La présente invention concerne un dispositif
d'ouverture d'un ouvrant à axe horizontal, notamment un
hayon d'un véhicule automobile, ainsi qu'un ouvrant équipé
d'un tel dispositif d'ouverture.
Les ouvrants à axe horizontal, notamment de véhicules
automobiles, par exemple les hayons, sont équipés au
moins d'un organe de déplacement qui assiste le basculement
de l'ouvrant entre une position de fermeture et une position
d'ouverture. Cet organe de déplacement est constitué par
exemple par une barre de torsion intégrée à l'articulation
ou par un vérin à gaz à action rectiligne.
Pour que l'ouvrant à axe horizontal ait une tendance
naturelle à s'ouvrir sous l'effet de l'organe de déplacement
associé ce qui est le cas maintenant sur les véhicules
automobiles, il faut que la résistance des efforts actifs
engendrés par l'organe de déplacement, soit toujours
supérieure ou au moins égale à la somme des forces passives
dues à la masse de l'ouvrant et aux divers frottements.
Si, vers la fin de la trajectoire d'ouverture,
l'effort dû à l'organe de déplacement, se trouve inférieur à
l'effort résistant, l'ouvrant ne reste pas stable dans sa
position d'ouverture maximale, mais il a tendance à redescendre
jusqu'à la position où les efforts s'équilibrent,
c'est-à-dire dans une position d'ouverture intermédiaire
sensiblement horizontale.
En l'absence de toute loi de manoeuvre impliquant
par exemple des jeux de leviers et d'articulations combinés,
la courbe caractéristique des forces produites par un organe
de déplacement constitué par exemple par un arrangement de
ressorts est toujours décroissante. De ce fait, il en résulte
obligatoirement un excès d'effort moteur engendré par
cet organe de déplacement en début d'ouverture, ce qui provoque
un départ de mouvement brutal, voire dangereux.
De plus, lors de la fermeture de l'ouvrant à axe
horizontal, l'utilisateur doit vaincre cet effet d'effort
pour assurer une fermeture complète. Un autre inconvénient
réside dans le fait que l'ouvrant n'a pas d'autre position
stable que celle correspondant à la position d'ouverture
maximale, cette position pouvant être incompatible avec un
plafond trop bas. Enfin, cette position d'ouverture maximale
peut être trop élevée pour des utilisateurs de taille modeste
ce qui ne facilite pas la préhension de l'ouvrant pour
effectuer la manoeuvre de fermeture.
L'invention vise à obtenir un dispositif d'ouverture
qui pallie les inconvénients de l'état de la technique
et qui facilite la préhension d'un ouvrant à axe horizontal
pour le basculer entre une position d'ouverture et
une position de fermeture.
L'invention a donc pour objet un dispositif
d'ouverture d'un ouvrant à axe horizontal, notamment un
hayon d'un véhicule automobile, du type comprenant au moins
un organe de déplacement de l'ouvrant entre une position de
fermeture et une position d'ouverture maximale, caractérisé
en ce qu'il comprend au moins deux éléments magnétiques en
vis-à-vis, l'un des deux éléments étant montés sur l'axe horizontal
et l'autre desdits éléments étant relié à une partie
fixe et le déplacement des éléments magnétiques l'un par
rapport à l'autre déterminant, d'une part, une force de
freinage à l'ouverture de l'ouvrant entre la position de
fermeture et une position intermédiaire située avant la position
d'ouverture maximale et, d'autre part, plusieurs positions
stables d'arrêt de l'ouvrant entre cette position
d'ouverture intermédiaire et ladite position d'ouverture
maximale.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention :
- les éléments magnétiques comprennent deux aimants annulaires
à aimantation axiale formés chacun par un anneau plat,
- les éléments magnétiques comprennent un élément annulaire
réalisé en une matière magnétique douce à faible champ coercitif
et un aimant annulaire à aimantation axiale, ledit
élément annulaire et ledit aimant annulaire étant formés
chacun par un anneau plat,
- l'élément annulaire est solidaire de l'axe horizontal et
l'aimant annulaire est solidaire de la partie fixe,
- les éléments magnétiques comprennent deux aimants annulaires
à aimantation radiale et concentriques formés chacun par
un cylindre,
- les éléments magnétiques comprennent un élément annulaire
réalisé en une matière magnétique douce à faible champ coercitif
et un aimant annulaire à aimantation radiale, ledit
élément annulaire et ledit aimant annulaire étant concentriques
et formés chacun par un cylindre,
- l'aimant annulaire comprend une succession de pôles nord
et sud également répartis sur la circonférence,
- l'aimant annulaire est en un matériau anisotrope à forte
aimantation rémanente,
- le matériau est par exemple une céramique à base de ferrite
de baryum ou de strontium ou un alliage élaboré à partir
de terres rares, comme par exemple le samarium-cobalt ou
néodyme-fer-bore,
- la matière magnétique douce est par exemple un alliage
métallique isotrope.
