Brevet FR2643107A1 — publié le 19900817

La présente invention concerne un dispositif d'équilibrage pour panneau coulissant ou analogue, tel que vitre descendante pour véhicule. L'invention est notamment applicable à la vitre latérale de la cabine de conduite d'un véhicule ferroviaire. On connaît des dispositifs d'équilibrage comprenant un bras oscillant dont une extrémité est appuyée de manière mobile contre un bord inférieur du panneau coulissant. Le bras oscillant est soumis à l'action d'un moyen de rappel de manière à solliciter ladite extrémité vers le haut à l'encontre du poids de la vitre. Ainsi, il suffit à l'utilisateur de manoeuvrer la vitre vers le haut ou vers le bas jusqu'à la position désirée. Le dispositif d'équilibrage équilibre le poids de la vitre et maintient donc celle-ci dans ladite position désirée, quelle qu'elle soit. Les dispositifs connus présentent de nombreux inconvénients. La course utile du dispositif est nettement inférieure à la longueur du bras. En effet, lorsque la vitre est en position haute, il est nécessaire que le bras ait une certaine inclinaison dans son plan d'oscillation. A défaut, il serait ensuite impossible de baisser la vitre en exerçant simplement sur elle une force dirigée vers le bas. Par ailleurs, lorsque la vitre est en position basse, il est nécessaire que son bord inférieur soit situé au-dessus de l'axe d'oscillation du bras. Il serait certes possible de concevoir un système dans lequel le bord inférieur de la vitre passe au-delà de l'axe d'oscillation du bras, mais ce système serait très encombrant en épaisseur, Par conséquent, pour augmenter la course du dispositif, il faut augmenter la longueur du bras.Mais d'autre part7 on souhaite que la longueur du bras soit du même ordre de grandeur que la largeur de la vitre à équilibrer Par exemple, si la vitre est une vitre de portière, cette condition devient impérative. En conclusion-, le dispositif connu ne peut pas offrir une grande course utile sans devenir excessivement encombrant dans le sens de la largeur ou dans le sens de l'épaisseur du panneau. Autre inconvénient, lors de la course de déploiement ou de repliage du dispositif l'extrémité active du bras oscillant parcourt le bord inférieur du panneau à manoeuvrer. La force verticale d'équilibrage est donc appliquée en un point très variable, et en particulier de manière très dissymétrique lorsque la vitre est au voisinage de sa position complètement relevée ou de sa position complètement baissée. Le but de l'invention est ainsi de proposer un dispositif d'équilibrage qui se prête à une construction compacte en largeur et en épaisseur, et qui puisse être facilement conçu de manière que la force verticale d'équilibrage soit appliquée sensiblement selon l'axe vertical du panneau. L'invention vise ainsi un dispositif d'équilibrage pour panneau coulissant ou analogue, en particulier pour vitre de véhicule coulissant en direction sensiblement verticale, comprenant un bras oscillant dont une extrémité, dirigée vers un premier côté du dispositif, est appuyée de manière mobile contre un bord inférieur du panneau coulissant et qui est soumis à l'action d'un moyen de rappel. Suivant l'invention, le dispositif d'équilibrage est caractérisé en ce que le bras oscillant est articulé suivant deux axes distincts à deux bras porteurs, qui sont eux-mêmes articulés à un bâti selon deux axes distincts à partir desquels les bras porteurs s'étendent le long l'un de l'autre vers un second côté du dispositif opposé au premier côté tandis que, en tout état de déploiement du dispositif une ligne joignant l'extrémité du bras oscillant à un point de convergence entre les lignes d'entraxe des deux bras porteurs forme un angle peu différent de 90 par rapport à la direction de coulissement du panneau, de manière que ladite extrémité du bras oscillant soit appuyée au voisinage du milieu du bord inférieur du panneau sensiblement en tout état de déploiement du dispositif. Grâce à la convergence précitée des entraxes des deux bras porteurs, le bras oscillant s'oriente vers le haut lorsque les bras porteurs s'orientent eux-mêmes vers le haut. La course utile du dispositif correspond donc au cumul des composantes verticales de deux mouvements oscillants. De plus, ces mouvements oscillants de sens contraires ont des composantes latérales qui se compensent sensiblement. Il est donc possible de faire en sorte que, comme indiqué ci-dessus, l'extrémité du bras oscillant soit appuyée au voisinage du milieu du bord inférieur du panneau sensiblement en tout état de déploiement du dispositif. Ainsi, en tout état de déploiement du dispositif, l'effort d'équilibrage est appliqué de manière favorable au bon guidage de la vitre sans coincement. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront encore de la description ci-après. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs - la figure 1 est une vue de la face intérieure d'une porte de véhicule ferroviaire équipée d'un dispositif selon l'invention, après démontage d'une contre-porte, le dispositif étant en position "vitre baissée", la vitre étant également représentée en traits mixtes en position de fermeture - la figure 2 est une vue schématique montrant le dispositif en position "vitre fermée", une autre position intermédiaire étant représentée en traits mixtes ; et - la figure 3 est un détail à échelle agrandie de la figure 2. Dans l'exemple représenté à la figure 1, une porte 1 des cabine de conduite de véhicule ferroviaire comporte en partie haute un cadre 2 définissant une ouverture 3 pouvant être sélectivement ouverte ou fermée par-une vitre 4 mobile par coulissement vertical dans des glissières 6 entre une position de fermeture représentée en traits mixtes et une position d'ouverture représentée en traits pleins. En position de fermeture, la vitre 4 peut être verrouillée au moyen d'une serrure 7. Pour faire coulisser la vitre, l'utilisateur applique directement à la vitre un effort dirigé vers le haut ou vers le bas selon le sens du mouvement désiré. Sous le cadre 2, la porte 1 définit un logement 8 pouvant être fermé par une contre-porte non représentée et qui reçoit le dispositif 9 d'équilibrage du poids de la vitre 4. Le dispositif 9 comprend un bras oscillant 11 dont une extrémité 12 munie d'un galet 13 s'appuie de manière mobile sur une piste 14 fixée au bord inférieur 16 de la vitre 4. On considère que l'extrémité 12 est matérialisée par l'axe du galet 13 car cet axe est toujours situé à la verticale du point où le galet 13 s'appuie sur la piste 14. Conformément à l'invention, le dispositif d'équilibrage comprend en outre un bras porteur supérieur 17 et un bras porteur inférieur 18 articulés selon deux axes distincts 19 et respectivement 21 au levier 11 et selon deux autres axes distincts 22 et respectivement 23 à un bâti 24 fixé à la porte 1 par des équerres 26. A partir de leurs axes 22 et 23, les bras porteurs s'étendent le long l'un de l'autre vers la gauche du dispositif (tel que vu sur les figures), tandis que, à partir des bras- porteurs 17, 18, le bras Il s'étend vers le côté opposé du dispositif. Le bras porteur 17 qui est situé entre l'autre bras porteur 18 et le bras oscillant 11 a un entraxe plus grand que ledit autre bras porteur 18. En position "vitre baissée", les deux bras porteurs 17, 18 et le bras oscillant 11 sont sensiblement parallèles au bord inférieur 16 de la vitre 4. Le bras oscillant Il est alors appuyé sur une butée en caoutchouc 27 portée par le bras porteur supérieur 17, lui-même appuyé sur une butée en caoutchouc 28 fixée au bras porteur inférieur 18, qui est à son tour appuyé sur une butée en caoutchouc 29 fixée au bâti 24. La ligne d'entraxe 31 qui relie les axes 19 et 22 du bras porteur supérieur 17, et la ligne d'entraxe 32 qui relie les axes 2i et 23 du bras porteur inférieur 18 convergent en un point C. On sait par ailleurs que les axes 19 et 21, liés au bras 11, ont pour trajectoires (illustrées par leurs tangentes T19 et Tzl à la figure 1), deux cercles centrés en 22 et 23 respectivement, de sorte que les lignes 31 et 32 sont les normales à ces trajectoires, Comme la théorie enseigne que le centre instantané de rotation d'un solide (le bras 11) est à l'intersection des normales (31, 32) aux trajectoires des points (19 et 21) de ce solide, le point C est le centre instantané de rotation du bras 11. Comme le montre la figure 1, la distance Dol 2 entre le point C et le centre 12 du galet 