FR3036127B1 - Actionneur pour ouverture automatique d'un hayon, muni d'un element elastique ayant une raideur progressive - Google Patents

Abstract

Un actionneur (10) pour l'ouverture et la fermeture automatiques d'un hayon de véhicule automobile comprend un vérin muni d'un piston (11) et d'un élément élastique (13). Le piston (11) est sollicité en déplacement par un fluide contenu dans une chambre du vérin et par l'élément élastique (13). La variation de la longueur du vérin est destinée à assurer l'ouverture et la fermeture du hayon. L'élément élastique (13) est configuré de sorte à présenter une raideur progressive en fonction de la position du piston (11). Il est aussi décrit un système pour l'ouverture et la fermeture automatiques d'un hayon de véhicule automobile.

Description

Actionneur pour ouverture automatique d’un hayon, muni d’unélément élastique ayant une raideur progressive

Domaine technique de l'invention L'invention concerne le domaine des actionneurs pour l’ouverture et lafermeture automatiques du hayon d’un véhicule automobile. Notamment,un tel actionneur peut comprendre un vérin muni d’un piston et d’unélément élastique, le piston étant sollicité en déplacement par un fluidecontenu dans une chambre du vérin et par l’élément élastique, lavariation de la longueur du vérin étant destinée à assurer l’ouverture et lafermeture du hayon. L'invention a pour objet également un système pour l’ouverture et lafermeture automatiques d’un hayon de véhicule automobile. État de la technique

Dans le domaine des véhicules automobiles, il est connu d’équiper levéhicule automobile d’un système assurant l’ouverture automatique et lafermeture automatique du hayon du véhicule. Pour rappel, le hayon estconstitué par la porte arrière du véhicule, donnant accès au coffre arrièreen étant monté de manière articulée dans sa partie supérieure sur lacaisse selon un axe transversal au véhicule.

Classiquement, le système comprend au moins un élément decommande à disposition de l’utilisateur et destiné à l’émission, parl’utilisateur, d’un ordre de commande en ouverture automatique du hayonou d’un ordre de commande en fermeture automatique du hayon. Cet élément de commande peut être formé par un bouton situé au niveau ducoffre arrière, par un bouton situé vers le poste de conduite, ou encorepar un bouton agencé sur la télécommande du véhicule. Le systèmecomprend en outre généralement deux actionneurs implantéslatéralement de part et d’autre du hayon et dont la variation en longueurpermet d’ouvrir ou de fermer le hayon automatiquement, c’est-à-direéventuellement sans action humaine directe sur le hayon.

Une première catégorie de tels actionneurs correspond aux actionneursde type électriques. La variation de longueur de l’actionneur et ledéplacement du hayon résultent de l’application d’une force électrique.

Une deuxième catégorie, concernée par l’invention, est formée par lesactionneurs de type pneumatiques ou hydrauliques qui comprennent unvérin muni d’un piston sollicité en déplacement par un gaz ou par unliquide, respectivement, contenu dans une chambre du vérin. La variationde la longueur du vérin est destinée à assurer l’ouverture et la fermeturedu hayon.

Si ces solutions connues permettent d’assurer l’auto-ouverture du hayonde manière fiable et conviviale, elles sont susceptibles de ne pas donnerune entière satisfaction durant la phase de fermeture car elles nepermettent pas toujours d’atteindre le niveau d’efforts à la fermeturesouhaité. L’une des raisons est que le fluide, notamment le gaz, est tropdispersif face aux variations de températures. En fonction de latempérature, il pourrait être nécessaire d’injecter une quantité plusimportante de fluide pour atteindre une auto-ouverture du hayon, maiscela générerait des efforts trop élevés pour la phase de fermeture duhayon.

Une solution alternative a déjà été imaginée, à l’image de la solutiondécrite dans le document EP-A1-1026070, d’équiper l’actionneur d’unressort linéaire en plus du vérin. Une telle solution permet de diminuer ladispersion d’efforts à la variation de la température mais ne répond pas àla problématique liée au niveau d’efforts à la fermeture.

Enfin, pour répondre à ces problématiques combinées ci-dessus, il estrecherché une solution qui puisse rester simple, fiable et économique.

Objet de l'invention

Le but de la présente invention est de proposer un actionneur pourl’ouverture et la fermeture automatiques d’un hayon de véhiculeautomobile qui remédie aux inconvénients listés ci-dessus.

Notamment, un objet de l’invention est de fournir un tel actionneur, ainsiqu’un système d’ouverture et de fermeture automatiques du hayon, quipuissent fiabiliser le fonctionnement quelles que soient les conditions detempérature, et ce à moindre coût et de manière simple, tout engarantissant un niveau d’effort admissible pour la phase de fermeture duhayon.

