Brevet FR2736380A1 — publié le 19970110

La présente invention concerne un mécanisme d'articulation d'un élément par rapport à une structure fixe. L'invention concerne plus particulièrement un mécanisme d'articulation d'une portière par rapport à la caisse d'un véhicule automobile. On connaît différentes conceptions de moyens d'articulation et de guidage d'une portière latérale de véhicule automobile visant notamment à dégager au maximum l'encadrement latéral de la portière que cette dernière vient obturer en position fermée, et ceci de manière à faciliter l'accès des passagers aux places assises du véhicule ou l'accès d'un utilisateur à un volume de l'habitacle réservé au chargement dans un véhicule utilitaire. La conception classique la plus couramment utilisée consiste à articuler la portière autour d'un axe de pivotement sensiblement vertical agencé au voisinage de l'un de ses bords verticaux avant ou arrière. Cette solution permet d'obtenir un dégagement important pour l'accès au véhicule mais elle nécessite pour l'ouverture de la portière, de disposer d'un très grand espace latéral qui complique notamment les manoeuvres de parcage à proximité d'obstacles ou de murs. Dans le cas de véhicules utilitaires, ou à usage mixte, il a été proposé de remplacer les portes pivotantes à axes verticaux par des portières coulissantes. Pour l'application de ce principe à des voitures particulières, et afin de supprimer le montage extérieur de composants appartenant aux dispositifs de coulissement qui sont particulièrement inesthétiques, il a été proposé dans le document FR-A-2.455.523 d'agencer des moyens de coulissement sur une longueur réduite à l'intérieur de la portière du véhicule et d'associer le chariot mobile de ces moyens à la structure de la caisse du véhicule par l'intermédiaire d'un système à parallélogramme qui autorise, en association avec le mouvement de coulissement, un mouvement de louvoiement latéral de la portière qui conserve son orientation générale sensiblement parallèle à elle-même lors du mouvement global d'ouverture au cours duquel les mouvements de coulissement et de louvoiement sont couplés mécaniquement. Cette conception a toutefois pour inconvénient d'occuper la quasi totalité de la partie inférieure de la portière du véhicule, d'être bruyante en utilisation et d'aboutir à un aspect inesthétique du panneau intérieur de la portière qui comporte notamment des moyens formant glissière de coulissement. Une autre conception permettant de dégager de manière importante l'ouverture d'accès à l'habitacle consiste à monter la portière pivotante autour d'un axe sensiblement horizontal aménagé au voisinage d'un coin inférieur, avant ou arrière, de la portière. Le fait de positionner, en arrière le point pivot par rapport au pied avant de la caisse permet de diminuer la distance entre ce point pivot et l'extrémité arrière de la portière et donc de diminuer la hauteur en position ouverte. Dans son principe, cette conception permet en effet de dégager suffisamment l'ouverture d'accès si le pivotement de la portière s'effectue sur un angle suffisant proche de 90 . La partie de l'ouverture d'accès qui reste partiellement obturée après le pivotement vers sa position d'ouverture de la portière est donc plus ou moins importante en fonction de l'angle de pivotement et en fonction du positionnement de l'axe de pivotement par rapport à l'angle inférieur de la portière et de l'encadrement de l'ouverture. Par ailleurs, étant donné la conception galbée de plus en plus répandue des parties latérales de la carrosserie, et donc des portières, il est nécessaire de pouvoir dégager latéralement la portière hors du plan qu'elle occupe en position fermée pour permettre son pivotement sans interférence entre des parties de la portière et des portions en vis-à-vis de la caisse du véhicule. Afin de résoudre ce dernier problème, il a déjà été proposé dans le document FR-A-2.703.747 d'associer des moyens d'articulation de la portière autour d'un axe de pivotement à des moyens de guidage grâce auxquels la portière est montée mobile, selon une direction générale sensiblement parallèle à son axe de pivotement, pour se déplacer par rapport à la structure fixe de la caisse du véhicule en conservant son orientation générale, c'est-à-dire en restant parallèle à son plan général. Dans la conception proposée dans ce dernier document, les moyens d'articulation comportent un manchon qui se déplace axialement sur un arbre fixe qui détermine l'axe horizontal de pivotement de la portière. Cette conception permet donc de dégager la porte latéralement de manière asservie à son mouvement de pivotement, mais l'axe de pivotement occupe toujours la même position par rapport à la structure de la caisse du véhicule. Le dégagement de l'ouverture est donc incomplet dans la