13 a une composante verticale Dv (parallèle au mouvement de coulissement de la vitre 4) qui est petite devant sa composante horizontale Dh. En d'autres termes, la ligne Di2 joignant le centre C au centre 12 du galet 13 est presque perpendiculaire à la direction de coulissement de la vitre 4, et par conséquent la tangente T12 au mouvement du centre 12 est peu inclinée par rapport à la direction de coulissement de la vitre 4. Comme permet de le comprendre la figure 2, les différents états de déploiement du dispositif sont obtenus par pivotement du bras porteur supérieur 17 vers le haut à partir de la position "vitre baissée" de la figure 1, chaque orientation du bras porteur supérieur 17 correspondant à une et une seule orientation du bras porteur inférieur 18 et une et une seule orientation du bras oscillant 11. La figure 2 visualise que plus les bras porteurs 17 et 18 pivotent vers le haut et vers la droite, plus le bras oscillant 11 pivote vers le haut et vers la gauche.On peut ainsi expliquer de manière concrète que la composante latérale du mouvement de pivotement des axes 19 et 21 autour. des axes 22 et 23 respectivement est compensée par une composante latérale de sens opposé du mouvement de l'extrémité 12 du bras oscillant 11, laquelle suit donc une trajectoire sensiblement verticale, puisque les composantes verticales des mouvements des bras porteurs 17 et 18 d'une part et du bras oscillant 11 d'autre part au lieu de se soustraire, s'ajoutent. Mais on peut expliquer de manière plus théorique que la trajectoire de l'extrémité 12 ne s'écarte que relativement peu d'une droite parallèle à la direction de coulissement de la vitre 4. En effet, comme le montre la figure 2, la constatation qui a été faite pour la position "vitre baissée", concernant la position du centre instantané de rotation C du bras oscillant 11 par rapport à l'extrémité 12 de ce dernier peut également être faite pour les centres instantanés de rotation C1 et C2 du bras oscillant 11 respectivement dans un état de déploiement intermédiaire et dans un état de déploiement maximal du dispositif.En d'autres termes, dans tous les états de déploiement, la tangente T12 à la trajectoire de l'extrémité 12 est peu inclinée par rapport à la direction du coulissement de la vitre 4, et par conséquent la trajectoire est elle-même sensiblement parallèle à la direction de ce coulissement. Par conséquent, si l'on fait en sorte que dans l'un des états de déploiement du dispositif, l'axe 12 soit situé sur l'axe vertical médian de la vitre 4, on est assuré que le long de toute la course utile de l'extrémité 12, celle-ci s'écartera peu dudit axe médian. Ceci limite bien entendu la longueur admissible pour le bras oscillant 11. Par contre, dans l'intérêt de la course utile du dispositif, les deux bras porteurs 17 et 18, ont un entraxe au moins sensiblement 50% supérieur à la longueur effective du bras oscillant 11. Par longueur effective du bras 11, on entend la distance entre l'extrémité géométrique 12 du bras 1l et celui 21 qui parmi les deux axes d'articulation 19 et 21 du bras 11 est le plus éloigné de l'extrémité 12. Pour solliciter l'extrémité 12 du bras oscillant 11 vers le haut à l'encontre du poids de la vitre 4, le dispositif comprend un moyen de rappel constitué par un vérin à gaz 33 fonctionnant à la compression et qui est monté sous les deux bras porteurs 17 et 18, c'est-à-dire du côté de ceux-ci 17, 18 qui est opposé au bras oscillant 11. Le vérin à gaz 33 agit sur le bras porteur supérieur 17 par l'intermédiaire d'un levier inverseur 34, de façon qu'un mouvement vers la droite du piston 36 du vérin à gaz 33 se traduise par un mouvement vers la gauche d'un axe 37, par lequel le bras porteur 17 est articulé, à distance de l'axe 22, au levier inverseur 34. L'axe intermédiaire 38 du levier inverseur 34 est articulé au bâti 24. Comme on le comprendra, la force du vérin à gaz 33 est maximale lorsque la vitre 4 est baissée, et décroît progressivement jusqu'à ce que la vitre 4 soit fermée. Par ailleurs, comme on peut le comprendre d'après la figure 2, au début du déploiement du dispositif à partir de la position "vitre baissée", le mouvement vertical de l'extrémité 12 pour chaque degré d'angle de