L'invention a également pour objet un ouvrant à
axe horizontal formé par un hayon muni d'un dispositif d'ouverture
tel que précédemment mentionné.
L'invention a encore pour objet un véhicule automobile,
caractérisé en ce qu'il comporte au moins un ouvrant
tel que précédemment mentionné.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention
apparaítront au cours de la description qui va suivre,
donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence
aux dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale
d'une partie arrière d'un véhicule automobile et comportant
un ouvrant à axe horizontal équipé d'un dispositif d'ouverture
conforme à l'invention,
- la figure 2 est une vue schématique en coupe axiale d'un
premier mode de réalisation d'un dispositif d'ouverture
conforme à l'invention,
- la figure 3 est une vue schématique en coupe transversale
selon la ligne 3-3 de la figure 2,
- la figure 4 est une vue schématique en coupe axiale d'un
deuxième mode de réalisation d'un dispositif d'ouverture
conforme à l'invention,
- la figure 5 est une vue schématique en coupe transversale
selon la ligne 5-5 de la figure 4,
- la figure 6 est une vue schématique en coupe axiale d'un
troisième mode de réalisation d'un dispositif d'ouverture
conforme à l'invention,
- la figure 7 est une vue schématique en coupe transversale
selon la ligne 7-7 de la figure 6,
- la figure 8 est une vue schématique en coupe axiale d'un
quatrième mode de réalisation d'un dispositif d'ouverture
conforme à l'invention,
- la figure 9 est une vue schématique en coupe transversale
selon la ligne 9-9 de 1a figure 8, et
- la figure 10 représente des courbes montrant l'évolution
de la force nécessaire à la manoeuvre d'ouverture de l'ouvrant
en fonction de sa rotation.
Sur la figure 1, on a représenté schématiquement
la partie arrière d'un véhicule automobile, par exemple du
type monospace ou mono berline désigné de manière générale
par la référence 1.
De manière classique, le véhicule automobile 1
comporte une carrosserie délimitant un habitacle 2 contenant
un poste de conduite et plusieurs rangées de sièges, non représentés.
L'habitacle 2 est délimité, entre autres, par un
plancher 3, un pavillon 4 et, à sa partie postérieure, par
un ouvrant à axe horizontal 5 du type hayon.
L'ouvrant 5 présente, dans sa partie supérieure,
des moyens d'articulation sur le pavillon 4 et qui sont formés
par un axe 6 horizontal de sorte que l'ouvrant 5 peut
être déplacé entre une position A de fermeture de la partie
postérieure de l'habitacle 2 et une position B d'ouverture
maximale, par déplacement angulaire autour de l'axe horizontal
6, donnant accès à la partie arrière dudit habitacle 2'.
L'ouvrant 5 est déplaçable entre ces deux positions A et B
par un arrangement, non représenté, de ressorts à action directe,
comme par exemple une barre de torsion intégrée à
l'articulation ou au moins un vérin à gaz à action rectiligne.