Cet objet peut être atteint par l’intermédiaire d’un actionneur pourl’ouverture et la fermeture automatiques d’un hayon de véhiculeautomobile, comprenant un vérin muni d’un piston et d’un élémentélastique, le piston étant sollicité en déplacement par un fluide contenudans une chambre du vérin et par l’élément élastique, la variation de lalongueur du vérin étant destinée à assurer l’ouverture et la fermeture duhayon, l’élément élastique étant configuré de sorte à présenter uneraideur progressive en fonction de la position du piston. L’élément élastique peut être configuré de sorte que la raideur évolue demanière croissante lorsque la position du piston tend progressivementvers un état rentré par rapport à un corps de guidage du vérin. L’élément élastique peut comprendre au moins un ressort hélicoïdalsollicitant en permanence le piston vers un état sorti. L’élément élastique comprend de préférence au moins deux ressortshélicoïdaux distincts, ayant des longueurs et/ou des raideurs respectivesdifférentes d’un ressort hélicoïdal à l’autre.

Chacun desdits au moins deux ressorts hélicoïdaux peut présenter uneraideur constante indépendamment de la position du piston par rapportau corps de guidage.

De préférence, chacun desdits au moins deux ressorts hélicoïdauxprésente un axe de déformation et d’orientation confondu avec ladirection de coulissement du piston par rapport au corps de guidage.

Selon un mode de réalisation particulier, lesdits au moins deux ressortshélicoïdaux sont décalés entre eux et alignés l’un par rapport à l’autresuivant la direction de coulissement du piston par rapport au corps deguidage.

Une extrémité de l’un desdits au moins deux ressorts hélicoïdaux peutêtre en appui contre une extrémité d’un autre desdits au moins deuxressorts hélicoïdaux.

Chaque ressort hélicoïdal peut s’étendre autour du vérin.

Le vérin peut utiliser un fluide constitué par un gaz, notamment dudiazote, de sorte que l’actionneur soit de type pneumatique ou un fluideconstitué par un liquide, notamment de l’huile, de sorte que l’actionneursoit de type hydraulique.

Un système pour l’ouverture et la fermeture automatiques d’un hayon devéhicule automobile pourra ensuite comprendre au moins un élément decommande à disposition de l’utilisateur et destiné à l’émission parl’utilisateur d’un ordre de commande en ouverture automatique du hayonou d’un ordre de commande en fermeture automatique du hayon, aumoins un tel actionneur dont le vérin est susceptible d’être sollicité en casde réception de l’un desdits ordres, et une serrure permettant deverrouiller le hayon dans une position fermée et de libérer le hayon encas de réception d’un ordre de commande en ouverture automatique. L’élément de commande peut être agencé à proximité du hayon et/ou àl’intérieur de l’habitacle à proximité du poste de conduite et/ou sur unetélécommande du véhicule.

Un véhicule automobile pourra comprendre un hayon et un tel systèmeassurant l’ouverture et la fermeture automatiques du hayon.

Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de ladescription qui va suivre de modes particuliers de réalisation del'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés sur lesdessins annexés, dans lesquels : - les figures 1 et 2 représentent, respectivement de face et enperspective selon un éclaté, un exemple d’actionneur selonl’invention, - la figure 3 représente l’effort appliqué par l’utilisateur durant lafermeture du hayon, pour différentes valeurs de température (-20°C, 20°C, 70°C), - la figure 4 représente la courbe C1 montrant l’effort (exprimé endaN) appliqué par l’élément élastique et la courbe C2 montrantl’effort (exprimé en daN) appliqué par le vérin, durant la fermeturedu hayon, en fonction de l’angle, - et la figure 5 représente la courbe C3 montrant l’effort total(exprimé en daN) appliqué par l’actionneur, durant la fermeture duhayon, en fonction de l’angle.

Description de modes préférentiels de l'invention L’invention qui va maintenant être décrite, en référence aux figures 1 à 5annexées, concerne d’abord un actionneur 10 configuré pour pouvoirassurer l’ouverture automatique et la fermeture automatique d’un hayondu véhicule automobile sur lequel il est monté. L’actionneur 10 comprend un vérin muni d’un piston 11 et d’un élémentélastique 13. Le piston 11 est sollicité en déplacement par un fluidecontenu dans une chambre du vérin et par l’élément élastique 13. Lavariation de la longueur du vérin, qui résulte du déplacement du piston 11dans le corps de guidage 12 de l’actionneur 10, permet de modifierconcrètement la longueur totale de l’actionneur 10.

