 A divulgue un aérateur pour véhicule automobile comprenant un boîtier doté d'une chambre inférieure et d’une chambre supérieure reliée fluidiquement à ladite chambre inférieure qui comprend une sortie pour évacuer l’air vers l’intérieur du véhicule. Cependant, l’aérateur divulgué par le document présente une marge d’amélioration afin de réduire efficacement les pertes de charges ainsi que les éventuels bruits associés. La présente invention a pour objectif de pallier au moins un des inconvénients de l’état de la technique susmentionné. Plus particulièrement, l’invention a pour objectif de proposer une solution simple et performante permettant de réduire efficacement les pertes de charges dans un écoulement d’air au sein des aérateurs pour véhicules. À cet effet, l’invention a pour objet un aérateur pour un élément de garnissage d’un véhicule, comprenant : - un canal d’écoulement d’air suivant une direction principale et débouchant sur une sortie principale de l’aérateur ; - un élément de guidage de l’écoulement d’air, logé dans le canal et formant, de part et d’autre dudit élément de guidage, un premier et un deuxième couloir d’écoulement d’air, respectivement ; remarquable en ce que l’aérateur comprend, en outre, une soupape se raccordant au canal en amont de l’élément de guidage, ladite soupape comprenant un élément élastique de rappel configuré pour permettre une ouverture de ladite soupape en présence d’une surpression au sein du canal, de manière à autoriser une échappée contrôlée d’une partie de l’écoulement d’air. Préférentiellement, l’élément de garnissage peut correspondre, par exemple, à une planche de bord d’un véhicule automobile. Selon un mode de réalisation, l’élément élastique de rappel comprend une raideur préconfigurée pour permettre une déformation dudit élément élastique de rappel et l’ouverture de la soupape en fonction d’une valeur prédéterminée de surpression d’air dans le canal au droit de ladite soupape. Selon un mode de réalisation, la soupape est disposée dans une portion d’entrée du canal, au droit d’une paroi de guidage supérieure de l’écoulement d’air. Avantageusement, le canal comprend une paroi de guidage inférieure opposée à, et en regard de, la paroi de guidage supérieure. Ladite paroi de guidage supérieure est disposée au-dessus de la paroi de guidage inférieure, suivant une direction verticale d’un véhicule, en position normale de montage de l’aérateur dans ledit véhicule. Selon un mode de réalisation, la portion d’entrée du canal comprend un tube d’évacuation formé avec la paroi de guidage supérieure, et présentant une extrémité distale formant un siège pour la soupape, ledit tube d’évacuation étant perpendiculaire à une direction principale de l’écoulement d’air ou incliné de plus de 45° par rapport à ladite direction principale. Selon un mode de réalisation, la soupape comprend un boîtier formant caisson autour du tube d’évacuation, ledit boîtier étant pourvu d’au moins une ouverture de passage de l’échappée contrôlée de la partie de l’écoulement d’air. Préférentiellement, l’au moins une ouverture de passage de l’échappée contrôlée étant agencée au droit d’une paroi supérieure du boîtier. Selon un mode de réalisation, la soupape comprend une tige pourvue d’une portion distale coulissante par rapport au boîtier, et une portion proximale formant une base cylindrique coopérant avec l’extrémité distale du tube d’évacuation. Selon un mode de réalisation, l’élément élastique de rappel comprend un ressort hélicoïdal disposé autour de la tige. Préférentiellement, le ressort hélicoïdal étant pris en sandwich entre une face interne de la paroi supérieure du boîtier et une face supérieure de la base cylindrique. Avantageusement, la raideur préconfigurée du ressort hélicoïdal entraîne sa compression lorsqu’une surpression d’air appliquée à la base cylindrique est supérieure à une pression limite prédéfinie. Selon un mode de réalisation, des moyens directifs disposés dans le canal en amont de l’élément de guidage, configurés pour diriger l’écoulement d’air, de manière sélective, vers spécifiquement le premier couloir, les premier et deuxième couloirs ou spécifiquement le deuxième couloir, la soupape étant disposée en amont desdits moyens directifs. L’invention concerne également un dispositif d’aération pour un véhicule, comprenant un conduit principal d'écoulement d’air s’étendant depuis un système de ventilation dudit véhicule, et une bifurcation reliant fluidiquement ledit conduit principal à au moins un aérateur, remarquable en ce que ledit au moins un aérateur étant selon l’invention. Préférentiellement, le système de ventilation du véhicule automobile