FR2993508A1 - Dispositif de limitation du niveau d'eau dans un boitier de separation air-eau en partie inferieure du pare-brise d'un vehicule automobile - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une partie avant (1) de véhicule automobile, comprenant un pare-brise (2) et un boîtier (3) de séparation air-eau disposé à la base du pare-brise (2), le boîtier (3) s'étendant suivant une direction (Y) sensiblement transversale à la direction longitudinale (X) du véhicule et comportant une partie supérieure avec une entrée (4) d'air et d'eau de ruissellement, une paroi latérale (5) à laquelle est raccordé un canal d'extraction d'air (6) et un fond (7) de boîtier sensiblement horizontal comportant au moins un orifice (8) d'évacuation d'eau au travers d'une goulotte (9) disposée en dessous du fond (7), caractérisée en ce que chaque orifice (8) d'évacuation comporte au moins une ailette (11) orientée radialement par rapport à l'axe central (Zo) de l'orifice (8), chaque ailette (8) ayant d'une part une zone extérieure (111) en appui sur le fond (7) dans une région périphérique de l'orifice (8), la zone extérieure (111) s'élevant de façon sensiblement verticale au dessus du fond (7) du boîtier (3), et d'autre part une zone intérieure (112) prolongeant la zone extérieure (111) en direction de l'axe central (Zo) au droit de l'orifice (8), la zone intérieure (112) étant pourvue d'une partie inférieure (113) pénétrant dans l'orifice (8) en prenant appui sur la surface latérale (81) de l'orifice (8).

Description

Dispositif de limitation du niveau d'eau dans un boitier de séparation air-eau en partie inférieure du pare-brise d'un véhicule automobile La présente invention concerne une partie avant de véhicule comprenant un boîtier de séparation air-eau disposé à la base du pare-brise. L'habitacle intérieur des véhicules automobiles est alimenté en air par l'intermédiaire d'un boitier situé sous la grille d'auvent située à la base du pare- brise du véhicule qui récupère de l'air ambiant lorsque le véhicule roule et le renvoie vers l'intérieur au travers d'un canal d'extraction conduisant au système d'aération - climatisation. L'eau de pluie ou de nettoyage du véhicule est drainée vers ce même boitier, souvent appelé boîte à eau, et évacuée vers l'extérieur au travers d'un ou plusieurs orifices d'évacuation en communication avec des conduits ou goulottes. Dans certaines conditions, il y a une trop forte accumulation d'eau au fond de ce boitier et formation d'un tourbillon au-dessus du ou des orifices. Le niveau d'eau monte alors dans ce boîtier avec le risque de pénétrer dans le canal d'extraction d'air. La présence d'un tourbillon avec un noyau d'air en son coeur limite la surface de passage de l'eau dans chaque orifice, ce qui oblige à prévoir une hauteur importante entre le fond du boitier et le canal d'extraction d'air, afin de retenir l'eau accumulée avant son évacuation. Sur certains véhicules, la zone à la base du pare-brise doit répondre à de nombreuses contraintes d'architecture et d'implantation, tant du côté planche de bord et habitacle que du côté du compartiment moteur. On cherche donc à limiter les dimensions du boîtier. Supprimer ou diminuer le tourbillon permet de diminuer le niveau d'eau et d'augmenter la capacité de vidange du boîtier, tout en limitant la dimension verticale du boîtier et donc en assurant que ce dernier soit compact et facilement intégrable au milieu des éléments environnants. Aujourd'hui, les problèmes de remontée d'eau sont résolus par l'ajout d'écopes, de déflecteurs ou chicane placés à proximité de l'entrée d'air.

Ces solutions ne sont pas entièrement satisfaisantes car n'empêchent pas complètement la formation de tourbillons et requièrent l'ajout d'éléments coûteux, encombrant et requérant un montage spécifique. Par exemple, le document FR2938213 fait connaître un boîtier qui présente des moyens mécaniques destinés à empêcher ou freiner les ondulations qui peuvent se former à la surface de l'eau et empêcher, dans une certaine mesure, le passage d'eau dans le canal d'extraction d'air. Mais rien n'est prévu pour régler le problème du tourbillon au niveau de l'évacuation d'eau à la partie inférieure du boîtier.

