Comprendre et entretenir : Essuyage, le balai bosse

Le chaud, le froid, les graisses et la poussière, les acides tombés du ciel et les rayonnements solaires, la lame de moins d’un millimètre de l’essuie-glace est soumise à des traitements que bien d’autres pièces ne supporteraient pas. Pour autant, le conducteur en attend un fonctionnement sans faille pendant plusieurs années, ce qui n’est pas du tout prévu par les fabricants. Ceux-ci mettent donc de gros moyens pour développer les équipements de série et imaginer l’essuie-glace de demain, on parle de 80 personnes en R&D chez Valeo. Du balai à l’électronique de gestion, le nombre de paramètres jouant sur la performance de l’essuie-glace implique un développement que seuls quelques équipementiers spécialisés maîtrisent.

La réglementation

Premier impératif pour les constructeurs automobiles et les fabricants, l’essuie-glace répond à une législation stricte. Les organismes ont réglementé les notions de sécurité logiquement appliquées par les constructeurs. La base de la réglementation définit sur le pare-brise plusieurs zones qui doivent être couvertes par l’essuie-glace. Face au conducteur, la zone “A” (réglementation européenne) doit être balayée en totalité par les balais, une surface plus large n’imposant que 80 % de couverture (zone “B”). Les fabricants et constructeurs assurent généralement une couverture bien supérieure à cette valeur, ne serait-ce qu’en raison de la présence de capteurs et désormais de caméras, dont la surface d’exposition doit être essuyée en permanence. Cette réglementation date des années 60, les véhicules antérieurs n’y sont pas assujettis. Une clause d’efficacité à la vitesse est également prescrite, qui doit garantir un balayage à 100 % du vitrage jusqu’à 160 km/h.

Les attentes des consommateurs

Les utilisateurs de véhicules ont des besoins bien supérieurs à cette simple réglementation. Pour assurer un fonctionnement optimal, les essuie-glaces doivent résister aux agressions chimiques, balayer l’eau, mais aussi la neige, voire la glace et les poussières. Les raclettes doivent résister à des températures de moins 40 jusqu’à plus 80 °C. Le dessin et la conception mécanique doivent être adaptés à l’aérodynamique et présenter un risque minimal pour les piétons en cas de choc. Dans leur cahier des charges, de nombreux constructeurs automobiles ont des impératifs supérieurs à ces critères. Ainsi, pour rouler en sécurité sur les autoroutes allemandes, il est bon pour un balai de tenir sur le vitrage jusqu’à une vitesse de 250 km/h !

Les solutions des équipementiers

L’évolution de la technologie fait progresser la sécurité : études, matériaux et gestion électronique sont mis à contribution pour obtenir plus de performances des essuie-glaces. Un système d’essuyage est conçu autour de trois éléments : la raclette ou balai, le porte-balai ou bras, et le mécanisme. En revanche, le fonctionnement de chaque élément dépend de la conception des deux autres constituants. Le développement d’un système commence par la définition des balais utilisés, sur un cahier des charges fourni par le constructeur, comportant la géométrie du pare-brise et le volume disponible pour implanter le mécanisme. Mono-balai, montage en parallèle ou antagoniste,… sont également choisis avec le constructeur en fonction de l’attente en surface couverte, de l’espace disponible et du coût de fabrication.

Parmi les technologies proposées, l’adoption d’une motorisation réversible permet une gestion électronique beaucoup plus libre, particulièrement adaptée aux montages antagonistes à deux moteurs, pour une variation de la vitesse d’entraînement en synchronisation des mouvements de bras. Le moteur réversible permet également de contrôler la course efficace du bras. Dans le cas où un obstacle est présent sur la vitre, le moteur peut s’arrêter et repartir en sens inverse sans dommage mécanique. La butée virtuelle est mémorisée pendant plusieurs mouvements du bras, jusqu’à disparition complète du blocage. Le moteur reprend alors son mouvement initial. Dans un système mécanique traditionnel, la fonction de sécurité est assurée par blocage du moteur à un couple prescrit, au-delà duquel les articulations du mécanisme pourraient se détruire.

