Brevet FR2632791A1 — publié le 19891215

i Moteur à courant continu à une ou plusieurs vitesses pour l'entraînement de balais d'essuie-glaces de véhi- cules automobiles ". L'invention concerne un moteur à courant continu, en particulier un petit moteur, destiné à l'entraînement d'essuie-glaces de véhicules automobi- les selon plusieurs régimes de vitesse de rotation comprenant un pôle magnétique, en particulier un p8le d'aimant permanent, un stator porteur, avec un rotor qui comporte deux collecteurs munis chacun de deux balais diamétralement opposés, et deux enroulements d'induit isolés l'un de l'autre galvaniquement, qui sont reliés chacun à un des collecteurs et avec des moyens de connexion reliés aux balais pour le branche- ment de ces derniers sur une source de tension conti- nue par un choix de branchement séparé ou de branche- ment en série des collecteurs. On connait de tels moteurs à courant continu à deux collecteurs pour produire deux ou plusieurs régimes de vitesse de rotation, par exemple d'après les demandes de brevets DE-OS-29 04 904, ou DE-OS- 21 01 459, ou DE-OS-48 55 987. Les régimes de vitesse de rotation différents sont en outre obtenus au choix, par branchement en série, branchement en parallèle ou branchement séparé de l'un des deux seulement des deux enroulements formés avantageusement à l'identique, ce qui est réalisé par les balais. Les moteurs à courant continu ont un comportement en vitesse de rotation et en couple, selon les courbes caractéristiques de la figure 1 qui, dans ce cas, sont représentées de façon à ce que dans le régime de vitesse de rotation I la plus basse, les deux enroulements d'induit soient branchés en série, dans le régime de vitesse de rota- tion moyenne II, un seul enroulement d'induit soit branché, et dans le régime de vitesse de rotation la plus élevée III, les deux enroulements sont branchés en parallèle. Aux vues de ces courbes caractéristi- ques, les moteurs à courant continu ne sont pas spé- cialement appropriés à l'utilisation sur des essuie- glaces de véhicules automobiles, et effectivement d'après les bases suivantes: La différence de vitesse de rotation entre les deux régimes de vitesses de rotation les plus élevées sur des vitres humides est très faible. Le couple de blocage (n = 0) dans le régime de vitesse de rotation la plus élevée est dou- blé aussi haut que dans les autres régimes de vitesse de rotation. Le courant de blocage est dans le régime de vitesse de rotation la plus haute, plusieurs fois aussi élevé que dans les autres régimes de vitesse de rotation. Si on amène les deux enroulements d'induit à se déplacer de façon non identique, mais au contraire différente, on peut atténuer ainsi les inconvénients cités ci-dessus, mais les pertes par les courants transversaux et les autres facteurs sont élevés de telle sorte, que les moteurs à double collecteur ne sont plus intéressants en raison de leur mauvais ren- -dement. D'après le brevet GB-PS-1 052 338, on con- nait déjà un moteur à courant continu destiné à l'en- traînement d'essuie-glaces, qui de façon habituelle est équipé d'un seul collecteur et d'un seul enroule- ment d'induit. Pour obtenir un second régime-de vites- se de rotation, un troisième balai est prévu sur le collecteur, qui est placé de façon décalée à la péri- phérie du collecteur de moins de 180' par rapport à l'un des deux balais de collecteur à peu près diamé- tralement opposés sur la périphérie. Dans le régime de *vitesse de rotation inférieure, les deux balais de collecteurs diamétralement opposés sur le collecteur sont raccordés à la source de courant continu, tandis que dans le régime de vitesse de rotation supérieure, le troisième balai de collecteur et celui qui se.trou- ve le plus éloigné de celui-ci sont alimentés par la source de courant continu. Le moteur à courant continu selon l'inven- tion est caractérisé en ce que, sur l'un des collec- teurs, est prévu un troisième balai qui est placé, par rapport à l'un des deux balais de ce collecteur, de façon à être décalé d'un angle inférieur à 180 sur la périphérie du collecteur, et en ce que, pour une vitesse de rotation élevée, le moyen de connexion relie en série, le troisième balai de collecteur et le balai de ce collecteur le plus éloigné avec la source de courant continu, en ce que pour une vitesse de rotation moyenne le moyen de commutation relie en série, les deux balais diamétralement opposés de l'un des deux collecteurs et la source de courant continu- et en ce que pour une vitesse de rotation basse le moyen de connexion relie en série, les induits en connectant les uns aux autres les quatre balais de collecteur diamétralement opposés. Ce moteur présente l'avantage qu'il convient comme moteur à courant continu à collecteur double