ELEMENT LONGITUDINAL DE STRUCTURE POUR UN BALAI
D'ESSUIE-GLACE
La présente invention concerne notamment un élément longitudinal de structure pour un balai d'essuie-glace, en particulier de véhicule automobile.
Typiquement, un balai d'essuie-glace d'une vitre telle que le pare- brise d'un véhicule automobile comprend un premier organe longitudinal de couverture portant un déflecteur aérodynamique, et un second organe longitudinal de support d'une lame d'essuyage, en général en caoutchouc, destinée à frotter contre la vitre du véhicule pour évacuer de l'eau en l'amenant en dehors du champ de vision du conducteur. Le second organe sert également au support d'une vertèbre longitudinale qui rigidifie la lame d'essuyage, de manière à favoriser l'application de cette lame sur le pare- brise. Le balai est porté par un bras qui est entraîné par un moteur dans un mouvement de va-et-vient angulaire. Les moyens de liaison du balai au bras comprennent en général un connecteur qui est solidaire du balai et un adaptateur qui est articulé sur le connecteur et fixé à une extrémité du bras.
Le second organe ou organe de support définit un premier logement longitudinal de réception de la vertèbre de rigidification et un second logement longitudinal de réception d'un talon de la lame d'essuyage. Chacun de ces logements est délimité par une paroi de fond, en général horizontale (en position de service), et deux parois latérales, en général verticale, reliées à ladite paroi de fond.
Au repos, la vertèbre de rigidification présente une face inférieure incurvée concave et une face supérieure incurvée convexe. La vertèbre est montée dans le premier logement de l'organe de support de sorte que sa face concave soit située du côté du pare-brise du véhicule.
On connaît des dispositifs chauffants pour balai d'essuie-glace comportant un élément chauffant intégré dans le balai d'essuie-glace et s'étendant généralement sur la longueur de celui-ci. L'élément chauffant
permet de faire fondre la glace ou la neige qui peut se former ou s'agglutiner sur le balai d'essuie-glace. Un tel élément chauffant est particulièrement utile pour équiper un balai d'essuie-glace muni d'une rampe de distribution de liquide lave-glace. L'élément chauffant permet dans ce cas de réchauffer la rampe de distribution, et en particulier les trous de distribution, pour permettre au liquide de sortir et de laver le pare- brise du véhicule.
Lorsque l'élément chauffant est constitué sous forme d'un film chauffant ou d'un revêtement chauffant, on peut disposer cet élément chauffant par collage ou par un autre moyen d'adhésion sur la face inférieure concave de la vertèbre.
Dans la technique actuelle, l'organe de support du balai d'essuie- glace est réalisé dans un matériau plastique non thermoconducteur. Il est par exemple réalisé en polypropylène (PP), dont la conductivité thermique est nettement inférieure à 1 W.m"1.K"1 (à 20°C).
Pour améliorer le chauffage du balai, une solution consiste à augmenter la puissance thermique du film chauffant. Cependant, cette solution n'est pas satisfaisante car elle risque de dégrader le matériau de l'organe de support qui n'est pas adapté pour résister à de fortes températures, d'autant plus lorsque le film chauffant est directement au contact de la paroi de fond précitée de l'organe de support.
L'invention propose une solution simple, efficace et économique à ce problème.
L'invention propose un élément longitudinal de structure pour un balai d'essuie-glace, en particulier de véhicule automobile, ledit élément de structure comportant un corps principal non métallique, caractérisé en ce que ledit corps principal comprend au moins une partie réalisée dans un matériau thermoconducteur, de préférence non-métallique, ou recouverte d'une couche de matériau thermoconducteur non-métallique.
L'invention peut être appliquée à tout élément longitudinal de structure d'un balai d'essuie-glace, tel que par exemple son organe de
support ou son organe de couverture. L'invention n'est toutefois pas applicable à une vertèbre de rigidification dont le corps principal ou l'âme est métallique.
Selon l'invention, bien que le corps principal de l'élément de structure soit réalisé dans un matériau non métallique, il est réalisé au moins en partie en matériau thermoconducteur ou il est recouvert au moins en partie d'une couche en matériau thermoconducteur non-métallique (qui, elle, peut être métallique).