mesure où, en position ouverte, le bord inférieur de la portière s'étend en regard de la partie avant de l'ouverture d'accès à l'habitacle. Par ailleurs, les moyens d'articulation sont soumis aux efforts résultant du poids de la portière avec un porte-à-faux particulièrement important du fait du positionnement de l'axe de pivotement sensiblement au sommet de l'angle inférieur avant de la portière et de l'ouverture. La présente invention a pour but de proposer une nouvelle conception d'un mécanisme d'articulation qui permette de remédier aux inconvénients qui viennent d'être mentionnés et notamment aux inconvénients inhérents à la structure décrite et représentée dans le document FR-A-2.703.747. Dans ce but, I'invention propose un mécanisme d'articulation du type mentionné précédemment, caractérisé en ce que les moyens de guidage comportent une première charnière dont le charnon fixe est porté par la structure et une seconde charnière dont le charnon fixe est monté pivotant, autour de l'axe horizontal de pivotement, sur l'élément mobile, et en ce qu'il comporte un bras de liaison entre les deux charnons mobiles des deux charnières dont les axes de rotation sont parallèles entre eux et sont sensiblement perpendiculaires à l'axe horizontal de pivotement. La conception selon l'invention permet ainsi d'associer le mouvement de pivotement de la portière autour d'un axe horizontal avec un mouvement de déplacement latéral qui permet de déplacer, notamment en synchronisme, I'axe de pivotement qui reste horizontal et parallèle à lui-même mais qui se déplace par rapport à la structure de la caisse pour obtenir un dégagement maximal de l'ouverture d'accès à l'habitacle. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - le mécanisme comporte des moyens d'asservissement du mouvement de rotation de la seconde charnière au mouvement de rotation de la première charnière; - il comporte des moyens mécaniques de couplage des moyens d'articulation et de guidage - les moyens de couplage sont des moyens d'asservissement du pivotement de l'élément mobile par rapport au charnon fixe de la seconde charnière en fonction du mouvement de rotation de la seconde charnière;; - les moyens de couplage mécanique comportent un engrenage à deux roues coniques dont l'une est liée en rotation avec le charnon mobile de la seconde charnière et dont l'autre est liée en pivotement avec l'élément mobile - les moyens d'articulations comportent un moyeu fixé sur l'élément mobile et sur lequel le charnon fixe de la seconde charnière est monté pivotant - au moins un tronçon de roue conique est réalisé venu de matière avec le moyeu des moyens d'articulation - au moins un tronçon de roue conique est réalisé venu de matière avec le charnon mobile de la seconde charnière - le charnon fixe de la seconde charnière comporte un manchon monté pivotant autour du moyeu du mécanisme d'articulation et qui se prolonge radialement vers l'extérieur par une patte qui reçoit l'axe de rotation de la seconde charnière - les moyens d'articulation comportent des moyens élastiques de rappel en pivotement, dans un sens, de l'élément mobile autour de son axe de pivotement - les moyens élastiques de rappel sont interposés entre le moyeu du mécanisme d'articulation et le charnon fixe de la seconde charnière; - les moyens d'asservissement des mouvements de rotation des charnières comportent un premier pignon lié en rotation au charnon fixe de la première charnière, un second pignon lié en rotation au charnon fixe de la seconde charnière et d'axe parallèle à celui du premier pignon, et une crémaillère d'asservissement portée par le bras de liaison des charnons mobiles des deux charnières, montée coulissante longitudinalement le long du bras de liaison et dont les crans sont susceptibles de coopérer simultanément avec les dents des premier et second pignons - le mécanisme d'articulation est agencé sensiblement au voisinage d'un angle inférieur de la portière - le charnon fixe de la première charnière est fixé sur un pied sensiblement vertical de la caisse du véhicule qui délimite l'ouverture de la caisse obturée par la portière en position fermée, et en position fermée, I'axe horizontal de pivotement est éloigné, selon la direction longitudinale, du pied vertical de manière à réduire la hauteur de la portière en position verticale ouverte. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique latérale d'un véhicule automobile dont une portière latérale est équipée d'un mécanisme d'articulation réalisé conformément aux enseignements de l'invention, avec un arrachement partiel de la peau extérieure de la portière faisant apparaître la conception générale du mécanisme d'articulation - la figure 2 est une vue en section partielle selon la ligne 2-2 de la figure 1 qui illustre la portière en position fermée;; - la figure 3 est une vue latérale en élévation et à plus grande échelle du mécanisme d'articulation illustré sur la figure 1 - la figure 4 est une vue en section selon la ligne 4-4 de la figure 3 - la figure 5 est une vue en section selon la ligne 5-5 de la figure 3 - la figure 6 est une vue de détail selon la flèche F6 de la figure 5 ; et - les figures 7 et 8 sont des vues similaires à celles des figures 1 et 2 qui illustrent la portière et son mécanisme d'articulation en position ouverte. On a représenté sur la figure 1 une voiture particulière du type monocorps dont la caisse 10 comporte une ouverture latérale 12 qui est normalement fermée par une portière latérale 14. En vue de permettre son ouverture, la portière 14 est globalement montée pivotante par rapport à la caisse 10 autour d'un axe horizontal de pivotement X-X qui est agencé au voisinage de l'angle inférieur avant 16 de la portière 14 et de l'ouverture 12. Conformément aux enseignements de l'invention, le mouvement global d'ouverture de la portière 14 est une combinaison de son mouvement de pivotement autour de l'axe horizontal X-X avec un guidage et un dégagement latéral grâce à des moyens de guidage à deux charnières d'axes verticaux V1 et V2. On décrira maintenant en détails la structure des moyens d'articulation et de guidage conformes aux enseignements de l'invention. Les moyens de guidage du mouvement de louvoiement latéral de la portière 14 sont constitués par une première charnière 18 d'axe de rotation V1 et par une seconde charnière 20 d'axe de rotation V2. La première charnière 18 comporte un charnon fixe constitué par deux douilles 22 fixées par des pattes 24 sur le pied avant 26 de la caisse 10 et qui reçoivent à rotation une tige 28 constituant le gond de la charnière 18 autour duquel est monté pivotant un manchon vertical 30 qui constitue le charnon mobile de la première charnière 18. Le manchon 30 se prolonge transversalement, selon une direction perpendiculaire à l'axe vertical V1, par un bras de liaison 32 qui est soudé sur le manchon 30, cette liaison étant renforcée par une plaque de renfort 33. Une première extrémité 34 du bras de liaison 32 est ainsi soudée sur le manchon 30 tandis que son extrémité transversale opposée 36 est soudée sur un manchon 38 qui constitue le charnon mobile de la seconde charnière 20 d'axe vertical V2. Les deux manchons 30 et 38 sont d'axes parallèles de manière que les axes de rotation V1 et V2 des deux charnières 18 et 20 soient parallèles entre eux. Le manchon 38 est, comme on peut le voir plus particulièrement sur la figure 5, monté pivotant autour d'un gond 40 qui est monté en chape entre les deux extrémités axialement opposées et formant douilles 42 d'un charnon 44 qui, au sens de l'invention, constitue le charnon fixe de la seconde charnière 20. Le charnon fixe 44 est une patte appartenant à une pièce de fonderie 46 qui appartient également aux moyens d'articulation de la portière 14 autour de son axe horizontal de pivotement X-X, comme cela sera expliqué par la suite. Selon une conception connue, par exemple du document FR-A-2.703.005, les mouvements de rotation des deux charnières 18 et 20 sont asservis mécaniquement l'un à l'autre grâce à une crémaillère 48 qui est montée coulissante selon l'orientation générale du bras de liaison 32 perpendiculaire aux axes verticaux V1 et V2, sur le bras de liaison 32. Le corps de la crémaillère 48 comporte deux lumières parallèles 50 qui déterminent sa direction et sa course de coulissement par rapport au bras 32 dont chacune reçoit en coulissement un pivot vertical 52 fixé au bras de liaison 32. Au voisinage de chacune de ses extrémités, la crémaillère 48 comporte des crans 54 et 56 qui sont susceptibles de coopérer avec un premier pignon denté 58 et un second pignon denté 60 respectivement. Le premier pignon denté 58 est réalisé venu de matière avec la douille supérieure 22 et il est donc lié en rotation au charnon fixe de la première charnière 18, tandis que le second pignon denté 60 est réalisé venu de matière avec la partie supérieure 42 formant douille du charnon fixe 44 de la seconde charnière 20 auquel il est ainsi lié en rotation. Le dimensionnement des pignons 58 et 60 détermine ainsi la loi d'asservissement entre les mouvements de rotation des deux charnières 18 et 20 de manière, dans le cadre de l'invention, à assurer un mouvement global de louvoiement de la portière 14 qui reste sensiblement parallèle à son plan général lors de sa manoeuvre. On décrira maintenant les moyens d'articulation permettant d'assurer le pivotement de la portière 14 en pivotement autour de l'axe horizontal X-X. A cet effet, la portière 14 comporte un moyeu 62 qui est fixé par des vis 64 sur une plaque de fixation 66 qui est ellemême fixé, par exemple par soudage, à l'intérieur de la peau