Ainsi que montré à la figure 1, dans la position
A fermée de l'ouvrant 5, le couple déterminé par le poids P
de cet ouvrant 5 et le bras de levier l1 est réduit du fait
de la faible valeur dudit bras de levier l2.
Dans une position C sensiblement horizontale, le
bras de levier l2 est maximum si bien que le couple déterminé
par le poids P de l'ouvrant 5 et ledit bras de levier l2
est également maximum.
Au-delà de cette position C sensiblement horizontale,
le couple déterminé par le poids P de l'ouvrant 5
et le bras de levier l3 a tendance à se réduire.
D'une manière générale, le dispositif d'ouverture
conforme à l'invention comprend au moins deux éléments
magnétiques en vis-à-vis, l'un des éléments étant montés sur
l'axe horizontal et l'autre desdits éléments étant relié à
une partie fixe et le déplacement des éléments magnétiques
l'un par rapport à l'autre déterminant, d'une part, une
force de freinage à l'ouverture de l'ouvrant 5 entre la position
A de fermeture et une position D d'ouverture intermédiaire
située avant la position B d'ouverture maximale et,
d'autre part, plusieurs positions stables d'arrêt de l'ouvrant
5 entre cette position D d'ouverture intermédiaire et
ladite position B d'ouverture maximale.
Ainsi, les deux éléments magnétiques placés en
vis-à-vis génèrent une zone d'amplitude L (figure 1) où toutes
les positions intermédiaires de l'ouvrant 5 sont stables,
cet ouvrant pouvant rester immobilisé quelle que soit
sa position. A titre d'exemple, la zone d'amplitude L représente
sensiblement un déplacement de 60°.
Selon un premier mode de réalisation représenté
sur les figures 2 et 3, les éléments magnétiques comprennent
deux aimants annulaires, respectivement 10 et 20, à aimantation
axiale, formés chacun par un anneau plat.
Pour cela, une des extrémités de l'axe horizontal
6 supportant l'ouvrant 5 comporte un palier 11 tourillonnant
sur des coussinets 12 comportant des collerettes
d'appui axial. Le palier 12 solidaire en rotation de l'axe
horizontal 6 supporte un plateau 13 sur lequel est fixée une
culasse 14 en fer doux recevant l'élément annulaire 10
ayant la forme d'un anneau plat. Une partie fixe 8 de l'ossature
du véhicule supporte un plateau 21 formant un palier
fixe et sur lequel est montée une culasse 22 en fer doux recevant
l'aimant annulaire 20 à aimantation axiale et constituée
par un anneau plat.
Ainsi, les aimants 10 et 20 sont disposés en
vis-à-vis.
L'aimant annulaire 10 comprend une succession de
pôles nord et sud également répartis sur la circonférence et
l'aimant 20 comprend aussi une succession de pôles nord et
sud également répartis sur la circonférence, comme représenté
à la figure 3.
Chaque aimant annulaire 10 et 20 est en un matériau
anisotrope à forte aimantation rémanente, comme par
exemple une céramique à base de ferrite de baryum ou de
strontium ou un alliage élaboré à partir de terres rares,
par exemple le samarium-cobalt ou le néodyme-fer-bore.
Les deux aimants 10 et 20 antagonistes étant
identiques, les pôles de noms contraires s'attirent très
fortement et trouvent autant de positions stables qu'il y a
de paires de pôles. Dans ce cas, l'effet de frein entre la
position A de fermeture et la position D intermédiaire n'est
pas continue, mais constitué par une série de crans d'autant
plus rapprochés que le nombre de pôles est élevé. Entre la
position D intermédiaire et la position B d'ouverture maximale,
les aimants antagonistes 10 et 20 déterminent plusieurs
positions stables d'arrêt de l'ouvrant 5.
En se reportant maintenant sur les figures 4 et
5, on va décrire un deuxième mode de réalisation du dispositif
d'ouverture de l'ouvrant 5, les éléments communs au précédent
mode de réalisation étant désignés par les mêmes références.
