EP0000455B1 - Dispositif de fermeture d'un organe coulissant, notamment d'un toit ouvrant de véhicule automobile - Google Patents

Dispositif de fermeture d'un organe coulissant, notamment d'un toit ouvrant de véhicule automobile Download PDF

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EP0000455B1
EP0000455B1 EP78400032A EP78400032A EP0000455B1 EP 0000455 B1 EP0000455 B1 EP 0000455B1 EP 78400032 A EP78400032 A EP 78400032A EP 78400032 A EP78400032 A EP 78400032A EP 0000455 B1 EP0000455 B1 EP 0000455B1
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EP
European Patent Office
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toothed member
pinion
spindle
rack
roller
Prior art date
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EP78400032A
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English (en)
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Inventor
Pierre Periou
Marc Rampignon
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Compagnie Industrielle de Mecanismes CIM
Original Assignee
Compagnie Industrielle de Mecanismes CIM
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Publication date
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    • Y10T74/18808—Reciprocating or oscillating to or from alternating rotary including spur gear with rack
    • Y10T74/18816—Curvilinear rack

Definitions

  • the present invention relates to a device for closing a sliding member, in particular a sunroof of a motor vehicle, of which a transverse rod carrying a motor pinion is engaged, engaged with a fixed longitudinal rack.
  • the engine force in general, remains constant and moderate during most of the race and increases sharply during the last centimeter (s), that is to stretch the fabric when it acts of a flexible roof, that is, in the case of a rigid roof, to compress seals.
  • the object of the invention is to provide a closing device making it possible to significantly reduce the torque necessary to obtain the final closing force and, at the same time, to lock the sliding member in the closed position by relieving the members of the reducer.
  • the subject of the invention is a device of the aforementioned type, characterized in that it comprises a toothed element fixed or articulated at the front end of the rack and the teeth of which have a curved front part and a rear part. practically rectilinear, and means for forcing the pinion to remain in engagement with said curved part at the end of the closing stroke.
  • the toothed element comprises, at least in its curved part, a ramp of the same profile on which a roller is supported by the rod.
  • the device 1 shown in Figs. 1 and 2 is articulated at its rear end, by an axis 2, at the front end of a rectilinear fixed rack 3 having its teeth 4 on its upper face.
  • This device essentially comprises a toothed element 5, a hook 6, 17 and a ramp 7.
  • the element 5 is a small rack whose teeth 8, in the rest position of FIG. 1, extends over the same width the toothing 4 of the fixed rack 3.
  • the toothing 8 has a rectilinear rear part 9 whose teeth have flat sides, and a front part 10 in the form of a toothed wheel sector extending over a little more than a quarter of a circle, directed downwards, the teeth of which have rounded sides.
  • the base 11 of its first tooth is knocked down.
  • the tooth 12 located at the junction between the parts 9 and 10 of the toothing 8 has a flat rear face and a curved front face.
  • the hook 6, 17 is constituted by a rectilinear plane lever 6 attached to one side of the element 5.
  • the lower end of this lever journals on an axis 13 passing through the center of the quarter circle 10.
  • a spiral spring 14 stretched between the underside of the element 5 and a stud 15 of the lever 6 and wound around the axis 13 normally maintains this lever in abutment, in a vertical position, against a stop 16 which projects laterally on the element 5.
  • the part of the lever 6 which projects above the toothing 8 has a notch 17 open towards the rear, the bottom of which is a semicircle centered vertically on the axis 13.
  • the ramp 7 is constituted by a plate plated and riveted against the lateral face of the element 5 opposite the lever 6; the upper edge of this sheet forms a rolling ramp parallel to the toothing 8 but projecting slightly relative to the latter, preceded by an ascending collision part 18 8 and consisting of a flat rear part 18 b and d 'a front part 19 in quarter cylinder.
  • the device 1 is used at the front end of a sunroof for an automobile, under the following conditions illustrated in FIGS. 3 and 4.
  • the sunroof is secured to a transverse rod 20 guided in horizontal translation, by means not shown, in a plane P passing through the center of the notch 17; the bottom thereof has the same diameter as the rod 20.
  • This rod is connected without sliding to the output member of the reduction gear of a motor for actuating the sunroof (not shown).
