Brevet FR2859434A1 — publié le 20050311

La présente invention concerne un dispositif de dégivrage de parois telles que, non limitativement, les vitres des véhicules, les parois de réfrigérateurs ou de congélateurs, composé d'un racloir apte à être animé de mouvements vibratoires, transmis au moyen d'un moteur relié à une alimentation. Une telle invention concerne le domaine des appareillages utilisés dans le cadre du nettoyage de surfaces de nature variable, lesdits appareillages mettant en oeuvre des mouvements mécaniques aptes à détacher et évacuer les éventuelles salissures et autres particules déposées. Plusieurs documents de l'état de la technique traitent d'ores et déjà de tels dispositifs. Le document WO 01/38.105, par exemple, concerne un dispositif comprenant une brosse en fibres de verre animée d'oscillations longitudinales et/ou transversales, générées par ultrasons, en vue du nettoyage de surfaces. Le document DE 297.22.351 décrit un système motorisé pour le nettoyage d'un pare-brise, constitué d'un racloir animé d'un mouvement de va et vient, apte à être branché sur l'allume-cigares d'un véhicule ou à être alimenté au moyen d'un accumulateur rechargeable. Un autre système mettant en oeuvre un vibreur ultrasonique installé sur la surface du pare-brise d'un véhicule et destiné à évacuer d'éventuelles gouttes d'eau sous l'effet d'ondes élastiques de surface est encore connu du document JP 8.140.898. Par ailleurs, le document allemand DE 34.05.369 est consacré à un dispositif pour le dégivrage de vitres de véhicules, défini par un grattoir mécanique en forme de spatule actionné par un moteur. Selon le cas, ce grattoir peut être animé de mouvements de vibration, de rotation, de va et vient, ou encore exercer une pressio:4 sur les vitres à traiter. Bien que ces différents systèmes définissent d'ores et déjà des solutions pour nettoyer ou dégivrer des surfaces, telles que notamment des vitres et des pare-brise de véhicules, 2859434 2 leur succès commercial est à l'heure actuelle encore largement freiné par une efficacité jugée insatisfaisante par les utilisateurs. Le but de la présente invention est par conséquent de proposer un autre dispositif similaire, présentant des caractéristiques spécifiques autorisant non seulement des performances améliorées mais également une longévité accrue, susceptibles de répondre de manière plus adaptée aux attentes des consommateurs. Ainsi, la présente invention concerne un dispositif de dégivrage de parois telles que, non limitativement, les vitres des véhicules, les parois de réfrigérateurs ou de congélateurs, composé d'un racloir apte à être animé de mouvements vibratoires transmis au moyen d'un moteur relié à une alimentation, et qui se caractérise essentiellement en ce que ledit moteur est constitué de deux céramiques piézoélectriques générant des vibrations ultrasonores sous l'action d'un amplificateur transformant une tension continue en une tension alternative dont la fréquence correspond à celle de résonance desdites céramiques piézoélectriques. Selon une première caractéristique avantageuse du présent dispositif, l'amplificateur comprend un générateur de fréquences relié à un système de mesure des températures intérieure et extérieure destiné à réguler la fréquence d'excitation transmise aux céramiques piézoélectriques. Selon une autre caractéristique, l'amplificateur comprend également des moyens aptes à limiter les éventuelles dissipations d'énergie apparaissant à des fréquences élevées, en particulier supérieures à 300 kHz. A cet effet, l'amplificateur comprend par exemple des pilotes appelés communément drivers dont les temps de commutation sont brefs et des enroulements dont les fils présentent des sections adaptées à la puissance à supporter. Par ailleurs, l'amplificateur peut encore être doté d'un système de protection contre les courts-circuits. Une caractéristique additionnelle est également définie par le fait que l'alimentation en tension continue est fournie par un cordon branché sur l'allume-cigares d'un véhicule ou le secteur dont le courant est redressé et filtré via un transformateur. Selon une autre alternative envisageable, le présent dispositif se caractérise également en ce que l'alimentation en tension continue peut être fournie au moyen de piles ou au moyen d'accumulateurs rechargeables. Bien entendu d'autres sources de production d'énergie électrique peuvent être envisagées. selon une caractéristique supplémentaire, le racloir comprend une lame raclante constituée ou recouverte d'un matériau à faible coefficient de frottement, tel que notamment du "Téflon", en sorte d'interdire toute éventuelle rayure des parois à dégivrer. Par ailleurs, la présente invention prévoit encore d'adjoindre au racloir une