Domaine de l'invention

La présente invention concerne un robot de nettoyage de piscine autonome.

Arrière plan technologique

pour le nettoyage des piscines et autres bassins, il existe des robots hydrauliques qui fonctionnent avec l'énergie du groupe de filtration de la piscine. Ces robots sont raccordés par un tuyau flottant de 8 à 12 m soit au refoulement soit à l'aspiration de la pompe de la filtration.

Ces robots ne fonctionnement correctement que si l'installation de filtration est d'une puissance suffisante. Ils réduisent les performances de la filtration d'origine et la manipulation puis le rangement des tuyaux est peu pratique .

Pour éviter ces inconvénients il est apparu des robots électriques indépendants de la filtration et alimentés par un câble électrique flottant. L'avantage principal de ce type de robot, livré avec un transformateur basse tension de sécurité, est leur facilité d'installation puisqu'ils se raccordent sur une prise électrique standard. Ces robots autonomes présentent l'avantage de fonctionner immédiatement et sans réglages ce qui constitue un argument de vente certain .

Un robot de ce type, mais alimenté par câble, est décrit par les fig.5A et 5B du document FR 2 896 005. Selon cette conception, un organe de blocage de la rotation de la tourelle sur laquelle se branche le câble, fixé à l'avant de la tourelle rotative est activé par le déplacement du robot. Un des principaux aléas rencontrés sur les robots électriques en général est l'emmêlement du câble, phénomène qui peut toutefois être limité par une programmation des trajectoires du robot ce qui requiert toutefois des moteurs de traction avec une électronique de commande sophistiquée et/ou par un raccord tournant reliant le câble électrique au robot ou à l'alimentation électrique du robot.

Les inconvénients de ce type de robot sont la manipulation du câble flottant généralement de 8 à 18 m selon la taille de la piscine et l'appréhension de certains usagers vis à vis de l'usage de l'électricité dans l'eau.

Pour remédier à ces inconvénients se développent des robots sans fils fonctionnant sur batterie.

Ces robots sont soit alimentés par une batterie flottante comme connu du document EP 1 122 382 Al, ou par des batteries embarquées rechargeables hors d'eau comme connu par exemple du document EP 1 689 957 Al ou rechargeables dans l'eau par induction tel que décrit dans le document EP 2 669 450 Al.

Ces robots sont souvent des adaptations de modèles électriques à câble et leur coût est supérieur à celui des modèles de base dont ils sont issus.

En outre, les robots électriques sont en effet peu adaptés à un fonctionnement sur batterie du fait que certains utilisent un système électronique de guidage programmable ou programmé avec un gyroscope, des capteurs d'inclinaison, des détecteurs de parois et plusieurs moteurs: un moteur pompe pour l'aspiration et un ou deux moteurs de traction. Cette multiplication des équipements est consommatrice d'énergie et implique des batteries de forte capacité.

D'autres robots de conception plus simple utilisent un seul moteur avec une propulsion par jet d'eau dont le sens est inversé par une minuterie comme par exemple connu des documents EP2 484 847 Al ou EP 1 022 411 Al. Dans ce cas le robot qui a un déplacement aléatoire peut rester immobile contre une paroi en attente de l'inversion de sens pendant une durée non négligeable de son cycle. Ce fonctionnement est donc consommateur d'énergie ce qui implique là encore une batterie de forte capacité.

Pour pallier à ce problème, le système prévu dans le document FR 2 896 005 Al prévoyant un robot électrique à câble pour lequel le déplacement du robot n'est pas en mesure de provoquer le blocage de la tourelle de façon systématique car ce déplacement ne se produit qu'après le blocage de cette dernière ce qui fait que le jet de propulsion peut parfois tourner en permanence et dans ce cas le robot ne se déplace pas .

Un autre principe connu du document précité FR 2 896 005

Al propose un robot alimenté par un câble flottant propulsé par un jet rotatif dont l'inversion de sens se produit quand une cloche basculante libère une butée.

Cette conception conduit à un appareil volumineux puisque le jet rotatif est entièrement englobé dans cette cloche .

Ce type d'appareil présente une forte résistance hydrodynamique au déplacement qui impliquerait une pompe puissante et donc une batterie de forte capacité.