  • a pinion 21 On each of its ends is wedged a pinion 21, for example of plastic material, the teeth of which have curved faces and which is engaged with a longitudinal rack 3 fixed to the body of the vehicle.
  • Each rack 3 carries at its end an articulated device 1 as described above.
  • each pinion 21 is engaged with the corresponding rack 3, as shown in phantom in FIG. 3. Then this pinion rolls in direction f on the part 9 of the element 5 until the rod 20 is received, at point A, in the bottom of the notch 17 of the hook 6, 17.
  • the pinion 21 continues to be driven in rotation in the fl direction by the rod 20, whose axis is forced to remain in the plane P. There then occurs a rolling of the pinion on the curved teeth 10 with, simultaneously, a rotation of the element 5 upwards around the axis 2 and a downward rotation of the hook 6, 17 relative to the element 5, against the spring 14.
  • the device 1 In the position of FIG. 4, the device 1 is self-locked so that the traction force F exerted in the plane P. This force is almost entirely supported by the support of the roller 24 on the part 19 of the ramp 7. It is not necessary to continue to exert a torque on the rod 20.
  • part 10 of the toothing 8 can be given a length slightly greater than that over which the closing force increases, that is to say a length of approximately 15 mm.
  • the curvature of this part 10 ensures a significant reduction in the force, so that the increase in engine torque to be provided is only about half of what it would be if the rack 3 extended to the point B.
  • the motor rotates the shaft 20 and the pinion 21 in the direction f opposite to the f i.
  • the pinion then rolls on the part 10 of the toothing 8 causing the element 5 to return to its rest position in FIG. 3, defined by its coming into abutment against the support 3 8 of the rack 3.
  • the spring 14 causes the lever 6 to return to the vertical position against the stop 16.
  • the pinion 21 then rolls successively on the part 9 of the toothing 8 and on rack 3.
  • the roller 24 can have the diameter of the pitch diameter of the pinion 21 and roll on a ramp along the pitch curve 25 of the toothing 8.
  • the roll 24 can be wedged on the rod 20, or made of material with the pinion 21, since it rotates at the same speed as the latter while rolling on the ramp. This fastening of the roller-pinion can moreover be provided in all cases, since a bearing with sliding of the roller 24 on the ramp 7 does not present any serious disadvantage.
  • the lever 6 could be suspended, freely rotatable, on the rod 20, possibly with a return spring against a stop of a bearing for guiding this rod, with the notch 17 directed forward and hooking a stud provided on the element 5 at the location of the axis 13.
  • Other means can also be provided to force the pinion 21 to roll on the part 10 of the toothing 8, for example a sheet fixed on the lateral face of the element 5 opposite the ramp 7 and provided with a circular sector slot open towards the rear at the location of the notch 17 in FIG. 3.
  • the assembly constituted by the element 5, the ramp 7 and possibly such a split sheet can be molded in one piece from a suitable material.
  • the fixed rack 3 often has a slight curvature in a vertical plane to follow the shape of the roof of the vehicle.
  • the part 9 of the element 5 has a similar curvature.
  • the element 5 can be rigidly fixed to the rack 3 in the position of FIG. 1, and the rod-pinion 21 assembly can move in a vertical slot provided in the guide bearing, this bearing being guided in horizontal translation.
  • the invention can be applied to the closing of other sliding members, in particular those, such as hermetic doors, which require increased effort at the end of the race.

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Description

  • La présente invention concerne un dispositif de fermeture d'un organe coulissant, notamment d'un toit ouvrant de véhicule automobile, dont est solidaire une tige transversale portant un pignon moteur en prise avec une crémaillère longitudinale fixe.
  • Lors de la fermeture d'un toit ouvrant d'automobile, l'effort moteur, en général, reste constant et modéré pendant presque toute la course et croît brusquement pendant le ou les derniers centimètres, soit pour tendre la toile lorsqu'il s'agit d'un toit souple, soit, dans le cas d'un toit rigide, pour comprimer des joints d'étanchéité.
  • Il est clair que la puissance du moteur doit être calculée sur l'effort final, ce qui est coûteux et, de plus, dangereux dans le cas où un passager laisse dépasser sa tête dans l'ouverture lorsque le moteur est mis en marche.