contre-masse d'inertie. En outre, selon une autre caractéristique avantageuse, 20 ledit racloir présente une faible impédance. Les avantages et les caractéristiques du dispositif selon l'invention, ressortiront plus clairement de la description qui suit et qui se rapporte au dessin annexé, lequel en représente un mode de réalisation non limitatif. Dans le dessin annexé : - la figure 1 correspond à une vue schématique de profil d'un dispositif selon l'invention, - la figure 2 représente une vue schématique de dessus d'un dispositif selon l'invention, - la figure 3 correspond à un schéma synoptique simplifié de l'amplificateur dont est équipé le présent dispositif, La présente invention vise un dispositif mécanique 1 susceptible de faciliter et d'accélérer le retrait du givre sur des parois givrées, telles que, non limitativement, les vitres de véhicules, notamment sur les pare-brise. Un tel dispositif 1 comprend un racloir 2 notamment en forme de spatule dont la hauteur H est par exemple égale à 8 cm et présentant une lame 20 de longueur L par exemple égale à 10 cm. Le dispositif 1 est par ailleurs équipé d'un moteur apte à actionner mécaniquement ledit racloir 2. Selon l'invention, ce moteur est défini par deux céramiques piézoélectriques 3, 4 qui génèrent des déformations mécaniques dont l'énergie est transférée, au travers du racloir 2, vers la lame 20 sur laquelle elle est avantageusement concentrée. Selon une forme de réalisation préférentielle, le dispositif 1 comprend également une contre-masse 5 vers laquelle les déformations mécaniques se propagent dans une moindre mesure avant d'être renvoyées vers le racloir 2 qui se caractérise de préférence par une impédance faible. La lame 20 permet d'enlever la glace sur les parois givrées grâce à des vibrations ultrasonores qui facilitent l'avancement du dispositif 1, d'une part en émettant des micro- chocs et, d'autre part, en chauffant la glace. Selon une spécificité avantageuse de l'invention, la lame 20 est par ailleurs réalisée ou recouverte d'une couche d'un matériau, tel que notamment du "Téflon", apte à prévenir l'apparition d'éventuelles rayures sur les vitres. Selon la présente invention, les céramiques piézoélectriques 3, 4 constituant le moteur, sont reliées à un amplificateur 6 représenté schématiquement à la figure 3 et qui est apte à délivrer une tension alternative dont la fréquence correspond à la fréquence de résonance desdites céramiques 3, 4. En référence à la figure 3, l'amplificateur comprend un générateur de fréquences 60 équipé d'un système de mesure des températures intérieure et extérieure au dispositif 1. Ainsi, la fréquence d'excitation de l'amplificateur 6 est adaptée en fonction de la température, jusqu'à correspondre à la fréquence de résonance de l'assemblage constitué par le racloir 2, les céramiques piézoélectriques 3, 4 et la contre-masse 5. Selon une autre caractéristique du présent dispositif 1, ce dernier est alimenté en tension continue soit au moyen de piles, ou d'accumulateurs rechargeables, soit au travers d'un cordon branché, le cas échéant sur l'allume-cigares du véhicule ou encore sur le secteur dont le courant est redressé et filtré via un transformateur, ou autre source d'énergie électrique. D'autre part, l'amplificateur 6 comprend un transformateur 61 permettant de transformer la tension continue délivrée par les moyens précités, en une tension alternative; un type d'amplificateur pouvant valablement être envisagé, doit notamment être prévu apte à délivrer une tension de 48V crête à crête à partir d'une tension de batterie. Quelques résultats expérimentaux permettront de mieux comprendre certaines autres caractéristiques du dispositif de 15 dégivrage 1. En étudiant la tension de sortie du montage en fonction de la tension V appliquée au point milieu du transformateur 61, on constate que la tension de sortie S suit proportionnellement la tension d'alimentation V . Ainsi, par exemple, des tensions V égales à 12V et 15V permettent respectivement de développer des tensions S de 250V et 350V pour une charge de 200 Ohms, pour une fréquence d'essais de 300 kHz. Par ailleurs, on a étudié l'influence de la charge sur le 25 comportement en fréquence du montage. Ives charges étudiées de 225 Ohms, 102 Ohms et 36 Ohms correspondent respectivement à une céramique piézoélectrique hors de sa fréquence de résonance, à une céramique de mesure (optimisée pour émettre et recevoir des signaux sans déformations), ainsi qu'à deux céramiques de puissance montées en parallèles. Lors de ces essais, l'exploration en fréquence s'est étendue de 25 kHz à 800 kHz quand la charge l'a permis. On a pu constater deux phénomènes pour la charge de 36,8 Ohms: - le maximum de puissance (374 Watts) est développée pour