L'invention se propose de remédier à ces différents inconvénients en proposant un robot alimenté par une batterie, de conception simple avec un seul moteur et sans électronique embarquée, avec une faible résistance hydrodynamique et pourvu d'un système favorisant une inversion du sens de déplacement instantanée. Brève description de l'invention

La présente invention propose dans ce but un robot de nettoyage de piscine comportant selon un premier aspect de l'invention un groupe motopropulseur /pompe électro- hydraulique à jet d'eau, et un corps de récupération de déchets qui comporte une batterie d'alimentation dudit groupe, le groupe et la batterie étant contenus dans une tourelle rotative et étanche, extérieure au corps du robot.

Le groupe comporte préférablement un moteur électrique et une turbine, couplée au moteur électrique par des moyens de couplage, d'aspiration d'eau entrant dans le corps par une bouche sous le robot et passant au travers d'un filtre et de refoulement de cet eau par une tuyère d'éjection débouchant de la tourelle.

La tourelle comporte avantageusement un bouchon étanche d'accès à la batterie.

Selon un mode de réalisation avantageux, la tuyère est positionnée pour refouler l'eau aspirée dans une direction sensiblement parallèle au fond de la piscine pour propulser le robot au moyen de la tuyère.

La tourelle est avantageusement montée sur le corps du robot par une liaison rotative qui comporte une collerette annulaire sur le corps autour d'un trou de réception d'une embase annulaire de la tourelle.

Selon un mode de réalisation particulier, la liaison rotative comporte des ergots de clipsage de la tourelle sur le corps .

La turbine d'aspiration est préférablement de type turbine centrifuge et comporte une entrée à l'interface entre la tourelle et le corps.

Selon un mode de réalisation particulier, l'entrée de la turbine à l'interface corps/tourelle est munie d'un profil en cornet . Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, le moteur est un moteur de puissance inférieure ou égale à 50 W.

Selon un second aspect de l'invention, l'invention prévoit un robot comportant un dispositif d'inversion de sens automatique comportant une palette solidaire de la tourelle comportant une première butée et des secondes butées.

La palette est avantageusement articulée sur un axe, porteuse de ladite première butée, qui joue le rôle de butée escamotable et comporte, d'un côté opposé à la première butée par rapport à l'axe, une partie élargie qui va permettre à la palette de tourner autour de l'axe, pour faire redescendre la palette sous l'action de la poussée hydrodynamique causée par la rotation de la tourelle puis le déplacement du robot qui s'applique sur la palette.

La remontée de la palette est obtenue soit, du fait de sa flottabilité robot arrêté, soit tourelle en rotation par l'effort exercé entre les butées sous l'effet du couple rotatif de la tourelle.

L'axe de réception de la palette est préférablement fixé en partie inférieure de la tourelle de sorte que, lorsque la palette s'incline vers l'horizontale du fait d'un déplacement rotatif de la tourelle ou d'un déplacement du robot, la première butée vienne en butée contre l'une des secondes butées et de sorte que la première butée échappe les secondes butées lorsque la palette est en position verticale robot et tourelle à l'arrêt.

Selon un mode de réalisation particulier, les secondes butées sont mobiles, un décalage de l'une ou des deux butées selon un angle sur le corps du robot par rapport à l'axe de déplacement défini par les roues permettant de plus ou moins désaxer le flux d'eau sortant de la tuyère par rapport à l'axe de déplacement défini par l'orientation des roues et d'incurver plus ou moins la trajectoire du robot.

La tuyère est avantageusement excentrée sur la tourelle de sorte que la force de poussée s'exerce selon un axe faisant un angle avec un axe principal du robot défini par l'orientation des roues du robot.

Selon un mode de réalisation particulier, le robot comporte un corps circulaire au milieu duquel la tourelle est centrée .

Le robot peut notamment comporter trois roues pointant dans des directions parallèles.

Alternativement, le robot peut comporter deux roues et un rouleau.

Pour éviter de bloquer le robot sur une rupture de pente du fond du bassin, le fond du robot peut comporter au moins un relief positionné dans l'axe du déplacement du robot sous le robot .

La roue ou le rouleau avant peuvent aussi être montés sur un essieu pivotant.

Selon un mode de réalisation particulier, le robot peut comporter un panneau solaire flottant de recharge de la batterie relié au groupe motopropulseur par un câble électrique de longueur légèrement supérieure à la profondeur de la piscine.

