Brevet FR3089273A1 — publié le 20200605

Description Titre de l'invention : Vanne à pointeau modulaire. Domaine technique. [0001] La présente invention concerne un dispositif de distribution d'un fluide, en particulier d'un fluide pour le nettoyage d'une surface d'un dispositif de vision ou d'un capteur d'un véhicule automobile. Plus particulièrement mais non exclusivement, l'invention sc rapporte à un dispositif de distribution de fluide relié à des moyens d'alimentation en liquide de lavage tels qu'un réservoir et apte distribuer du fluide de nettoyage à des organes de nettoyage des différentes surfaces du véhicule automobile. [0002] Jusqu'à présent, les surfaces à nettoyer dans un véhicule automobile étaient rela- tivement limitées en nombre et comprenaient généralement un pare-brise avant, une lunette arrière et des projecteurs avant. De tels dispositifs de distribution de fluide peuvent être dans ce cas simplement conçus et se présentent par exemple sous la forme de pompes bidirectionnelles qui permettent d'alimenter deux organes de nettoyage séquentiellement. Le nombre d'organes de nettoyage étant alors limité à quatre au maximum (pare-brise, lunette arrière et projecteurs), l'utilisation de deux pompes se révèle être la meilleure solution en termes de simplicité, robustesse et coût. [0003] Or, avec le développement de différents systèmes (l'aide à la conduite, des capteurs sont (le plus en plus utilisés pour assister le conducteur d'un véhicule automobile dans sa conduite. Par exemple, un capteur optique peut être placé au niveau de l'arrière du véhicule afin de permettre au conducteur d'avoir une vision plus aisée des obstacles se situant derrière le véhicule lorsqu'il exécute un créneau. Les capteurs optiques sont ainsi généralement placés à l'extérieur du véhicule, et sont de ce fait particulièrement exposés aux intempéries et à la poussière. Au cours du temps, il se forme une couche de saleté sur la surface optique du capteur, obstruant. partiellement ou complètement le champ de détection du capteur. Il s'avère alors nécessaire de nettoyer régulièrement également la surface optique du capteur pour lui permettre de remplir sa fonction. [0004] Les dispositifs de distribution de fluide actuels ne sont pas adaptés pour le nettoyage d'autant de surfaces, à savoir non seulement les surfaces optiques de vision classique mais également les surfaces des différents capteurs, caméras ou L1DAR, etc. susceptible d'être implantés dans les véhicules automobiles actuels ou futurs. [0005] Une solution consistant simplement à multiplier les organes de nettoyage pour les véhicules automobiles est difficilement envisageable. En effet, l'encombrement généré par la multiplication des pompes associées à chacun des organes de nettoyage, la complexité d'assemblage d'un grand nombre de pompes ne sont pas compatibles avec les exigences actuelles de construction des nouveaux véhicules automobiles. 100061 Ainsi, l'inconvénient de la simple multiplication des pompes réside principalement 2 dans l'encombrement et le montage sur véhicule. En effet, on éprouve déjà actuellement des difficultés à implanter seulement deux pompes sur un réservoir du fait d'un environnement de plus en plus réduit. [0007] L'invention a notamment pour but de fournir un dispositif permettant de pallier à ces inconvénients, à savoir fournir un dispositif de distribution de fluide permettant d'alimenter de multiples organes de nettoyage simultanément ou indépendamment les uns des autres tout en ayant un faible impact sur l'encombrement global. Technique antérieure. [0008] On connaît déjà de l'état de la technique, la demande de brevet DE102016218331 Al qui décrit des moyens de dosage de l'eau de lavage pour doser l'eau de lavage dans un véhicule automobile. Le dispositif décrit dans ce document comprend une conduite d'entrée d'eau de lavage pouvant être raccordée à un moyen de distribution et une pluralité de conduites de sortie d'eau de lavage pouvant être raccordées au moyen de distribution et adaptées pour être en communication fluide avec plusieurs moyens de sortie d'eau de lavage, le moyen de distribution étant adapté pour diriger sélectivement l'eau de lavage présente sur la conduite d'entrée vers une, plusieurs ou l'ensemble des conduites de sortie. [0009] De manière avantageuse, le dispositif permet de distribuer l'eau de lavage au moyen d'un distributeur unique et de tuyaux de sortie d'eau de lavage raccordés aux différents emplacements du véhicule automobile, en particulier aux dispositifs nécessaires à la conduite