Dans ce qui suit, un matériau thermoconducteur s'entend comme un matériau thermoconducteur non métallique, qui peut être non-résistif (non destiné à produire de l'énergie thermique lorsqu'il est alimenté en énergie électrique). Dans la présente demande, on entend par matériau thermoconducteur, un matériau apte à transmettre de l'énergie thermique. De préférence, le matériau thermoconducteur a une conductivité thermique supérieure ou égale à 1 W.m~1.K~1 , de préférence supérieure ou égale à 5 W.m~1.K~1 , et plus préférentiellement supérieure ou égale à 10 W.m"1.K"1 (à 20°C).
Le matériau thermoconducteur peut comprendre des charges thermoconductrices (telles que du graphite, des fibres de carbone, des charges céramiques, etc.). Ces charges peuvent être noyées dans un liant (par exemple un homopolymère ou copolymère à base de polypropylène ou polyéthylène).
On entend par élément de structure, un élément suffisamment rigide pour participer à la structure même et par exemple à la tenue d'un balai d'essuie-glace. Les éléments de structure d'un balai d'essuie-glace comprennent en général les organes de couverture et de support, le déflecteur lorsqu'il est indépendant de l'organe de support et rapporté sur ce dernier, et la vertèbre de rigidification.
Le corps principal d'un tel élément de structure s'entend comme la partie essentielle de cet élément. Dans le cas d'une vertèbre, son corps principal est son âme. Dans le cas d'un organe de support, c'est l'organe
de support en tant que tel, et dans le cas d'un organe de couverture, c'est l'organe de couverture en tant que tel. Dans le cas où l'un de ces organes porte un élément particulier, tel qu'un élément chauffant, cet élément particulier peut ne pas être considéré comme faisant partie du corps principal de l'organe.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le corps principal de l'élément de structure comprend un logement longitudinal de réception d'une vertèbre longitudinale de rigidification, ledit logement étant délimité au moins en partie par une paroi de fond et deux parois latérales reliées à ladite paroi de fond, au moins une partie de ladite paroi de fond étant réalisée dans ledit matériau thermoconducteur ou recouverte de ladite couche d'un matériau thermoconducteur non-métallique.
Le corps principal de l'élément de structure peut comprendre en outre un logement longitudinal de réception d'un talon d'une lame d'essuyage.
Le corps principal peut comprendre en outre au moins un canal longitudinal de passage de fluide et/ou un déflecteur aérodynamique. Dans le cas où le corps principal comprend un ou plusieurs canaux de passage de fluide tel que de liquide lave-glace, l'invention permet de faciliter son ou leur dégivrage en particulier en hiver.
La présente invention concerne également un ensemble comportant un élément de structure tel que décrit ci-dessus et un élément chauffant, tel qu'un film chauffant, ledit élément chauffant étant configuré pour chauffer ladite au moins une partie ou ladite couche.
L'ensemble peut comporter en outre une vertèbre longitudinale de rigidification, ladite vertèbre étant montée dans ledit logement du corps et comportant, au repos, une face inférieure incurvée concave, ledit élément chauffant étant intercalé entre ladite face inférieure de la vertèbre et ladite paroi de fond du corps.
L'élément chauffant est de préférence fixé sur ladite face inférieure de la vertèbre et est soit espacé de ladite paroi de fond soit au contact de celle-ci. En variante, l'élément chauffant est fixé sur ladite paroi de fond.
Le corps principal peut être réalisé dans son intégralité en matériau thermoconducteur.
En variante, le corps principal peut être réalisé, de préférence par co-extrusion, à partir de deux matériaux dont ledit matériau thermoconducteur.
La présente invention concerne encore un balai d'essuie-glace, en particulier de véhicule automobile, comprenant un élément de structure tel que décrit ci-dessus ou un ensemble tel que décrit ci-dessus.
La présente invention concerne enfin un procédé de fabrication d'un élément de structure tel que décrit ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comprend :
- une étape d'extrusion de son corps principal à partir d'un matériau thermoconducteur, ou
- une étape de co-extrusion de son corps principal à partir d'un matériau thermoconducteur et d'un autre matériau non thermoconducteur, ou
- une étape d'extrusion de son corps principal à partir d'un matériau non thermoconducteur, puis une étape de dépôt d'une couche de matériau thermoconducteur non résistif sur une partie dudit corps.
