Cale fenêtre ajustable

FIXE-NÊTRE

 Choisissez l’ouverture adaptée que VOUS voulez pour votre fenêtre !

 

SOMMAIRE:

1. Introduction
2. Etude des solutions existantes
3. Analyse fonctionnelle
   1. Cahier des charges
   2. Recherche du besoin fondamental
   3. Recherche des interactions avec le milieu extérieur
   4. Diagramme F.A.S.T.
4. Prototypages
   1. Premières idées
   2. Solution retenue et modélisation
   3. Produit fini

5. Conclusion

 

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I/ INTRODUCTION

Il existe plusieurs types de fenêtres, les plus couramment utilisées en France sont “les fenêtres à la française”.
Ce sont des fenêtres battantes généralement composées de deux battants dont l'ouverture se fait vers l’intérieur, de manière verticale et qui s’ouvrent à l’aide d’une crémone verticale. 

Le problème de ce type de fenêtre est que l’utilisateur ne maîtrise pas son ouverture: il n’est pas possible de maintenir facilement un entrebâillement choisi. 

Nous avons donc décidé de réaliser un “cale fenêtre” innovant qui vous permettra de choisir l’ouverture de votre fenêtre !

 

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II/ ETUDE DES SOLUTIONS EXISTANTES

Il existe, dans le commerce, des produits permettant de maintenir une ouverture de fenêtre.
Nous avons recherché les solutions déjà existantes pour noter leurs points positifs et négatifs.
Cette étude nous permettra de proposer une nouvelle solution innovante.

Toutes ces solutions présentent des avantages et des inconvénients, cela nous a permis de rédiger un cahier des charges avec les attentes que nous avions pour notre cale fenêtre innovant. 

 

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III/ ANALYSE FONCTIONNELLE

Nous avons pu mettre en place un cahier des charges avec nos attentes pour le produit.

A) Cahier des charges

• Cale fenêtre utilisable sur les fenêtres à battants.
• L’angle d’ouverture de la fenêtre est réglable, de quelques centimetres à l'ouverture à 90° du battant. 
• Le système s’accroche sur les montants de la fenêtre sans l’abîmer.
• Facile d’utilisation : montable, démontable, pliable pour optimiser de la place.
• La fenêtre garde une position ouverte même lorsqu’il y a du vent.

 

B) Recherche du besoin fondamental du produit

   Bête à corne

• Pourquoi le produit existe-t-il ?

Car une fenêtre ne propose que deux modes d’ouverture : fermé ou ouvert. 

Car lorsqu’une fenêtre est ouverte, elle peut se refermer toute seule à cause du vent.
Car fermer une fenêtre brusquement peut fortement l’endommager.

• Pour quoi ce besoin existe-t-il ?

Pour ne plus se soucier du maintien de la fenêtre ouverte.
Pour pouvoir ajuster l’angle d’ouverture d’une fenêtre en fonction du besoin de l’utilisateur. 

• Qu’est-ce qui pourrait le faire évoluer ?

Intégrer le système directement à la fenêtre. 

• Qu’est-ce qui pourrait le faire disparaître?

L’utilisation exclusive de baie vitrée ou de velux dans une maison. Ces types de fenêtres n’ont pas besoin de notre système pour résister au vent.

• Dans sa forme actuelle, le besoin est-il validé ?

• OUI  
• NON

 

C) Recherche des intéractions avec son milieu extérieur

Diagramme pieuvre

 

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IV/ PROTOTYPAGE

 

A) Premières idées:

Avant d’avoir notre idée finale, nous avons réfléchi aux différentes solutions technologiques pour choisir la solution qui nous semble être la meilleure pour notre produit.

1- Système de réglage de l'ouverture

     - Barres dépliables par liaison glissière

Nous avons d’abord pensé à nous inspirer du principe de coulissement des barres d’une échelle.
Les barres sont reliées par une liaison glissière et se déplient lorsque l’on tire dessus. On peut les bloquer avec des pièces extérieures.

vue perpendiculaire à la direction de la glissière

Schéma des barres reliées par des liaisons glissières

schéma cinématique des barres reliées par des liaisons glissières

     - Barres dépliables par liaison pivot

Pour notre deuxième idée, nous avions pensé à un produit plutôt “pliable” et modulable. Nous nous sommes rapprochés du système des cadenas de vélo de Strasbourg: les “vél’hop”.
Lorsqu'il n’est pas en phase d’utilisation, le cadenas est compact et les barres se replient les unes sur les autres.
Et en phase d’utilisation, les différentes barres qui composent le produit se déplient grâce à des liaisons pivots entre chaque pièce et ainsi, il est possible de créer une barre rigide en bloquant les rotations.

Schéma des barres reliées par des liaisons pivots

 

Schéma cinématique des barres reliées par des pivots

 

2- Système de fixation

L’objectif du système de fixation est de permettre d’avoir un point d’accroche sur les battants de fenêtre pour nos barres. La liaison doit être complète et temporaire, sans endommager la fenêtre. Nous avions pensé à deux systèmes de fixation :

• Système de type pince de serrage

Premièrement un système muni d'une pince.
Elle vient se fixer sur le battant de la fenêtre, ce qui est très simple d'utilisation mais difficilement adaptable à des fenêtres d'épaisseurs différentes.

 

 

 

 

 

 

• Système type serre-joint

Deuxièmement, nous avions pensé à un système utilisant le principe d'un serre joint.
Celui-ci vient serrer le battant de la fenêtre avec un contact plan.
Il est donc adaptable à différentes épaisseurs de fenêtres, mais légèrement plus long à installer.