automatique ou hautement automatique, et de la distribuer là au moyen des tuyaux de sortie d'eau de lavage. En outre, les moyens de distribution peuvent être avantageusement reliés à un seul dispositif de commande ou de régulation prévu dans le véhicule automobile, ce qui réduit le coût de fabrication du dispositif de dosage de l'eau de lavage inventé et son installation dans le véhicule automobile. [0010] Les vannes à solénoïde ont le désavantage d'être souvent encombrantes. Pour contrer la pression du liquide qui s'applique sur la section de passage de la canalisation, il est nécessaire d'utiliser une bobine de grande dimension. Cette problématique est encore renforcée par la nécessité de dissocier le plongeur qui est en contact avec le liquide de la partie électrique qui est en zone sèche. L'entrefer est alors augmenté, ce qui contribue encore à augmenter la taille de la bobine. [0011] L'invention a notamment pour but de fournir un dispositif permettant de pallier à ces inconvénients, à savoir fournir un dispositif de distribution de fluide permettant d'alimenter de multiples organes de nettoyage simultanément ou indépendamment les uns des autres tout en ayant un faible impact sur l'encombrement global. Résumé de l'invention [0012] A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de distribution d'un fluide du type 3 comprenant un empilement formé d'une pluralité de modules pourvu chacun d'une nourrice de distribution du fluide, chaque module comportant une partie hydraulique tubulaire configurée pour être montée bout à bout de façon amovible par des extrémités de communication hydraulique mâle et femelle respectives conduisant le fluide et un moyen à vanne accouplé à chaque partie hydraulique entre les extrémités de communication hydraulique apte à ouvrir ou fermer la nourrice caractérisée en ce que chaque module comprend une partie de connexion électrique configurée pour être reliée bout à bout par des extrémités mâle et femelle de conductivité électrique respectives conduisant l'électricité et en ce que chaque module comprend un moyen de motorisation électrique du moyen à vanne connecté électriquement à la partie de connexion électrique et un moyen électronique de commande du moyen de motorisation électrique pour activer ou non le moyen à vanne. [0013] Grâce à l'invention, les modules vanne unitaires sont destinés par exemple à être assemblés entre eux, de manière à former un bloc permettant d'alimenter une multitude d'organes de nettoyage. Chaque vanne est pilotée de préférence indépendamment par un système de commande déporté. L'invention décrit de préférence une vanne à pointeau présentée sous la forme d'un module unitaire. [0014] De façon connue en soi, une vis-pointeau est un robinet ou une vanne dont l'obturateur cylindrique ou conique est guidé en translation vers un corps d'une bride pour couper la circulation du fluide ou en contrôler le débit. [0015] Un dispositif selon l'invention peut en outre comporter l'une ou plusieurs des carac- téristiques suivantes. [0016] Dans un autre mode de réalisation de l'invention, la partie hydraulique délimite un corps creux tubulaire muni d'une ouverture radiale formant la nourrice. [0017] Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le corps creux est pourvu d'au moins un embout axial tubulaire mâle et d'au moins un embout axial tubulaire femelle complémentaire formant les extrémités respectivement mâle et femelle de communication hydraulique. [0018] Dans un autre mode de réalisation de l'invention, la partie électrique comprend un embout de connecteur électrique mâle et un embout de connecteur électrique femelle complémentaire formant les extrémités respectivement mâle et femelle de conduction électrique. [0019] Dans un autre mode de réalisation de l'invention, les parties hydrauliques et électrique s'étendent longitudinalement dans une disposition côté à côte. [0020] Dans un autre mode de réalisation de l'invention, chaque module comprend un corps avec deux parties supérieure et inférieure, la partie inférieure délimitant un prolongement pour former un logement du moyen de motorisation électrique. [0021] Dans un autre mode de réalisation de l'invention, la nourrice de distribution est formée à l'extrémité d'un embout d'extension radiale communiquant avec la partie hydraulique. [0022] Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le moyen à vanne comprend une vanne à pointeau modulaire configure pour être en configuration d'obturation ou non d'un canal de communication entre la nourrice et la partie hydraulique