extérieure 68 de la portière 14. L'agencement du moyeu 62 est tel que son axe est l'axe horizontal X-X de pivotement de la portière. Le charnon fixe 44 de la seconde charnière 20 est réalisé venu de matière avec la partie inférieure en forme de manchon cylindrique 70 de la pièce 46, par rapport auquel il se prolonge radialement vers l'extérieur. Le manchon 70 est monté à rotation, par l'intermédiaire d'un roulement à billes 72, sur le moyeu 62 de manière que la pièce 46 soit montée pivotante autour de l'axe X-X. Le guidage en pivotement de la pièce 46, notamment afin d'absorber les efforts en porte-à-faux, est complété par l'agencement d'un roulement à aiguilles 74 entre une douille 76 de la pièce 46, décalée axialement par rapport au manchon 70, et une tige centrale 78 du moyeu 62. Un ressort spiral à lame 79 est interposé entre le moyeu 62 et le manchon 70. Comme on peut le voir aux figures 3 et 5, une extrémité du ressort 79 est fixée au moyeu 62 tandis que son extrémité extérieure 80 est fixée par un pion transversal 82 au manchon 70. Afin d'assurer l'asservissement du mouvement de rotation de la seconde charnière 20, autour de l'axe vertical V2, au mouvement de pivotement de la portière 14, autour de l'axe horizontal X-X, il est prévu des moyens de couplage mécanique entre le charnon mobile constitué par le manchon tubulaire 38 et le moyeu 62. Les moyens de couplage sont constitués par un premier secteur de roue d'engrenage conique 84 réalisé venu de matière avec un prolongement inférieur 85 du manchon 38 qui est traversé par le gond 40. Un second tronçon 86 de roue d'engrenage conique est réalisé venu de matière avec le moyeu 62 pour coopérer avec le tronçon de roue conique 84. Le tronçon 86 s'étend sensiblement sur un quart de tour, c'est-à-dire sur sensiblement la course angulaire de pivotement de la portière 14 autour de l'axe X-X. Les tronçons de dentures coniques 84 et 86 sont centrés respectivement autour des axes V2 et X-X qui sont concourants. On décrira maintenant le fonctionnement du mécanisme d'articulation de la portière 14 en se reportant aux figures 1, 2 et 7, 8. Pour provoquer l'ouverture de la portière 14, le conducteur ou le passager agit sur une poignée 15 de la portière en tirant sur celle-ci comme dans le cas d'une portière latérale battante à axe vertical de pivotement. Cette action selon une direction sensiblement transversale a pour effet de provoquer les rotations simultanées des deux charnières 18 et 20 autour des axes verticaux V1 et V2, ces deux rotations étant asservies l'une à l'autre par la crémaillère 48. Dès que le charnon mobile 38 lié au bras 32 pivote autour de l'axe vertical V2 par rapport au charnon fixe 44, cette rotation, du fait de la coopération des engrenages 84 et 86, provoque une rotation simultanée du moyeu 62 et donc de la portière 14, autour de l'axe X-X par rapport à la pièce 46 qui conserve une orientation verticale constante. Les mouvements simultanés de rotation autour des axes V1 et V2 et le mouvement asservi de pivotement autour de l'axe horizontal X-X se poursuivent jusqu'à ce que la portière atteigne sa position de pleine ouverture illustrée aux figures 7 et 8 sur lesquelles on constate que l'ouverture 12 est pratiquement entièrement dégagée, que la portière 14 s'est écartée latéralement vers l'extérieur par rapport à la caisse 10, mais en restant parallèle à elle-même, et que l'axe horizontal X-X est resté horizontal et parallèle à lui-même, mais s'est décalé longitudinalement vers l'avant du véhicule pour permettre un dégagement plus complet de l'ouverture 12 et ainsi un accès le plus aisé possible à l'habitacle pour les passagers avant et arrière du véhicule. Le mouvement d'ouverture est facilité par le ressort de rappel 79 qui sollicite la portière en rotation vers sa position ouverte pour compenser la masse de la portière. La fermeture de la portière s'effectue dans le sens inverse des opérations qui viennent d'être décrites précédemment, le passager ou le conducteur commençant par provoquer un mouvement de pivotement, dans le sens horaire en considérant la figure 7, de la portière 14 autour de son axe horizontal X-X. Comme on peut le constater sur la figure, le mécanisme d'articulation n'occupe qu'une partie limitée de la portière et il peut être disposé sensiblement en l'épaisseur de cette dernière. REVENDICATIONS 1. Mécanisme d'articulation d'un élément (14) par rapport à une structure fixe 10), notamment d'une portière par rapport à la caisse d'un véhicule automobile, du type comportant des moyens (46, 62) d'articulation de l'élément (14) par rapport à la structure fixe (10) grâce auxquels l'élément est monté pivotant autour d'un axe (X-X) sensiblement horizontal et des moyens (18, 20) de guidage grâce auxquels l'élément (14) est monté mobile, selon une direction générale sensiblement parallèle à son axe (X-X) de pivotement, pour se déplacer par rapport à la structure fixe (10) en conservant son orientation générale, caractérisé en ce que les moyens de guidage comportent une première charnière (18) dont le charnon fixe (22) est porté par la structure (10, 26) et une seconde charnière (20) dont le charnon fixe (44, 46) est monté pivotant, autour de l'axe horizontal de pivotement (X-X), sur l'élément mobile (14), et en ce qu'il comporte un bras (32) de liaison entre les deux charnons mobiles (30, 38) des deux charnières (18, 20) dont les axes de rotation (V1, V2) sont parallèles entre eux et sont sensiblement perpendiculaires à l'axe (X-X) horizontal de pivotement. 