Le vérin utilise un fluide constitué soit par un gaz de sorte quel’actionneur 10 est alors de type pneumatique soit par un liquide,notamment de l’huile, de sorte que l’actionneur 10 est alors de typehydraulique. Le gaz contenu dans la chambre peut être du diazote N2,bien que tout autre nature de gaz adaptée puisse être envisagée enremplacement. Du côté opposé à la chambre, le piston 11 peut être guidé en translation par rapport au corps 12 par l’intermédiaire d’un jointpouvant aussi assurer éventuellement une fonction d’étanchéité au fluide. L’invention concerne aussi un système pour l’ouverture et la fermetureautomatiques d’un hayon de véhicule automobile, comprenant : - au moins un élément de commande (non représenté), àdisposition de l’utilisateur, destiné à l’émission par l’utilisateur d’unordre de commande en ouverture automatique du hayon ou d’unordre de commande en fermeture automatique du hayon, - au moins un actionneur 10 tel que décrit dans ce document et dontle vérin est susceptible d’être sollicité en déplacement en cas deréception de l’un de ces deux types d’ordres de commande, - et une serrure (non représentée) permettant de verrouiller le hayondans la position fermée et de libérer le hayon en cas de réceptionde l’ordre de commande en ouverture automatique.

Le sens de sollicitation en déplacement du vérin dépend de la nature del’ordre de commande émis par l’utilisateur : le vérin doit se déplacer dansun premier sens pour passer le hayon de la position fermée à la positionouverte et doit se déplacer dans un deuxième sens, opposé au premiersens, pour passer le hayon de la position ouverte à la position fermée. L’élément de commande accessible à l’utilisateur peut être agencé àproximité du hayon (par exemple au niveau du coffre en étant situé àl’intérieur du coffre ou sous le coffre via un détecteur de présence depuisl’extérieur du véhicule) et/ou à l’intérieur de l’habitacle à proximité duposte de conduite et/ou sur une télécommande du véhicule. L’invention concerne aussi un véhicule automobile comprenant un hayonet un tel système assurant l’ouverture et la fermeture automatiques duhayon. Notamment, le système peut comprendre deux tels actionneurs 10 disposés de part et d’autre du hayon suivant la largeur du véhicule,sensiblement implantés dans la partie supérieure du hayon à proximitéde son articulation à pivotement au reste de la caisse.

Selon une caractéristique importante, l’élément élastique 13 est configuréde sorte à présenter une raideur progressive en fonction de la position dupiston 11. La nature de l’élément élastique 13 ne présente aucunelimitation ici et peut être quelconque dès lors qu’elle est adaptée à lafonction recherchée ici et présentée dans sa généralité.

Par « raideur », il est de préférence entendu le coefficient égal au rapportentre l’effort appliqué par l’élément élastique 13 sur le piston 11 et lacourse de déplacement du piston 11, sous l’effet de cet effort, par rapportà une position initiale où l’effort est nul. L’invention consiste donc àconfigurer l’élément élastique 13 pour que ce coefficient soit progressif,c’est-à-dire non constant, en fonction de la course de déplacement dupiston.

Selon un mode de réalisation particulier, l’élément élastique 13 estconfiguré de sorte que la raideur évolue de manière croissante lorsque laposition du piston 11 tend progressivement vers un état rentré parrapport au corps de guidage 12 du vérin. A l’inverse, la raideur évolue demanière décroissante lorsque la position du piston 11 tendprogressivement vers un état sorti par rapport au corps de guidage 12.Pour l’établissement des courbes C1 à C3, il a été pris comme hypothèseque l’état rentré du piston 11 correspond à la position fermée du hayon.Suivant l’organisation générale du système d’ouverture et de fermetureautomatiques, une disposition inverse peut toutefois être envisagée, siune telle nécessité devait s’imposer : la raideur évoluerait alors demanière décroissante lorsque la position du piston 11 tendrait vers l’étatrentré.

Préférentiellement, l’élément élastique 13 comprend au moins un ressorthélicoïdal 131, 132 sollicitant en permanence le piston 11 vers l’état sorti.Chaque ressort 131, 132 est de plus en plus contraint au fur et à mesureque le piston 11 tend vers l’état rentré.

Un mode d’exécution tel qu’illustré, mais en aucun limitatif quant à laliberté de conception de l’élément élastique 13, l’élément élastique 13comprend au moins deux ressorts hélicoïdaux 131, 132 distincts, ayantdes longueurs et/ou des raideurs respectives différentes d’un ressorthélicoïdal à l’autre. Ainsi, le nombre de ressorts hélicoïdaux peut êtreégal à 2 tel que cela est représenté, mais peut tout à fait être supérieurou égal à 3, suivant notamment les efforts recherchés, lesproblématiques d’encombrement axial et radial etc...

