Brevet FR2352142A1 — publié le 19771216

La présente invention est relative à une charnière à dispositif d'arrêt de porte incorpor,destinée notamment à l'articulation d'une portiere d'automobile sur la carrosserie du véhicule, du type comprenant deux éléments de charnière articulés l'un à l'autre autour d'un axe principal, une paire de biellettes articu lées entre elles à une première extrémité et, respectivement, sur chacun des éléments de charnière à leur seconde extrémité, et des moyens, libérables par action d'un couple de fermeture sur la charnière, pour maintenir celle-ci dans une position prédéterminée d'ouverture. Les charnières de ce type présentent l'avantage de ne pas comporter le dispositif d'arret de porte sur l'axe principal de la charnière et de démultiplier ainsi le couple de fermeture au niveau de ce dispositif, qui peut alors etre réalisé de façon plus econo- mique. Le brevet français 1 539 791 montre une charnière de ce type Dans cette charnière connue, les moyens de maintien de la charnière en position d'ouverture sont constitués par un ressort en épingle à cheveux dont la partie médiane est enroulée autour de l'axe principal et dont les deux branches présentent à leur extrémité un relief d'arrêt de l'axe d'articulation des premières extrémités des biellettes. Lorsque l'on exerce un couple suffisant tendant à refermer la charnière, cet axe écarte les deux branches du ressort et franchit les reliefs de maintien, ce qui permet ensuite de refermer la charnière avec un couple nettement plus faible. En raison de l'espace très limité disponible entre les deux éléments de charnière, le ressort en épingle à cheveux ne peut être qu'un ressort relativement faible. Pour qu'il puisse fournir un couple résistant suffisamment élevé dans la position d'ouverture de la charnière, il est donc nécessaire que les biellettes démultiplient au maximum le couple exercé sur la charnière, ce qui conduit à dimensionner et à agencer ces biellettes de façon que, dans la position d'ouverture de la charnière, elles se trouvent presque dans le prolongement l'une de l'autre. Ceci présente un sérieux inconvenient : les erreurs et les jeux dus aux tolérances de fabrication conduisent à une variation relative importante, d'une charnière à l'autre, entre les angles que font entre elles les deux biellettes dans la position d'ouver ture, et il s'ensuit une grande dispersion sur la valeur du couple nécessaire pour refermer la porte, c'est- -dire pour vaincre l'arrêt de porte. Une telle dispersion est inacceptable pour les constructeurs d'automobiles, qui exigent une valeur précise et constante de ce couple. L'invention a pour but de fournir une charnière du type précité ne présentant pas cet inconvénient. A cet effet, une charnière suivant l'invention est caractérisée en ce que les biellettes sont dimensionnées et agencées de façon à former entre elles un angle nettement inférieur à 1800 lorsque la charnière se trouve dans ladite position prédéterminée, et en ce que lesdits moyens comprennent d'une part des formes d'arrêt conjuguées prévues respectivement sur les faces en regard des premières extrémités des deux biellettes, et d'autre part un ressort sollicitant ces formes d'arrêt l'une vers l'autre. On a constaté que l'angle optimal de rotation relative des biellettes entre la position de fermeture complète et ladite position prédéterminée d'ouverture de la charnière est de 1200. C'est en effet la valeur pour laquelle il est possible de prévoir, sur chaque biellette, trois formes d'arrêt réparties sur une circonférence de sa première extrémité, avec la plus grande démultiplication du couple. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins annexés, sur lesquels la Fig. 1 est une vue en plan d'une charnière de porte suivant l'invention, représentée en position d'ouverture maximale; la Fig. 2 est une vue de face de cette charnière prise en regardant suivant la flèche 2 de la Fig. 1; la Fig. 3 est une vue analogue à la Fig. 1 de cette charnière, représentée en position de fermeture complète la Fig. 4 montre en plan une biellette de cette charnière; la Fig. 5 est une vue de détail à plus grande échelle prise en coupe suivant la ligne 5-5 de la Fig. 3 la Fig. 6 est une vue analogue, dans une phase différente du fonctionnement de la charnière;; la Fig.7 est une vue partielle de face d'une variante de cette charnière, représentée en position d'ouverture maximale. La charnière 1 représentée aux Fig. 1 à 3 comprend deux éléments ou ailes de charnière 2 et 3 à section