Brevet FR2513826A1 — publié le 19830401

La présente invention est relative aux dispositifs moteurs destinés à entraîner des objets mobiles tels que les panneaux ouvrants (vitres, toit ouvrant et autres) dans un véhicule automobile Plus particulièrement, l'in- vention a trait à un dispositif moteur pour lève-vitre. Dans la technique des petits moteurs électriques à courant continu et à aimants permanents, il est déjà connu d'obtenir un fonctionnement à deux vitesses distinc- tes en prévoyant sur le collecteur un troisième balai auxiliaire décalé d'un angle donné par rapport à la ligne neutre de l'induit sur laquelle sont placés des balais principaux Un tel agencement est connu notamment cour les dispositifs moteurs pour essuie- glace dans les véhicules automobiles. Il est évident que cet agencement n'est pas utili- sable pour les lève-vitres puisqu'il ne peut fournir une rotation réversible alors que bien entendu, une vitre ou un toit ouvrant, doit pouvoir être ouvert et fermé C'est pourquoi, on n'a jusqu'ici appliqué le principe d'un troi- sième balai pour obtenir deux vitesses du moteur, que dans le cas o celui-ci n'a à fournir qu'un seul sens de rotation. L'invention a pour but de fournir un dispositif moteur utilisant le principe d'un troisième balai pour assurer le fonctionnement à deux vitesses et pouvant néan- moins être réversible pour permettre un mouvement dans deux sens opposés d'un objet entraîné. L'invention a donc pour objet un dispositif moteur pour organe mobile notamment pour lève-vitre d'un véhicule automobile, comportant un moteur électrique d'entraînement couplé à l'organe mobile, ce moteur étantdu type à courant continu et à aimants permanents et comprenant un induit dont le collecteur coopère avec deux balais principaux placés sur la ligne neutre de l'induit et un troisième balai auxiliaire écarté angulairement de la ligne neutre, ce moteur étant relié électriquement à un sélecteur capa- ble d'appliquer sélectivement la tension d'alimentation auxdits balais pour déterminer des vitesses distinctes du moteur, caractérisé en ce que ledit moteur comporte un quatrième balais placé du même côté que le troisième balai par rapport à la ligne neutre et en ce que ledit sélecteur comporte des moyens pour appliquer sélective- ment chacune des polarités de la tension d'alimentation auxdits balais pour obtenir un fonctionnement réversible du moteur à chacune desdites vitesses distinctes. L'invention est exposée ci-après plus en détail à l'aide de dessins représentant seulement un mode d'ëxécu- tion, sur lesquels: la Fig 1 est une vue en perspective avec arrache- ment partiel d'un moteur électrique utilisable dans le dis- positif moteur suivant l'invention; la Fig 2 représente de ce même moteur, une vue schématique d'un collecteur conformément à un autre mode de réalisation de l'invention; la Fig 3 est un schéma électrique du dispositif moteur utilisant le moteur électrique de la Fig 1; la Fig 4 représente une vue en perspective sché- matique d'un commutateur sélecteur utilisé dans le sché- ma de la Fig 3; la Fig 5 montre un schéma électrique d'un dispo- sitif moteur suivant l'invention utilisant le moteur élec- trique de la Fig 2; la Fig 6 est un schéma électrique d'un autre mode de réalisation de l'invention; la Fig 7 représente un schéma électrique d'un au- tre mode de réalisation de l'invention; la Fig 8 est un schéma partiel d'un commutateur sélecteur utilisable dans le dispositif moteur de l'inven- tion. On se réfère tout d'abord à la Fig 1 qui représente une vue en perspective partielled'un moteur électrique 1 destiné à être utilisé dans le dispositif moteur de l'in- vention Ce moteur comporte de façon classique, une car- casse 2 dans laquelle sont montés deux aimants permanents 3 dans des positions fixes diamétralement opposées Le moteur comporte également un induit 4 