sans modifications notables de construction pour des essuie-glaces de véhicule automobile, et en outre présente aussi un entraînement à trois vitesses de rotation dans des intervalles bien échelonnés dans le cas de vitres humides. Les vitesses de rotation entre les trois régimes de ces dernières permettent de les fixer au point de fonctionnement choisi du moteur à courant continu. Comme on peut le voir sur les courbes caractéristiques du comportement en vitesse de rota- tion et du comportement du couple du moteur à courant continu selon l'invention représentées à la figure 2, les couples de blocage (n = 0) ne diffèrent dans les trois régimes de vitesse de rotation que de peu à la périphérie. Le couple de blocage du régime le plus lent peut dans une large mesure être fixé dans une relation voulue par rapport aux deux autres régimes. Dans la pratique, ces trois couples de blocage sont regroupés cependant de façon étroite, puisque le moteur d'essuie-glace doit assurer la fonction d'es- suyage dans chaque régime également dans des condi- tions difficiles. Sur le moteur à courant continu pour essuie- glace selon l'invention, des moteurs à collecteur double comme ceux que l'on trouve comme moteur de ventilateurs de refroidissement sur des véhicules automobiles ont déjà reçu de nombreuses applications, sont utilisés pratiquement-sans modification. Simple- ment, un support de balai sur un collecteur est remplacé à la place d'un support de balai par trois balais de collecteur. En général, le moteur à courant continu reste inchangé, tel qu'il est utilisé comme moteur de ventilateur. Ainsi, il s'offre pour le moteur à collecteur double un domaine d'utilisation encore plus large, de sorte que l'on peut obtenir ain- si une réduction du prix de revient par la possibilité de fabriquer en série un nombre élevé d'objets. D'autres variantes et améliorations avanta- geuses du moteur à courant continu sont caractérisées en ce que le collecteur comportant les balais de collecteur qui sont reliés en série à la source de courant continu pour le régime de vitesse de.rotation moyenne, est muni du troisième balai de collecteur. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, pour obtenir une quatrième vitesse de rota- tion se situant entre les vitesses élevée et moyenne le moyen de connexion branche en série le troisième balai du collecteur, le balai qui en est le plus éloi- gné sur la périphérie de ce collecteur ainsi que les deux balais de l'autre collecteur. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, l'autre collecteur comporte également un troisième balai qui est relié au moyen de connexion et peut être couplé en parallèle ou en série par ce - dernier pour obtenir d'autres régimes de vitesse.de rotation avec les autres balais de collecteur et les induits. L'invention est explicitée plus en détail à l'aide d'un exemple de réalisation représenté sur les figures dans la description suivante. On montre: - en figure 1, chacune des courbes caractéristiques d'un moteur à collecteur double connu en soi et - en figure 2 le moteur à courant continu pour chacun des trois régimes de vitesse de rotation, - en figure 3,- un schéma de branchement du moteur à courant continu, - en figure 4, un tableau récapitulatif des positions de connexion dans le schéma de branchement de la figu- re 3 dans les trois régimes de vitesse de rotation, - en figure 5, une représentation schématique de la vue latérale d'une réalisation de la construction du moteur à courant continu. Le moteur à courant continu bipolaire repré- senté schématiquement à la figure 5 destiné à l'en- traînement d'un essuie-glace de véhicule automobile selon plusieurs régimes de vitesses de rotation, comporte un stator 11 fixé dans un boîtier 10 et un rotor 13 se trouvant fixé en rotation sur un arbre de rotation 12 supporté dans le boîtier tout en ménageant un entrefer 14 dans le stator 11. Comme on l'a repré- senté symboliquement à la figure 3, le stator 11 porte deux pôles d'aimant permanent 15 qui de manière usuel- le sont réalisés sous forme de deux segments de demi- coquilles. Le rotor 13 porte deux enroulements d'in- duit 16, 17 isolés galvaniquement l'un de l'autre qui sont représentés à la figure 5 par deux tiges conduc- trices, les enroulements d'induit 16, 17 sont répartis régulièrement à la périphérie du rotor et se trouvent de manière habituelle dans des gorges radiales. Elles peuvent être constitués de façon identique, c'est-à- dire comporter les mêmes enroulements. De la façon la plus simple, les deux enroulements peuvent être réali- sés à partir d'une bobine bifilaire. Le rotor 13 porte de façon correspondant à ses deux enroulements d'induit 16, 17 deux collecteurs 18, 19 sur chacun desquels est branché un des deux