2. Mécanisme d'articulation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (48, 54-58, 5660) d'asservissement du mouvement de rotation de la seconde charnière (20) au mouvement de rotation de la première charnière (18). 3. Mécanisme d'articulation selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens mécaniques (84, 86) de couplage des moyens d'articulation et de guidage. 4. Mécanisme d'articulation selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de couplage sont des moyens d'asservissement du pivotement de l'élément mobile (14) par rapport au charnon fixe (44) de la seconde charnière (20) en fonction du mouvement de rotation de la seconde charnière (20). 5. Mécanisme d'articulation selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de couplage mécanique comportent un engrenage à deux roues coniques (84, 86) dont l'une (84) est liée en rotation avec le charnon mobile (38, 85) de la seconde charnière (20) et dont l'autre (86) est liée en pivotement avec l'élément mobile (14, 62). 6. Mécanisme d'articulation l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que les moyens d'articulation comportent un moyeu (62) fixé sur l'élément mobile (14) et sur lequel le charnon fixe (44, 46) de la seconde charnière (20) est monté pivotant. 7. Mécanisme d'articulation selon la revendication 6 prise en combinaison avec la revendication 5, caractérisé en ce que au moins un tronçon de roue conique (86) est réalisé venu de matière avec le moyeu (62) des moyens d'articulation. 8. Mécanisme d'articulation selon l'une des revendications 5 ou 7, caractérisé en ce qu'au moins un tronçon de roue conique (84) est réalisé venu de matière avec le charnon mobile (38, 85) de la seconde charnière (20). 9. Mécanisme d'articulation selon la revendication 6, caractérisé en ce que le charnon fixe de la seconde charnière (20) comporte un manchon (70) monté pivotant autour du moyeu (62) du mécanisme d'articulation et qui se prolonge radialement vers l'extérieur par une patte (44) qui reçoit l'axe de rotation (40, V2) de la seconde charnière (20). 10. Mécanisme d'articulation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'articulation comportent des moyens élastiques (79) de rappel en pivotement, dans un sens, de l'élément mobile (14) autour de son axe horizontal de pivotement (X-X). 11. Mécanisme d'articulation selon la revendication 10 prise en combinaison avec la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens élastiques de rappel (79) sont interposés entre le moyeu (62) du mécanisme d'articulation et le charnon fixe '44, 46) de la seconde charnière (20). 12. Mécanisme d'articulation selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens d'asservissement comportent un premier pignon (54) lié en rotation au charnon fixe (22) de la première charnière (18), un second pignon (56) lié en rotation au charnon fixe (44) de la seconde charnière (20) et d'axe parallèle à celui du premier pignon, et une crémaillère (48) d'asservissement portée par le bras (32) de liaison des charnons mobiles (30, 38) des deux charnières (18, 20) , montée coulissante longitudinalement le long du bras de liaison (32) et dont les crans (54, 60) sont susceptibles de coopérer simultanément avec les dents des premier (54) et second (56) pignons. 13. Mécanisme d'articulation d'une portière (14) sur la caisse (10) d'un véhicule automobile, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mécanisme d'articulation est agencé sensiblement au voisinage d'un angle inférieur de la portière. 14. Mécanisme d'articulation d'une portière selon la revendication 13 prise en combinaison avec la revendication 2, caractérisé en ce que le charnon fixe (22) de la première charnière (18) est fixé sur un pied (26) sensiblement vertical de la caisse (10) du véhicule qui délimite l'ouverture (12) de la caisse (10) obturée par la portière (14) en position fermée, et en ce que en position fermée, I'axe horizontal de pivotement est éloigné, selon la direction longitudinale, du pied vertical (26) de manière à réduire la hauteur de la portière (14) en position verticale ouverte.