Brevet FR2467748A1 — publié le 19810430

La présente invention est relative à un dispositif de commande d'au moins un balai d'essuie-glace destiné notamment aux véhicules automobiles. Ce dispositif ne comporte qu'un seul support de bras porte-balai, et il est caractérisé par une trajectoire non-circulaire de l'un quelconque des points du ou des balai(s) associé(s) à ce support. Une telle trajec- toire est recherchée pour assurer un essuyage suffisant des coins supérieurs du pare-brise. Plusieurs dispositifs de commande à trajectoire non-cir- culaire ont été proposés On peut notamment citer ceux décrits dans les brevets français n 73.44049 et n 73.27367. Ces deux dispositifs sont caractérisés par une association en sé- rie dune manivelle et d'un support de bras porte-balai, la manivelle est articulée en rotation autour d'un axe fixe par rapport à la carrosserie du véhiculez et le support du bras porte-balai est articulé en rotation sur la manivelle.Au sens de la théorie des mécanismes une telle association cons- titue une chaise cinématique ouverte, Les deux dispositifs décrits dans les brevets sus-mention- nés se distinguent essentiellement par la façon dont sont créés et transmis, à partir d'un moteur unique, les deux mouvements alternatifs d'animation de la manivelle et du support du bras porte-balai0 Dans le brevet français n 73.44049, selon une première version, le moteur anime, par deux systèmes mécaniques disposés en parallèle, d'une part la manivelle, d'autre part, un zabre coaxial à l'articulation de la manivelle sur la carrosserie. Le mouvement de cet arbre est ensuite reporté par un polygone articulé disposé à ltintérieur de la manivelle, à l'axe d'art ticulation du support du bras porte-balai. Selon une seconde version, le moteur anime la manivelle par Wl système mécanique unique, une transmission auxiliaire et un polygone articulé disposé à l'intérieur de la manivelle assurant alors le mouvement relatif du support du bras porte balai par rapport à la manivelle. Dans le brevet français n 73027367, le moteur entratrie la manivelle en rotation alternative par un système non prés ciste. Cette manivelle porte Qes axes d'un engrenage dont une roue est fixe et dont l'autre, solidaire du support de bras porte-balai, commande l'orientation de celui-ci. Il importe de remarquer que, dans ces organisations méca niques, les amplitudes de rotation alternative de la manivelle et du support du bras porte-balai sont, pour les pare-brise actuels, respectivement de l'ordre de 3QOà 390 degrés et de 120 à 15O degrés. Comme le mouvement di rotation du moteur est transmis directement à la manivelle, qui doit osciller d'un angle important (de l'ordre de 360 degrés) S cette transmission ne peut entre réalisée facilement par un mécanisme à barres. Les dispositifs précédemment décrits ont également un autre inconvénient majeur : le support du bras porte-balai est articulé en porte-à-faux sur la manivelle, et se trouve donc dans des conditions défavorables pour transmettre l'effort d'application du balai sur le pare-brise. I1 existe d'autres dispositifs de commande d'essuie-glace qui, contrairement aux précédents, associent, en channe cinéma tique fermées une bielle oscillante par rapport à la carrosserie, deux balanciers articulés sur cette bielle et un support du bras porte-balai articulé sur ces balanciers. Un dispositif répondant à cette organisation est décrit dans le brevet français n 73.11172. Dans cette invention, le mouvement relatif du support du bras porte-balai par rapport à la bielle oscillante est réalisé par une manivelle articulée à l'une de ses extrémités sur cette bielle et à l'autre extr- mité sur une seconde bielle articulée au support ; le mouvement de ce mécanisme auxiliaire "manivelle-bielle secondaire" est imposé par une transmission par engrenage à roues extérieures, la roue fixe par rapport à la carrosserie est centrée sur 1'axe d'articulation de la bielle oscillante et le pignon d'axe fixé sur cette bielle oscillante est solidaire de la manivelle du mécanisme auxiliaire. Le mouvement du support du bras porte-balai relativement à la bielle oscillante apparat ainsi comme un mouvement altier natif dont 1'amplitude est fonction des longueurs d'entraxes sur la manivelle et sur la bielle du mécanisme auxiliaire, ainsi que de celles des balanciers qui soutiennent le support; lorsque les deux balanciers ont même longueur, ce mouvement relatif est une translation circulaire. Un autre mécanisme