correspond à un système de chauffage, ventilation et climatisation dudit véhicule automobile, ledit système étant communément désigné « CVC ». L’invention a également trait à un véhicule comprenant un aérateur pour un élément de garnissage dudit véhicule, remarquable en ce que ledit aérateur étant selon l’invention. Les mesures de l’invention sont avantageuses en ce que l’aérateur de la présente invention permet de combiner la possibilité de scinder le flux d’air en deux et de profiter d’une meilleure directivité de l’écoulement d’air, tout en réduisant significativement les pertes de charges au moyen de la soupape contrôlée automatiquement au moyen du ressort hélicoïdal qui se comprime par la simple présence d’une surpression localement, résultant en une régulation de l’écoulement d’air et en une diminution notable des bruits associés. De plus, la solution de la présente invention est entièrement passive et ne nécessite pas de capteur électrique de mesure ou de détection de pertes de charges, car le ressort est conçu de par sa forme et sa raideur pour s’ouvrir et se fermer automatiquement. FIG. 1 illustre schématiquement une vue en perspective d’un dispositif d’aération pour un véhicule selon l’invention ; FIG. 2 représente une vue en coupe schématique d’un aérateur selon l’invention, comprenant une soupape disposée dans une portion d’entrée d’un canal d’écoulement d’air, ladite soupape comprenant un élément élastique de rappel autorisant une échappée contrôlée d’une partie de l’écoulement d’air ; FIG. 3 représente la vue en coupe de la FIG. 2 , en présence d’une perte de charge au sein du canal causant la compression de l’élément élastique de rappel et l’ouverture de la soupape d’air. Description détaillée Dans la présente description, les notions de « transversal » et « longitudinal », en relation avec des coupes, se réfèrent à la direction principale de l’objet dont il est question. L’amont et l’aval se réfèrent à un sens de circulation d’air dans l’aérateur. La FIG. 1 illustre schématiquement une vue en perspective d’un dispositif d’aération 3 pour un véhicule 1 selon l’invention. Ledit véhicule étant préférentiellement un véhicule automobile 1. Le dispositif d’aération 3 comprend au moins un aérateur 2 selon l’invention. Il s’agit d’un aérateur destiné à être intégré à un élément de garnissage du véhicule, et préférentiellement à une planche de bord du véhicule automobile 1. Préférentiellement, le dispositif d’aération 3 comprend quatre aérateurs 2, dont deux aérateurs centraux 2.1 et deux aérateurs latéraux 2, ces deux derniers étant préférentiellement selon l’invention. Le véhicule automobile 1 comprend un système de ventilation 7 correspondant à un système de chauffage, ventilation et climatisation « CVC » dudit véhicule automobile 1, qui est relié aux aérateurs 2, 2.1 au moyen d’un conduit principal 5 d’écoulement d’air, et d’une bifurcation 9 reliant fluidiquement ledit conduit principal 5 à chacun des aérateurs 2, 2.1 du véhicule automobile 1, en passant par des canaux 4 d’écoulement d’air correspondants. De manière avantageuse, l’aérateur 2 selon la présente invention dispose d’une soupape 14 disposée à une portion d’entrée du canal 4, et qui permet de limiter, voire annuler les pertes de charges au sein dudit canal 4, et cela par une libération contrôlée d’une partie de l’écoulement d’air. La soupape 14 ainsi que son fonctionnement seront détaillés plus loin dans la présente description Ici, la soupape 14 est disposée sur une paroi du canal de l’aérateur latéral 2. Toutefois, ladite soupape 14 peut être agencée également au niveau de la portion d’entrée du canal et/ou des aérateurs centraux 2.1. De préférence, la soupape 14 est disposée de manière plus proche de la bifurcation 9 que de la sortie d’air 6. La FIG. 2 représente une vue en coupe transversale et schématique de l’aérateur 2 selon l’invention. L’aérateur 2 comprend un canal 4 d’écoulement d’air F suivant une direction principale A sensiblement horizontale et débouchant sur une sortie principale 6 de l’aérateur 2. De préférence, un élément de guidage 8 de l’écoulement d’air est agencé dans le canal 4 en amont de la sortie principale 6, l’élément 8 est communément désigné par ogive 8, et permet de scinder le canal 4 en un premier couloir 10 et un deuxième couloir 12 d’écoulement d’air. De façon alternative, l’ogive 8 peut correspondre à une paroi plate et fine formant une plaque de séparation des deux couloirs 10, 12. On peut voir que l’écoulement d’air F est scindé en deux, en étant dirigé à la fois vers le premier couloir 10, ainsi que vers le deuxième couloir 12. Le canal 4 comprend en amont de la sortie