L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
- la figure 1 représente schématiquement une vue en perspective d'un balai d'essuie-glace relié à un bras porte-balai,
- la figure 2 représente schématiquement une vue en coupe d'un mode de réalisation du balai d'essuie-glace selon l'invention, et
- les figures 3 à 15 représentent schématiquement des vues en coupe de variantes de réalisation du balai d'essuie-glace selon l'invention.
Il faut noter que les figures exposent l'invention de manière détaillée pour mettre en œuvre l'invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l'invention le cas échéant.
Dans la description qui suit, les dénominations longitudinales ou latérales se réfèrent à l'orientation du balai d'essuie-glace selon l'invention. La direction longitudinale correspond à l'axe principal du balai dans lequel il s'étend, alors que les orientations latérales correspondent à des droites concourantes, c'est-à-dire qui croisent la direction longitudinale, notamment perpendiculaires à l'axe longitudinal du balai dans son plan de rotation. Pour les directions longitudinales, les dénominations extérieure ou intérieure s'apprécient par rapport au point de fixation du balai sur un bras porte-balai, la dénomination intérieure correspondant à la partie où le bras et un demi-balai s'étendent. Enfin, les directions référencées comme supérieures ou inférieures correspondent à des orientations perpendiculaires au plan de rotation du balai d'essuie-glace, la dénomination inférieure contenant le plan du pare-brise.
En référence aux figures 1 à 15, les éléments identiques ou fonctionnellement équivalents sont repérés par des chiffres de référence identiques.
II est illustré à la figure 1 un essuie-glace, en particulier d'un pare- brise de véhicule automobile, cet essuie-glace comprenant un balai longitudinal 10 d'essuie-glace et un bras 12 porte-balai qui est partiellement représenté et destiné à être entraîné par un moteur pour suivre un mouvement angulaire de va-et-vient permettant d'évacuer l'eau et éventuellement d'autres éléments indésirables recouvrant le pare-brise.
Le balai 10 comprend ici un organe longitudinal de couverture 14, une lame longitudinale racleuse 16, en général en caoutchouc, et au moins une vertèbre longitudinale 18 qui confère une rigidification à la lame 16 de manière à favoriser l'application de cette lame sur le pare-brise.
L'organe de couverture 14 du balai 10 comporte un déflecteur aérodynamique supérieur 20 destiné à améliorer le fonctionnement de
l'essuie-glace, le but de ce déflecteur 20 étant d'améliorer le plaquage du balai sur le pare-brise et donc la performance aérodynamique du système.
Le balai 10 comprend en outre des embouts ou agrafes d'accrochage 22 de la lame 16 et de la vertèbre 18 sur l'organe de couverture 14, ces agrafes 22 étant situées à chacune des extrémités longitudinales de l'organe de couverture 14.
L'organe de couverture 14 du balai est ici réalisé en deux parties indépendantes qui sont disposées sensiblement bout à bout et séparées l'une de l'autre par un connecteur 24 intermédiaire. Ce connecteur 24 est donc intercalé entre les deux parties de l'organe de couverture 14 et peut comprendre des moyens de raccordement fluidique de moyens d'alimentation en liquide lave glace du connecteur 24 à des conduites de l'organe 14.
Pour assurer son montage sur le bras 12, le balai 10 comprend un adaptateur 26 monté sur le connecteur 24 et permettant une articulation du balai 10 par rapport au bras 12. L'articulation du balai 10 par rapport au bras 12 est une articulation selon un mouvement de rotation autour d'un axe de rotation Y perpendiculaire à l'axe longitudinal du balai 10. Le balai 10 doit en effet présenter au moins un degré de liberté en rotation par rapport au bras 12, et plus spécifiquement par rapport à une pièce terminale 28 du bras 12, pour permettre au balai 10 de suivre la courbure du pare-brise.
La figure 2 représente un mode de réalisation du balai d'essuie- glace 10' selon l'invention, ce balai 10' comprenant, en plus des caractéristiques décrites ci-dessus en référence à la figure 1 , un organe longitudinal 30a de support de la lame 16 et de la vertèbre 18.