Brève description des dessins

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront apparents à la lecture de la description qui suit d'un exemple non limitatif de réalisation de l'invention en référence aux dessins qui représentent:

en figure 1: une vue de côté coupe d'un robot selon un premier aspect de l'invention;

en figure 2: une vue de dessus du robot de la figure i; en figure 3: une vue en perspective d'une tourelle de robot selon l'invention;

en figure 4: la tourelle de la figure 3 en vue de dessous ;

en figure 5: une vue en perspective de dessus d'un corps de robot selon un mode de réalisation particulier;

aux figures 6A, 6B: des vues de dessus de déplacement d'un robot selon l'invention;

aux figures 7A, 7B: des vues de côté d'une tourelle selon un mode de réalisation dd l'invention selon deux phases de fonctionnement;

en figure 8: une vue de dessous d'une variante de robot de l'invention;

en figure 9: une vue de côté d'un mode de réalisation de robot de l'invention sur un fond de piscine à rupture de pente .

Description détaillée de modes de réalisation de 1 ' invention

Selon la figure 1, un premier aspect du robot 1 de la présente invention est de comporter un groupe motopropulseur/pompe 31, 34, 35 électro-hydraulique à jet d'eau et sa batterie 32 d'alimentation contenus dans une tourelle 3 rotative et étanche, extérieure au corps 2 du robot qui contient pour sa part le dispositif de collecte des débris sous forme d'un filtre 21 au dessus d'un bac pourvu d'une ouverture d'entrée d'eau 24 sous le robot.

Le groupe comporte un moteur électrique 31, des pignons de réduction 34 et une turbine 35 dont la fonction est d'aspirer l'eau qui entre par la bouche 24 et passe au travers du filtre 21 et de la refouler par une tuyère d'éjection 36 débouchant de la tourelle 3.

Cette conception a pour avantage de ne pas réduire le volume utile de collecte des débris dans le corps principal du robot par la présence d'une batterie ou d'un moteur et de localiser les liaisons électriques entre la batterie et le groupe uniquement dans la tourelle ce qui évite d'utiliser des raccords électriques tournants.

Pour accéder à la batterie et la changer par exemple, la tourelle comporte un bouchon étanche 33 vissé ou clipsé.

Le groupe motopropulseur/pompe collecte donc les débris par l'intermédiaire du filtre 21 dans le corps principal et refoule l'eau aspirée dans une direction sensiblement parallèle au fond de la piscine pour propulser le robot au travers de la tuyère 36.

La tourelle 3 est montée sur le corps 2 du robot par une liaison rotative ici réalisée par une collerette annulaire 25 sur le corps 2 autour d'un trou de réception d'une embase annulaire 37 de la tourelle. Comme représenté en figure 3, cette liaison rotative peut simplement comporter des ergots de clipsage 38 s ' encliquetant sous la collerette annulaire 25 ce qui permet un échange standard de la tourelle par l'utilisateur sans nécessiter de déconnexion d'un raccord électrique source fréquente de problèmes d ' étanchéité .

Selon la figure 4, sous la tourelle, à l'interface entre la tourelle et le corps se trouve une entrée 39 de la turbine d'aspiration 35 de type turbine centrifuge et l'invention permet d'avoir un circuit hydraulique court entre la turbine et la tuyère propulsive 36 en sortie de turbine. L'entrée 39 est ici munie d'un profil en cornet 39a favorisant 1 ' aspiration

La tourelle comporte un accès facile à la batterie par le bouchon 33 ce qui permet sa recharge et son remplacement par l'utilisateur soit pour augmenter l'autonomie avec l'utilisation d'une batterie supplémentaire soit pour changer une batterie en fin de vie. Cette optimisation de la conception permet de réaliser des robots économes en énergie avec un moteur de puissance limitée de 50 W contre 150 à 200 W pour les robots électriques connus, une batterie de capacité limitée et d'un coût réduit par rapport aux robots à batterie connus à ce jour ce qui occasionne une réduction du poids du dispositif motopropulseur/pompe à 2 Kg contre 6 à 10 kg pour les robots traditionnels .