transversale en U, articulés autour d'un axe commun X-X par l'intermédiaire d'une broche 4 constituée par un manchon fendu. Au niveau de cette broche 4, les deux rebords 5 de l'aile 1 sont disposés à l'intérieur des deux rebords 6 de l'aile 2, et deux rondelles 7, rapportées sur les extrémités de la broche 4, positionnent l'ensemble dans le sens axial. Les rames respectives 8 et 9 des ailes 1 et 2 sont percées d'un certain nombre d'ouvertures 8a, 9a destinées au passage de vis pour la fixation de ces deux ailes l'une sur la carrosserie d'un véhicule et l'autre sur la portière de ce véhicule. Dans leur région la plus éloignée de l'axe X-X, chacun des rebords 5 et 6 est percé d'un orifice circulaire 10. Les deux orifices de chaque aile 2, 3 sont en regard l'un de l'autre et définissent ensemble un axe Y-Y, Z-Z respectivement, parallèle à l'axe X-X. Un dispositif 11 d'arrêt de porte est disposé dans l'angle formé entre les ailes 2 et 3. Ce dispositif 11 est constitué essentiellement d'une part de quatre biellettes pratiquement identiques 12, d'autre part d'un fort ressort hélicoidal de compression 13. Une biellette 12 est représentée en détails à la Fig.4. Cette biellette comporte un corps 13 de forme allongée percé à son extrémité d'un orifice 14, et une tête circulaire 15 qui prolonge le corps 12 à son extrémité opposée à l'orifice 14. La tête 15 présente en son centre un orifice circulaire 16 et, à sa péri phérie, trois bossages 17 identiques et espacés l'un de l'autre angulairement de 1200. Les orifices 16 des deux biellettes extérieures présentent, du côté opposé aux bossages 17, un évasement conique 16a, et les deux autres biellettes ont un orifice 16 cylindrique de plus grand diamètre. Deux des bossages 17, désignés par les références 17a et 17b, sont situés d'un même côté de la droite D joignant les centres des orifices 14 et 16, tandis que le troisième bossage 17C est situé de l'autre côté de cette ligne. Comme on le voit sur les Fig. 4 et 5, chaque bossage 17 s'étend sur un arc de cercle d'environ 500 de même centre que l'orifice 16 et comporte, lorsque l'on se déplace dans le sens direct de rotation en considérant la Fig. 4, une rampe 18 de faible inclinaison, s'étendant sur 450, puis une courte rampe abrupte 19 raccordée à la précédente par une arête vive 20. A titre d'exemple, en consi dérant la Fig. 5, la rampe 18 est inclinée par rapport à l'horizontale de 150, tandis que la rampe 19 est inclinée de 450 ; l'angle Une butée 21, s'étendant perpendiculairement au plan général de la biellette dans la direction des bossages 17 (Fig.2), fait saillie dans le prolongement de la tête 15.Vue en plan (Fig. 4), la butée 21 est située entièrement du même côté de la droite D que les bossages 17a et 17b et comporte un côté confondu avec cette droite. Enfin, une encoche 22 à face à peu près radiale est ménagée dans l'extrémité du corps de biellette 12 adjacente à la tête 15, dans une position à peu près diamétralement opposée à la butée 21. La face de la biellette 12 opposée aux bossages 17 est plane sur toute sa longueur. Lorsque le dispositif 11 est monté dans la charnière 1 (Fig. 2), un manchon fendu 23 est fixé par ses deux extrémités dans chacune des paires d'orifices 10 des ailes 2, 3. Deux biellettes 12 sont montées librement rotatives par leur orifice 14 sur chacun des manchons 24, avec des entretoises appropriées de positionnement axial. Deux de ces biellettes, dont le plan est adjacent aux rebords intérieurs 5, ont leurs bossages 17 et leur saillie 21 tournés vers l'intérieur de la charnière ; les deux autres biellettes 12 ont leurs têtes 15 situées en regard de celles des deux premières biellettes, à l'intérieur par rapport à cellesci, et tournent leurs bossages 17 et leur saillie 21 vers l'exte- rieur.Les têtes des quatre biellettes sont réunies par une broche 25 à épaulements qui traverse les quatre orifices 16 et qui est a rivetée en 26 dans chacun des évasements 16a, de façon à position- ner chaque biellette extérieure contre l'épaulement correspondant de la broche 25. Le ressort 13 est enfilé sur la broche 25 entre les deux biellettes intérieures 12 et, comme celles-ci, est librement rotatif sur la partie médiane 27, de grand diamètre, de cette broche. Ce ressort 13 est comprimé et sollicite donc en permanence, avec une force prédéterminée, les têtes 15 des biellettes intérieures contre celles des biellettes extérieures, de sorte que la butée 21 de chaque biellette a son extrémité située dans le plan de la biellette associée. L'axe T-T