COMPRENANT UN TEL DISPOSITIF

5 Le domaine de la présente invention est celui de la filtration des vibrations générées par le fonctionnement de moteurs électriques de petite taille. Par petit moteur électrique de petite taille on entend dans le cadre de la présente invention un moteur pas à pas, un actuateur, un moteur à courant continu ou un moteur asynchrone, dont la masse est inférieure à 10 kg, en particulier utilisés pour î o actionner des équipements pour les véhicules, et plus particulièrement des équipements pour l'essuyage des vitres d'un véhicule.

Le type de moteur concerné par l'invention constitue ainsi une source solidienne active et a pour caractéristique principale que les niveaux d'accélérations vibratoires que l'on va chercher à filtrer sont du même ordre de

15 grandeur quelle que soit la fréquence, pour une bande de fréquence comprise entre 40 et 2000Hz. Ce type de source peut être qualifié de source d'accélération, par comparaison à des sources, plutôt d'encombrement et de masse beaucoup plus grandes, dont les niveaux de déplacement seraient du même ordre de grandeur quelle que soit la fréquence, pour une bande de fréquence utile

20 comprise entre 10 et 300 Hz, typiquement.

Il existe ainsi un besoin de définir un matériau spécifique pour un dispositif de filtration, adapté à une source solidienne active pour laquelle l'excitation vibratoire est de type source d'accélération dans une bande de fréquence comprise entre 40 et 2000Hz.

25 Un exemple d'une telle source solidienne active, non limitatif de l'invention, est un moteur de système d'essuie-glace. Les véhicules automobiles sont couramment équipés de système d'essuie-glace pour assurer un balayage et un lavage du pare-brise ou de la lunette arrière et éviter que la vision qu'a le conducteur de son environnement ne soit perturbée. Le moteur d'essuie-glace est

30 associé soit à un système mécanique, classiquement un système de bielle manivelle, soit à une fonction électronique, de façon à assurer un mouvement de va-et-vient angulaire d'un ou plusieurs axes de sortie. Sur ces axes de sortie, sont positionnés des bras allongés, porteurs eux-mêmes de lames racleuses. Ces lames frottent contre le pare-brise et évacuent l'eau en l'amenant en dehors du champ de vision du conducteur.

Le système d'essuie-glace est généralement monté sur le véhicule ou plus particulièrement sur le châssis, en au moins trois points de fixation prévus à cet 5 effet, par l'intermédiaire de pièces d'interface appelées plots amortisseurs.

Les plots amortisseurs ont pou r vocation de filtrer l es vibrations générées par la sou rce sol id ienne active avant leu r transm ission via les points de fixation vers l' intérieur du véh icu le où i ls sont perçus par les capteu rs sensoriels vibratoires et/ou acoustiques des passagers . î o La fonction de filtration des plots amortisseu rs pou r une sou rces d'accélération tel le qu' un systèm e d'essuyage dépend de l'ordre de g randeu r des valeurs de ra ideu r dynam iq ue de transfert du plot amortisseu r, en compression com me en ment. La raideur dynamique de transfert (ISO-10846) est définie pour un dispositif de filtration donné, un niveau

15 de fréquence donné, sous une pré-charge donnée, à une température donnée, et un niveau de sollicitation donné par un binôme en cisaillement (module et déphasage ou partie réelle et imaginaire) et en compression (module et déphasage ou partie réelle et imaginaire). Sa valeur, en N/m, est mesurée à l'aide d'un dispositif de mesure de raideur directe ou indirecte selon la norme ISO-

20 10846. Le module d'élasticité d'un matériau donné est une raideur de transfert rapportée au facteur de forme de la pièce testée.

Les bruits d'essuyage perçus dans l'habitacle proviennent notamment des vibrations créées par le moteur électrique en transitant par vibration par les points 25 de fixation, vers le châssis, pour finalement rayonner à l'intérieur de l'habitacle.

Les plots amortisseu rs en caoutchouc localisés à l'interface entre le système d'essuyage et les points de fixation ont pour fonction de filtrer ces vibrations, autrement dit de limiter l'effet de transmission.