Chacun des deux ressorts hélicoïdaux 131, 132 présente notamment uneraideur constante indépendamment de la position occupée par le piston11 par rapport au corps de guidage 12 suivant la direction decoulissement X du piston 11 par rapport au corps de guidage 12. Cettecaractéristique présentant l’avantage de sa simplicité et de son coût restetoutefois facultative de sorte que chaque ressort individuel entrant dansla constitution de l’élément élastique 13 peut éventuellement présenterune raideur elle-même progressive, de manière croissante oudécroissante, lorsque le piston 11 tend vers son état rentré.

Selon un mode de réalisation particulier, chacun des deux ressortshélicoïdaux 131, 132 présente un axe de déformation et d’orientationconfondu avec la direction de coulissement X du piston 11 par rapport aucorps de guidage 13. Cela permet de simplifier l’organisation générale del’élément élastique 13 et de l’actionneur 10 dans son ensemble.

Les ressorts hélicoïdaux 131, 132 peuvent être des ressorts decompression ou des ressorts de traction, suivant les besoinsd’organisation de chaque actionneur 10 et suivant la nature recherchéede la raideur progressive de l’élément élastique 13 dans son ensemble.

Dans la variante telle que représentée, les deux ressorts hélicoïdaux 131,132 sont décalés entre eux et alignés l’un par rapport à l’autre suivant ladirection de coulissement X du piston 11 par rapport au corps de guidage12. Cela correspond à une disposition en série des ressorts hélicoïdaux,bien qu’il puisse être envisagé une disposition en parallèle, que ce soit demanière combinée ou alternative. Notamment, une première extrémité duressort hélicoïdal 131, lequel est agencé autour du corps 12, est en appuicontre une première extrémité du ressort hélicoïdal 132, lequel estagencé autour du piston 11. La deuxième extrémité du ressort hélicoïdal131, opposée à sa première extrémité, est en butée axialement contreune rondelle d’arrêt 14. Du côté opposé du vérin, la deuxième extrémitédu ressort hélicoïdal 132, opposée à sa première extrémité, est en butéeaxialement contre une rondelle d’arrêt 15. Au niveau de leurs premièresextrémités, les deux ressorts hélicoïdaux 131, 132 peuvent être en appuidirect l’une sur l’autre ou par l’intermédiaire d’une pièce intercalaireinterposée entre leurs premières extrémités.

Dans la variante représentée, chaque ressort hélicoïdal 131, 132 s’étendautour du vérin. Ils peuvent s’étendre autour et à l’extérieur du piston 11.Ils peuvent aussi s’étendre autour et à l’extérieur du corps de guidage 12.Alternativement ou en combinaison, au moins un ressort hélicoïdal peutêtre agencé dans le vérin, notamment à l’intérieur du corps de guidage12.

La figure 3 représente l’effort appliqué par l’utilisateur durant lamanipulation du hayon, pour différentes valeurs de température. La courbe la plus en bas représente la situation dans le cas d’unetempérature de -20°C. La courbe la plus en haut représente le cas de laprésence d’une température de 70°C. La courbe inteimédiaire montre lasituation dans le cas d’une température de 20°C. Peur chaque valeur detempérature, il peut être constaté que la courbe est sensiblement plane,ce qui garantit que l’effort nécessaire à développer par l’utilisateur resteassez faible, au contraire des dispositions de l’art antérieur où les mêmescourbes auraient la forme de cloches avec un pic à mi-course au niveauduquel les efforts à développer par l’utilisateur seraient beaucoup plusélevés que ceux des courbes représentées sur la figure 1.

La figure 4 représente la courbe C1 montrant l’effort (exprimé en daN)appliqué par l’élément élastique 13 et la courbe C2 montrant l’effort(exprimé en daN) appliqué par le vérin, durant la fermeture du hayon, enfonction de l’angle. La courbe C2 est sensiblement une droitedécroissante tandis que la courbe C1 permet d’illustrer l’effet de laprésence de la raideur progressive de l’élément élastique 13: plus lepiston 11 tend vers l’état sorti, plus la pente de la tangente à la courbeC1 décroit et plus le piston 11 tend vers l’état rentré, plus la pente de latangente à la courbe C1 est croissante.

