Brevet FR2571559A1 — publié le 19860411

Ia presente invention a pour objet un mo- toréducteur électrique, destiné à l'actionnement d'accessoires divers dans les véhicules automobiles, tels que des glaces, toits ouvrants, etc. Ce motoréducteur est du type comportant un induit muni d'un arbre rotatif de sortie et un réduc- teur pourvu -d'un arbre supportant une vis en prise avec une roue d'entrainement de l'accessoire, une liaison d'entrainement étant prévue entre les deux arbres. On connait divers types de motoréducteurs utilisés pour de telles applications: 1.) Dans une première réalisation, le mo- toréducteur est constitué d'un moteur indépendant accouplé à un réducteur indépendant, l'accouplement entre l'arbre de sortie de '1 induit et l'arbre du réducteur pouvant être un simple clavetage dans le cas d'un alignement parfait, un joint de cardan ou de Oldham, ou une pièce en matière plastique, avec ou sans jeu. Ce motoréducteur nécessite quatre paliers, à raison de deux aux extrémités de chaque arbre, présen- te un encombrement important et un coût de fabrication élevé. 2.) Dans une seconde réalisation connue, l'arbre d'induit et l'arbre de vis du réducteur cons- tituent un arbre monobloc supportant l'armature d'in- duit et la vis, qui est emmanchée dur ou clavetée sur l'arbre. Ce type de motoréducteur nécessite une vis dont le diamètre est suffisant pour réserver une - épaisseur de matière raisonnable sous son filetage, ce qui accroit l'encombrement du réducteur. 3.) Suivant une troisième réalisation, l'arbre et la vis sont venus de matière, la vis étant générée dans l'arbre: - dans le cas o l'on veut obtenir une vis de petit diamètre, généralement inférieur ou égal à 8 mm, celle-ci est usinée dans l'arbre qui a donc au moins le diamètre de la vis, deux ou trois paliers selon le cas étant prévus. Dans le cas o l'on n'uti- lise que deux paliers, l'un deux est disposé à l'ex- trémité de la vis tournée vers l'induit, et ce palier est très chargé par la composante radiale de la réaction de la roue du réducteur, ce qui diminue le rendement de l'appareil. Si pour réduire cet incon- vénient, on met en oeuvre un troisième palier sup- portant l'extrémité opposée de la vis, on constate qu'il est extrêmement difficile d'aligner correctement ce palier avec les deux autres. Le palier est donc monté avec un léger jeu pour limiter la flexion de la vis dont le diamètre à fond de filet est faible, de sorte qu'en pratique, le second palier supportant l'extrémité de la vis la plus proche de l'induit, est tout aussi sollicité que dans le cas o l'on n'utilise que deux paliers, ce qui diminue le rendement du moto- réducteur; - dans le cas d'une vis de gros diamètre usinée dans la matière de l'arbre, la mise en oeuvre de deux ou trois paliers de support conduit à un dia- mètre- d'arbre encore plus élevé, et à une diminution corrélative du rendement encore plus importante, du fait que les forces de frottement sont proportion- nelles au diamètre de l'arbre. On peut alors envisager de réduire le diamètre de l'arbre en enlevant de l'arbre initial la quantité de matière convenable par usinage, mais cette méthode entraine une perte de ma- tière importante et est donc extrêmement onéreuse. Un autre inconvénient de ce type de réali- 2571559. :3 sation consiste dans les difficultés de fabrication de l'induit: le guidage de l'arbre est difficile pendant l'emmanchement des tôles de l'armature, d'o flambage possible de l'arbre pendant cette opération. Il de- vient aussi très difficile d'implanter le collecteur entre l'induit et la vis. En effet, si le collecteur est déjà monté sur l'arbre entre la vis et l'empla- cement prévu pour l'armature d'induit, il rend le guidage de l'arbre encore plus difficile et de plus l'outillage d'emmanchement des tôles devient délicat. - on peut également générer une vis de gros diamètre dans la matière de l'arbre, par déformation à froid après emmanchement de l'arbre dans les tôles de l'armature. Cependant, la rectitude de l'arbre est difficile à obtenir et de plus, il faut prévoir un poste supplémentaire délicat de travail (roulage plus redressage) qui doit être automatisé dans une ligne automatique de production. En outre, on est générale- ment conduit à implanter le collecteur de l'autre côté de l'induit par rapport à la vis, afin d'éviter d'asperger le collecteur par le fluide utilisé au poste de roulage et de redressage de la vis. Il convient encore de noter que ces procédés nécessitent, d'une manière générale, la protection de la vis tout au long du processus de fabrication de l'induit. De plus, la vis est gênante si elle est