de la broche 25 est parallèle aux axes X-X, Y-Y et Z-Z. Comme on le voit à la Fig. 3,lorsque la charnière est complètement fermée, les âmes des ailes 2 et 3 sont parallèles l'une a l'autre, et les droites D des biellettes 12 font entre elles un angle ss qui, dans l'exemple représenté, est de 150. Dans ces conditions, comme on le voit à la Fig.5, les rampes abruptes 19 des bossages 17 des biellettes intérieures se trouvent juste en regard de celles des deux autres biellettes. Pour la commodité de la a description, on supposera que le bossage 17a d'une biellette est en regard du bossage 17a de la biellette associée. Lorsque l'on ouvre la charnière, les biellettes tournent les unes par rapport aux autres.La rotation relative des biellettes l'une par rapport à l'autre est multipliée par rapport à celle des deux ailes 2 et 3, tandis que le couple exercé au niveau de l'axe T-T est diminué d'autant par rapport à celui exercé au niveau de l'axe X-X. Lorsque la charnière 1 a été ouverte d'un angle maximal prédéterminé, la butée 21 de chaque biellette vient en appui contre la face radiale de l'encoche 22 de la biellette adjacente, empêchant ainsi positivement toute poursuite de l'ouverture de la charnière. Dans l'exem- ple considéré, cet angle maximal W est de 630 et correspond à une ouverture 6 = 1350 entre les droites D des biellettes et à une flèche de 11 à 12 mm pour le dispositif 11.Par conséquent, une rotation relative des deux ailes de 630 correspond à une rotation relative des biellettes de (f-- = 135 - 15 = 1200. Cette amplitude angulaire correspondant exactement à l'espacement angulaire des bossages 17, on comprendra aisément le fonctionnement du dispositif d'arrêt de porte 11, qui va être décrit ci-après. Au cours du mouvement d'ouverture de la charnière, le bossage 17a de chaque biellette commence par s'éloigner du bossage 17a de la biellette adjacente et se déplace d'un mouvement circulaire vers le bossage 17b de cette dernière. Les deux rampes 18 en pente douce de ces deux bossages arrivent l'une en regard de l'autre, puis coopèrent en écartant la biellette intérieure de la biellette extérieure à l'encontre de la force du ressort 13 (Fig.6). Quelques degrés avant l'ouverture maximale de la charnière, les deux arêtes 20 des bossages 17a et 17b considérés arrivent en regard l'une de l'autre, puis le ressort 13 ramène les biellettes intérieures contre les biellettes extérieures en amenant les faces abruptes 19 des bossages respectifs 17a et 17b en appui l'un contre l'autre, dans une disposition relative analogue à celle de la Fig. 5. Dans cette position, les butées 21 empêchent la poursuite de l'ouverture de la charnière. Bien entendu, les mêmes mouvements s'effectuent pour les autres bossages des biellettes. Ainsi, pour refermer la porte, il faut tout d'abord exercer un couple relativement important sur la portière pour que les faces abruptes 19 en regard montent l'une sur l'autre, à l'encontre de la force du ressort 13, et libèrent le blocage ainsi réalisé par le dispositif d'arrêt de porte. Dès que les arêtes 20 sont en regard les unes des autres, la poursuite de la fermeture de la charnière peut s'effectuer avec un couple beaucoup plus faible. Comme on le voit à la Fig. 7, les bossages des biellettes peuvent, en variante, être remplacés par une série de trous 28 ménagés dans la périphérie de chaque tête 15 des biellettes intérieures. On prévoira de préférence trois trous 28 espacés angulairement de 1200, et, dans la face intérieure des biellettes extérieures, trois évidements 29 en forme de calotte sphérique espacés angulairement de la même façon. Une bille 30 est retenue dans chaque trou 28 et est pressée entre une biellette extérieure et un disque 31 enfilé sur la broche 25.Le ressort 13 est disposé et comprime entre les deux disques 31. I1 est clair a clair que le dispositif lla ainsi décrit fonctionne en tout point de la même façon que le dispositif 11 du premier mode de réalisation, le blocage en fin d'ouverture, ou effet d'arrêt de porte, étant assuré par la pénétration partielle des billes 30 dans les évidements 29 des biellettes extérieures. En variante encore, les évidements 29 pourraient être remplacés par des rainures radiales des têtes de biellettes, et les billes 30 par des ergots radiaux solidaires en rotation des deux autres biellettes. L'angle de rotation relative i 6, 8 des biellettes 12 a été choisi de la façon suivante Lorsque l'angle d'ouverture maximale est proche de l'an gle plat (ou encore g ~ ss voisin de 1650), les