Le but de l'invention est de pallier tout ou partie des inconvénients précédents, en proposant une solution efficace, robuste et peu coûteuse limitant le niveau d'eau dans le boîtier. A cet effet, l'invention a pour objet une partie avant de véhicule automobile, comprenant un pare-brise et un boîtier de séparation air-eau disposé à la base du pare-brise, le boîtier s'étendant suivant une direction sensiblement transversale à la direction longitudinale du véhicule et comportant une partie supérieure avec une entrée d'air et d'eau de ruissellement, une paroi latérale à laquelle est raccordé un canal d'extraction d'air et un fond de boîtier sensiblement horizontal comportant au moins un orifice d'évacuation d'eau au travers d'une goulotte disposée en dessous du fond, caractérisée en ce que chaque orifice d'évacuation comporte au moins une ailette orientée radialement par rapport à l'axe central de l'orifice, chaque ailette ayant d'une part une zone extérieure en appui sur le fond dans une région périphérique de l'orifice, la zone extérieure s'élevant de façon sensiblement verticale au dessus du fond du boîtier, et d'autre part une zone intérieure prolongeant la zone extérieure en direction de l'axe central au droit de l'orifice, la zone intérieure étant pourvue d'une partie inférieure pénétrant dans l'orifice en prenant appui sur la surface latérale de l'orifice. En étant placé au plus près de l'orifice selon l'agencement précité, les ailettes s'opposent très efficacement à la formation de tourbillon. Ce dispositif très peu coûteux et simple de conception est efficace dès l'ajout d'une ailette, et de façon encore plus remarquable entre deux et quatre ailettes. Un agencement optimal et robuste est tout particulièrement observé avec quatre ailettes. Des essais réalisés sur un boîtier ayant une géométrie simplifiée ont montré des diminutions de niveau d'eau de l'ordre de 60% suivant le nombre d'ailettes. En considérant par exemple un orifice ayant un diamètre de 25 mm et un débit d'eau de 16 litres / minute, on a réduit le niveau d'eau en régime stabilisé de 45 à 18 mm à l'intérieur du boîtier. On comprend aisément qu'il est ainsi possible de réduire significativement les dimensions verticales du boîtier.