Le balai

Composé de la lame, d’un squelette et d’une ou deux lames métalliques jouant le rôle de raidisseurs, le balai travaille dans des conditions très spécifiques qui garantissent un frottement sans vibration sur le vitrage. En position d’essuyage, la lame est inclinée à environ 45°. La largeur du point de contact est alors de 0,010 à 0,015 mm. Pour résister à l’usure du frottement permanent sur le vitrage, la lame est constituée d’un caoutchouc beaucoup plus dur que le corps de la lame, portant les raidisseurs, qui assure le basculement entre aller et retour du bras. Pour que ce mouvement s’opère sans vibration (ou broutement) de la lame, le basculement est amorcé par l’inclinaison du bras et de l’axe de rotation vers le vitrage. Cet effet permet également d’augmenter la pression sur le balai lors du retour de la lame vers le point bas du débattement, alors que la pression aérodynamique pour faire décoller la lame est la plus forte.

Les critères de vétusté

La principale cause de défaillance d’un balai d’essuie-glace vient du frottement sur des vitrages couverts de poussière qui use plus rapidement le point de contact de la lame. Les températures excessives sont également des conditions dommageables au balai. Selon les fabricants, il est néanmoins beaucoup moins courant de rencontrer des balais dont les lames se découpent par usure. Les balais plats sont plus rarement affectés par ce défaut que les balais traditionnels à armature. La robustesse nécessaire du caoutchouc, qui constitue le corps du balai, est favorable à cette résistance mécanique. Sur des marques de faible qualité, il est possible de trouver des armatures (pour les balais traditionnels) qui prennent trop de jeu ou qui cassent. Alors que les assemblages “plastique-métal” sont déconseillés, surtout sur les articulations, la qualité du métal de l’armature peut être également surveillée.

Il y a bien balai et balai

Même entre grandes marques, des différences sont à noter. C’est plus marqué sur les balais plats, où des brevets ont conduit les fabricants à trouver des solutions alternatives. Si le balai plat Flat Blade de Valeo est intégralement en caoutchouc, y compris le déflecteur, Bosch a développé un système à deux pièces, une armature en plastique couvrant la lame en caoutchouc.

Le caoutchouc est également un élément important. Plusieurs types existent, naturels ou synthétiques, ou encore mélangés. Le naturel est plus coûteux, mais ses propriétés sont préférées par les constructeurs. La rechange privilégie le synthétique. Pour ses balais haut de gamme Twin, Bosch utilise deux mélanges, un plus dur pour la lame, qui nécessite de la rigidité pour garantir une durée de vie plus longue au contact du vitrage, un autre, plus souple, pour l’articulation et le corps du balai. Pour garantir une durée de vie et un glissement plus régulier, les fabricants enduisent la lame d’un revêtement lubrifiant et protecteur. Chez Bosch, c’est de la poudre de carbone.

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ZOOM - Les balais très spécifiques, de la première monte à la rechange

Pour être plus efficaces, les balais, surtout les balais plats (Flat blades, Aerotwin…) doivent être conçus spécifiquement pour un modèle de véhicule. Le galbe du pare-brise influe très fortement sur la régularité de la pression exercée sur le vitrage. Les vertèbres de renfort qui donnent la courbure de base du balai sont très finement étudiées pour répondre à ces besoins. Si, pour la première monte, les fabricants fournissent des balais spécifiques, pour la rechange, la réduction du nombre de références en stockage conduit à regrouper sur un seul modèle plusieurs types de véhicules, avec un risque de légers défauts d’application sur le pare-brise, notamment aux extrémités courbées du vitrage.

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FOCUS - Des tests pour l’évolution… l’essuyage demain

L’essuyage des vitrages automobiles ne cesse de s’améliorer. Valeo vient de sortir en série sur la nouvelle Mercedes SL un système d’essuyage intégrant la projection de liquide lave-glace directement devant le balai pendant son déplacement. Le principe présente plusieurs avantages. En premier lieu, le liquide est pulvérisé en une juste quantité pour nettoyer le vitrage, sur toute la longueur du balai. La visibilité est améliorée par un nettoyage plus efficace et la réduction du volume de liquide sur le pare-brise. En deuxième argument, l’usage de liquide est réduit de près de la moitié, en raison d’un usage plus efficace. La difficulté de mise en place de cet équipement concerne la gestion d’injection du liquide. Celui-ci doit être réparti sur deux rampes séparées, une dans le sens “montant” du balai, l’autre dans le sens “descendant” pour n’envoyer du liquide que devant l’essuie-glace. Il est donc nécessaire de couper l’alimentation d’une des rampes à chaque inversion de sens. De plus, pour un fonctionnement dans toutes les conditions météorologiques, les rampes de liquide sont réchauffées sur la longueur du balai. Cette complexité technique impose un surcoût important qui n’est aujourd’hui adopté que sur des modèles haut de gamme, tels que le roadster SL.