Selon la figure 2, le robot comporte un corps circulaire au milieu duquel la tourelle 3 est centrée. Le robot comporte trois roues pointant dans des directions parallèles une roue avant 22 selon le sens de déplacement matérialisé en figure 2 et deux roues arrières 23. Les roues sont ici positionnées à 120° sur le corps.

La tuyère 36 est légèrement désaxée par rapport à une droite passant par la roue avant 22 et le centre de la tourelle 3 pour donner au robot une composante de poussée latérale qui sera explicitée plus loin. De même l'axe de sortie de la tuyère est excentré par rapport à l'axe de rotation de la tourelle.

Selon un second aspect de l'invention le robot est muni d'un dispositif d'inversion de sens automatique comportant une palette 5 solidaire de la tourelle et des plots 41, 42 sur le corps du robot comme représenté notamment en figure 2.

Le dispositif d'inversion est conçu pour être léger, offrir peu de résistance à l'avancement du robot et être de faible inertie. Ce dispositif est conçu pour libérer la rotation de la tourelle puis la bloquer dans une direction opposée dès l'arrêt du déplacement du robot pour éviter tout blocage de ce dernier contre une paroi.

Pour ce faire, le dispositif est conçu pour que le blocage de la rotation de la tourelle soit mis en oeuvre par la rotation de la tourelle elle même et non par le déplacement du robot ce qui conduit à un système auto bloquant très fiable.

Selon les figures 7A, 7B notamment, le dispositif de blocage comporte une palette latérale 5 articulée sur un axe 53 et porteuse d'une première butée 52 qui joue le rôle de butée escamotable.

D'un côté opposé à la première butée 52 par rapport à l'axe 53, la palette comporte une partie élargie 50 et éventuellement incurvée qui va permettre à la palette de tourner autour de l'axe 53, soit, du fait de sa flottabilité faire remonter la partie élargie 50 de la palette à l'arrêt du robot, soit robot en mouvement, redescendre sous l'action de la poussée hydrodynamique causée par le déplacement du robot qui s'applique sur la palette. La partie élargie se comporte comme un levier déplaçant la première butée 52 autour de l'axe 53.

L'axe de réception de la palette est fixé en partie inférieure de la tourelle de sorte que, lorsque la palette s'incline vers l'horizontale du fait d'un déplacement rotatif de la tourelle ou d'un déplacement du robot, la première butée 52 vienne en butée contre l'une d'une paire de secondes butées 41, 42 représentées vues de dessus aux figures 2, 5 et

6B et de côté aux figures 7A, 7B.

Par contre la première butée et l'axe sont positionnés de sorte que la première butée échappe les secondes butées lorsque la palette est en position verticale robot et tourelle à l'arrêt.

Comme représenté en figure 6A, la tourelle munie du groupe moto-propulseur/pompe est soumise à une force en rotation par le couple permanent créé par le refoulement excentré de la tuyère 36. En face d'un obstacle tel que le mur M, la palette remonte, la première butée échappe une seconde butée et la tourelle se met à tourner.

En l'absence d'obstacle selon la figure 6B, le désaxage et le décentrage de la tourelle avec le dispositif en butée crée une trajectoire courbe pour le robot, la force de poussée s 'exerçant selon un axe Dl faisant un angle a avec l'axe principal D défini par l'orientation des roues du robot. Il en est de même lorsque le robot se déplace en marche arrière lorsque la tourelle a tourné de 180° et que la première butée est en contact avec la seconde seconde butée.

Comme vu plus haut, quand le robot se déplace la palette est poussée depuis la position de la figure 7B par le flux d'eau causé par le déplacement vers une position horizontale représentée à la figure 7A pour laquelle la première butée 52 est retenue une des secondes butées 41, 42 portée par le corps du robot et positionnée sur un axe perpendiculaire à l'axe du déplacement par rapport au centre de la tourelle ce qui bloque la rotation de la tourelle.

Quand le robot est à l'arrêt, l'absence de flux d'eau permet à la palette de densité inférieure à la densité de l'eau de remonter vers la position verticale de la figure 7B ce qui libère les butées et permet une libre rotation de la tourelle porteuse du groupe motopropulseur/pompe .