Selon d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention : - chaque trou comporte entre une et quatre ailettes angulairement réparties autour de l'axe central, - la zone extérieure s'élève au dessus du fond d'une hauteur H1 telle que 1/2 D H1 3/2 D, notamment d'une hauteur H1 = D, D étant le diamètre de l'orifice, - la zone extérieure s'étend dans la direction radiale par rapport à l'axe central de l'orifice sur une longueur Ll telle que D Ll 3D, notamment Ll = 2D, Ll étant mesurée entre le bord de l'orifice et le bord de l'ailette le plus éloigné de l'orifice, - la partie inférieure pénètre dans l'orifice sur une hauteur H2 telle que 1/2 D H2 3/2 D, notamment une hauteur H2 = D, D étant le diamètre de l'orifice, - la zone intérieure de l'ailette s'étend radialement par rapport à l'axe central de l'orifice sur une longueur L2 telle que 1/4 D L2 1/2 D, notamment L2 = 1/2 D, - au moins une partie des ailettes est disposée sur un bord de l'orifice de façon opposée à l'écoulement moyen débouchant dans l'orifice, - chaque ailette est constituée d'un élément plat dont l'épaisseur E est telle 0,5 E 3 mm, notamment E = 1 mm, - les ailettes sont venues de matière avec le fond du boîtier, - les ailettes sont formées à l'extrémité supérieure de la goulotte raccordée au fond du boîtier par laquelle l'eau est évacuée.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante d'un exemple non limitatif de l'invention, et à la lumière des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique de coupe longitudinale de la partie avant d'un véhicule équipé d'un boîtier de séparation air - eau conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue schématique d'une extrémité du boîtier de la figure 1 sur laquelle est prévu un orifice d'évacuation de l'eau, muni dans ce mode de réalisation d'une seule ailette, le boîtier étant vu de dessus, - les figures 3 à 7 sont des vues schématiques partielles de plusieurs modes de réalisation du boîtier de la figure 1, illustrant différents agencements d'ailette(s) disposée(s) sur l'orifice d'évacuation d'eau, le boîtier étant vu de dessus, et la trajectoire de l'écoulement moyen étant représentée par la flèche 12, et - la figure 8 est une vue schématique partielle du boîtier de la figure 1, la coupe étant réalisée au droit d'un orifice d'évacuation d'eau, parallèlement au plan d'une ailette. Dans la description qui suit, les indications de directions sont données en référence au repère classique XYZ du véhicule dans lequel la direction X correspond à la direction longitudinale du véhicule, dirigée vers l'arrière, la direction Y correspond à la direction transversale au véhicule, dirigée vers la droite et la direction Z est verticale. On a représenté à la figure 1 une partie avant 1 d'un véhicule automobile, comprenant un pare-brise 2 et un boîtier 3 de séparation air-eau disposé à la base du pare-brise. Le boîtier 3 a la forme générale d'une gouttière s'étend suivant une direction Y sensiblement transversale à la direction longitudinale X du véhicule. La longueur de cette gouttière suivant la direction Y est de l'ordre de 1 m à 1m30, typiquement 1240 mm dans l'exemple illustré, qui peut être réalisée d'un seul tenant ou à l'inverse en plusieurs parties accolées bout à bout pour former la cavité d'écoulement. Le boîtier 3 comporte une partie supérieure 4 avec une entrée d'air et d'eau de ruissellement, une paroi latérale 5 à laquelle est raccordé un canal 6 d'extraction d'air et un fond 7 de boîtier sensiblement horizontal comportant au moins un orifice 8 d'évacuation d'eau au travers d'une goulotte 9 disposée en dessous du fond 7. Dans un mode de réalisation particulier mais non limitatif de l'invention, le boîtier 3 comporte deux orifices d'évacuation 8 situés à distance l'un de l'autre à chaque extrémité du boîtier 3. Un orifice 8 a typiquement un diamètre de l'ordre de 15 à 40 mm, par exemple un diamètre de 25 mm dans l'exemple illustré. On a représenté à la figure 2 une extrémité du boîtier 3 de l'invention, vue de dessus. Un orifice d'évacuation 8 est situé sur le fond 7 du boîtier sensiblement entre les parois latérales 5, 10 délimitant la cavité du boîtier dans la direction longitudinale X du véhicule. Selon un aspect essentiel de l'invention, l'orifice 8 comporte une ou plusieurs ailettes 11. On va tout d'abord décrire un premier mode de réalisation tel qu'illustré aux figures 2 et 3. Dans cet exemple, l'orifice 8 comporte une seule ailette 11. L'ailette est constituée d'un élément plat ou mince ayant une épaisseur comprise entre 0,5 et 3 mm, par exemple 1 mm. Une épaisseur d'ailette correspondant environ à 5% du diamètre de l'orifice convient au vu des essais réalisés. L'ailette 11 est orientée radialement par rapport à un axe central Zo de l'orifice 8 et de façon sensiblement verticale, autrement dit perpendiculaire au fond 7 du boîtier 3 en considérant que celui-ci est sensiblement horizontal. Comme cela est illustré à la figure 8 qui montre la forme et l'agencement d'une ailette 11 par rapport à l'orifice 8, l'ailette a la forme générale d'un L dont les zones sont identifiées comme suit : une zone extérieure 111 de l'ailette 11, dénommée ainsi car elle se trouve le plus à l'extérieur de l'orifice 8, est en appui sur le fond 7 dans une région périphérique de l'orifice 8, et une zone intérieure 112 prolongeant la zone extérieure 111 en direction de l'axe central Zo. La zone intérieure 112 prolonge la zone extérieure 111 au droit de l'orifice, c'est-à-dire en empiétant dans le cylindre virtuel dans lequel est inscrit l'orifice 8. La zone intérieure 112 est en outre pourvue d'une partie inférieure 113 pénétrant dans l'orifice 8 en prenant appui sur la surface latérale 81 de l'orifice 8. La notion d'appui indique que la partie inférieure 113 est adossée, c'est-à-dire en contact ou venue de matière avec la surface intérieure de l'orifice 8. Les dimensions de l'ailette 111 sont définies comme suit : - la zone extérieure 111 s'élève de façon sensiblement verticale au dessus du fond 7 du boîtier 3, d'une hauteur H1 telle que 1/2 D H1 3/2 D. Dans l'exemple illustré à la figure 8, la hauteur H1 est typiquement égale au diamètre D de l'orifice. - la zone extérieure 111 s'étend dans la direction radiale par rapport à l'axe central Zo de l'orifice 8 sur une longueur L1 telle que D L1 3D. Dans l'exemple illustré, la longueur L1 est typiquement égale à deux fois le diamètre D de l'orifice 8. On note que la longueur L1 est mesurée entre le bord de l'orifice 8 et le bord de l'ailette 8 le plus éloigné de l'orifice 8. - la partie inférieure 113 pénètre dans l'orifice 8 sur une hauteur H2 telle que 1/2 D H2 3/2 D. Dans l'exemple illustré, la hauteur H2 est typiquement égale au diamètre D de l'orifice 8. La hauteur H2 est mesurée suivant la direction de l'axe ZO à partir du fond 7. - la zone intérieure 112 de l'ailette 11 s'étend radialement par rapport à l'axe central Zo de l'orifice 8 sur une longueur L2 telle que 1/4 D L2 1/2 D. Dans l'exemple illustré aux figures 2 et 3, la longueur L2 est typiquement égale au demi diamètre de l'orifice 8 et s'étend donc du bord latéral de l'orifice jusqu'à l'axe central Zo. Dans la variante illustrée à la figure 4 (qui correspond également au cas de la figure 8), la longueur F2 est inférieure à la moitié du diamètre D de l'orifice 8. Dans cet exemple la longueur L2 est de l'ordre du tiers du diamètre D.