tubulaire. [0023] Dans un autre mode de réalisation de l'invention, chaque module comprend une carte électronique embarquée configurée pour piloter l'activation du moyen de motorisation électrique. Brève description des dessins [0024] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description qui suit, faite en référence aux dessins annexes dans lesquels : Fig.1 [0025] [fig.1] est vue en perspective d'un dispositif de collecte ou distribution de fluide à l'état monté selon l'invention ; Fig.2 [0026] [fig.2] est une vue éclatée en perspective d'un module unitaire du dispositif de la figure 1 ; Fig.3 [0027] [fig.3] est une vue en coupe et en perspective du module de la figure 2 ; Fig.4 [0028] [fig.4] est une vue en coupe et en perspective du module de la figure 2 dans un état fermé d'une vanne du module ; Fig.5 [0029] [fig.5] représente le même module de la figure 4 dans un état ouvert de circulation du fluide de la vanne ; Fig.6 [0030] [fig.6] représente une variante de réalisation d'un module unitaire du dispositif de la figure 1 dans un premier état fermé d'une vanne du module ; Fig.7 [0031] [fig.7] représente le même module de la figure 6 dans un état ouvert de circulation du fluide de la vanne. Description des modes de réalisation [0032] On a représenté sur la figure 1 un dispositif de distribution ou de collecte d'un fluide selon l'invention. Ce dispositif est désigné par la référence générale 10. Un tel dispositif 10 est destiné à être raccordé par exemple à un réservoir contenant de préférence un liquide (le lavage d'une pluralité de dispositifs de lavage. Ces dispositifs de lavage ne sont pas représentés sur les figures. [0033] Conformément à l'invention, le dispositif 10 comprend une pluralité de modules vanne unitaires 100 qui sont destinés à être assemblés entre eux, de manière à former un bloc 100, permettant (l'alimenter une pluralité de dispositifs de lavage (non représentés sur les figures). Un tel bloc 100 est désigné couramment dans le métier par le terme nourrice. Dans l'exemple illustré sur la figure 1, on a représenté un empilement 10 de trois modules 100A, 100B et 100C identiques. [0034] On a représenté en détail sur les figures 2 et 3 un module 100. Chaque module 100 comporte une partie hydraulique tubulaire 110 configurée pour être montée bout à bout de façon amovible par des extrémités de communication hydraulique mâle 112 et femelle 114 respectives conduisant le fluide et un moyen 120 à vanne accouplé à la partie hydraulique 110 entre les extrémités de communication hydraulique 112 et 114. En outre, la partie hydraulique 110 comprend une nourrice 12 de distribution ou dc collecte de fluide. Cette nourrice 12 est configurée pour être ouverte ou fermée par le moyen à vanne 140. [0035] L'ouverture ou la fermeture hydraulique du module vanne 100 est réalisée par exemple par une vanne 140 à pointeau en mouvement de translation à l'intérieur du module vanne 100. Dans l'exemple, ce mouvement est assuré par un système vis et écrou 142. Par exemple, la vis est réalisée par une portion hélicoïdale du pointeau et la contrepartie est réalisée par l'écrou. Le mouvement de translation est assuré dans cet exemple par un ergot glissant dans une rainure qui bloque ainsi le mouvement de rotation du pointeau. A cet effet, chaque module 100 comprend un moyen dc motorisation électrique ou moteur 130 du moyen à vanne 120 connecté électriquement à la partie de connexion électrique. La mise en rotation du moteur 130 entraîne l'écrou 142 en rotation. Ce mouvement de rotation est transformé en translation par une liaison hélicoïdale entre l'écrou 142 et le pointeau 140. [0036] Dans l'exemple illustré par les figures 4 et 5, le pointeau 140 est alors soit plaqué sur la nourrice 102 pour fermer le passage du fluide (figure 4) soit reculé vers l'écrou 142 (figure 5) pour laisser un passage au fluide. De préférence, on prendra soin de définir le pas et l'angle du système hélicoïdal pour que celui-ci soit irréversible, c'est-à-dire qu'aucun mouvement du pointeau ne soit possible sans activation du moteur. [0037] Par ailleurs, l'utilisation d'un système vis / écrou associé à un moteur rotatif permet, 6 grâce à la démultiplication offerte par la liaison hélicoïdale, de sélectionner un moteur ayant un couple relativement faible et présentant donc un encombrement réduit. [0038] En outre, selon l'invention, chaque module 100 comprend une partie 120 de connexion électrique configurée pour être reliée bout à bout par des extrémités mâle 122 et femelle 124 de conductivité électrique respectives