complémentaire, articulé d'un côté sur le moteur, et de l'autre sur une rotule solidaire de la bielle oscillante assure l'animation de cette bielle. Cette rotule est positionnée en un point quelconque de la bielle, n'appartenant pas à son axe d'articulation sur la carrosserie. Un résultat que l'invention vise à obtenir est un guidage parfait du balai dans son mouvement. Un autre résultat est de minimiser les réactions d'inertie sur le balai, pour une cadence de balayage fixée, pour un système d'animation de la bielle oscillante imposé et pour un écart maximal donné de la trajectoire du sommet du balai à une trajectoire circulaire moyenne. A cet effet elle a pour objet un dispositif de commande du type cité plus haut notamment caractérisé en ce qutil retient l'associationS en chatne fermées d'une bielle oscillante autour d'un axe fixe, d'un support de bras porte-balai et de deux manivelles de longueurs identiques, articulées sur cette bielle et sur ce support, l'ensemble de ces éléments constituant un parallélogramme déformable dans lequel, d'une part, le mouvement de la bielle est transmis à partir du moteur par un système quelconque, généralement connu, et notamment par un mécanisme à six barres de type STEPHENSON, l'élément de sortie de ce système étant assemblé à la bielle de manière telle que l'axe de l'a semblage coincide avec l'axe d'articu- lation de la bielle sur la carrosserie, et, d'autre part, le mouvement de l'une des manivelles est défini par une transmis sion dont l'entraxe est lié à la bielle, dont une roue est fixe et dont une autre est solidaire de cette manivelle (mouvement planétaire) . Grâce à cette disposition, pour certaines positions de la bielle oscillante, les manivelles et le support du bras porte-balai sont en alignement ou en opposition, l'ensemble peut alors, pour des positions infiniment voisines, prendre deux configurations distinctes. Selon une autre caractéristique de l'invention, pour imposer la permanence de la configuration initiale, est prévu l'un des deux moyens suivants qu sont - soit le doublement de la transmission, de manière à commander positivement et en phase la seconde manivelle, - soit l'ajout d'une deuxième bielle, également articulée sur les manivelles, mais déphasée par rapport au support du bras porte-balai. L'invention sera bien comprise à l'aide de la description ci-après faite, à titre d'exemple non limitatif, en regard du dessin ci-annexé qui représente - fig. 1 : en vue de face, le dispositif de commande à l'exclu sion du moteur dtentratnement, du mécanisme d'ani mation de la bielle oscillante et du balai, - fig. 2 : une coupe selon DD de fig. 1 - fig. 3 : une coupe selon CC de la fig. 1 - fig. 4 : une coupe selon AA de la fig. 2 - fig. 5 : une coupe selon BB de la fig. 2 - fig. 6 : en vue de profil et en coupe le dispositif de com mande dans une variante de réalisation allégée et perfectionnée du mécanisme créant la trajectoire tr achoSdale, fig. 7 : une coupe selon EE de la fig. 6 - fig. 8 : schématiquement, une réalisation particulière de la transmission entre le moteur et le mécanisme créant la trajectoire trochoSdale. Le mécanisme représenté aux figures 1 à 5 comprend : - un bâti en forme de double étrier, constitué d'une première partie 7 fixée à la carrosserie et d'une seconde partie 2 démontable pour assurer l'insertion des éléments mobiles du mécanisme, - une bielle oscillante constituée des deux plaques 3 et 4 as semblées par entretoises et emmanchée sur l'élément de sor tie de son mécanisme d'animation par des cannelures, - les manivelles 5, 6 et 7, 8 articulées d'une part sur la bielle oscillante et d'autre part, sur les axes respectifs 9 et 10, - un support de bras porte-balai 11, en forme de caisson, arti culé sur les axes 9 et 10, - une transmission par roues dentées, constituée d'une roue centrale fixe 12, de deux pignons 13 et 14, commandant les rotations des manivelles 5 et 7; entre la roue centrale et chaque pignon, est interposé un système auxiliaire 15 à 17 qui est détaillé à la figure 3 et qui assure l'animation tro chorale et le rattrapage du jeu dans les contacts; un tel dispositif de rattrapage de jeu est recherché pour réduire le niveau de bruit qui se manifeste habituellement dans les trans missions par roues dentées soumises à des inversions périodi ques de sens de rotation. Le dispositif de rattrapage de jeu préconisé est constitué par les deux roues 15 et 16, à denture faiblement conique et par l'élément déformable 17 