La figure 5 représente enfin la courbe C3 montrant l’effort total (expriméen daN) appliqué par l’actionneur 10, durant la fermeture du hayon, enfonction de l’angle. Il s’agit là en fait de la somme des courbes C1 et C2,car l’effort total correspond à la présence combinée de l’effort appliquépar l’élément élastique 13 suivant la courbe C1 et de l’effort appliqué parle vérin via le fluide suivant la courbe C2. Cette courbe C3 présente doncdes évolutions sensiblement équivalentes à celles de la courbe C1 :l’effort croit en même temps que le hayon se ferme progressivement ;cela permet de disposer d’un effort suffisant pour garantir l’ouverture du hayon quelle que soit la température et de permettre que l’effortnécessaire à la fermeture soit correct et admissible pour l’utilisateur.

Ainsi, la solution décrite précédemment permet de fiabiliser lefonctionnement quelles que soient les conditions de température, et ce àmoindre coût et de manière simple, tout en garantissant un niveaud’effort admissible pour la phase de fermeture du hayon.

Claims (2)

1. REVENDICATIONS

   1. Actionneur (10) pour l’ouverture et la fermeture automatiques d’unhayon de véhicule automobile, comprenant un vérin muni d’un piston (11)et d’un élément élastique (13), le piston (11) étant sollicité endéplacement par un fluide contenu dans une chambre du vérin et parl’élément élastique (13), la variation de la longueur du vérin étantdestinée à assurer l’ouverture et la fermeture du hayon, l’élémentélastique (13) étant configuré de sorte à présenter une raideurprogressive en fonction de la position du piston (11) et comprenant aumoins deux ressorts hélico ïdaux (131, 132) décalés entre eux et alignésl’un par rapport à l’autre suivant une direction de coulissement (X) dupiston (11) par rapport un corps de guidage (13) du vérin. 2. Actionneur (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce quel’élément élastique (13) est configuré de sorte que la raideur évolue demanière croissante lorsque la position du piston (11) tendprogressivement vers un état rentré par rapport à un corps de guidage(12) du vérin. 3. Actionneur (10) selon la revendication 2, caractérisé en ce quel’élément élastique (13) comprend au moins un ressort hélicoïdal (131,132) sollicitant en permanence le piston (11) vers un état sorti. 4. Actionneur (10) selon la revendication 3, caractérisé en ce quel’élément élastique (13) comprend au moins deux ressorts hélicoïdaux(131, 132) distincts, ayant des longueurs et/ou des raideurs respectivesdifférentes d’un ressort hélico ïdal à l’autre. 5. Actionneur (10) selon la revendication 4, caractérisé en ce quechacun desdits au moins deux ressorts hélicoïdaux (131, 132) présenteune raideur constante indépendamment de la position du piston (11) parrapport au corps de guidage (13). 6. Actionneur (10) selon l’une quelconque des revendications 4 ou 5,caractérisé en ce que chacun desdits au moins deux ressorts hélicoïdaux(131, 132) présente un axe de déformation et d’orientation confondu avecla direction de coulissement (X) du piston (11) par rapport au corps deguidage (13). 7. Actionneur (10) selon l’une quelconque des revendicationsprécédentes, caractérisé en ce qu’une extrémité de l’un desdits au moinsdeux ressorts hélicoïdaux (131, 132) est en appui contre une extrémitéd’un autre desdits au moins deux ressorts hélicoïdaux (131, 132). 8. Actionneur (10) selon l’une quelconque des revendications 3 à 7,caractérisé en ce que chaque ressort hélicoïdal (131, 132) s’étend autourdu vérin. 9. Actionneur (10) selon la revendication 8, caractérisé en ce que levérin utilise un fluide constitué par un gaz, notamment du diazote, desorte que l’actionneur (10) est de type pneumatique ou un fluide constituépar un liquide, notamment de l’huile, de sorte que l’actionneur (10) est detype hydraulique. 10. Système pour l’ouverture et la fermeture automatiques d’un hayonde véhicule automobile, comprenant au moins un élément de commandeà disposition de l’utilisateur et destiné à l’émission par l’utilisateur d’unordre de commande en ouverture automatique du hayon ou d’un ordre de commande en fermeture automatique du hayon, au moins un actionneur(10) selon l’une quelconque des revendications précédentes et dont levérin est susceptible d’être sollicité en cas de réception de l’un desditsordres, et une serrure permettant de verrouiller le hayon dans uneposition fermée et de libérer le hayon en cas de réception d’un ordre decommande en ouverture automatique.
2. 11. Système selon la revendication 10, caractérisé en ce que l’élémentde commande est agencé à proximité du hayon et/ou à l’intérieur del’habitacle à proximité du poste de conduite et/ou sur une télécommandedu véhicule. 12. Véhicule automobile comprenant un hayon et un système selonl’une quelconque des revendications 10 ou 11 assurant l’ouverture et lafermeture automatiques du hayon.