plus grosse que l'arbre. Finalement, les arbres obtenus sont très longs, ce qui entraîne des flèches et des déséquilibres importants, donc des vibrations et des bruits gênants, ces problèmes n'étant en pratique ré- solus de manière satisfaisante, dans le cas de l'uti- lisation des paliers tels qu'indiqué ci-dessus, qu'avec des arbres de gros diamètre; - enfin, il est connu de réaliser l'arbre et la vis monobloc en soudant la vis en bout d'arbre, après bobinage de l'induit, par friction par rotation par exemple. Cependant, cette solution entraine la mi- se en oeuvre de moyens lourds, donc onéreux (poste de soudure). Ce procédé conduit en outre à la fabrication d'arbres longs dont la rectitude est difficile à assurer, ce qui entraine des déséquilibres et balourds importants, générateurs de vibrations et de bruits. On est alors amené à augmenter le diamètre de l'arbre, afin de réduire la flexion, ce quientraine des pertes par frottement plus élevées dans les paliers, et accroit le coût de fabrication du dispositif. L'invention a pour but de remédier à tous ces inconvénients en proposant un motoréducteur dans lequel la liaison d'entrainement entre l'arbre d'in- duit et l'arbre portant la vis est réalisée de façon à réduire les déséquilibres et balourds générateurs de vibrations et de bruit gênants, et.ce sans mettre en oeuvre des moyens trop onéreux. Le motoréducteur visé,par l'invention est du type comportant un accouplement articulé entre les deux arbres disposé bout à bout. Suivant l'invention, l'accouplement entre les arbres comprend une pièce mâle logée dans des parties femelles conjuguées de cette pièce mâle, for- mées -dans les extrémités en regard des deux arbres, ainsi qu'un seul coussinet dans lequel sont intro- duites lesdites extrémités et qui assure le support et l'alignement axial des arbres. Le raccourcissement ainsi obtenu pour l'arb- re d'induit et l'arbre de la vis réduit par conséquent la flèche génératrice de balourds et de déséquilibres. tandis que l'arbre de sortie de l'induit est exempté de la réaction radiale générée par la roue du réducteur et encaissée par le deuxième arbre supportant la vis, ce qui constitue un avantage important par rapport aux réalisations connues. Les diamètres des deux arbres et de leurs portées peuvent être réduits et par conséquent les pertes par frottement et le poids de matière. De plus, le diamètre de la vis est indépendant de l'arbre d'induit. Suivant un mode de réalisation de l'inven- tion, la pièce mâle est une clavette cannelée longi- tudinalement et dont les cannelures viennent s'im- briquer dans des dentures complémentaires ménagées axialement dans des formes agencées dans les ex- trémités des arbres et constituant les parties femelles précitées. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaitront au cours de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés qui en illustrent plusieurs formes de réalisation: - la Figure 1 est une vue mi-coupe, mi-élé- vation longitudinale simplifiée d'un motoréducteur électrique selon une première forme de réalisation de l'invention; - la Figure 2 est une vue partielle à échelle agrandie en coupe axiale de l'accouplement entre les deux arbres visible à la Figure 1; - la Figure 3 est une vue en élévation en bout d'un des arbres de l'accouplement de la Figure 2; - la Figure 4 est une vue analogue à la Figure 3 d'une variante de réalisation des logements de la pièce mâle; - les Figures 5 et 6'sont des vues en éléva- tion longitudinale et coupe partielle de deux autres variantes de l'accouplement prévu par l'invention. Le motoréducteur électrique illustré aux dessins est destiné à l'actionnement d'accessoires de véhicules automobiles tels que des glaces, toits ou- vrants. essuie-vitres et plus généralement moteur et réducteur à vis sans fin et roue tangente. Ce motoréducteur comprend un induit 1 muni d'un arbre rotatif 2 de sortie, et un réducteur 3 constitué d'une roue 4 et d'une vis 5 solidaire d'un arbre de support 6, deux paliers ou coussinets 7, 10 étant prévus aux extrémités opposées 2a, 6a des arbres 2 et 6 pour supporter ces derniers. La roue 4 est reliée à l'accessoire à actionner par des moyens connus en soi et non représentés. Les extrémités bout à bout 2a, 6a des arbres 2, 6 sont rendues solidaires en rotation par un accou- plement articulé 20 qui fait plus particulièrement l'objet de l'invention. - L'accouplement 20 comprend une pièce mâle 8 logée dans des parties femelles 9, 11 (Figure 2) conjuguées de cette pièce mâle 8, formées dans les extrémités en regard 2a, 6a des arbres 2. 