associant ces roues et assurant la transmission du couple, entr'elles,tout en tendant à les écarter l'une de l'autre en les contraignant à engrener sans jeu avec la roue centrale 12 et le pignon 13. Sur le support du bras porte-balai 11 est fixé par deux vis 19, le porte-balai 18. Le balai, qui peut Autre doublé, est articulé sur unvbatai et appliqué sur le pare-brise grâce à un élément élastique interposé de manière classique. L'intérêt essentiel de I'organ9sation mécanique qui vient d'être présentée, réside dans la qualité du guidage du balai dans son mouvement trochordal. Ceci résulte d'une part de la conception du système de guidage en channe fermée et d'autre part du doublement des éléments strictement nécessaires à sa réalisation (manivelles, bielle oscillante et articulations sur le bâti en forme d'étrier) . il est évident que cette réalisation particulière peut faire l'objet de modifications qui lui conservent les avantages précédémment énoncés et qui restent dans le cadre de l'invention. On peut notamment citer - une modification de la forme du bâti ou de son assemblage sur la carrosserie, - un autre système de rattrapage de jeu dans la transmission, - son remplacement par un pignon unique engrènant avec la roue centrale et le pignon associé à la manivelle, - l'utilisationd'une transmission par lien flexible (courroie, channe, cable), avec ou sans tendeurs, - le déplacement des transmissions du côté du bâti opposé à son assemblage sur la carrosserie, - une liaison d'un type quelconque du mécanisme d'animation à la bielle oscillante (par exemple : assemblage POLYGON, joint de transmission et notamment joint d'OLDHAM,...), - une forme différente pour le support du bras porte-balai, - un autre moyen de fixation du porte-balai sur son support, en particulier un assemblage de ces deux éléments par dentelures, - l'utilisation partielle de rotules dans le mécanisme au lieu de liaisons rotondes, en vue de réduire l'hyperstaticité in terne. il importe de remarquer en outre que le dispositif représenté aux figures 1 à 6 est susceptible d'être simplifié en vue de son utilisation avec des pare-brise de dimensions réduites et lorsque les efforts transmis par le mécanisme sont modérés. Cette simplification consiste à utiliser un baAti qui n'entoure pas le mécanisme et à supprimer éventuellement les manivelles 6, 8 ainsi que la plaque 4. Une telle modification reste, bien entendu, conforme à l'invention. Dans une autre possibilité de réalisation illustrée aux figures 6 ét 7 la roue centrale 12 est une couronne, avec laquelle les pignons 13 et 14vengrènent directement. Cette Dou- ronne contient partiellement le mécanisme et joue ainsi en même temps le r8le de carter, ce qui permet d'alléger l'ensemble. Dans la réalisation illustrée, le rattrapage de jeu résulte d'une déformabilité élastique appropriée de la bielle oscillante 3. Pour éviter toute hyperstaticité, le support de bras porte-balai est réalisé en deux parties 20 et 21. Ces deux parties sont associées avec un degré de liberté par une liaison 22 (prismatique, rotonde ou sphérique), localisée entre les axes d'articulation des manivelles 5 et 7. D'autres réalisations de l'invention peuvent impliquer des organisations mécaniques différentes pour la transmission du mouvement à partir du moteur. Dans ces réalisations, le moteur anime non seulement la bielle oscillante 3, mais également met la roue centrale 12 en mouvement de rotation alternative autour de son axe, de telle manière que les deux rotations instantanées soient proportionnelles. En adaptant les valeurs constantes du rapport p de la vitesse angulaire de la roue centrale 12 à.la vitesse angulaire de la bielle oscillante 3, ainsi que du rapport k du rayon de la roue centrale 12, on conserve pour un point du balai une trajectoire trochodale caractériséepar le rapport k = k (1 + p) et telle que 5= = (L + i D) expi (k k) + E expi [(k+ 1) n +# K+Si Dans l'une de ces réalisations schématisée à titre d'exem- ple à la figure 8, la proportionnalité des deux mouvements de rotation est obtenue en adoptant pour mécanisme interposé entre le moteur d'entratnement 23, d'une part, la roue centrale 12 et la bielle oscillante 3 d'autre part, un système constitué comme suit - un mécanisme à quatre barres et à quatre articulations rotoldes transformant le mouvement continu du moteur en mouvement alter natif de rotation (barre fixe 31, manivelle 24, bielle 25, balancier 26), - deux transmissions par engrenage ou par lien