Brevet FR2809695A1 — publié le 20011207

BRAS D'ESSUIE-GLACE DE PARE-BRISE La présente invention concerne une antenne et un bras d'essuie-glace de pare-brise combinés et, plus particulièrement, un bras d'essuie-glace de pare brise dans lequel l'essuie-glace de pare-brise est pourvu d'une fonction d'antenne de réception large bande multifréquence de manière à réduire le nombre d'antennes à fixer à un véhicule automobile, un avion, un bateau et similaire, afin de réduire, de ce fait, le coût associé à la conception et à la fabrication de l'antenne et d'améliorer la sécurité de fonctionnement. Les systèmes d'antennes d'automobile adoptent une antenne de réception radio AM/FM qui nécessite une antenne tige supplémentaire ayant une longueur correspondant à un quart de la longueur d'onde la fréquence radio FM ou qui utilise le fil de dégivrage de la vitre arrière. Les démarreurs d'automobile à distance, les systèmes d'alarme antivol ou les antennes de communication TSR ont une bande de fréquence differente de celle des systèmes radio, une antenne en plus d'une antenne de réception radio est nécessaire. Étant donné qu'un avion emploie des antennes VOR et ISL concernant le fonctionnement de l'avion, la conception de l'avion devient complexe. De plus, le coût de production et le processus d'assemblage augmentent étant donné que chaque antenne doit être fabriquée et assemblée par des procédures supplémentaires. Pour surmonter les problèmes examinés ci-dessus, approche d'ajout d'une fonction d'antenne à un essuie glace de pare-brise a été proposée. Cependant, cette combinaison d'antenne et d'essuie-glace de pare-brise de l'art classique utilise uniquement la partie conductrice de l'électricité de l'essuie-glace. Autrement dit, cette combinaison d'antenne et d'essuie-glace de pare-brise l'art classique n'est qu'un développement dans lequel antenne tige classique, c'est-à-dire une antenne fouet, est remplacée par un essuie-glace, qui ne parvient pas à satisfaire à une augmentation récente de l'utilisation d'équipements de communication divers. De plus, peu d'essuie-glaces de pare-brise présentant une grande sensibilité ou efficacité ont été développés. Par conséquent, c'est un objet de la présente invention de proposer un bras d'essuie-glace de pare- brise dans lequel l'essuie-glace de pare-brise est capable d'exécuter une fonction d'antenne à manchon multifréquence tout en conservant en même temps une fonction unique d'essuie-glace de pare-brise. Selon la présente invention, une antenne et un bras d'essuie-glace de pare-brise combinés sont proposés comprenant une tête de bras ; un dispositif de retenue couplé de manière rotative à la tête de bras et comporte une partie de manchon avec une section fermée, un élément de bras couplé à une extrémité du dispositif de retenue par l'intermédiaire d'un isolant électrique ; et un élément élastique dont une extrémité est couplée de manière à être électriquement conductrice à l'élément de bras et dont 'autre extrémité est couplée à tête de bras par l'intermédiaire d'un isolant électrique. De préférence, la partie de manchon du dispositif de retenue est pourvue d'un élément diélectrique incorporé à l'intérieur celle-ci. À la différence d'une simple antenne tige, 'antenne et le bras d'essuie-glace de pare-brise combinés ainsi configurés de la présente invention permettent à la combinaison de fonctionner comme une antenne à manchon non directionnelle rayonnante à polarisation perpendiculaire ayant un manchon agencé à l'extérieur d'un conducteur linéaire. Par conséquent, un équipement de communication pour diverses bandes de fréquence peut être utilisé sans le montage d'antennes supplémentaires. L'élément de bras est équipé, à une extrémité libre de celui-ci, d'une charge supérieure présentant une forme propre conforme à la fréquence ou à l'utilisation, afin d'accroître, ce fait, la longueur effective et la fréquence caractéristique inférieure de l'antenne et du bras d'essuie glace de pare-brise combinés. De préférence, le dispositif de retenue ou l'élément de bras est composé de conducteurs électriques en