6, ainsi qu'un seul coussinet 12 dans lequel sont introduites lesdites extrémités bout à bout 2a. 6a, et qui assure le support et l'alignement axial des arbres 2. 6. La pièce mâle 8 est, dans l'exemple décrit, une clavette ou goupille cannelée longitudinalement et dont les cannelures 13 viennent s'imbriquer dans des dentures complémentaires ménagées axialement dans les parties femelles 9, 11. Chaque partie ou forme femelle 9, 11 comprend. en partant de la face d'extrémité de l'arbre 2, 6, un chambrage cylindrique lisse (9a, 11a) dont la section est sensiblement supérieure à celle de la clavette 8, et en ajustement libre avec celle-ci dans des tolérances normales. Cette différence de section entre la pièce 8 et les chambrages (9a, 11a) est grossièrement exagérée sur la Figure 2 pour faciliter la compréhension des effets techniques obtenus par cet accouplement. Ce chambrage cylindrique (9a, 11a) est suivi d'une forme femelle (9b, 11b) de diamètre sen- siblement inférieur à celui du chambrage (9a, 11a) et dont la paroi présente une denture conjuguée avec les cannelures 13 afin de permettre la transmission par celle-ci à l'arbre 6 du couple de l'arbre 2 d'induit. Ainsi, la section de la forme femelle 9b, 11b est en étoile à huit branches 17 délimitant autant de ner- vures et de rainures conjuguées avec les cannelures 13. Enfin, la forme femelle rainurée 9b, 11b est prolongée par un fond conique 9c, 11c, ces logements successifs ayant un même axe X-X qui est confondu aux tolérances près (Figure 2) avec l'axe Y-Y commun aux arbres 2 et 6. Les sections des formes dentées 9b, llb et de la clavette 8 sont déterminées de façon que l'interface entre les surfaces miles et femelles effectivement en appui mutuel, compte tenu d'un défaut d'alignement possible entre les arbres 2, 6, ait une section maximale tout en permettant un désalignement ou une articulation suffisante des deux arbres 2, 6 l'un par rapport à l'autre. La clavette 8 s'ajuste alors librement dans ses logements 9, 11 grâce aux chambrages 9a, 11la dont la longueur est prévue suffi- sante pour permettre cet ajustement. En variante, on voit à la Figure 4, une forme ou logement 14 dont la section est cruciforme et présente donc quatre nervures 15 séparées par des intervalles angulaires de 90' et délimitant entre elles des rainures 16, cette section venant s'emboiter 2 5 7 1559 avec une section cruciforme conjuguée de la clavette de l'accouplement. Bien entendu les deux sections des formes femelles illustrées aux Figures 3 et 4 ne sont données qu'à titre d'exemple, des sections différentes pouvant être mises en oeuvre. Cependant, les sections cruci- forme et en étoile sont préférées, en raison du fait qu'elles assurent le maximum d'appui mutuel entre les surfaces males et femelles compte tenu du désaligne- ment entre la forme femelle et la clavette d'accou- plement. Le coussinet ou palier unique de support des extrémités 2a, 6a des arbres 2 et 6 peut être sphéri- que comme le coussinet 12 ou formé d'un bague cylin- drique 18 (Figure 5). Dans la variante de la Figure 6, l'arbre 21 de vis a un diamètre supérieur à celui de l'arbre 2, et le coussinet 22, dont la surface externe est cy- lindrique mais peut être sphérique, est percé de deux alésages concentriques 23, 24 dont les diamètres cor- respondent à ceux des extrémités 2a, 21a des arbres 2, 21. Dans chaque cas, l'extrémité 6a, 21a de l'arbre 6, 21 est introduite dans le coussinet 12, 18, 22 sur la plus grande partie de la longueur axiale de ce dernier: la répartition de la longueur du coussinet entre les deux arbres est faite en fonction de la charge qu'exerce chaque arbre sur le coussinet. De plus, l'arbre 6, 21 de la vis, le plus chargé-doit aussi pénétrer dans le coussinet sur plus de la moitié de sa longueur pour éviter qu'il ne pivote sur lui-même sous l'effet de la réaction de la vis. En plus des avantages précédemment men- tionnés, l'accouplement conforme à l'invention présente les suivants: - on crée une ligne d'arbres 2, 6 présentant grâce à l'accouplement articulé 20, un noeud tolérant un léger déport angulaire des deux arbres. En effet, un tel déport angulaire est autorisé par la section des chambrages cylindriques 9a, supérieure à la sec- tion de la clavette 8, et par la longueur suffisante de ces chambrages 9a, par exemple un tiers ou la moitié de la longueur totale des logements 9, 11; - la vis 5 a un diamètre indépendant de ce- lui de l'arbre d'induit 2, qui de son côté est consi- dérablement raccourci par rapport aux arbres monoblocs des réalisations antérieures précitées, ce qui réduit la flèche et les déséquilibres générateurs de vibra- tions; - chaque arbre 2 