L'organe de support 30a comprend deux crochets longitudinaux latéraux 46. Ces crochets 46 sont sensiblement coplanaires, chaque crochet 46 s'étendant latéralement du côté opposé à l'autre crochet. Le crochet 46 situé à l'avant du balai 10' s'étend ainsi vers l'avant et le crochet
46 situé à l'arrière du balai s'étend vers l'arrière. Chaque crochet 46 comprend à son extrémité libre une dent longitudinale 48 d'accrochage.
L'organe de couverture 14 peut comprendre un canal longitudinal 45 de passage de liquide lave-glace, qui est raccordé à des moyens de distribution appropriés, par exemple au niveau de connecteur 24.
L'organe de couverture 14 du balai comprend en outre à son extrémité inférieure des moyens d'accrochage sur l'organe de support 30a. Dans l'exemple représenté, l'organe de couverture 14 comprend deux crochets longitudinaux latéraux 50 qui sont destinés à coopérer avec les crochets 46 de l'organe de support 30a.
Les crochets 50 sont sensiblement coplanaires et s'étendent l'un vers l'autre pour définir entre eux une fente dans laquelle peut coulisser et est montée l'organe de support 30a. Le crochet 50 situé à l'avant du balai s'étend ainsi vers l'arrière et le crochet 46 situé à l'avant du balai s'étend vers l'avant. Chaque crochet 50 comprend à son extrémité libre une dent longitudinale 52 d'accrochage destinée à coopérer avec la dent 48 du rebord 46 correspondant de l'organe de support 30a pour limiter les risques de détachement accidentel de l'organe de couverture 14 vis-à-vis de l'organe de support 30a.
L'organe de support 30a du balai 10 comprend également un premier logement ou logement inférieur 32 de réception d'un talon longitudinal 34 de la lame 16. La lame 16 est par exemple du type sapin, bien connu de l'homme du métier. Son extrémité supérieure est reliée par une charnière 36 et un organe d'amortissement 38 au talon 34. De façon connue, en fonctionnement, la lame 16 peut venir en butée sur l'organe 38 qui amortit son retournement vers l'avant ou vers l'arrière.
Le logement 32 est configuré pour recevoir par coulissement longitudinal le talon 34 de la lame 16. Ce logement 32 est délimité par une paroi longitudinale de fond 39 et par deux parois latérales 40. Les extrémités supérieures des parois latérales 40 sont reliées à la paroi de fond 39 et leurs extrémités inférieures sont chacune reliées à un rebord
longitudinal 41 . Ces rebords 41 sont sensiblement coplanaires et s'étendent l'un vers l'autre. Ils délimitent entre eux une fente dans laquelle peut coulisser et est montée une partie inférieure amincie du talon 34, qui a une section sensiblement en forme de T.
L'organe de support 30a comprend un second logement ou logement supérieur 42 de réception de la vertèbre 18, qui s'étend ainsi au dessus du talon 34 de la lame.
Le logement 42 est configuré pour recevoir par coulissement longitudinal la vertèbre 18. Ce logement 42 est délimité par la paroi de fond 39 précitée et par deux parois latérales 43. Les extrémités inférieures des parois latérales 43 sont reliées à la paroi de fond 39 et leurs extrémités supérieures sont chacune reliées à un rebord longitudinal 44. Ces rebords
44 sont sensiblement coplanaires et s'étendent l'un vers l'autre.
L'organe de support 30a comprend, dans le logement 42, un épaulement longitudinal supérieur 47 le long de chaque bord longitudinal latéral de la paroi de fond 39.
La vertèbre 18 a une forme cintrée au repos et comprend une face supérieure incurvée convexe et une face inférieure incurvée concave.
Comme cela est également visible dans le dessin, en position de montage de la vertèbre 18 dans son logement 42 (dans laquelle la vertèbre 18 est en appui sur les épaulements 47), la face inférieure de la vertèbre 18 est située en regard de la paroi de fond 39 et à distance de celle-ci.
Un élément chauffant 49 tel qu'un film chauffant, est fixé sur la face inférieure de la vertèbre 18 et s'étend à distance de la paroi de fond 39. Cet élément chauffant 49 est réalisé en matériau résistif et est alimenté en électricité par l'intermédiaire de conducteurs électriques 51 qui sont disposés sur la face supérieure de la vertèbre 18.