  • Par ailleurs, il est connu (brevet FR 1 482 016) d'utiliser un moteur à réducteur irréversible pour éviter la réouverture du toit. Dans ce cas, les organes du réducteur doivent supporter en permanence l'effort final, parfois pendant plusieurs mois; ils restent donc longtemps sous contrainte tout en étant soumis à des variations climatiques importantes, et peuvent de ce fait se déformer, par exemple s'ils sont réalisés en une matière fluant à température ambiante élevée,
  • L'invention a pour but de fournir un dispositif de fermeture permettant de réduire de façon importante le couple nécessaire pour obtenir l'effort final de fermeture et, en même temps, de verrouiller l'organe coulissant en position de fermeture en soulageant les organes du réducteur.
  • A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif du type précité, caractérisé en ce qu'il comprend un élément denté fixé ou articulé à l'extrémité avant de la crémaillère et dont la denture présente une partie avant incurvée et une partie arrière pratiquement rectiligne, et des moyens pour obliger le pignon à rester en prise avec ladite partie incurvée en fin de course de fermeture.
  • De préférence, pour soulager aussi les dents du pignon et de la crémaillère, l'élément denté comporte, au moins dans sa partie incurvée, une rampe de même profil sur laquelle s'appuie un galet porté par la tige.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins annexés, sur lesquels:
    • La Fig. 1 est une vue en élévation latérale d'un dispositif de fermeture conforme à l'invention;
    • La Fig. 2 est une vue en plan du dispositif de la Fig. 1;
    • Les Fig. 3 et 4 sont des vues analogues à la Fig. 1 illustrant le fonctionnement de ce dispositif.
  • Le dispositif 1 représenté aux Fig. 1 et 2 est articulé à son extrémité arrière, par un axe 2, à l'extrémité avant d'une crémaillère fixe rectiligne 3 présentant sa denture 4 sur sa face supérieure. Ce dispositif comprend essentiellement un élément denté 5, un crochet 6, 17 et une rampe 7.
  • L'élément 5 est une petite crémaillère dont la denture 8, dans la position de repos de la Fig. 1, prolonge sur la même largeur la denture 4 de la crémaillère fixe 3. La denture 8 comporte une partie arrière rectiligne 9 dont les dents ont des flancs plans, et une partie avant 10 en forme de secteur de roue dentée s'étendant sur un peu plus d'un quart de cercle, dirigée vers le bas, dont les dents ont des flancs bombés. Pour permettre le basculement vers le haut de l'élément 5 autour de l'axe 2, la base 11 de sa première dent est abattue. La dent 12 située à la jonction entre les parties 9 et 10 de la denture 8 présente une face arrière plane et une face avant bombée.
  • La crochet 6, 17 est constitué par un levier plan rectiligne 6 accolé à un côté de l'élément 5. L'extrémité inférieure de ce levier tourillonne sur une axe 13 passant par le centre du quart de cercle 10. Un ressort spiral 14 tendu entre la face inférieure de l'élément 5 et un téton 15 du levier 6 et enroulé autour de l'axe 13 maintient normalement ce levier en appui, en position verticale, contre une butée 16 qui fait saillie latéralement sur l'élément 5. La partie du levier 6 qui dépasse au-dessus de la denture 8 présente une échancrure 17 ouverte vers l'arrière dont le fond est un demi-cercle centré à la verticale de l'axe 13.
  • La rampe 7 est constituée par une tôle plaquée et rivetée contre la face latérale de l'élément 5 opposée au levier 6; le bord supérieur de cette tôle forme une rampe de roulement parallèle à la denture 8 mais en saillie légère par rapport à celle-ci, précédée d'une partie d'abordage ascendante 188 et constituée d'une partie arrière plane 18b et d'une partie avant 19 en quart de cylindre.
  • Le dispositif 1 est utilisé à l'extrémité avant d'un toit ouvrant d'automobile, dans les conditions suivantes illustrées aux Fig. 3 et 4.