pourvu d'un collec- teur 5 composé de lamelles 6 Ce collecteur 5 coopère avec deux balais principaux 7 a et 7 b diamétralement oppo- sés et situés sur la ligne neutre LN du moteur. Conformément à l'invention, le moteur électrique comporte également deux balais auxiliaires 8 a et 8 b dé- calés angulairement respectivement dlangles o C a et OC b par rapport à la ligne neutre LN, ces deux balais étant situés dans des quadrantsadjacents du même côté de la li- gne neutre. On sait que lorsqu'on munit un moteur électrique à courant continu et à aimants permanents d'un balai auxiliaire, il est possible d'augmenter la vitesse de rotation de ce moteur par rapport à sa vitesse nominale, si ce balai auxiliaire est placé angulairement à l'arriè- re du balai recevant la tension positive de la source d'alimentation compte tenu du sens de rotation du moteur Dans ces conditions, la vitesse obtenue lors de l'utilisation des balais principaux est plus faible que celle utilisée lorsque le balai auxiliaire reçoit la ten- sion positive et le balai principal opposé la tension négative. Dans le moteur suivant l'invention tout se passe comme si on réunissait dans le même moteur deux agence- ments de ce type, mais destinés à des moteurs conçus pour tourner dans des sens opposés Il en résulte que dans le moteur suivant l'invention, on peut obtenir qua- tre modes de fonctionnement qui sont respectivement: 1) Rotation dans le premier sens à grande vitesse; 2) Rotation dans le premier sens à petite vitesse; 3) Rotation dans le second sens à grande vitesse; 4) Rotation dans le second sens à petite vitesse. Ainsi, pour le moteur de la Fig 1, on peut dresser le tableau suivant: TABLEAU I Balais Rotation 7 a 7 b 8 a 8 b Sens Sl O + O G.V. Sens S + O O P.V. Repos O O O O Sens 52 O O + G.V. Sens 52 + O o P.V. GV = grande vitesse PV = petite vitesse + = Application de la polarité positive de la tension d'alimentation = Application de la polarité négative de la tension d'alimentation O = Coupure de la tension d'alimentation On voit donc que par une commutation appropriée des tensions appliquées aux balais principaux 7 a et 7 b et aux balais auxiliaires 8 a et 8 b, on peut obtenir les quatre configurations de fonctionnement indiquées précédemment. Si on modifie l'angle c auxiliaire et le balai principal qu'il est destiné à rem- placer pour la modification de la vitesse, on peut obte- nir différentes valeurs de celle-ci On conçoit donc - que le moteur tourne à une vitesse déterminée lorsque le balai auxiliaire est placé exactement à 90 de la ligne neutre LN de telle sorte que l'angle " soit égal à Ce décalage pouvant être fait pour les deux balais auxiliaires 8 a et 8 b du moteur représenté à la Fig 1 l, on conçoit que pour un certain choix de la vitesse sup 6 rieu- re, les deux balais auxiliaires sont confondus, de telle sorte qu'il ne reste plus que trois balais C'est cette situation qui est représentée sur la Fig 2 et qui cons- titue donc une variante importante de l'invention Sur cette figure, on a représenté le collecteur 5, les deux balais principaux 7 a et 7 b situés sur la ligne neutre LN ainsi qu'un troisième balai 8 c qui joue donc le r 8 ôle des balais 8 a et 8 b représentés sur la Fig 1. On a constaté que pour que la variante de la Fig 2 puisse fonctionner convenablement, il est nécessaire que le balai 8 c shunte deux lames consécutives 9 du col- lecteur 5, lorsque les balais 7 a et 7 b sont sur une lame. Dans ces conditions: Si P est le pas angulaire d'une lame 9 du collec- teur ( en radians), et N le nombre de lames 9 du collec- teur 5, on a: NP = 2 Tt P On a P + k P ou k est un nombre entier Donc 4 ( 2 + k P) = 211 soit 2 p + 4 k P= 21 donc p ( 2 + 4 k) = 2 = NP Ce qui fixe le nombre de lames N à: N = 2 + 4 k et qui donne pour k entier variant de 1 à T k O O 1 2 3 4 _ 5 N= 2 6 10 14 18 22 Les moteurs classiques à