biellettes viennent presque dans le prolongement les unes des autres ; les erreurs et zeuxde fabrication ont alors pour résultat une dispersion trop importante du couple nécessaire pour refermer la charnière.On cher che donc à diminuer l'angle , en étant limité inférieurement par une valeur maximale du couple, exercé au niveau de l'axe T-T pour une valeur donnée du couple de fermeture exercé sur les deux ailes, qui croît lorsque ( decroit. On a constaté qu'une valeur de 1050 environ est une valeur minimale pour cet angle, ce qui correspond à 9 = 900. Pour choisir y entre 900 et 1650, on part du fait que, pour avoir une meilleure stabilité et une usure moindre du dispositif d'arrêt, il est très souhaitable d'utiliser trois formes d'arrêt (bossages 17, évidements 29 ou équivalents) plutôt que deux. Or, il est clair que l'on ne peut prévoir trois formes que si w est compris entre 900 et 1200, deux formes seulement étant possibles audessus de cette valeur. Ainsi, dans toute la gamme de 900 à 1200, la stabilité et l'usure du dispositif d'arrêt sont les mêmes. On choisit donc, dans cette gamme, la valeur qui fournit un couple minimal au niveau des têtes de biellettes, et qui permet donc la réalisation la plus économique, à savoir T = 1200. Encore en variante, les biellettes peuvent être orientées, à partir des orifices 10 des ailes, non pas vers l'axe d'articulation X-X de la charnière, mais en sens oppose. Il ressort de ce qui précède que l'invention permet,gràce à la valeur choisie pour l'angle , qui est très inférieure à l'angle plat, d'assurer une faible dispersion du couple de fermeture nominal de la portière. Les formes d'arrêt et le ressort 13 permettent de fournir de façon économique et sous un faible encombrement le couple résistant correspondant, qui est relativement élevé pour la même raison. REVENDICATIONS 1. Charnière à dispositif d'arrêt de porte incorporé, du type comprenant deux éléments de charnière articulés l'un à l'autre autour d'un axe principal, une paire de biellettes articulées entre elles à une première extrémité et, respectivement, sur chacun des éléments de charnière à leur seconde extrémité, et des moyens, libérables par action d'un couple de fermeture sur la charnière, pour maintenir celle-ci dans une position prédéterminée d'ouverture, caractérisée en ce que les biellettes (12) sont dimensionnées et agencées de façon à former entre elles un angle ( 2. Charnière suivant la revendication 1, caractérisée en ce que, entre la position de fermeture complète et ladite position prédéterminée d'ouverture de la charnière (1), les biellettes (12) tournent l'une par rapport à l'autre de 1200. 3. Charnière suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que chaque biellette (12) comporte trois formes d'arrêt (17, 29-30) réparties sur une circonférence de sa première extrémité (15). 4. Charnière suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'une au moins des biellettes (12) est munie d'une butée (21) coopérant avec l'autre biellette lorsque la charnière (1) est dans ladite position prédéterminée d'ouverture pour empêcher une plus grande ouverture de cette charnière. 5. Charnière suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les formes d'arrêt sont constituées par des bossages (17) en forme de secteurs circulaires en saillie sur la face de chaque première extrémité (15) tournée vers l'autre biellette, ces bossages présentant une rampe en pente douce (18) et une rampe abrupte (19). 6. Charnière suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les formes d'arrêt comprennent d'une part des évidements (29) répartis sur une circonférence de la pre mière extrémité (15) d'une biellette (12), et d'autre part des éléments mâles (30) de forme complémentaire et en même nombre répartis sur une circonférence analogue de la première extrémité de l'autre biellette 7. Charnière suivant la revendication 6, caractérisée en ce que lesdits éléments mâles sont constitués par des billes (30) traversant des trous (28) de ladite autre biellette (12) et maintenues par une plaque (31) sur laquelle prend appui ledit ressort (13). 8. Charnière suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle comprend deux paires de biellettes (12) analogues parallèles deux à deux, les premières extrémités (15) étant toutes articulées sur un axe commun (25) muni à chaque extrémité de moyens de retenue (26), ledit ressort étant un ressort hélicoldal enfilé sur cet axe (25) et comprimé entre les premières extrémités des deux biellettes intérieures.