conduisant l'électricité. [0039] Le moteur 130 est guidé par un support moteur 132, lui-même assemblé directement sur le module vanne 100. Le moteur 130 est également maintenu en position par un couvercle 102 du module 100. Un joint d'axe 134 assure l'étanchéité entre la partie hydraulique 110 et une zone sèche à l'intérieur de laquelle sont logés le moteur 130 et une carte électronique 116. Le module 100 est piloté dans l'exemple par la carte électronique 116 recevant une consigne d'un système mère non représenté ici. [0040] La contrainte de temps de réaction peut être assurée grâce à ce système. L'utilisation d'un moteur présentant une vitesse de rotation élevée (plusieurs milliers de tours par minute) combiné à une course de pointeau 140 faible (de l'ordre de quelques millimètres) permet à cc système d'atteindre des temps de réponse proche de 0.5 seconde. [0041] Le système hélicoïdal 142 est représenté en prise directe avec le moteur 130. Afin de sélectionner le moteur 130 le plus petit possible, on peut imaginer ajouter un système de démultiplication entre le moteur 130 et le système vis / écrou. Cette démultiplication peut prendre la forme d'un train d'engrenage, ou d'un système roue / vis sans fin par exemple. Tout autre système de démultiplication peut être envisagé. [0042] Dans le système vis / écrou 142 décrit ici, la vis est réalisée par une portion en hélice du pointeau 140 et une pièce indépendante en forme d'écrou. Il serait évidemment possible d'inverser le fonctionnement, en donnant à la pièce indépendante une forme de vis et en aménageant dans le pointeau 140 une forme d'écrou. [0043] Le pilotage du moteur 130 doit être stoppé lorsque le pointeau 140 a réalisé la course souhaitée. Plusieurs techniques peuvent être imaginées pour réaliser cette fonction comme cela va être décrit ci-dessous. [0044] Il est possible d'implanter des butées mécaniques pour le pointeau 140. Lorsque ce dernier arrive en contact avec les butées, le moteur fonctionnera en couple bloqué et sa consommation de courant électrique va alors augmenter subitement. Il suffit alors de mesurer ce courant grâce à la carte électronique et d'arrêter l'alimentation du moteur lorsqu'un seuil est dépassé. Ce principe de seuil de courant permet également de protéger le moteur lors d'un fonctionnement dégradé (système bloqué par le gel par exemple). [0045] Il est également possible de mesurer la position du pointeau 140 en utilisant par exemple un potentiomètre entraîné par la rotation d'un des éléments tournants. On pilote alors l'activation du moteur en fonction de cette mesure de position indirecte, ce qui permet d'avoir un pilotage plus fin et de limiter l'usure des différents composants. 7 Ce type de pilotage permettrait également de piloter une ouverture partielle de la vanne pour en réguler son débit. [0046] On peut enfin compter le nombre de tour réalisé par un des éléments tournants (par exemple en utilisant le passage d'un aimant devant un capteur à effet Hall), ce qui revient à une mesure indirecte de la position du pointeau. De la même manière cette mesure permet d'envisager un pilotage fin de la position du pointeau dans la vanne 140. [0047] De préférence, chaque module vanne 100 est pilotée indépendamment par un système de commande déporté (non représenté). Le fait d'utiliser plusieurs sous-ensembles hydrauliques indépendants permet de réaliser toutes les combinaisons possibles. En effet, les sous-ensembles hydrauliques n'ont pas d'influence les uns sur les autres, et peuvent être pilotés indépendamment grâce aux cartes électroniques 116. Il est alors possible d'activer et de désactiver chaque module vanne 100 au moment voulu. [0048] Le module 100 présente des connexions électriques amont 122 et aval 124 ainsi que des connexions hydrauliques amont 112 et aval 114 complémentaires l'une de l'autre. Ces connexions complémentaires amont et aval permettent d'assembler plusieurs modules vannes 100 ensemble jusqu'à former l'empilement modulaire avec le nombre d'orifices de collecte/distribution hydrauliques 116 souhaité ou nourrices. [0049] Afin de limiter le nombre de faisceaux, le système a été défini avec une seule connectique électrique avec le véhicule en entrée du module de base. L'ensemble des connexions est ensuite géré à l'intérieur du système, via des connecteurs internes à trois broches (alimentation, masse et signal). L'activation des différentes vannes est alors gérée par une intelligence embarquée sur les différentes cartes électroniques. [0050] On pourrait également imaginer une seule