L'écartement de l'élément chauffant 49 de la paroi de fond 39 permet d'éviter sa dégradation thermique lors de l'activation du chauffage. L'organe de support (et en particulier sa paroi de fond 39) est réalisé en polypropylène (PP) dans la technique antérieure, qui est un matériau
mauvais conducteur thermique. Pour augmenter l'énergie calorifique transmise au balai, il convient donc d'augmenter la puissance thermique du film chauffant, ce qui n'est notamment pas économique.
L'invention permet de remédier à ce problème grâce à l'utilisation d'un matériau thermoconducteur, par exemple pour la réalisation de l'organe de support 30a, comme représenté en figure 2.
Dans l'exemple représenté, des parties de l'organe de support 30a, à savoir la paroi de fond 39 et les épaulements 47, sont réalisées en matériau thermoconducteur alors que le reste de l'organe de support 30a est réalisé en matériau non thermoconducteur, tel qu'en PP par exemple. Cet organe de support 30a peut être réalisé par co-extrusion à partir des deux matériaux.
Les figures 3 à 7 représentent des variantes de réalisation de l'invention. La description qui précède relative au balai 10' de la figure 2 s'applique au balai 10' des figures 3 à 7 pour autant qu'elle ne soit pas en contradiction avec ce qui suit.
Dans le mode de réalisation représenté en figure 3, c'est l'organe de support 30b dans son intégralité, qui est réalisé en matériau thermoconducteur. Cet organe de support 30b peut être réalisé par extrusion à partir du matériau thermoconducteur.
Dans le mode de réalisation représenté en figure 4, la face supérieure de la paroi de fond 39 de l'organe de support 30c est recouverte d'une couche 60 de matériau thermoconducteur qui peut être en contact avec l'élément chauffant 49 ou à distance de celui-ci.
Le mode de réalisation représenté en figure 5 diffère de celui de la figure 3 essentiellement en ce que l'organe de support 30d ne comprend pas d'épaulement et que l'élément chauffant 49 est en contact avec la paroi de fond 39. L'organe de support 30d est entièrement réalisé en matériau thermoconducteur, par exemple par extrusion.
Dans les modes de réalisation représentés aux figures 6 et 7, l'élément chauffant 49 est, non pas fixé sur la vertèbre 18, mais sur
l'organe de couverture 14a, 14b du balai 10'. L'élément chauffant 49 peut se présenter sous la forme d'un film chauffant. Il peut être fixé sur une paroi 62 de l'organe de couverture 14a, 14b qui, en position de montage, est sensiblement parallèle à la vertèbre 18 et sensiblement en regard de celle- ci. Dans le cas de l'organe de couverture 14a de la figure 6, une couche 60 de matériau thermoconducteur est intercalée entre l'élément chauffant 49 et la paroi 62 de l'organe de couverture 14a qui est réalisé dans un matériau non thermoconducteur. Dans le cas de l'organe de couverture 14b de la figure 7, cet organe de couverture est intégralement réalisé dans un matériau thermoconducteur par exemple par extrusion.
Les figures 8 à 15 montrent d'autres variantes selon l'invention.
Dans la figure 8, l'élément de couverture 14c est intégralement réalisé dans un matériau thermoconducteur par exemple par extrusion. L'élément (film) chauffant 49 est ici situé sur la face convexe supérieure de la vertèbre 18 du balai 10'. L'élément de couverture 14c est ici dépourvu de canal de passage de liquide lave-glace.
L'élément de couverture 14d de la figure 9 diffère de celui de la figure 8 en ce qu'il comprend un canal longitudinal 45 de passage de liquide lave-glace. L'élément de couverture 14d est intégralement réalisé dans un matériau thermoconducteur par exemple par extrusion.
L'élément de couverture 14e de la figure 10 diffère de celui de la figure 9 en ce que seule la partie de l'élément de couverture comportant le canal longitudinal 45 est réalisée dans un matériau thermoconducteur. Le reste de l'élément de couverture 14e est réalisé dans un matériau non thermoconducteur. Cet élément de couverture 14e bi-matière peut être réalisé par co-extrusion. Le canal 45 a en section une forme circulaire et est entièrement entouré, sur 360°, du matériau thermoconducteur.