Dans ce mode de réalisation, les éléments magnétiques
comprennent un élément annulaire 30 porté par le plateau
13 solidaire de l'axe horizontal 6 et réalisé en une
matière magnétique douce à faible champ coercitif, comme par
exemple un alliage métallique isotrope. Les éléments magnétiques
comprennent également un aimant annulaire 40 à aimantation
axiale fixé sur la culasse 22 en fer doux qui est
portée par le plateau 21 fixé sur la partie fixe 8. L'élément
annulaire 30 et l'aimant annulaire 4 sont disposés en
vis-à-vis et formés chacun par un anneau plat.
Ainsi que montré à la figure 5, l'aimant annulaire
40 comprend une succession de pôles nord et sud également
répartis sur sa circonférence. Cet aimant 40 est réalisé
dans un matériau magnétique anisotrope présentant une
forte aimantation rémanente, par exemple une céramique à
base de ferrite de baryum ou de strontium ou un alliage élaboré
à partir de terres rares, comme le samarium-cobalt ou
encore le néodyme-fer-bore.
L'élément annulaire 30 n'est aimanté que par
l'influence et la proximité de l'aimant annulaire 40 qui imprime
ses pôles dans sa matière. Ainsi, la rotation relative
de l'élément annulaire 30 et de l'aimant annulaire 40 fait
que chaque particule de cet élément annulaire 30, successivement
aimantée puis désaimantée, passe par des états magnétisés
de polarité opposée en décrivant un cycle d'hystérésis
qui implique une dépense énergétique et qui entraíne une
forte résistance au mouvement.
Ainsi, l'élément annulaire 30 et l'aimant annulaire
40 déterminent une force de freinage à l'ouverture de
l'ouvrant 5 entre la position A de fermeture et la position
D d'ouverture intermédiaire et, d'autre part, plusieurs positions
stables d'arrêt de cet ouvrant 5 entre la position D
d'ouverture intermédiaire et la position B d'ouverture maximale.
Selon un troisième mode de réalisation représenté
sur les figures 6 et 7, l'axe horizontal 6 comporte à
l'une de ses extrémités, un pallier 51 tourillonnant sur des
coussinets 52 munis de collerettes d'appui axial. Un plateau
53 formant une culasse en fer doux est monté solidaire en
rotation avec le pallier 51 et, par conséquent, avec l'axe
horizontal 6. Le plateau 53 supporte un aimant annulaire 50
à aimantation radiale. Sur une partie fixe 8 est fixé un
plateau 61 formant une culasse en fer doux qui supporte le
pallier fixe 51 et qui reçoit un aimant annulaire 60 à aimantation
radiale. L'aimant annulaire 60 est concentrique à
l'aimant annulaire 50 et situé sensiblement dans le même
plan.
Les aimants annulaires 50 et 60 sont en un matériau
anisotrope à forte aimantation rémanente, capable de
passer dans un champ magnétique inverse relativement intense
sans subir de désaimantation. Ce matériau est par exemple
une céramique à base de ferrite de baryum ou de strontium ou
un alliage élaboré à partir de terres rares, comme le samarium-cobalt
ou encore le néodyme-fer-bore.
Ainsi que montré à la figure 7, les aimants annulaires
50 et 60 comprennent une succession de pôles nord
et sud également répartis sur la circonférence de chacun de
ces aimants. La répartition angulaire des pôles des deux aimants
antagonistes 50 et 60 étant la même, les pôles de nom
contraire s'attirent très fortement et trouvent autant de
positions angulaires stables qu'il y a de paires de pôles.
Comme dans le premier mode de réalisation, pour quitter ces
positions, on doit exercer un effort sensiblement proportionnel
à la masse des aimants utilisés. L'effet de frein
n'est pas continu, mais constitué par une série de crans
d'autant plus rapprochés que le nombre de pôles est élevé.
En se reportant maintenant aux figures 8 et 9,
on va décrire un quatrième mode de réalisation du dispositif
d'ouverture de l'ouvrant 5, les éléments communs aux troisième
mode de réalisation étant désignés par les mêmes références.