carte électronique dans un module dit de base, qui piloterait des modules dits complémentaires, reliés entre eux avec une liaison directe par faisceau ou par cadre-guide (connue sous la terminologie anglo-saxonne « lead frame »). On économiserait dans ce cas l'utilisation d'une carte électronique par module vanne complémentaires 100. Toutefois, il serait alors nécessaire de prévoir autant de broches en sortie du module de base que de modules complémentaires à connecter. Le nombre de modules vanne à raccorder serait alors limité par le nombre de broches disponibles. Le dispositif ainsi obtenue deviendrait alors moins modulaire et le raccordement des modules entre eux serait plus complexe. [0051] La solution d'empilement proposée par l'invention permet d'accoler une multitude de modules les uns aux autres. La distance entre deux modules peut donc être diminuée, et l'encombrement général est réduit. Le bloc empilé sera fixé directement sur le véhicule et non plus sur le réservoir comme actuellement (les réservoirs ne permettent pas d'embarquer ce type de composant par manque de place). Ce nouveau 8 type de fixation permettra un gain de place sur les réservoirs et donc un gain de volume, ainsi que des réservoirs plus simples à réaliser. [0052] Le bloc 10 formé par l'empilement des modules 100 ne présente qu'une seule connexion électrique avec le véhicule et une seule connexion hydraulique avec le réservoir. Le montage est donc facilité sur la ligne d'assemblage du véhicule en comparaison avec la connexion d'un grand nombre de pompes. De même, l'ensemble des vannes forme un bloc unique, qui sera fixé dans le véhicule lors d'une unique opération au lieu de fixer toutes les vannes individuellement. [0053] Le système proposé autorise une modularité du nombre de vannes pour chaque véhicule. Il est en effet possible « d'empiler » autant de modules 100 que nécessaire. [0054] Contrairement aux systèmes connus de l'état de l'art à tiroir, disque ou barillet qui nécessitent d'arrêter momentanément la pompe lors du changement de combinaison pour ne pas créer de projections intempestives, le fait d'utiliser des sous-ensembles hydrauliques indépendants permet de s'affranchir de cet inconvénient. Pour changer de combinaison, il suffit en effet d'activer ou de désactiver le module vanne souhaitée, sans impact sur les autres (ceux qui sont déjà activés et ceux qui sont au repos). Il n'y a donc pas risque de coupure intempestive du lavage qui pourrait mécontenter le conducteur, voire entraîner un danger si le lavage est interrompu à un moment critique. [0055] On a représenté ici uniquement les modules vanne 100 assemblés entre eux. Il est évident qu'il faut prévoir en outre une pompe (non représentée) qui alimente en liquide l'ensemble des nourrices du dispositif 10. [0056] Cette pompe peut être solidaire d'un ou plusieurs modules 100, de manière à constituer un module de base. Le module de base serait donc équipé d'une pompe et du nombre de vannes suffisant pour assurer les fonctions de lavage minimum nécessaire sur un véhicule de base (par exemple quatre vannes). On ajoutera ensuite les modules vanne unitaires au besoin selon la catégorie du véhicule. Le module de base comporterait alors une carte électronique mère recevant les consignes du véhicule, et les transmettant aux cartes électroniques fille embarquées dans les modules supplémentaires 100. [0057] Le même principe de module de base pourrait être composé d'une pompe, d'un accu- mulateur de liquide sous pression et du nombre de vannes minimum nécessaire. L'ajout de l'accumulateur permettrait un gain en réactivité du système. [0058] L'ajout d'éléments en élastomère au niveau du contact entre pointeau et nourrice per- mettrait d'améliorer l'étanchéité entre ces composants, et donc l'étanchéité générale de la vanne. Ces éléments élastomères pourraient alors également jouer le rôle d'amortisseur des butées mécaniques, permettant de réduire le bruit et l'usure de la vanne. [0059] Le système est proposé avec un principe de vanne à pointeau. Toute autre 9 technologie de vanne peut répondre à la même problématique, comme par exemple une vanne papillon 140 telle que représentée en variante sur les figures 6 et 7. [0060] Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux modes de réalisation précédemment décrits. D'autres modes de réalisation à la portée de l'homme du métier peuvent aussi être envisagés sans sortir du cadre de l'invention définie par les revendications ci-après. [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] [Revendication 6]