N = 8 lames ne peuvent donc être employés dans le cas de l'invention Comme pour des raisons d'économie de temps de bobi- nage, il est bon par ailleurs de réduire le nombre de sections de bobinage, il est préférable que N = 10, 14 ou 18 lames (suivant la puissance du moteur). Le tableau II ci-dessous montre quelle tension doit être appliquée aux trois balais du moteur représenté sur la Fig 2 pendant les diverses phases de fonctionne- ment de celui-ci. TABLEAU II Rotation Balais 7 a 7 b 8 c Sens 51 i O + G V Sens 51 + O P.V. Repos O O O Sens 52 O + G.V. Sens 52 P.V + O La Fig 3 représente un schéma électrique d'un dis- positif moteur suivant l'invention comportant le moteur 1 muni de quatre balais ainsi qu'un sélecteur permettant de choisir les divers modes de fonctionnement du moteur. Le sélecteur 10 dont un mode de réalisation mécanique sera décrit ciaprès à propos de la Fig 4 comporte un curseur 11 qui est relié en permanence à la borne posi- -2513826 tive 12 d'une source d'alimentation qui peut être la batterie du véhicule par exemple Ce curseur il peut être ronté à rotation ou à coulissemnt rectiligne et est re Drésenté au repos correspondant à l'arrêt du moteur 1. Le sélecteur 10 comporte quatre contacts fixes 13 a à 13 d, reliés respectivement aux balais 8 a, 7 a, 7 b et 8 b du moteur 1 Il est prévu également un contact fixe 14 avec lequel le curseur établit un circuit électrique à partir de la borne positive 12 dans les positions 3 et 4 du sélecteur à savoir lorsque le curseur se trouve soit sur le contact 13 c, soit sur le contact 13 d Le contact fixe auxiliaire 14 est connecté à une bobine 15 d'un re- lais 16 qui comporte un contact inverseur 17 La borne de la bobine 15 qui est reliée au contact mobile de l'in- verseur 17 est reliée à une borne négative 18 de la source d'alimentation Le contact de travail de l'inverseur 17 est relié au balai 7 a tandis que son contact de repos est relié au balai 7 b et au contact fixe 13 c du sélec- teur 10 Il est à noter que le contact fixe auxiliaire 14 est dimensionné de telle façon que lorsque le curseur il est déplacé vers le contact fixe 13 c à partir de la position de repos, il établit tout d'abord un circuit électrique avec le contact 14 avant de ne le faire avec le contact 13 c En fait, le contact 14 est représentatif de l'un des sens de rotation du moteur qui dans l'appli- cation à un lève-vitre est par exemple la descente de la - vitre Lorsqu'on souhaite faire tourner le moteur dans le sens Si à petite vitesse, le curseur 11 est placé sur le contact 13 b à partir de la position de repos (qui com- me on le verra par la suite est une position d'équilibre du sélecteur 10) Dans ces conditions, le balai 7 a reçoit la tension positive et le circuit du moteur se referme par le balai 7 b et l'inverseur 17 au repos sur la borne négative 18. Lorsque l'on déplace le curseur 11 vers le contact 13 a, le moteur n'est tout d'abord plus alimenté entre les contacts 13 a et 13 b puis en se plaçant sur le contact 13 a, le curseur il établit un circuit allant de la borne 12 par le contact 13 a et le balai 8 a à travers le moteur vers le balai 7 b et la borne négative 18 de la tension d'alimentation Il en résulte donc que le moteur tourne à grande vitesse dans le sens Si par l'intermédiaire du balai auxiliaire 8 a. Lorsqu'on souhaite faire tourner le moteur dans le sens 52, le curseur il est déplacé en sens opposé pour venir tout d'abord en contact avec le contact au- xiliaire 14 de sorte que la tension positive est appli- quée à la bobine 15 du relais 16 L'inverseur 17 est alors actionné pour relier le balai 7 a du moteur 1 à la tension négative En poursuivant le mouvement du curseur 11, celui-ci établit un circuit avec le contact 13 c pour appliquer la tension positive de la borne 12 au-balai 7 b. Il en résulte ainsi que le moteur 1 tourne dans le sens 