 

 

                                                           

 

 

 

3- Solution finale

La solution retenue est le principe de serre-joint sur les battants de fenêtres. Ainsi qu'un ensemble de barres pliables.
Elles sont reliées entre elles par des liaisons pivots et bloquées par emboîtement de pièces mâle/femelle.
La rotation des barres est assurée par un système des ressorts.
 

Schéma cinématique de la solution finale

 

Schéma de l’ensemble des barres

 

B) Solution retenue et modélisation

-Serre-joint-

Dans un premier temps, nous avons cherché la taille standard des épaisseurs des menuiseries des fenêtres.
La taille moyenne est de 80 mm. Nous avons dimensionné un écartement supérieur à 80 mm pour permettre d'installer le mécanisme de serrage sur toutes les fenêtres de toutes épaisseurs.
Nous avons commencé par choisir les dimensions de nos différentes pièces puis nous avons réalisé des prototypes en carton afin de valider nos choix.
Puis nous avons modélisé le tout sur CREO.

           

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-Barre-

Les barres sont accrochées aux serre-joints par le biais de crochets. Elles sont ensuite toutes reliées entre elles et forment une grande barre rigide.
La taille d’une barre est de 120 mm par 25 mm.

 

 

Au bout de chaque barre les trous permettent de placer le ressort et donc de les lier ensemble.

Ainsi, lorsque les barres seront entièrement déployées, elles créent une barre solide et rigide.

 

 

 

 

 

Chaque pièce est composée d’une partie mâle et d’une partie femelle hexagonale qui va permettre d'emboîter chaque pièce et de bloquer la rotation entre chaque barre.
La partie hexagonale permet de maîtriser l’angle entre les barres tous les 1/6^eme de tours.
Le choix de la forme hexagonale permet de nombreuses positions de blocage entre les pièces.
Ainsi, ce choix offre la possibilité à l’utilisateur de créer la taille du système qu’il souhaite et donc l’ouverture de fenêtre dont il a besoin.

        

Lorsqu’elles sont repliées elles s’empilent les unes pour assurer un encombrement minimal.

 

 

 

 

 

 

Les barres fixées sur les serre-joints sont différentes des autres. Elles comportent sur l’une de leurs extrémités un trou adapté permettant d’être accroché aux crochets des serre-joints.

 

-Liaisons des barres-

L'objectif des barres est qu'elles soient reliées entre elles et que la rotation puisse se faire lorsqu'on les déplient. Pour cela nous avons utilisé des ressorts de traction.
La rotation est assurée grâce à une pièce cylindrique, elle se loge dans l’épaulement circulaire situé au niveau des trous des barres.
Ayant un diamètre plus petit, la rotation sera possible grâce au jeu créé par ce choix de dimensions. 

Petite pièce cylindrique

caractéristiques des ressorts: ressorts de traction, diamètre de 6.8mm, de longueur 17.5 mm et de diamètre de fil 0.7mm.

                                  

 

 

 

 

 

 

 

-Réponse à notre cahier des charges-

• La fenêtre est maintenue en position ouverte même lorsqu’il y a un courant d’air :

Notre cale fenêtre utilise un mécanisme (blocage des rotations entre les barres par des pièces mâles/femelles) qui permet ce maintien.

•    L’ouverture de la fenêtre est réglable :

Chaîne formée de plusieurs barres à dimensions fixes. On peut choisir d’en déplier, une, deux, ou toutes !
ouverture minimum: 24cm
ouverture maximum: 75 cm

• L’attache qui permet de fixer le système sur la fenêtre se fait sans l’abîmer :

Serre-joints qui s’attachent sur le bord de la fenêtre avec une grande surface de contact pour ne pas abîmer la fenêtre.

• Facile à mettre en place et à ranger : 

Le serre joint se fixe rapidement au contact de la fenêtre.
Les barres ne sont pas fixées aux serre-joints, le système est donc démontable.
Les barres s’empilent afin d'optimiser la place lorsqu’on ne les utilise pas.

 

C) Produit fini 

Notre prototype garantit une ouverture à 90° pour des fenêtres de taille 145 x 60 cm.
Voici quelques images du produit fini :

 

-Pistes d'amélioration-

Nous avons tout de même constaté quelques améliorations possibles pour notre produit.
Tout d'abord un système de fixation à la fenêtre plus rapide à mettre en place.
Ou encore otpimiser la taille et le poids de nos barres :
Nous pourrions augmenter la taille des barres pour les rendre plus résistantes lorsqu'elles sont entièrement dépliées.
Et diminuer le poids en créant des nids d'abeilles lors de l'impression.
 

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V/ CONCLUSION

Ce projet fut notre première expérience en tant que futur(e)s plasturgistes ! Nous avons pu d’une part découvrir les machines et composants liés à notre spécialité. Et d’autre part appréhender les différentes étapes d’un projet lié à l’innovation.

Cela a été très formateur puisque nous avons donné pleinement vie à notre idée de base, tout en étant guidés et en restant sur ce qui était possible de faire avec les machines et les matériaux mis à disposition. Nous avons aussi appris à travailler en groupe, à se répartir les tâches et à écrire un rapport. 

Pour conclure, nous sommes très satisfait de notre produit final mais aussi de tout le déroulé du projet. Malgré quelques surprises au moment de l’impression des premières pièces, nous avons su rebondir et corriger les petites erreurs de dimensions.