considération de performances améliorées et il serait plus préférable, du point de vue du coût de fabrication et de la rigidité, que le dispositif de retenue ou l'élément de bras soient réalisés en acier et revêtus d'une couche plaquée de conducteur électrique formée à la surface de ceux-ci. I1 existe un risque de détérioration de l'efficacité lorsque le signal peut être dérivé à la masse par l'eau de pluie lorsqu'il pleut, il est donc préférable de revêtir la surface du conducteur d'un isolant électrique étanche à l'eau, afin d'éviter, de fait, une détérioration de l'efficacité. La figure 1 est une vue en perspective illustrant une antenne et un bras d'essuie-glace pare-brise combinés selon un mode de réalisation de la présente invention ; la figure 2 est une vue en coupe illustrant un état assemblé de l'antenne et du bras d'essuie-glace de pare- brise combinés montrés sur la figure 1 ; les figures 3 à 5 sont des présentations graphiques de coefficient de réflexion par rapport à la fréquence d'une antenne de bras d'essuie-glace ; et la figure 6 illustre un bras d'essuie-glace de pare- brise équipé d'une charge supérieure selon un autre mode de réalisation de la présente invention. En faisant référence aux figures 1 et 2, un bras d'essuie-glace de la présente invention est indentique à l'art classique, en ce qu'un dispositif de retenue 20 est couplé de manière rotative à un trou d'articulation 11 d'une tête de bras 10 par l'intermédiaire d'une cheville d'articulation 12 et un élément de bras 30 est couplé à une extrémité du dispositif de retenue. Cependant, la présente invention est caractérisée en ce qu'une plaque de manchon 21 est couplée à une ouverture du dispositif de retenue 20 de manière à permettre à la structure couplée d'avoir une section de courbe électriquement fermée. Un isolant électrique 40 est monté à la partie où l'élément de bras et le dispositif de retenue sont couplés, de manière à isoler électriquement, de ce fait, l'élément de bras du dispositif de retenue. Par conséquent, l'élément de bras 30, c'est-à-dire le conducteur linéaire, est inséré dans un espace intérieur formé dans une partie de manchon 26, c'est ' dire la section fermée du dispositif de retenue. Bien que le mode de réalisation de présente invention soit décrit en prenant un exemple de formation de la partie de manchon en couplant la plaque de manchon à l'ouverture du dispositif de retenue, il est également possible de former une plaque de manchon en cintrant à la presse l'ouverture du dispositif de retenue et en couplant la plaque de manchon à l'ouverture par une opération de soudage ou similaire. Un élément diélectrique 50 avec une perforation 51 formée dans le sens de la longueur de l'élément diélectrique est disposé à l'intérieur de la partie de manchon 26 et un ressort 60 est monté à travers la perforation 51. Le ressort 60 a une extrémité couplée de manière à être électriquement conductrice à l'élément de bras 30 et l'autre extrémité couplée à la tête de bras 10 de manière à être électriquement isolée de celle-ci. Par conséquent, l'élément de bras 30, en tant que conducteur linéaire, est prolongé le long de la partie de manchon 26 par l'intermédiaire du ressort 60 qui est un conducteur. Du polyéthylène ou de la résine de polyuréthane peuvent être utilisées comme élément diélectrique disposé dans la partie de manchon. En variante, l'air peut être utilisé comme élément diélectrique, éliminant la nécessité de disposer un élément diélectrique supplémentaire. Le couplage isolant entre le ressort et tête de bras peut être réalisé en fixant le ressort à crochet 13 de la tête de bras qui est constitué d'un non- conducteur, ou en disposant un milieu non conducteur entre le crochet et le ressort. Les numéros de référence 22, 23, 24 et 25 indiquent un boulon, un écrou et une rondelle pour coupler la plaque de manchon 21 au dispositif de retenue 20. En général, les bras d'essuie-glaces de pare-brise sont fabriqués en des matériaux tels que le fer ou l'acier de manière à obtenir une résistance mécanique élevée. Cependant, ces matériaux ne sont pas