flexible, dispo sées en parallèle, telles que leurs éléments d'entrée 27, 28 soient associés au balancier 26 du mécanisme précédent et telles que leurs éléments de sortie 29, 30 soient respective ment solidaires de la roue centrale et de la bielle oscillante. Pour préciser analytiquement la trajectoire décrite par un point M quelconque du balai, nous imaginons un système d'axes dextrorsum OXYZ, fixe par rapport à la carrosserie, tel que OZ s'identifie à l'axe d'articulation de la bielle oscillante, que 1axe OX soit horizontal et que le point O appartienne à l'axe du porte-balai ; nous désignons par - E, la longueur des manivelles, - D, la distance séparant OZ de sa projection p sur le plan dé fini par les deux axes d'articulation des manivelles sur la bielle oscillante, - L, la distance moyenne entre le point M et la projection p (L = Lmax Si M est le sommet du balai, L = Lmin Si M est le point du balai le plus proche de p), - k, le rapport du rayon de la roue solidaire d'une manivelle, au rayon de la roue fixe; k est affecté du signe positif lorsque la première roue tourne dans le même sens que la bielle oscil- lante qui matérislise 1'entr'axe de la transmission, k est affecté du signe négatif dans le cas contraire, et notamment lorsque les deux roues sont associées par lien flexible (chaî- ne ou courroie ou câble), - ##, l'angle d'oscillation de la bielle par rapport à l'axe OX (k = 0 O lorsque la bielle est alignée sur cet axe), -#, l'angle de la manivelle par rapport à ce même axe lorsque K O. Avec ces conventions, la trajectoire du point M du balai sur le plan OXY est définie, en fonction de l'angle K, , par son affixe x = X + iY (i2 = ~ 1), telle que , = (L + iD) expi (k #) + E expi [ (k+1) k +#] = R expi (6, expi désignant symboliquement la fonction exponentielle imaginaire, R et e les rayon et angle polaires. La relation précédente montre clairement que la trajectoire du point M est un arc de -trochoide et de rayon moyen R tel que: m R2 = L2 + D2' m cette -trochoïde est entièrement contenue dans la couronne de rayons R - E , R + E, m m et, selon la valeur de k, elle s'appelle: - épitrochoide (o # k) - hypotrochoide (-1 # k # 0) - péritrochoïde (k Comme la péritrochoide de paramètres E , Kp et R s'iden p mp tifie à l'épitrochoïde de paramètres Ee , k et R tels que e e me k +ke +1=0 p R = E mp e R E me p le dispositif proposé permet d'imposer les deux types de trajectoires trochoïdales. Lorsque la condition suivante est réalisée , la trajectoire du point M présente des points singuliers joints de rebroussement ou points doubles selon le cas). il importe de concevoir le dispositif objet de l'invention en vue d'éviter une telle particularité; en effet, celle-ci impl querait un mouvement parasite de basculement de la lame du balai sur une partie de sa longueur. Pour des valeurs de D, E et K fixée la restriction qui vient d' Aetre énoncée impose une limite infé- rieure à la distance Lmin. Pour les pare-brise actuellement utilisés, on cherche logiquement à obtenir, pour le sommet du balai un rayon polaire minimal au voisinage de 1'axe OYs un rayon polaire maximal dans les coins supérieurs du pare-brise et des rayons polaires intermédiaires ou minimaux lors de l'inversion du mouvement du balai.Affectons les indices 3Ss 2, 4, 1 et 5 aux grandeurs R et Kcorrespondant respectivement à ces cinq positions particulières du balai; les conditions précédentes s'écrivent dès lors R = Rmin R2 =R4 =Rmax Rmin 4 R1 max Rmin R 5 max on impose en outre, habituellement, une variation monotone des rayons polaires entre deux positions d'indices successifs. Dans ces conditions, la démarche qui permet de choisir les paramètres de définition du mécanisme d'essuie-glace, est la suivante: a/ on choisit la valeur de D en fonction des possibilités de fixation du bâti du mécanisme sur la carrosserie (dans la part des cas, D sera pris égal à zéro); b/ on choisit les valeurs des rayons polaires extrémals de la trajectoire, en fonction des dimensions du pare-brise et des conditions de visibilité à satisfaire; c/ on déduit des choix précédents, les valeurs de L et de E; d/ l'angle d'oscillation de la bielle (k x5 - k x1) fixe l'ou verture angulaire de la trajectoire décrite. il dépend dss possibilités du mécanisme connu utilisé pour animer la bielle et lton ne peut choisir librement dans le cadre de l'invention que la valeur de l'angle k xl , c'est-à-dire la position de la bielle au repos; génépalement, on satisfait à la relation