  • Le toit ouvrant est solidaire d'une tige transversale 20 guidée en translation horizontale, par des moyens non représentés, dans un plan P passant par le centre de l'échancrure 17; le fond de celle-ci a le même diamètre que la tige 20. Cette tige est reliée sans glissement à l'organe de sortie du réducteur d'un moteur d'actionnement du toit ouvrant (non représenté). Sur chacune de ses extrémités est calé un pignon 21, par exemple en matière plastique, dont les dents ont des faces bombées et qui est en prise avec une crémaillère longitudinale 3 fixée à la carrossiere du véhicule. Chaque crémaillère 3 porte à son extrémité un dispositif 1 articulé tel que décrit plus haut.
  • Sur la presque totalité de sa course de fermeture chaque pignon 21 est en prise avec la crémaillère 3 correspondante, comme représenté en traits mixtes à la Fig. 3. Puis ce pignon roule dans le sens f sur la partie 9 de l'élément 5 jusqu'à ce que la tige 20 soit reçue, au point A, dans le fond de l'échancrue 17 du crochet 6, 17.
  • Le pignon 21 continue à être entraîné en rotation dans le sens fl par la tige 20, dont l'axe est contraint de rester dans le plan P. Il se produit alors un roulement du pignon sur la denture courbe 10 avec, simultanément, une rotation de l'élément 5 vers le haut autour de l'axe 2 et une rotation vers le bas du crochet 6, 17 par rapport à l'élément 5, à l'encontre du ressort 14.
  • Ce mouvement se poursuit jusqu'à ce que la rampe 7 rencontre une butée souple 22 (non représentée sur la Fig. 3) fixée sur la face inférieure d'un support rigide 23 constitué par exemple par la carrosserie du véhicule. Dans cette position limite correspondant à une rotation de l'élément 5 autour de l'axe 2 de l'ordre de 20 à 30°, représentée à la Fig. 4, le centre de la tige 20 se trouve au point B et a légèrement dépassé l'alignement entre les axes 2 et 13, ou encore ce qui revient au même, l'alignement entre la tige 20, le sommet de la dent de pignon en prise avec la denture 10 et l'axe 2 est légèrement franchi.
  • Simultanément, un galet 24 monté fou sur l'extrémité correspondante de la tige 20, à l'extérieur du pignon 21, a abordé la rampe 7 par son extrémité arrière 188-18b et a roulé le long de celle-ci.
  • Dans la position de la Fig. 4, le dispositif 1 est autoi-verrouillé guel que soit l'effort de traction F s'exerçant dans le plan P. Cet effort est à peu près intégralement supporté par l'appui du galet 24 sur la partie 19 de la rampe 7. Il n'est pas nécessaire de continuer à exercer un couple sur la tige 20.
  • Il est clair que les mêmes mouvements et effets se produisent en même temps à l'autre extrémité de la tige 20.
  • En pratique, on peut donner à la partie 10 de la denture 8 une longueur légèrement supérieure à celle sur laquelle l'effort de fermeture croît, c'est-à-dire une longueur d'environ 15 mm. La courbure de cette partie 10 assure une démultiplication importante de l'effort, de sorte que l'accroissement de couple moteur à fournir n'est plus que la moitié environ de ce qu'il serait si la crémaillère 3 se prolongeait jusqu'au point B.
  • Il résulte de ce qui précède que l'on peut d'une part utiliser un moteur nettement moins puissant que dans la technique antérieure et pourvu d'un réducteur réversible et/ou constitué d'organes économiques, par exemple en matière plastique, puisque ce réducteur n'est soumis à aucun effort important lorsque le toit est fermé.
  • Pour ouvrir le toit, le moteur fait tourner la tige 20 et le pignon 21 dans le sens fl opposé à fi. Le pignon roule alors sur la partie 10 de la denture 8 en provoquant le retour de l'élément 5 dans sa position de repos de la Fig. 3, définie par sa venue en butée contre le support 38 de la crémaillère 3. Pendant ce temps, le ressort 14 fait revenir le levier 6 en position verticale contre la butée 16. Le pignon 21 roule ensuite successivement sur la partie 9 de la denture 8 et sur la crémaillère 3.
  • En variante, le galet 24 peut avoir pour diamètre le diamètre primitif du pignon 21 et rouler sur une rampe suivant la courbe primitive 25 de la denture 8. Dans ce cas, le galet 24 peut être calé sur la tige 20, ou venu de matière avec le pignon 21, puisqu'il tourne à la même vitesse que ce dernier en roulant sur la rampe. Cette solidarisation galet-pignon peut d'ailleurs être prévue dans tous les cas, car un roulement avec glissement du galet 24 sur la rampe 7 ne présente pas d'inconvénient sérieux.