principale 6, une paroi interne supérieure 4.1 et une paroi interne inférieure 4.2 qui sont toutes deux préférentiellement courbées atour de l’ogive 8, cela permet avantageusement de faire bénéficier l’écoulement d’air F d’un effet Coanda, et ainsi orienter le flux d’air F vers le haut ou vers le bas (suivant une direction sensiblement perpendiculaire à la direction principale A). Alternativement, les parois 4.1 et 4.2 peuvent être planes et parallèles à la paroi plate au lieu de l’ogive 8. Il convient de noter que la soupape 14 peut être adaptée à tout type d’aérateur présentant une différence significative de perte de charge lors des changements de direction du flux. La présente invention ne se limite donc pas à un aérateur de type Coanda. L’aérateur 2 comprend préférentiellement des moyens directifs 18 disposés dans le canal 4 en amont de l’ogive 8, et configurés pour diriger l’air vers le premier couloir 10 et/ou vers le deuxième couloir 12. A cet égard, les moyens directifs 18 comprennent une paroi centrale pivotante 21. Préférentiellement, les moyens directifs 18 peuvent correspondre à un dispositif rotatif communément désigné par barillet 18, qui comprend préférentiellement trois parois pivotantes, dont une paroi centrale 21 disposée entre deux parois (non représentées), et qui peuvent délimiter un passage orientable de l’écoulement d’air F. A cet égard, le barillet 18 peut comprendre un axe de rotation commun (non illustré) permettant aux trois parois de pivoter conjointement. Alternativement, les moyens directifs 18 peuvent comprendre des ailettes de directivité montées sur un axe perpendiculaire à la paroi plate en place de l’ogive 8. Préférentiellement, chacun des deux couloirs 10 et 12 comprend une section correspondant à environ 50% d’une section totale du canal 4 en amont du barillet 18 suivant la direction principale A. La portion d’entrée 4.3 du canal 4 comprend, de préférence, un tube d’évacuation 4.5 formé avec la paroi de guidage supérieure 4.1, et présentant une extrémité distale 4.6 formant un siège pour la soupape 14. Préférentiellement, le tube d’évacuation 4.5 est sensiblement perpendiculaire à la direction principale A, ou incliné de plus de 45° par rapport à ladite direction principale A. Dans cette configuration, la soupape 14 fait saillie, hors de l’aérateur, depuis la paroi de guidage supérieure 4.1 du canal 4. Avantageusement, l’inclinaison du tube d’évacuation 4.5 est comprise entre 45° et 90° par rapport à la direction principale A d’écoulement d’air A. La soupape 14 comprend, de préférence, un boîtier 16 formant caisson autour du tube d’évacuation 4.5, et une tige 14.1 pourvue d’une portion distale 14.2 coulissante par rapport au boîtier 16, suivant l’axe vertical Z du véhicule, et comprend également une portion proximale 14.3 formant une base cylindrique 14.3 coopérant avec l’extrémité distale 4.6 du tube d’évacuation 4.5. Avantageusement, la soupape 14 comprend un élément élastique de rappel 20 correspondant préférentiellement à un ressort hélicoïdal 20 disposé autour de la tige 14.1. En présence d’une perte de charge dans le canal 4 causée par une surpression dans ce dernier, ledit ressort 20 est configuré pour se comprimer afin de réguler la pression d’air au sein du canal 4. Il est à noter que l’aérateur 2 selon l’invention est schématiquement illustré de manière très simplifiée afin de faciliter la lecture des figures. Il est ainsi sous-entendu que l’homme du métier est apte à configurer les dimensions des parois et/ou des éléments environnants selon le besoin. La soupape 14 peut être plus ou moins éloignée de la sortie d’air 6 par exemple. La FIG. 3 représente une vue en coupe de la FIG. 2 , en présence d’une perte de charge au sein du canal 4 causant la compression du ressort 20 et l’ouverture de la soupape 14. Avantageusement, le ressort 20 comprend une raideur préconfigurée pour permettre sa déformation et donc l’ouverture de la soupape 14 en fonction d’une valeur prédéterminée de surpression d’air dans le canal 4 au droit de ladite soupape 14. En effet, lorsque la surpression d’air appliquée à la base cylindrique 14.3 est supérieure à une pression limite prédéfinie, un effort E est alors généré, ce dernier étant suffisant pour vaincre la raideur du ressort 20 et le comprimer pour autoriser une échappée contrôlée d’une partie F’ de l’écoulement d’air F. Dans cette configuration, la soupape 14 est avantageusement capable de limiter les perturbations aérauliques et réduire significativement les pertes de charges, résultant en une diminution de bruits liés à l’écoulement d’air dans le canal 4. Dès que la pression au sein du canal passe en dessous de