Dans ce mode de réalisation, les éléments magnétiques
comprennent un aimant annulaire 70 à aimantation radiale
supporté par le plateau 53 solidaire en rotation avec
l'axe horizontal 6 par l'intermédiaire du pallier 51. Comme
montré à la figure 9, l'aimant annulaire 70 comprend une
succession de pôles nord et sud également répartis sur sa
circonférence. Dans ce cas également, cet aimant annulaire
70 est en un matériau anisotrope à faible aimantation rémanente,
par exemple une céramique à base de ferrite de baryum
ou de strontium ou un alliage élaboré à partir de terres rares,
comme par exemple le samarium-cobalt ou le néodyme-fer-bore.
Les éléments magnétiques comprennent aussi un
élément annulaire 80 supporté par le plateau 61 solidaire de
la partie fixe 8. Cet élément annulaire 80 est réalisé en
une matière magnétique douce à faible champ coercitif, comme
par exemple un alliage métallique isotrope.
L'aimant annulaire 70 et l'élément annulaire 80
sont concentriques et formés chacun par un cylindre.
L'élément annulaire 80 n'est aimanté que par
l'influence et la proximité de l'aimant annulaire 70 qui imprime
ses pôles dans sa matière. La rotation relative de
l'aimant annulaire 70 et de l'élément annulaire 80 fait que
chaque particule de l'élément annulaire 80, successivement
aimantée puis désaimantée, passe par des états magnétisés de
polarité opposée en décrivant un cycle d'hystérésis qui implique
une dépense énergétique et qui entraíne une forte résistance
au mouvement. Dans cette configuration, les efforts
résistants conservent une valeur constante quels que soient
le sens et l'ampleur du déplacement.
Sur la figure 10, on a représenté l'évolution de
la force nécessaire à la manoeuvre d'ouverture de l'ouvrant 5
en fonction de la rotation α de cet ouvrant 5.
La courbe F représente la caractéristique décroissante
minimale de l'organe de déplacement de l'ouvrant
5 nécessaire pour assurer l'ouverture complète et le maintien
ouvert dudit ouvrant 5. On constate donc, qu'au début
de la manoeuvre d'ouverture, l'organe de déplacement exerce
un excès d'effort S1 qui rend brutal le démarrage du mouvement
d'ouverture de cet ouvrant 5.
Grâce à l'existence d'une force de freinage
exercée par les deux éléments magnétiques du dispositif
d'ouverture conforme à l'invention, de part et d'autre de la
courbe E, dont la zone est définie par les courbes H et I,
montre qu'un organe de déplacement de caractéristique
conduisant à un excès de force S2 nettement plus faible que
l'excès de force S1 est suffisant pour assurer le maintien
stable de l'ouvrant 5 entre la position D intermédiaire et
la position B d'ouverture maximale de l'ouvrant 5 (figure
1) .
On voit également sur la figure 10, que pour
toute la zone de mouvement située après l'intersection J des
courbes H et I, la force due au poids de l'ouvrant 5 ne peut
entraíner aucun mouvement de cet ouvrant qui reste figé dans
la position où il a été laissé.
Le dispositif d'ouverture selon l'invention permet
l'installation d'un organe de déplacement constitué par
exemple par une barre de torsion ou un vérin à gaz à action
rectiligne, qui présente un excès de force limitée.
De plus, le dispositif d'ouverture selon l'invention
permet d'obtenir une zone terminale du mouvement
d'ouverture où l'ouvrant reste stable dans toutes les positions
dans cette zone.
Cette zone est définie pour correspondre à des
positions de préhension aisée de l'ouvrant où il est souhaitable
d'arrêter l'ouvrant à sa guise, en particulier quand
la hauteur sous plafond est limitée. Cette opportunité offre
aussi aux utilisateurs de taille modeste, une facilité de
préhension pour effectuer la manoeuvre de fermeture de l'ouvrant.
Enfin, le dispositif d'ouverture créée un effet
de frein sans contact, donc sans usure et sans variation
dans le temps.