Dès le début de cette rotation, et avant que le déplacement ne reprenne, la poussée hydrodynamique créée par la rotation de la tourelle 3 agit sur la palette 5 qui bascule vers la position horizontale ce qui positionne la première butée 52 dans une position d'interférence avec la seconde butée 41, 42 solidaire du corps du robot le contact entre les deux butées provocant l'arrêt de la rotation. Dans cette position, le refoulement du groupe est alors sensiblement dans l'axe des roues et le robot se déplace dans une première direction. L'effet de levier sur la palette 5 provoqué par la rotation est alors remplacé instantanément par celui lié au déplacement qui maintient le blocage des butées .

Quand le robot rencontre un obstacle, une paroi ou autre la poussée hydrodynamique disparait et le couple de rotation de la tourelle crée, par l'intermédiaire du contact entre la première butée 52 et de l'une des secondes butées 41, 42, un effet de levier F dû à la distance d entre l'axe 53 et le bout de la butée 52 qui fait basculer la palette vers l'avant comme représenté par la flèche en figure 7A ce qui libère la première butée 52 de la seconde butée 41 permettant la reprise du mouvement de rotation et le basculement de la palette vers l'arrière et pré-positionne la première butée pour rencontrer la seconde seconde butée 42 diamétralement opposée .

La rotation du groupe s'arrête au contact de la seconde butée , le refoulement se trouve alors dans l'axe des roues et le robot se déplace alors dans une direction sensiblement opposée à la première (marche avant/marche arrière) .

Dans le cas où le robot comporte trois roues dont les axes sont fixes et parallèles le changement de trajectoire du robot est assuré par ripage du robot lors de la rotation de la tourelle, robot au contact d'une paroi selon l'exemple de décalage de la figure 6A. En effet, au cours de la rotation de la tourelle, le jet de propulsion passe par une position perpendiculaire à l'axe des roues ce qui provoque le ripage d'au moins une roue du robot.

Par ailleurs selon l'exemple de la figure 5 où les secondes butées 41, 42 sont mobiles, par exemple sur un plateau annulaire tournant, et dépassent au travers de rainures 43, un décalage de l'une ou des deux butées selon un angle β sur le corps du robot par rapport à l'axe de déplacement défini par les roues permet de plus ou moins désaxer le flux d'eau sortant de la tuyère par rapport à l'axe de déplacement défini par l'orientation des roues et d'incurver plus ou moins la trajectoire du robot pour l'adapter à des piscines de forme particulières et éviter des parcours répétitifs.

Au lieu de rainures il est possible de réaliser plusieurs points de positionnement des secondes butées comme des logements pour ces butées à la surface supérieure du corps 2.

Le désaxage de la tuyère par rapport à la direction des roues permet aussi de réduire la vitesse de déplacement à puissance d'aspiration équivalente pour une plus grande efficacité du robot.

Selon un mode de réalisation particulier de la figure 8 vue de dessous du robot, la roue avant du robot peut être remplacée par un rouleau 22a offrant une plus grande surface de contact avec le fond du bassin pour limiter le glissement latéral du robot au cours de la rotation de la tourelle.

Sur cette figure sont représentés des balais 61 de part et d'autre de la bouche 24 d'aspiration des déchets.

Des reliefs 60, 60' réalisés selon l'exemple par des nervures sur le fond du corps 2 forment une sorte de patins glisseurs positionnés dans l'axe du déplacement pour permettent de limiter, comme représenté en figure 9 la surface de contact entre la partie inférieure du robot et le fond de la piscine au niveau d'une arrête de changement de pente et supprimer le risque de blocage sur cette arrête.

Selon des réalisations complémentaires ou alternatives, la roue ou le rouleau avant peuvent être montés sur un essieu pivotant, des déflecteurs latéraux peuvent être fixés sur le corps principal du robot pour offrir une résistance au déplacement latéral du robot et réduire le ripage, la recharge de la batterie peut s'effectuer par un panneau solaire flottant relié au groupe motopropulseur par un câble électrique de longueur légèrement supérieure à la profondeur de la piscine. Une régulation de charge de la batterie faisant démarrer le robot dès que la charge est optimale.

Pour éliminer les risques liés à un défaut d'étanchéité le moteur peut entraîner la turbine par couplage magnétique au lieu d'un train de pignons.

L'invention n'est pas limitée à l'exemple représenté et notamment le dispositif d'inversion de sens automatique à palette 5 et butées peut s'appliquer à d'autres types de robots comme les robots hydrauliques.