souhaitables en tant que matériaux d'antennes recevant des ondes électromagnétiques faibles. Par conséquent il est préférable de recouvrir le bras d'essuie-glace de conducteurs tels que le cuivre, l'argent ou 'aluminium de manière à obtenir une antenne à grand rendement. Lorsqu'un isolant étanche à l'eau est déposé sur la surface du conducteur à des fins d'isolement par rapport au corps du véhicule lorsqu'il pleut, la fuite d'onde électrique par le sol peut être minimisée et, en même temps, le bras d'essuie-glace peut être protégé de la corrosion. De plus, les bras d'essuie-glaces avec des caractéristiques esthétiques améliorées peuvent être fabriqués étant donné qu'il est possible d'utiliser n'importe quelle peinture ayant une couleur correspondant à la couleur du corps du véhicule. Chacun sait que les automobiles ou les avions sont équipés d'une pluralité d'essuie-glaces de pare-brise. Lorsque l'antenne et le bras d'essuie-glace de pare-brise combinés de la présente invention sont appliques à chacun des essuie-glaces de pare-brise d'automobile d'avion, des performances de réception de haute sensibilité et de haut rendement peuvent être obtenues et le bruit peut être minimisé comparé au cas où une antenne unique est employée. Chaque composant du bras d'essuie-glace de la présente invention exécute la fonction caractéristique d'essuie-glace et, en même temps, la fonction correspondant aux composants d'une antenne à manchon multifréquence. Les antennes à manchon multifréquence sont configurées en ce que la surface extérieure de la partie de manchon fonctionne comme une antenne pour rayonner l'onde électromagnétique et la section intérieure de la partie de manchon et le conducteur métallique fonctionnent comme un circuit d'adaptation d'impédance. Étant donné que la réactance de la partie de manchon des antennes à manchon multifréquence fonctionne comme une inductance ou une capacitance conformément à la fréquence, il est possible d'obtenir diverses fréquences de résonance. L'élément de bras 30 et le ressort 60 couplé électriquement à celui-ci, selon la présente invention, correspondent à la section de conducteur métallique de l'antenne à manchon multifréquence, tandis que la partie de manchon 26 de la présente invention correspond à la partie de manchon de l'antenne à manchon multifréquence. Lorsque le bras d'essuie-glace de présente invention est appliqué dans la réalité, conducteur interne 71 d'une ligne d'alimentation coaxiale 70 est connecté (point d'alimentation) à une extrémité du ressort 60 et un conducteur externe 72 de la d'alimentation coaxiale 70 est connecté au dispositif de retenue 20, comme montré sur les figures 6a et 6b. Ainsi, le dispositif de retenue est couplé au corps du véhicule par l'intermédiaire de la tête de bras, réalisant, ce fait, un effet de mise à la terre. Les figures 3 à 5 illustrent les résultats de tests de performances d'antenne de l'antenne et du bras d'essuie-glace de pare-brise combinés, où est illustrée la variation du coefficient de réflexion en fonction de la fréquence. La figure 3 illustre un cas dans lequel le bras d'essuie-glace de pare-brise a une longueur totale (c'est-à-dire, la longueur entre le point d'alimentation et une extrémité de l'élément de bras) de 0,5 la partie de manchon a une longueur de 0,15 m et la partie de manchon comporte un conducteur interne d'un diamètre de 3,1 mm d'une longueur de 0,125 m. Lorsque la fréquence niveau de la marque 2 est de 150, MHz (fréquence centrale), le bras d'essuie-glace fonctionne comme une antenne large bande à fréquence unique d'un coefficient de réflexion de -10,7 dB et une bande passante d environ 100 MHz. La figure 4 illustre un cas dans lequel bras d'essuie-glace de pare-brise a une longueur totale et une longueur de partie de manchon identiques à celles du cas décrit avec référence à la figure 3, et le conducteur interne est constitué d'un ressort formé en enroulant dix tours du conducteur ayant un diamètre de 3,1 mm et une longueur de 0,3 m. Comme montré sur la figure 4, l'essuie glace fonctionne comme une antenne multifréquence ayant un