L'élément de couverture 14f de la figure 1 1 diffère de celui de la figure 10 en ce que le canal 45 est en partie entouré, sur 90-100° environ, de matériau thermoconducteur, et en partie entouré, sur 260-270° environ, de matériau non thermoconducteur. Le matériau thermoconducteur est
disposé sensiblement entre le canal 45 et l'élément (film) chauffant 49 de façon à ce que la chaleur générée par l'élément chauffant soit efficacement transmise au canal 45.
L'élément de couverture 14g de la figure 12 diffère de celui de la figure 10 en ce qu'il comprend deux canaux longitudinaux 45 à savoir un de chaque côté du balai 10'. Comme dans la figure 10, seule les parties de l'élément de couverture 14g comportant les canaux 45 sont réalisées dans un matériau thermoconducteur. Le reste de l'élément de couverture est réalisé dans un matériau non thermoconducteur. Cet élément de couverture 14g bi-matière peut être réalisé par co-extrusion.
Dans les variantes de réalisation des figures 13 à 15, au moins un bloc de mousse 54 en matériau thermoconducteur est logé dans l'élément de couverture 14h, et ici monté entre cet élément de couverture 14h et la vertèbre 18. Il peut s'agir d'un ou plusieurs blocs 54 de forme allongée et s'étendant le long de l'axe longitudinal du corps 14h. Dans le cas où il y a plusieurs blocs, ils sont disposés bout à bout le long de cet axe longitudinal. L'idée est de limiter le volume vide à l'intérieur du balai et de faciliter la propagation de la chaleur au sein de ce dernier. Le bloc 54 peut former un élément structural du balai voire être considéré comme une couche épaisse thermoconductrice.
Dans l'exemple représenté, le ou chaque bloc a une forme générale parallélépipédique dont l'extrémité supérieure, située du côté de l'élément de couverture 14h, est chanfreinée. L'extrémité supérieure du ou de chaque bloc est ici logée dans un évidement 56 de forme complémentaire de l'élément de couverture 14h. L'épaisseur de cet élément 14h s'en trouve réduite, ce qui permet de réduire l'effet isolant de cet élément et d'améliorer le transfert thermique. Par ailleurs, la présence du ou des blocs 54 permet à l'élément 14h de ne pas s'affaisser en fonctionnement sous les effets des flux d'air qui s'appliquent sur le balai, car il est ou peut venir en appui sur le bloc 54. L'amélioration du rendement thermique permet alors de réduire la
puissance du film chauffant 49, pour la même efficacité, et le risque de dégrader thermiquement les différents composants.
Dans le cas de la figure 13, le ou chaque bloc 54 est fixé, par exemple par collage sur la vertèbre 18. Le film chauffant 49 est ici interposé entre le bloc 54 et la vertèbre. L'extrémité supérieure du bloc peut être écartée d'un faible jeu des parois de l'évidement 56 de l'élément de couverture 14h, ou bien être en appui sur ces parois pour faciliter la propagation de la chaleur par conduction, depuis le film chauffant 49 jusqu'à l'élément 14h, en passant par le ou les blocs 54. La vertèbre est en matériau métallique ou non-métallique.
Dans le cas de la figure 14, le ou chaque bloc 54 est fixé, par exemple par collage sur l'élément de couverture 14h. L'extrémité inférieure du bloc 54 peut être écartée d'un faible jeu du film chauffant mais est de préférence en appui sur cet élément chauffant pour faciliter la propagation de la chaleur par conduction jusqu'à l'élément 14h. L'élément de couverture 14h peut être en matériau non-métallique.
Enfin, dans la variante de réalisation de la figure 15, le ou chaque bloc 54 est fixé sur l'organe de support 30. Dans l'exemple représenté, le ou chaque bloc 54 comprend pour cela au moins une nervure longitudinale latérale 58 qui s'étend et est fixée sur une partie supérieure de l'organe 30. Le bloc 54 est avantageusement en appui sur le film chauffant 49 et peut également être en appui sur l'élément de couverture 14h. L'organe de support 30 peut être en matériau non-métallique.