rotation du bras 17 est relativement important. En effet, la vitesse de l'extrémité 12 est V12 = V19 x D12/D19, expression dans laquelle V19 est la vitesse de l'axe 19 D19 est la distance entre le centre C et l'axe 19, et D12 est la distance entre le centre C et l'axe 12. V19 est directement proportionnelle à la vitesse angulaire du bras porteur 17 autour de son axe 22. Et au voisinage de la position "vitre baissée", dans l'exemple représenté, D12/D19 est à peu près égal à 2. Au contraire, en position "vitre fermée" (figure 2), on a toujours V12 = D12/D19 x V19 mais le rapport D12/D19 est beaucoup plus petit, peu supérieur à 1. Entre ces deux positions extrêmes, la vitesse linéaire de l'extrémité 12 décroit d'abord lentement puis plus rapidement pour une vitesse angulaire donnée du bras porteur supérieur 17. Ceci signifie que pour un moment donné appliqué au bras porteur supérieur 17 dans le sens de la montée de l'extrémité 12, la force verticale ascendante appliquée à l'extrémité 12 croîtra d'abord lentement, puis de plus en plus rapidement jusqu'à la position "vitre fermée". On appelle rapport de transmission de force des bras, le rapport obtenu en divisant la force ascendante 12 par le moment appliqué au bras 17. On peut choisir le vérin 33 de façon que la différence entre ses forces de rappel dans les deux positions extrêmes compense exactement la différence entre les rapports de transmission de force des bras dans les deux positions extrêmes, de façon que, dans les deux positions extrêmes, la force ascendante à l'extrémité 12 soit la même. Mais comme la variation de la force rappel du vérin 33 est linéaire alors que la variation du rapport précité est non linéaire, on constatera, si aucune autre mesure n'est prise, que l'effort ascendant appliqué à l'extrémité 12 est plus faible lorsque le dispositif est en position de déploiement intermédiaire (traits mixtes aux figures 2 et 3) que lorsque le dispositif est dans l'une ou l'autre de ses positions extrêmes. Pour compenser cet effet, qui est indésirable puisque le poids de la vitre à équilibrer est toujours le même, l'axe 37 porté rigidement par le bras porteur supérieur 17, est monté dans une boutonnière longitudinale 39 du levier inverseur 34, de façon à se rapprocher de l'axe 38 du levier inverseur 34 lorsque le dispositif est dans un état de déploiement intermédiaire (traits mixtes à la figure 2). Ainsi, le rapport de transmission de mouvement entre le piston 36 et l'axe 37 se trouve réduit, et par conséquent le rapport de transmission de forces entre le piston 36 et l'axe 37 se trouve augmenté lorsque le dispositif est dans un état de déploiement intermédiaire. De plus, dans cet état, l'axe du vérin à gaz 33 est sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale du levier inverseur 34, ce qui augmente le bras de levier sous lequel l'effort du vérin à gaz 33 est transmis au levier inverseur 34. Ainsi, le levier inverseur à boutonnière constitue un mécanisme qui introduit entre le vérin 33 et le bras 17 un rapport de transmission de force qui contribue à augmenter la force transmise à l'extrémité 12 dans l'état de déploiement intermédiaire, qui est l'état dans lequel le cumul de la variation de la force du vérin 33 et de la variation du rapport de transmission de force des bras laissait prévoir une force insuffisante à l'extrémité 12. En fonctionnement, l'utilisateur manoeuvre la vitre 4 en exerçant sur celle-ci une force dirigée vers le bas ou vers le haut, selon qu'il désire l'ouvrir ou au contraire la refermer. La force à exercer est sensiblement réduite aux forces de frottement dans les glissières 6, puisque le dispositif équilibreur compense le poids de la vitre 4. Les frottements dans les glissières 6 sont eux-mêmes réduits puisque en tout état de déploiement du dispositif d'équilibrage, le galet 13 est sensiblement situé dans l'axe vertical médian de la vitre. Lorsque l'utilisateur fait cesser son action sur la vitre 4, celle-ci est immobilisée par les frottements précités. Même si,- comme dans l'exemple représenté, on limite la course angulaire du bras porteur supérieur 17 à environ 500, la course verticale de l'extrémité 12 a une valeur remarquablement importante par rapport à l'encombrement du dispositif en largeur. L'exemple représenté montre également que le dispositif se prête à une réalisation plane, c'est-à-dire que les divers bras du mécanisme sont reliés entre eux comme cela a été décrit, mais ne se croisent jamais. Ceci réduit l'épaisseur nécessaire pour le dispositif dans la porte telle que 1. Par ailleurs, la figure 1 fait ressortir la compacité du dispositif dans le sens de la hauteur en position "vitre baissée. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'équilibrage pour panneau coulissant ou analogue, en particulier pour vitre (4) de véhicule coulissant en direction sensiblement verticale, comprenant un bras oscillant (11) dont une extrémité (12), dirigée vers un premier côté du dispositif, est appuyée de manière mobile contre un bord inférieur (16) du panneau coulissant (4) et qui est soumis à l'action d'un moyen de rappel (33), caractérisé en ce que le bras oscillant (11) est articulé selon deux axes distincts (19, 21) à deux bras porteurs (17, 18) qui sont eux-mêmes articulés à un bâti (24) selon deux axes distincts (22, 23) à partir desquels les bras porteurs (17, 18) s'étendent le long l'un de l'autre vers un second côté du dispositif opposé au premier côté, tandis qu'en tout état de oéploiement du dispositif, une ligne (D12) joignant l'extrémité (12) du bras oscillant (11) à un point de converge,;ce (C, C1, C2) entre les lignes d'entraxe (31, 32) des deux bras porteurs (17, 18) forme un angle peu différent de 900 par rapport à la direction de coulissement du panneau (4). 2. Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que les deux bras porteurs (17, 18) ont chacun un entraxe au moins sensiblement 50% supérieur à la longueur effective du bras oscillant (11). 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif est capable de prendre une position repliée dans laquelle les deux bras porteurs (17, 18) et le bras oscillant (il) sont sensiblement parallèles au bord inférieur (16) du panneau (4). 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé én ce que le moyen de rappel (33) s'étend sensiblement parallèlement au bord inférieur- (16) du panneau (4), au moins lorsque le dispositif est en position repliée. 5. Dispositif selon l'unie des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le moyen de rappel (33) agit sur l'un (17) des bras porteurs (17, 18) par l'intermédiaire d'un mécanisme (34) qui fait varier le rapport de transmission de force entre le moyen de rappel (33) et ledit bras porteur (17) en fonction de l'état de déploiement du dispositif de façon à sensiblement compenser les variations d'une part de la force du moyen de rappel (33) et d'autre part du rapport de transmission de force des bras en fonction de l'état de déploiement du dispositif. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le mécanisme est un levier (34) à boutonnière (39). 7. Dispositif selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que le mécanisme donne au rapport de transmission de forces entre le moyen de rappel (39) et le bras porteur (17) auquel il est relié, une valeur qui est maximale lorsque le dispositif est dans un état de déploiement intermédiaire. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le moyen de rappel est un vérin à gaz (33). 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le moyen de rappel est attelé à l'un des bras porteurs (17). 10. Dispositif selon l'une des revendications I à 8, caractérisé en ce que le moyen de rappel (33) est attelé au bras porteur (17) dont l'axe d'articulation (19) avec le bras oscillant ( est situé entre l'autre axe d'articulation (21) du bras oscillant (11) et l'extrémité (12) du bras oscillant (11). 11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le moyen de rappel (33) est un moyen élastique de compression monte du côté des deux bras porteurs (17-, 18) qui est opposé au bras oscillant (11), et agit sur l'un des bras porteurs (17) par l'intermédiaire d'un levier inverseur (34). 12. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le bras porteur qui, relativement à la direction de coulissement du panneau, est situé entre le bras oscillant (11) et l'autre bras porteur (18) a un entraxe plus long que ledit autre bras porteur (18).