coefficient de réflexion de -7,84 dB lorsque la fréquence au niveau la marque 1 est de ,0 MHz, un coefficient de réflexion de -8,64 dB lorsque la fréquence au niveau de la marque 2 est de 1,03 GHz et un coefficient de réflexion de -7,71 dB lorsque la fréquence au niveau de la marque 3 est de 1,64 La figure 5 illustre un cas dans lequel le bras d'essuie glace de pare-brise a une longueur totale et une longueur de partie de manchon identiques à celles du cas décrit avec référence à la figure 3, et conducteur interne constitué d'un ressort formé enroulant cinq tours du conducteur ayant un diamètre de 1,65 mm et une longueur de 0,2 m. Comme montré sur la figure 5, l'essuie glace fonctionne comme une antenne multifréquence ayant un coefficient de réflexion de -9,23 dB lorsque la fréquence au niveau de la marque 1 est de 9,5 MHz, un coefficient de réflexion de -4,03 dB lorsque la fréquence au niveau de la marque 2 est de 1,14 GHz et un coefficient de réflexion de -7,19 dB lorsque la fréquence au niveau de la marque 3 est de 1,60 GHz. Comme on peut le voir à partir des résultats de tests décrits ci-dessus, l'antenne et le bras d'essuie- glace de pare-brise combinés de la présente invention rendent possible la conception d' . antenne multifréquence même lorsque la longueur totale du bras d'essuie-glace ou la longueur de la partie de manchon sont constantes. De plus, même lorsque la longueur totale du bras d'essuie-glace ou la longueur de partie de manchon sont limitées conformément à la condition de la partie de montage, le type de substance diélectrique remplissant la partie de manchon et l'épaisseur et la forme du conducteur agencé à l'intérieur de la partie de manchon peuvent être déterminés conformément à la fréquence à l'utilisation, afin d'obtenir, de ce fait, la fréquence de résonance souhaitée. Comme montré sur les figures 6a et 6b, l'élément de bras est équipé d'une charge supérieure 71 ou 72 conformément à la fréquence ou à 1 utilisation, augmentant ainsi la longueur effective et abaissant la fréquence caractéristique de l'antenne et de l'essuie- glace de pare-brise combinés. Comme décrit ci-dessus, l'antenne et le bras d'essuie-glace de pare-brise combinés de la présente invention permettent de réaliser la fonction d'antenne de réception large bande multifréquence de manière à réduire le nombre antennes à fixer à un véhicule automobile, un avion, un bateau ou similaire, afin de réduire, de ce fait, le coût lié à la conception et à la fabrication de l'antenne et d'améliorer la sécurité de fonctionnement. De plus, une résistance de l'air provoquée par une antenne s'étendant à l'extérieur du véhicule automobile, de l'avion et du bateau peut être minimisée. REVENDICATIONS 1. Bras d'essuie-glace de pare-brise, caractérisé en ce qu'il comprend une tête de bras (10) ; un dispositif de retenue (20) couplé de manière rotative à ladite tête de bras (10) et qui comporte une partie de manchon (26) avec une section fermée ; un élément de bras (30) couplé à une extrémité dudit dispositif de retenue (20) par l'intermédiaire d'un isolant électrique (40) ; et un élément élastique (60) dont une extrémité est couplée de manière à être electriquement conductrice audit élément de bras (30) et dont l'autre extrémité est couplée à ladite tête de bras (10) par l'intermédiaire d'un isolant électrique (13). 2. Bras d'essuie-glace pare-brise selon la revendication 1, caractérisé ce que ladite partie de manchon (26) comporte à l'intérieur de celle-ci un élément diélectrique (50). 3. Bras d'essuie-glace pare-brise selon la revendication 1, caractérisé ce que ledit élément de bras (30) comporte à une extrémité libre de celui-ci une charge supérieure (71, 72). 4. Bras d'essuie-glace pare-brise selon la revendication 1, caractérisé en qu'une surface de l'un dudit dispositif de retenue (20) et dudit elément de bras (30) est recouverte d'une couche plaquée de conducteur électrique. 5. Bras d'essuie-glace de pare-brise selon la revendication 1 ou 4, caractérisé en ce ledit bras d'essuie-glace de pare-brise a une surface recouverte d'un isolant étanche à l'eau.