la valeur de la pression limite prédéfinie, alors la raideur du ressort 20 lui permet refermer la soupape 14. On peut voir qu’une partie F’ de l’écoulement d’air F est évacuée du canal 4, en passant par le tube d’évacuation 4.5, et à travers le boîtier 16. A cet effet, ledit boîtier 16 comprend une ou plusieurs ouvertures 16.2 sur sa paroi supérieure 16.1. La soupape 14 agencée en amont du barillet 18 et de l’ogive 8, peut permettre de diriger l’air sensiblement verticalement vers une portion prédéterminée de la planche de bord du véhicule automobile, afin d’assurer un chauffage ou un refroidissement de ladite portion. Par exemple, la partie d’air F’ libérée peut permettre le refroidissement d’un chargeur à induction pour smartphone (non illustré), tout en limitant les perturbations aérauliques au sein du canal 4. L’ouverture et la fermeture de la soupape 14 sont pilotées exclusivement par le ressort 20, qui est préférentiellement graissé, la présente invention propose donc une solution passive et purement mécanique pour réguler l’écoulement d’air dans le canal 4 et limiter les pertes de charges. Aérateur (2) pour un élément de garnissage d’un véhicule (1), comprenant : - un canal (4) d’écoulement d’air (F) suivant une direction principale (A) et débouchant sur une sortie principale (6) de l’aérateur (2) ; - un élément de guidage (8) de l’écoulement d’air (F), logé dans le canal (4) et formant, de part et d’autre dudit élément de guidage (8), un premier (10) et un deuxième couloir (12) d’écoulement d’air, respectivement ; caractérisé en ce que l’aérateur (2) comprend, en outre, une soupape (14) se raccordant au canal (4) en amont de l’élément de guidage (8), ladite soupape (14) comprenant un élément élastique de rappel (20) configuré pour permettre une ouverture de ladite soupape (14) en présence d’une surpression au sein du canal (4), de manière à autoriser une échappée contrôlée d’une partie (F’) de l’écoulement d’air (F). Aérateur (2) selon la revendication 1, dans lequel l’élément élastique de rappel (20) comprend une raideur préconfigurée pour permettre une déformation dudit élément élastique de rappel (20) et l’ouverture de la soupape (14) en fonction d’une valeur prédéterminée de surpression d’air dans le canal (4) au droit de ladite soupape (14). Aérateur (2) selon l’une des revendications 1 et 2, dans lequel la soupape (14) est disposée dans une portion d’entrée (4.3) du canal (4), au droit d’une paroi de guidage supérieure (4.1) de l’écoulement d’air (F). Aérateur (2) selon la revendication 3, dans lequel la portion d’entrée (4.3) du canal (4) comprend un tube d’évacuation (4.5) formé avec la paroi de guidage supérieure (4.1), et présentant une extrémité distale (4.6) formant un siège pour la soupape (14), ledit tube d’évacuation (4.5) étant perpendiculaire à une direction principale (A) de l’écoulement d’air (F) ou incliné de plus de 45° par rapport à ladite direction principale (A). Aérateur (2) selon la revendication 4, dans lequel la soupape (14) comprend un boîtier (16) formant caisson autour du tube d’évacuation (4.5), ledit boîtier (16) étant pourvu d’au moins une ouverture (16.2) de passage de l’échappée contrôlée de la partie (F’) de l’écoulement d’air (F). Aérateur (2) selon la revendication 5, dans lequel la soupape (14) comprend une tige (14.1) pourvue d’une portion distale (14.2) coulissante par rapport au boîtier (16), et une portion proximale (14.3) formant une base cylindrique (14.3) coopérant avec l’extrémité distale (4.6) du tube d’évacuation (4.5). Aérateur (2) selon la revendication 6, dans lequel l’élément élastique de rappel (20) comprend un ressort hélicoïdal (20) disposé autour de la tige (14.1). Aérateur (2) selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel des moyens directifs (18) disposés dans le canal (4) en amont de l’élément de guidage (8), configurés pour diriger l’écoulement d’air (F), de manière sélective, vers spécifiquement le premier couloir (10), les premier (10) et deuxième couloirs (12) ou spécifiquement le deuxième couloir (12), la soupape (14) étant disposée en amont desdits moyens directifs (18). Dispositif d’aération (3) pour un véhicule (1), comprenant un conduit principal (5) d'écoulement d’air s’étendant depuis un système de ventilation (7) dudit véhicule, et une bifurcation (9) reliant fluidiquement ledit conduit principal (5) à au moins un aérateur (2), caractérisé en ce que ledit au moins un aérateur (2) étant selon l’une des revendications 1 à 8. Véhicule (1) comprenant un aérateur pour un élément de garnissage dudit véhicule (1), caractérisé en ce que ledit aérateur (2) étant selon l’une des revendications 1 à 8.