52 à petitevitesse Si on continue encore le mouvement du curseur 11, on obtient la grande vitesse dans le sens 52 du moteur 1, par l'intermédiaire du contact 13 b, le relais 16 restant toujours excité. La Fig 4 représente une vue schématique en perspec- tive d'un sélecteur 10 pouvant être utilisé de préféren- ce dans l'application de l'invention à un lève-vitre. Dans ce cas, il est souhaitable que le sélecteur lui-mê- me soit disposé de telle façon que Ses positions cor- respondent aux mouvements réels de la vitre. Le curseur 10 comporte un boîtier 19 de forme rec- tangulaire et placé de préférence sur la console de com- mande du véhicule de façon que le mouvement vers le haut ou vers l'avant du curseur 11 corresponde à la montée de la vitre (sens Si du moteur 1, par exemple) Le boî- tier 19 est fermé par un couvercle 20 dans lequel est ménagée une fente 21 Une manette 22 du sélecteur il s'é- tend à travers cette fente 21 vers l'extérieur pour per- mettre la commande du sélecteur 10 Le curseur 11 est mon- té entre deux ressorts 23 a et 23 b le maintenant normale- ment dans une position intermédiaire qui correspond à la position de repos de la Fig 3 Dans l'une des parois du bottier 19, sont prévues des pièces de contact corres- pondant aux contacts 13 a à 13 d représentés sur la Fig 3. Sur la paroi opposée du boîtier est prévu le contact auxiliaire 14 dont la longueur est choisie de telle fa- çon que les conditions de commutation correspondent à celles décrites cidessus à propos de la Fig 3 Bien entendu, le curseur 11 est constitué par un bloc métalli- que présentant une encoche 24 coopérant avec les contacts 13 a à 13 d La tension positive est apportée au curseur 11 par l'intermédiaire du ressort 23 b par exemple Bien entendu, la Fig 4 ne représente que l'un des nombreux modes de réalisation possiblesdu sélecteur 10. La Fig 5 représente un dispositif moteur comportant un moteur 1 à trois balais 7 a, 7 b et 8 c Dans ce cas, le sélecteur 10 est modifié en ce sens que ses contacts fixes 13 a et 13 d sont reliés ensemble par l'intermédiaire d'un fil et également au balai 8 c du moteur 1 Le fonc- tionnement du dispositif moteur de la Fig 5 est identique à celui de la Fig 3 à ceci près que le balai 8 c remplit le rôle des balais 8 a et 8 b du moteur de la Fig l. Il est à noter que la conception du sélecteur est de préférence telle,que ces quatre positions actives sont repérables par un point dur par exemple, ce qui est réalisé dans l'exemple de la Fig 4 dans lequel les con- tacts 13 a à 13 d sont montés de façon élastique dans la paroi du bottier 19 en coopérant avec l'encoche 24 du curseur 11, ladite conception de chaque contact provoquant une sensation de passage par un point dur pour l'utilisa- teur. La Fig 6 montre un autre mode de réalisation du dispositif moteur dans lequel le sélecteur est à boutons poussoirs au lieu de comporter un contact mobile agissant sélectivement sur les contacts fixes Ce sélecteur indi- qué par la référence 10 A comporte quatre boutons poussoirs a à 25 d destinés respectivement à la commande de la grande vitesse dans le sens Si de la petite vitesse dans le sens Si, de la petite vitesse dans le sens 52 et de la grande vitesse dans le sens 52 Le sélecteur IOA coo- père avec deux relais 26 et 27 auxquels sont associées des diodes 28 à 31 Ce schéma montre qu'en poussant sélec- tivement les boutons poussoirs 25 a à 25 d, on peut obtenir les quatre modes de fonctionnement du moteur 1 qui dans cette variante comporte quatre balais Un mode de réali- sation analogue du dispositif moteur est représenté sur la Fig 7 pour un moteur à trois balais Dans ce cas, le sélecteur 10 coopère avec trois relais 32, 33 et 34 et quatre diodes 35,à 38 Dans ce cas également, on peut ob- tenir les quatre modes de fonctionnement du moteur comme décrit ci-dessus. Enfin, la Fig 8 montre une