Cependant, les plots actuels ne permettent pas de répondre 30 aux attentes . En effet, le bruit perçu à l'intérieur de l'habitacle peut présenter des composantes gênantes jusqu'à 2000Hz et pour remplir la fonction de filtration, il convient de concevoir des plots en caoutchouc aptes à filtrer les vibrations sur la plus large gamme possible de 40-2000Hz. La raideur dynamique de transfert du plot amortisseur varie en fonction de la fréquence, de la température, du niveau de précharge et du niveau de sollicitation : pour des fréquences voisines de 1000Hz les plots utilisés dans l'art antérieur présentent des valeurs de raideur dynamique de transfert trop importantes pour une filtration satisfaisante.

Il existe un besoin pour réaliser des plots en caoutchouc de caractéristiques présentant une courbe de raideur dynamique de transfert qui dépend peu de la fréquence à température ambiante, sous condition de charge donnée et pour une source d'accélération.

En outre, mettre au point une matière de très basse dureté a pour inconvénient de dégrader les propriétés mécaniques de la matière, ainsi notamment, la caractéristique de Résistance à la Rupture, se retrouve à un niveau faible de l'ordre de 6 à 8 MPa. Il existe un besoin pour concevoir un matériau de très basse dureté tout en ayant des propriétés mécaniques satisfaisantes.

Le but de la présente invention est donc de répondre au moins en partie aux besoins décrits ci-dessus.

Selon un premier aspect, l'invention a pour objet un matériau adapté à des sources solidiennes actives de type petit moteur électrique pour véhicule automobile pour lesquels l'excitation vibratoire est de type « source d'accélération » dans une bande de fréquence comprise entre 40 et 2000Hz, caractérisé en ce que en ce que sa dureté est inférieure à 40 Shore A et son niveau de résistance à la rupture est supérieur à 10MPa, sa dureté est de préférence inférieure ou égale à 38 Shore A.

Le niveau de résistance à la rupture est par exemple supérieur à 12MPa, voire supérieur ou égal à 14 MPa.

Le matériau selon l'invention présente en particulier des caractéristiques viscoélastiques telles que le module d'élasticité complexe | E ^* | , mesuré pour une fréquence de 1000Hz sous excitation de 0,1 m pic/pic, sous 8% de pré-charge, et à température ambiante, soit inférieur à 8,5 MPa. Le module d'élasticité complexe | E ^* | correspond sensiblement à la partie réelle du module d'élasticité E'.

Le module d'élasticité complexe | E ^* | , mesuré pour une fréquence de 200Hz sous excitation de 2,5 μιτι pic/pic pour un exemple de plot cylindrique de hauteur 14mm et section 6mm2 réalisé dans un matériau selon l'invention est par exemple inférieur à 4,5 MPa. Selon un autre exemple, de le module d'élasticité complexe | E ^* | , mesuré pour une fréquence de 50Hz sous 40 μιτι pic/pic, sous 8% de précharge, et à température ambiante est inférieur à 3.8 MPa.

5

Matériau

La dureté du matériau est par exemple comprise entre 20 et 40 Shore A , notamment entre 30 et 40 Shore A, en particulier entre 35 et 40 Shore A, voire entre 35 et 38 Shore A .

î o De façon connue de l'homme du métier, la dureté est mesurée à température ambiante à l'aide d'un Duromètre normalisé.

Selon d'autres caractéristiques de l'invention , indépendam ment ou en combinaison :

- Le matériau comprend plusieurs caoutchoucs.

15 - Le matériau comprend au moins un caoutchouc de grades étendus aux huiles, notamment étendu à 100pcc (« phr » en anglais). On entend par caoutchouc de grades étendus aux huiles un caoutchouc contenant une huile plastifiante pré-intégrée lors de la phase de polymérisation. Ces élastomères de très hauts poids moléculaires sont capables de par leur structure interne, de

20 retenir à cœur l'huile plastifiante.

- Le matériau comprend une huile minérale d'origine pétrolière composé de motifs à structure paraffinique, naphténique et aromatique, le taux de motifs à structure paraffinique est en particulier supérieur à 60% et le taux de motifs à structure aromatique inférieur à 10%.