En référence à la figure 2 on constate que l'écoulement moyen de l'eau arrivant à l'orifice 8 suit une trajectoire 12 qui n'est pas exactement parallèle à la direction Y du boîtier. L'écoulement tend à se rapprocher d'une paroi latérale 5 du boîtier pour ensuite accoster l'orifice de façon sensiblement radiale. Tenant compte de ce phénomène, on préconise selon l'invention de disposer l'ailette 8 de façon opposée à la trajectoire de l'écoulement moyen de l'eau arrivant à l'orifice 8. Dans le mode de réalisation des figures 2 et 3 ne comportant qu'une seule ailette 8, celle-ci est disposée de façon sensiblement alignée avec la trajectoire de l'écoulement moyen, considéré à proximité de l'orifice 8. L'ailette 11 forme de ce fait un angle par rapport à la direction Y du boîtier 3 qui est compris entre 5 et 45°.

On a également représenté aux figures 5 à 7 d'autres modes de réalisation de l'invention dans lequel deux, trois ou quatre ailettes sont prévues pour empêcher le tourbillon dans l'orifice. Dans ces autres modes de réalisation, la forme et les caractéristiques de chaque ailette prise individuellement répondent à la même description que vu précédemment pour une ailette unique. Aussi nous ne reviendrons pas en détails sur ces aspects caractérisant chaque ailette individuelle. Dans le mode de réalisation de la figure 5, on a prévu deux ailettes 11 formant entre elles un angle compris entre 30° et 60°, typiquement 40°. Ces ailettes sont placées de façon opposée à la trajectoire 12 de l'écoulement moyen de l'eau parvenant à l'orifice 8. Plus précisément, les ailettes 11 sont placées de façon sensiblement symétrique par rapport au prolongement de la trajectoire 12 d'écoulement moyen (trajectoire alignée avec la bissectrice de l'angle défini par les ailettes).

Un autre mode de réalisation est illustré à la figure 6 : on a prévu dans ce cas trois ailettes 11 angulairement réparties autour de l'axe central Zo. Les ailettes peuvent être réparties avec un angle de 120° entre deux ailettes adjacentes ou tout au moins avec un agencement symétrique par rapport au prolongement de la trajectoire de l'écoulement moyen en direction de l'orifice 8. On a encore illustré un autre mode de réalisation à la figure 7 dans lequel quatre ailettes 11 sont angulairement réparties autour de l'axe central Zo. Un angle de 90° peut être prévu entre deux ailettes adjacentes de façon à présenter un 30 agencement d'ensemble en croix.

On note que l'orientation angulaire est moins déterminante dans le cas où l'on prévoit au moins trois ailettes autour de l'axe Zo (ce qui limite les risques de mauvais montage ou mauvaise orientation et dispense de prévoir un détrompeur). Cette caractéristique de l'invention visant à se trouver en opposition vis-à-vis de l'écoulement moyen est en effet bien plus déterminante dans les exemples à une ou deux ailettes. Les exemples des figures 4 à 7 montrent que les ailettes ne vont pas jusqu'à l'axe central Zo de l'orifice. Bien entendu, dans des variantes non représentées, l'invention s'étend au cas dans lesquels les ailettes sont jointives au niveau de l'axe central Zo. Dans tous les cas illustrés, les ailettes peuvent être venues de matière avec le fond 7 du boîtier 3. En particulier, un boîtier 3 comportant au moins des parties d'extrémité en matière plastique dans la zone de l'orifice (ou des orifices) peut avantageusement comporter des ailettes 11 injectées d'un seul tenant et en même temps que la structure du fond 7 du boîtier 3. Ces ailettes forment de ce fait des petites nervures radiales autour de l'orifice. Dans un autre mode de réalisation, les ailettes peuvent être prévues à l'extrémité supérieure d'une goulotte 9 qui est destinée à être raccordée au fond du boîtier 3. La goulotte assure l'évacuation de l'eau en dessous du boîtier, après avoir traversé l'orifice. Lors du montage en usine, l'opérateur peut mettre en place la goulotte 9 en la présentant par le dessus du fond 7 et en l'insérant dans l'orifice 8. En étant prévues d'office à l'extrémité supérieure de la goulotte 9, la mise en place de la goulotte dans le boîtier assure simultanément la mise en place des ailettes sans opération de montage supplémentaire. Les exemples de réalisation qui précèdent ont été décrits avec un orifice ayant une section transversale circulaire et un diamètre D. L'invention s'étend au cas d'un orifice ayant une section transversale d'une autre forme, par exemple une forme elliptique, ovoïde ou autre.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes ou variantes de réalisation décrits précédemment et comprends tous les équivalents techniques de ces moyens.5