variante dans laquelle il est prévu un sélecteur l OB à deux boutons 39 et 40 seulement comportant chacun deux paires de contact fixe 41 a, 41 b et 41 c et 41 d respectivement, coopérant avec des contacts mobiles 42 et 43 Ce sélecteur l OB est con- çu de telle façon que lorsqu' on actionne l'un ou l'autre des boutons 39 ou 40, on actionne respectivement tout d'abord les contacts 41 a et 41 c et ensuite seulement les contacts 41 b et 41 d. REVENDICATIONS 1 Dispositif moteur pour organe mobile notamment pour lève-vitre d'un véhicule automobile, comportant un moteur électrique d'entraînement ( 1) couplé à l'organe mobile, ce moteur étant du type à courant continu et à aimants permanents et comprenant un induit ( 4) dont le collecteur ( 5) coopère avec deux balais principaux ( 7 a, 7 b) placés sur la ligne neutre (LN) de l'induit ( 4) et un troisième balais auxiliaire ( 8 a,8 b; 8 c) écarté angulai- rement de la ligne neutre, ce moteur étant relié électri- quement à un sélecteur ( 10, 1 OA; l OB) capable d'appliquer sélectivement la tension d'alimentation auxdits balais ( 7 a,7 b,8 a,8 b, 8 c) pour déterminer des vitesses distinctes du moteur, caractérisé en ce que ledit moteur ( 1) comporte un quatrième balai ( 8 b; 8 c) placé du même côté que le troisième balai par rapport à la ligne neutre (LN) et en ce que ledit sélecteur ( 10; IOA; l OB) est agencé pour appliquer sélectivement chacune des polarités de la tension d'ali- mentation auxdits balais pour obtenir un fonctionnement réversible du moteur à chacune desdites vitesses distinc- tes. 2 Dispositif moteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le troisième et le quatrième balais sont confondus ( 8 c) en étant placé à une distance angulai- re de 90 par rapport à ladite ligne neutre. 3 Dispositif moteur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le collecteur ( 5) dudit moteur ( 1) comporte un nombre (N) de lames ( 9) tel que N = 2 + 4 k dans lequel k est un nombre entier. 4 Dispositif moteur suivant la revendication 3, caractérisé en ce que ledit collecteur ( 5) comporte 10, 14 ou 18 lames. Dispositif moteur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit sélec- teur ( 10) comporte un contact mobile de commande ( 11) à quatre positions actives définies par quatre contacts fixes ( 13 a à 13 d) situés par paire de part et d'autre d'une position de repos du contact mobile, en ce que les contacts fixes ( 13 b,13 c) adjacents à la position de re- pos sont reliés auxdits balais principaux ( 7 a,7 b) et les deux autres contacts fixes ( 13 a,13 d) auxdits balais au- xiliaires ( 8 a,8 b; 8 c) et en ce qu'il est prévu en outre un cinquième contact fixe ( 14) associé à l'une des paires ( 13 c,13 d) desdits quatre contacts fixes ( 13 a à 13 d), ce cinquième contact fixe étant relié à la bobine ( 15) d'un relais inverseur ( 17) pour appliquer sélectivement l'un des pôles ( 18) de la source d'alimentation auxdits balais. 6 Dispositif moteur suivant la revendication 5, caractérisé en ce que ledit contact mobile ( 11) est mon- té à rotation ou à coulissement rectiligne. 7 Dispositif suivant l'une quelconque des revendi- cations 1 à 4, caractérisé en ce que ledit sélecteur ( 1 OA) est à quatre boutons poussoirs ( 25 a à 25 d) dont les con- tacts sont reliés à un montage à relais ( 26 à 31; 32,33, 34) pour appliquer sélectivement les polarités appropriées aux balais ( 7 a, 7 b,8 a,8 b; 8 c) dudit moteur ( 1). 8 Dispositif moteur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit sélec- teur ( 10) comporte deux boutons poussoirs ( 39,40) ayant chacun deux positions définies par des contacts ( 41 a,41 b, 41 c, 41 d) qui sont agencés dans chaque bouton poussoir pour être actionnés successivement de manière à appliquer sélectivement les polarités de la source d'alimentation aux balais ( 7 a,7 b,8 a,8 b; 8 c) dudit moteur ( 1).