  • En variante encore, le levier 6 pourrait être suspendu, librement rotatif, à la tige 20, éventuellement avec un ressort de rappel contre une butée d'un palier de guidage de cette tige, avec l'encoche 17 dirigée vers l'avant et accrochant un téton prévu sur l'élément 5 à l'emplacement de l'axe 13. D'autres moyens peuvent d'ailleurs être prévus pour forcer le pignon 21 à rouler sur la partie 10 de la denture 8, par exemple une tôle fixée sur la face latérale de l'élément 5 opposée à la rampe 7 et munie d'une fente en secteur circulaire ouverte vers l'arrière à l'emplacement de l'encoche 17 de la Fig. 3.
  • L'ensemble constitué par l'élément 5, la rampe 7 et éventuellement une telle tôle fendue peut être moulé d'une seule pièce en une matière appropriée.
  • Il est à noter qu'en pratique, la crémaillère fixe 3 a souvent une légère courbure dans un plan vertical pour suivre la forme du toit du véhicule. Dans ce cas, la partie 9 de l'élément 5 a une courbure analogue.
  • En variante, l'élément 5 peut être fixé rigidement à la crémaillère 3 dans la position de la Fig. 1, et l'ensemble tige 20-pignon 21 peut se déplacer dans une fente verticale prévue dans le palier de guidage, ce palier étant guidé en translation horizontale.
  • Bien entendu, l'invention peut s'appliquer à la fermeture d'autres organes coulissants, notamment de ceux, tels que les portes hermétiques, qui exigent un effort accru en fin de course.

Claims (12)

1. Dispositif de fermeture d'un organe coulissant, notamment d'un toit ouvrant de véhicule automobile, dont est solidaire une tige transversale portant un pignon moteur en prise avec une crémaillère' longitudinale fixe, caractérisé en ce qu'il comprend un élément denté (5) prolongeant l'extrémité avant de la crémaillère (3) et dont la denture (8) présente une partie avant (10) incurvée et une partie arrière (9) pratiquement rectiligne, et des moyens (6, 17) pour obliger le pignon (21 ) à rester en prise avec ladite partie incurvée (10) en fin de course de fermeture.
2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément denté (5) est articulé sur l'extrémité avant de la crémaillère (3), la tige (20) étant guidée en translation rectiligne.
3. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément denté est fixé rigidement à l'extrémité avant de la crémaillère, la tige pouvant coulisser dans une fente perpendiculaire à la crémaillère prévue dans une palier de guidage guidé en translation rectiligne.
4. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend une butée (22, 23) limitant le mouvement de rotation de l'élément denté (5) à une position située légèrement au-delà de l'alignement du centre du pignon (21), du centre de courbure (13) de ladite partie incurvée (10) au point d'appui du pignon et du point d'articulation (2) dudit élément (5).
5. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la butée comprend une butée (22) fixée à un support rigide (23).
6. Dispositiff suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la partie incurvée (10) de l'élément denté (5) a la forme d'un secteur circulaire.
7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent un crochet (6, 17) pour la tige transversale (20) articulé sur l'élément denté (5) et rappelé élastiquement vers une position située sur le trajet (P) de cette tige, au droit de la jonction entre les deux parties (9-10) dudit élément (5).
8. Dispositif suivant les revendications 6 et 7, caractérisé en ce que la partie occrochante (17) constitue l'extrémité libre d'un levier (6) articulé à son autre extrémité au centre (13) de ladite partie incurvée (10).
9. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'élément denté (5) comporte, au moins dans sa partie incurvée (10), une rampe (7) de même profil sur lequel s'appuie un galet (24) porté par la tige (20).
10. Dispositif suivant la revendication 9, caractérisé en ce que le galet (24) est monté fou sur la tige (20).
11. Dispositif suivant la revendication 9, caractérisé en ce que la galet est venu de matière avec le pignon (21 ).
12. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que la rampe (7) suit la courbe primitive (25) de la denture (8) dudit élément (5), le galet (24) ayant pour diamètre la diamètre primitif du pignon (21 ).
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