Claims (4)

1. REVENDICATIONS1 Partie avant (1) de véhicule automobile, comprenant un pare-brise (2) et un boîtier (3) de séparation air-eau disposé à la base du pare-brise (2), le boîtier (3) s'étendant suivant une direction (Y) sensiblement transversale à la direction longitudinale (X) du véhicule et comportant une paroi supérieure avec une entrée (4) d'air et d'eau de ruissellement, une paroi latérale (5) à laquelle est raccordé un canal d'extraction d'air (6) et un fond (7) de boîtier sensiblement horizontal comportant au moins un orifice (8) d'évacuation d'eau au travers d'une goulotte (9) disposée en dessous du fond (7), caractérisée en ce que chaque orifice (8) d'évacuation comporte au moins une ailette (11) orientée radialement par rapport à l'axe central (Zo) de l'orifice (8), chaque ailette (8) ayant d'une part une zone extérieure (111) en appui sur le fond (7) dans une région périphérique de l'orifice (8), la zone extérieure (111) s'élevant de façon sensiblement verticale au dessus du fond (7) du boîtier (3), et d'autre part une zone intérieure (112) prolongeant la zone extérieure (111) en direction de l'axe central (Zo) au droit de l'orifice (8), la zone intérieure (112) étant pourvue d'une partie inférieure (113) pénétrant dans l'orifice (8) en prenant appui sur la surface latérale (81) de l'orifice (8).
2. 2. Partie avant (1) de véhicule automobile selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque trou (8) comporte entre une et quatre ailettes (11) angulairement réparties autour de l'axe central (Zo).
3. 3. Partie avant (1) de véhicule automobile selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la zone extérieure (111) s'élève au dessus du fond (7) d'une hauteur H1 telle que 1/2 D H1 3/2 D, notamment d'une hauteur H1 = D, D étant le diamètre de l'orifice (8).30
4. 4. Partie avant (1) de véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la zone extérieure (111) s'étend dans la direction radiale par rapport à l'axe central (Zo) de l'orifice (8) sur une longueur L1 telle que D L1 3D, notamment L1 = 2D, L1 étant mesurée entre le bord de l'orifice (8) et le bord de l'ailette (11) le plus éloigné de l'orifice (8). Partie avant (1) de véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la partie inférieure (113) pénètre dans l'orifice (8) sur une hauteur H2 telle que 1/2 D H2 3/2 D, notamment une hauteur H2 = D, D étant le diamètre de l'orifice (8). Partie avant (1) de véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la zone intérieure (112) de l'ailette (11) s'étend radialement par rapport à l'axe central (Zo) de l'orifice (8) sur une longueur L2 telle que 1/4 D L2 1/2 D, notamment L2 = 1/2 D. Partie avant () de véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'au moins une partie des ailettes (11) est disposée sur un bord de l'orifice (8) de façon opposée à l'écoulement moyen débouchant dans l'orifice (8). Partie avant (1) de véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que chaque ailette (11) est constitué d'un élément plat dont l'épaisseur E est telle 0,5 E 3 mm, notamment E = 1 mm. Partie avant (1) de véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les ailettes (11) sont 30 venues de matière avec le fond (7) du boîtier (3).5. 6. 7. 8. 9.10. Partie avant (1) de véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que les ailettes (11) sont formées à l'extrémité supérieure de la goulotte (9) raccordée au fond (7) du boitier (3) par laquelle l'eau est évacuée.