kK 1 +kK 5 = qui rend symétrique la surface balayée; il en résulte dès lors, la valeur de k#5; 5 e/ on choisit les valeurs de R1 et de R5 en fonction des dimensions du pare-brise et des conditions de visibilité à satisfaire; f/ on déduit de ces valeurs, les grandeurs K1 +2; # et K5 + aux signes près g/ il résulte des résultats obtenus aux alinéas d et f la valeur de (K5 - K 1 ) définie au signe et à 21 X près (1 désignant un entier quelconque choisi arbitrairement); convenons d'imposer: kK1 # kK5 5 (ce qui revient à choisir l'orientation de OZ), et défi nissons K 1 dans le domaine Lo, 2 j si (K5 - K1) est choisi positivement, k et 1 sont posi- tifs ; dans le cas contraire, k et 1 sont négatifs; pour les pare-brise actuels et pour les conditions précédem- ment énoncées à propos de l'évolution des rayons polaires, on impose en principe (1) = 1 ou 2 on pbtient alors une valeur de k inférieure, en module, à l'unité ; pour une valeur de li I choisie arbitrairement, on déduit, selon le signe choisi pour (K5 - K1), deux quaternes de valeurs de k 5, k et Qj qui se distinguent par des valeurs opposées de k; ces quaternes se calculent aisément à partir des résultats des alinéas d et f et des choix effectués selon cet ali néa; à chacun de ces quaternes, correspond une trajectoire kypotrochoidale ou une trajectoire épitrochoïdale; la première permet de plus faibles longueurs Lmin et sera donc généralement préférée à la seconde. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande d'essuie-glace, destiné notamment aux véhicules automobiles ne comportant qu'un seul support de bras porte-balai, imposant à au moins un balai articulé sur ce support une trajectoire non circulaire de l'un quelconque de ses points c a r a c t é r i s é par l'association en channe cinématique fermée, d'une bielle oscillante (3) autour d'un axe fixe, d'un support de bras porte balai (11) et de deux manivelles (5, 7) de longueurs identiques, articulées sur cette bielle (3) et sur ce support (11) dans lequel dispositif le mouvement/transmis depuis un moteur d'entraînementjusqu'à la bielle (3))par un système de création de mouvement alternatif, tel un mécanisme à six barres du type STEPHENSON, en lui même connu mais dont l'élément de sortie est assemblé à la bielle oscillante, de telle manière que l'axe de l'assemblage coiRncide avec l'axe dtoscillation de la bielle sur la carrosserie. 2 - Dispositif de commande d'essuie-glace selon la revendication 1 caractérisé en ce que le mouvement de chaque manivelle (5, 7) est imposé par une transmission par engrenages d'entr'axe lié à la bielle et comprenant une roue centrale 12 et au moins une autre roue (13, 14), la roue centrale (12) étant fixe et centrée sur l'axe d'oscillationdedela bielle, les autres roues (13, 14) étant solidaires des manivelles respectives. 3 - Dispositif de commande d'essuieglatce conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que deux paires de roues dentées intermédiaires (15, 16) d'axe commun fixé à la bielle, sont interposées entre la roue centrale (12) et les deux autres roues (13, 14) . 4 - Dispositif de commande deessuie-glace conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que chaque manivelle (5, 7) reçoit son mouvement par des transmissions par lien flexible. 5 - Dispositif de commande d'essuie-glace conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce qu'il comprend des dispositifs, en eux mêmes connus, de rattrapage du jeu des transmissions. 6 - Dispositif de commande d'essuie-glace conforme à l'une quelconque des revendications 1à 5 caractérisé en ce que l'une seulement des deux manivelles (5, 7)- est commandée directement en rotation et ce que le support du bras porte-balai (11) est doublé d'une bielle secondaire articulée comme lui sur les manivelles (5, 7), mais décalée angulairement. 7 - Dispositif de commande d'essuie-glace conforme à l'une quelconque des revendications 7 à 6 caractérisé en ce que le support de bras porte-balai (11) est réalisé en deux parties (20, 21) associées par une liaison offrant un certain degré de liberté. 8 - Dispositif de commande d'essuie-glace conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'au moins certaines des articUlations entr'éléments du mécanisme sont assurées par des rotules. 9 - Dispositif de commande dtessuie-glace conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que la roue centrale (12) est elle même entraînée à une vitesse proportionnelle de celle de la bielle oscillante (3).