une fréquence de 100 kHz, - à 300 kHz, le transformateur 61 transfère encore 188 Watts sur la charge et nous sommes à - 3dB. Lorsque la charge est de 102 Ohms: - l'ensemble électronique plus transformateur 61 peut fournir autour de 272 Watts jusqu'à 260 kHz, - il s'amorce une chute à 300 kHz (242 Watts) qui est compensée par une résonance apparaissant aux fréquences de 340 kHz et 360 kHz, où l'ensemble fournit une puissance de 251 Watts. Enfin, lorsque la charge est de 225 Ohms, le montage commence par débiter 125 Watts jusqu'à 240 kHz, et la puissance développée augmente ensuite régulièrement jusqu'à 450 kHz qui correspond à la fréquence de résonance, où la puissance atteint 202 Watts. Ces résultats permettent de montrer que le transformateur 61 est un circuit résonant dont la fréquence de résonance dépend de l'amortissement qui lui est appliqué. De sorte à optimiser les performances du dispositif 1, la présente invention prévoit également des solutions permettant de produire des ultrasons à des fréquences supérieures à 300 kHz, où la dissipation d'énergie peut être importante. Ces solutions peuvent par exemple être définies par des pilotes 62, caractérisés enroulements schématisés à la figure 3, de type IR2121, par des temps de commutation brefs, des (non schématisés) dont les fils présentent des sections puissances contre les Le construit plus importantes, spécifiquement adaptées aux à supporter, ou encore un système de courts-circuits. circuit magnétique du transformateur avec un matériau adapté à un meilleur transfert protection peut être d'énergie à la fréquence de travail choisie, pour permettre le travail optimal des moteurs utilisant l'effet piézoélectrique. 35 Une autre solution, visant à pallier un éventuel problème de bande passante pouvant être constaté à des fréquences supérieures à 300 kHz, consiste également à équiper le transformateur 61 d'une ferrite apte à passer une puissance raisonnable à 1 MHz. Bien que l'invention ait été décrite à propos d'une forme de réalisation particulière, il est bien entendu qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut y apporter diverses modifications de formes, de matériaux et de combinaisons de ces divers éléments sans pour cela s'éloigner du cadre et de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1) Dispositif (1) de dégivrage de parois telles que, non limitativement, les vitres des véhicules, les parois de réfrigérateurs ou de congélateurs, composé d'un racloir (2) apte à être animé de mouvements vibratoires transmis au moyen d'un moteur relié à une alimentation, caractérisé en ce que ledit moteur est constitué de deux céramiques piézoélectriques (3, 4) générant des vibrations ultrasonores sous l'action d'un amplificateur (6) transformant une tension continue en une tension alternative dont la fréquence correspond à celle de résonance desdites céramiques piézoélectriques (3, 4). 2) Dispositif (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'amplificateur (6) comprend un générateur de fréquences (60) relié à un système de mesure des températures intérieure et extérieure destiné à réguler la fréquence d'excitation transmise aux céramiques piézoélectriques (3, 4). 3) Dispositif (1) selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que l'amplificateur (6) comprend des moyens aptes à limiter les éventuelles dissipations d'énergie apparaissant à des fréquences élevées, en particulier supérieures à 300kHz. 4) Dispositif (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'amplificateur (6) comprend des pilotes (62) dont les temps de commutation sont brefs et des enroulements dont les fils présentent des sections adaptées à la puissance à supporter. 5) Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que l'amplificateur (6) est doté d'un système de protection contre les courts-circuits. 6) Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'alimentation en tension continue est fournie par un cordon branché sur l'allume-cigare d'un véhicule ou le secteur dont le courant est redressé et filtré via un transformateur. 7) Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'alimentation en tension continue est fournie par des piles ou des accumulateurs rechargeables. 8) Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le racloir (2) comprend une lame raclante (20) constituée ou recouverte d'un matériau à faible coefficient de frottement, tel que notamment du "Téflon", en sorte d'interdire toute éventuelle rayure des parois à dégivrer 9) Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le racloir (2) est prolongé par une contre-masse d'inertie (5). 10) Dispositif (1) selon l'une quelconque des 15 revendications précédentes, caractérisé en ce que le racloir (2) présente une faible impédance.