25 - Le matériau comprend un caoutchouc de SBR (styrène-butadiène) et/ou un caoutchouc d'EPDM (éthylène-propylène-diène monomère)

- Le matériau comprend au moins un caoutchouc d'EPDM à taux d'éthylène supérieur à 60%, notamment un caoutchouc d'EPDM étendu aux huiles.

30 - le matériau comprend au moins un caoutchouc d'EPDM à taux d'éthylène compris entre 45% et 50%,

- le matériau comprend au moins un caoutchouc d'EPDM à taux de diène supérieur à 5%, voire supérieur à 8%, - le matériau présente une viscosité Mooney inférieure à 40 points Mooney, notamment comprise entre 34 et 40 points Mooney ML(1 +4)100°C selon la norme en vigueur NFT43005.

L'invention permet d'atteindre un niveau de dureté très faible inférieure à 40 5 Shore A, voire de l'ordre de 30 à 40 Shore A sans avoir recours à un matériau présentant un taux de plastifiant élevé, ce qui empêcherait - lors de la confection du mélange - de générer suffisamment de frottement entre l'élastomère et les autres additifs nécessaire à la formulation.

Le choix d'un caoutchouc d'EPDM de grades étendus aux huiles permet une î o meilleure résistance à l'oxydation, en particulier une tenue ozone compatible avec les standards. Le matériau utilisé dans l'invention présente ainsi une aptitude à ne pas générer de craquelure après une exposition à 200pphm de concentration ozone, à 40°C pendant 72h sous une déformation de 15%.

Le taux de diène est notamment choisi pour permettre une meilleure 15 efficacité de vulcanisation.

Un taux d'éthylène supérieur à 60% permet au grade d'EPDM ainsi sélectionné de revêtir un caractère semi-cristallin qui lui confère une meilleure tenue mécanique que les grades EPDM classiques, amorphes aux taux d'éthylène de l'ordre de 50 à 60%.

20 Dispositif de filtration

Selon un autre de ses aspects l'invention a pour objet un dispositif de filtration pour petit moteur électrique, notamment de véhicule, réalisé en un matériau tel que décrit précédemment.

Grâce à l'invention, de par les caractéristiques visco-élastiques du matériau 25 choisi, le dispositif assure un meilleur découplage entre les moyens de fixation du moteur, notamment une timonerie, et l'habitacle.

Le dispositif présente en particulier une raideur dynamique de transfert à température ambiante comprise entre 0.1 N/m et 10 N/m sur la bande de 30 fréquence comprise entre 40 et 2000Hz, notamment entre 50 et 1000Hz.. La raideur dynamique, exprimée en N/m, est mesurée à température ambiante à l'aide d'une DMA (Dynamic Mechanical Analysis).

Le dispositif comporte par exemple un plot ou bloc amortisseur. Le dispositif de filtration sert notamment au montage d'un support d'un mécanisme d'essuie-glace.

Le plot comporte en particulier un alésage qui est par exemple traversant. L'alésage est situé notamment au niveau de l'axe longitudinal du plot.

5 Le dispositif d'amortissement est par exemple tel que divulgué dans la demande de brevet EP 2 767 768.

Selon encore un autre de ses aspects l'invention a pour objet un système d'essuyage d'une vitre d'un véhicule comprenant au moins un dispositif de filtration tel que décrit précédemment,

î o Le système comporte par exemple trois dispositifs de filtration. Les dispositifs de filtration sont de forme identique ou non.

D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation 15 avec des dessins dans lesquels :

- la fig ure 1 il lustre en perspective un système d'essuyage d'une vitre d'un véhicule conforme à l'invention ,

les figures 2 à 6 illustrent des exemples de réalisation de dispositifs de filtration selon l'invention, et

20 - les figures 7 à 12 illustrent en coupe axiale d'autres exemples de réalisation de dispositifs de filtration.

On a représenté à la fig ure 1 un système d'essuyage 20 d'une vitre 150 d'un véhicule q u i com porte un motoréducteu r 22, deux arbres d'entraînement 24 des balais d'essuyage 25 en rotation autour d'un 25 axe vertical , et u ne timonerie 26 q u i transforme le mouvement de rotation contin u de la sortie d u motoréducteu r 22 en u n mouvement de rotation alternée de chaq ue arbre d'entraînement 24.