et 6 est soutenu par deux paliers, à savoir respectivement 7, 12 et 12, 10, sans par conséquent apparition d'un porteà-faux entre les deux arbres, la réaction radiale de la roue 4 sur la vis 5 étant en outre encaissée uniquement par l'arbre 6 et par le palier 12 (18), et non par l'arbre 2. Ce résultat est facilité par le fait que le palier 12 ou 18 est en contact sur la plus grande partie de sa longueur avec la partie terminale 6a de l'arbre 6, comme on le voit aux Figures 2 et 5; - le palier-support 12 (18) présente un alésage unique 12a, 18a, recevant les extrémités 2a, 6a qui sont au même diamètre, ce qui garantit la con- centricité des arbres 2, 6, conjointement avec le fait que ces derniers sont soutenus à cet endroit par un palier unique; - un léger désalignement des trois paliers 7, 12, 10 est tolérable dans la limite des jeux au- torisés par les ajustements normaux entre les pièces de jonction. Par ailleurs, le fait que les deux ex- trémités 2a. 6a des arbres 2. 6 soient en contact. assure la retransmission à l'extrémité de l'induit 1 de l'effort axial généré par la vis 5, et permet ainsi l'usage de butées axiales classiques sous forme de pastilles en polyamide par exemple. On peut d'ailleurs avantageusement, suivant une variante d'exécution de l'invention., interposer entre les extrémités 2a et 6a une pièce en matière plastique, coaxiale à la clavette 8, par exemple en polyamide, transmettant l'effort axial de l'arbre 6 à l'arbre 2. Cette pièce a une dureté inférieure à celle des arbres, empêche un matage éventuel de leurs extrémités, et garantit ainsi la longévité du dispositif en dépit de chocs répétés au cours d'une longue durée de fonctionnement; - enfin, il convient de noter que le désa- lignement du palier 7 de l'induit.-opposé à la vis 5, ne modifie pas l'entr'--axe roue 4 -vis 5 qui n'est défini que par la position-des deux paliers 12, 10 de la vis 5, ces deux paliers étant portés par la même pièce 6. 1 1 REVENDICATIONS 1 - Motoréducteur électrique, destiné à l'actionnement d'accessoires de véhicules automobiles tels que des glaces, comportant un induit (1) muni d'un arbre rotatif (2) de sortie et un réducteur (3) pourvu d'un arbre (6) supportant une vis (5) en prise avec une roue (4) d'entraînement de l'accessoire, ainsi qu'un accouplement (20) articulé entre les deux arbres (2, 6) disposés bout à bout, caractérisé en ce que l'accouplement (20) entre les arbres comprend une pièce mâle (8) logée dans des parties femelles (9, 11) conjuguées de cette pièce mâle (8), formées dans les extrémités (2a, Sa) en regard des deux arbres (2, 6), ainsi qu'un seul coussinet (12, 18) dans lequel sont introduites lesdites extrémités (2a, Sa) et qui assure le support et l'alignement axial des arbres (2, 6). 2 - Motoréducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce mâle est une clavette (8) cannelée longitudinalement et dont les cannelures (13) viennent s'imbriquer dans des dentures complé- mentaires (17) ménagées axialement dans des formes (9b, 1lb) agencées dans les extrémités (2a, 6a) des arbres et constituant les parties femelles précitées. 3 - Motoréducteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque logement est constitué en partant de l'extrémité de l'arbre, d'un chambrage cy- lindrique lisse (9a, 11a) dont la section est sensi- blement supérieure à celle de la clavette (8) et en ajustement libre avec celle-ci dans des tolérances normales, et d'une forme (9b, 11b) dont la paroi pré- sente une denture conjuguée avec les cannelures (13) de la clavette (8) afin de transmettre le couple de l'arbre d'induit (2) à l'arbre (6) de la vis (5). 4 - Motoréducteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les sections des formes cylin- driques dentées (9b, 11b) et de la clavette (8) sont déterminées de façon que l'interface entre les surfa- ces mâles et femelles effectivement en appui mutuel, compte tenu d'un défaut d'alignement possible entre les arbres (2, 6), ait une section maximale tout en permettant un désalignement ou une articulation suffi- sante des deux arbres (2, 6) l'un par rapport à l'autre. - Motoréducteur selon la revendication 4. caractérisé en ce que les sections de la clavette (8) et des formes femelles dentées (9b, 11b) conjuguées sont soit cruciformes (14, 15), soit en étoile (17). 6 - Motoréducteur selon l'une des revendi- cations 1 à 5, caractérisé en ce que-le coussinet est sphérique (12) ou bien constitué d'une bague cylin- drique (18), et l'extrémité (6a) de l'arbre (6) de la vis (5) est introduite dans le coussinet (12, 18) sur la plus grande partie de la longueur axiale de ce dernier.