Le système d'essuyage 20 est monté sur u n élément de structure de caisse du véh icule 1 00 en trois points défin is par des moyens de 30 montage 32 du système d'essuyage agencés pou r coopérer avec des moyens com plémenta ire 36 de l'élément de structu re de ca isse 1 00. Le mécan isme d'essu ie-glace/ système d'essuyage 20 est un élément q u i génère des vibrations q u i sont transm ises j usqu'aux util isateu rs du véh icule lorsq ue le système d'essuyage 20 est d irectement rel ié à l'élément de structu re de caisse .

5 Dans le but de filtrer les vibrations prod u ites par le mécan isme d'essu ie-glace 20, et pou r empêcher q ue cel les-ci ne soient transm ises à l'élément de structure de caisse d u vé h icu le, les moyens de montage 32 comportent chacun un d ispositif de filtration 1 0 q u i est interposé entre la timonerie 26 , notam ment u n support 1 4 de la î o timonerie il lustré sur les exemples des fig ures 7 à 1 1 , et la structure de caisse 1 00.

Les dispositifs de filtration 10 du système d'essuyage 20 comportent un bloc amortisseur 1 réalisé en un matériau M présentant une dureté inférieure à 40 Shore A et un niveau de résistance à la rupture supérieur à 10MPa.

15 Dans l'exemple illustré la dureté du matériau M est notamment comprise entre 20 et 40 Shore A.

Le matériau présente en particulier une viscosité Mooney inférieure à 40 points Mooney , en particulier comprise entre 34 et 40 points Mooney ML(1 +4)100°C

20 Dans l'exemple illustré le matériau constitutif des dispositifs d'amortissement 1 comprend plusieurs caoutchoucs M1 , M2. Il comprend en particulier au moins un caoutchouc de grades étendus aux huiles, notamment étendu à 100pcc.

Le matériau comprend en particulier un premier caoutchouc d'EPDM à 25 taux d'éthylène supérieur à 60% et un deuxième caoutchouc d'EPDM, ce dernier présentant un taux d'éthylène compris entre 45% et 50%.

Le premier et le deuxième caoutchouc d'EPDM présentent un taux de diène supérieur à 5% en particulier supérieur à 8%. Les blocs amortisseur 1 des dispositifs 10 illustrés aux figures 2 à 6 comportent par exemple une gorge 15 30 entre deux collerettes 12. Ils peuvent présenter selon les modes de réalisation une symétrie de révolution selon leur axe longitudinal X.

Les dispositifs d'amortissement 10 comportent notamment un alésage traversant 16. Exemple de réalisation :

Du point de vue procédé de mélange, cette formule est équilibrée selon un ratio de charge de (noir de carbone + craie) / plastifiant de 74 / 30 pce permettant de 5 réaliser un mélange homogène selon un process de type industriel, d'incorporation rapide (de l'ordre de cinq minutes) et n'occasionnant aucun phénomène de collage aux parois du mélangeur.

La quantité d'huile déjà contenue dans le polymère permet de conférer au î o mélange sa souplesse.

Le niveau de viscosité Mooney du matériau égal à 33 pts Mooney est

suffisamment bas et permet d'envisager un procédé de moulage par compression, ou compression tranfert, ou même par moulage injection.

15 Le mélange ainsi confectionné puis vulcanisé 10 minutes à 190°C par moulage compression.

Il présente les propriétés mécaniques suivantes :

dureté(Shore A) (pts) 38

Module 100% (MPa) 0.9

Module 300% (MPa) 2.4

résistance à la rupture (MPa) 14

allongement à la rupture (%) 980

dureté(Shore A) (pts) 38 Lors des tests effectués, pour une plage de fréquence entre 40 et 1000Hz, le module de la raideur dynamique de transfert mesurée varie entre 0.1 N/m et 10 N/m.

L'invention n'est pas limitée aux exemples illustrés. Les exemples de matériau ci-dessus comportent un caoutchouc d'EPDM. L'invention couvre également des matériaux comprenant un caoutchouc de SBR.