enroulements d'induit 16, 17. Sur le collecteur 18, à droite sur la figure 5 sont placés deux balais de collecteur 20-21 à peu près diamétralement opposés, qui - comme cela n'est pas montré plus en détail ici - sont reçus dans un support de balai fixé sur le bol- tier 10. Sur le collecteur à gauche à la figure 5, sont calés en général trois balais de collecteur 22, 23, 24 dont les balais de collecteur 22 et 23 sont situés diamétralement opposés sur ce collecteur, tandis que le troisième balai de collecteur 24 est décalé par rapport au balai de collecteur 22 de moins de 180 sur la périphérie du collecteur. Les bornes des balais 25 - 29 sont placées sur une plaque à bornes 30 qui est disposée sur le couvercle de' la transmission 31 d'une boîte de vitesses 32. Depuis les bornes de balai 25 - 29, les lignes de branchement conduisent à des moyens de. connexion 33 qui sont représentés à la figure par deux connecteurs séparés , 36. Au moyen de ce connecteur 33, le moteur à courant continu est relié à une source de tension continue, comme cela est réalisé à la figure 3 par une batterie d'accumulateurs 34. Pour chaque position des connecteurs 35, 36, le moteur à courant continu prend trois régimes de vitesses 1, Il et III avec des diffé- rences de vitesse de rotation nettes entre les régimes de vitesse. Le connecteur 35 comporte trois positions de connexion 0, 1 et 2 tandis que le connecteur 36 peut être branché entre les positions 1 et 2. *Sur le tableau à la figure 4, on donne les régimes de vitesse ou les positions de branchement des connecteurs 35, 36 que doivent prendre les connecteurs pour réaliser les régimes de vitesse de rotation souhaités I, II et III, le régime I représentant la vitesse la plus faible et larégimé III la vitesse la plus élevée. Comme on peut le voir à la figure 3 associée à la figure 4, dans le régime III de vitesse la plus élevée, le troisième balai de collecteur 24 et le balai de collecteur 23 sont reliés à la batterie d'accumulateur du véhicule 34. Dans le régime de vitesse moyenne II le connecteur passe de sa position de connexion 1 à sa position de connexion 2 pour relier les balais de commutateur 22 et-23 à la batterie. Dans le régime de vitesse le plus bas, les balais de collecteurs 20 -'23 sont bran-. chés en série et sont reliés à la batterie d'accumula- teurs du véhicule. Cela s'opère par le' passage du connecteur 36 de sa position de connexion 1 à sa posi- tion de connexion 2, le connecteur 35 restant dans sa position de connexion 2. Dans le régime de vitesse le plus bas I, les deux enroulements d'induit 16, 17 du moteur à courant continu sont montés en série. Sur le diagramme de la figure 2, les courbes caractéristiques n = f(M) et I = f(M), du moteur à courant continu sont représentées pour les trois régi- mes de vitesse I, Il et III. Le fonctionnement du moteur à courant continu sur des vitres humides est représenté par un domaine de vitesse de rotation défi- ni par des lignes pointillées. Il est évident que les vitesses de rotation sont bien échelonnées dans les vitesses de rotation ou dans les régimes de vitesse des essuie-glaces I - III. Les couples de blocage (n = 0) diffèrent peu pour les trois régimes. Sur la plaque à bornes 30, on prévoit encore trois autres bornes 37, 38 et 39 pour le débrayage mécanique du moteur à courant continu en fin de course après passage du connecteur 35 à sa position de décon- nexion 0. La description de ce circuit de connexion connue en soi ne sera pas faite ici. Pour l'obtention du régime de vitesse de rotation moyen II, pour des enroulements d'induits réalisés de façon identique, on peut brancher aussi les balais de collecteur 20, 21 du collecteur 18 à la place des balais de collecteur 22, 23 du collecteur 19 sur la batterie d'accumulateur du véhicule. Si on souhaite un autre régime de vitesse, on peut prévoir encore une combinaison de la position de connexion de telle sorte que le connecteur 35 pren- ne sa position de connexion 1 et le connecteur 36 sa position de connexion 2. De cette façon, les balais de collecteur 24, 23, 21 et 20 sont branchés en série (figure 4). La vitesse de rotation de ce régime, "transmission IV" se situe entre le troisième et le deuxième régime de vitesse respectivement III et II. 2632'791 De façon correspondante, les courbes caractéristiques se développent sur la figure 2 entre les courbes caractéristiques II et III. Dans une modification non représentée du -moteur à double collecteur, le collecteur 18 peut aussi être muni.d'un troisième balai de collecteur qui est placé sur une sixième borne de balai apportée de l'extérieur. Par la conception correspondante du moyen de connexion 33 pour à présent les six balais de collecteur, on peut coupler ces derniers les uns avec les autres, de sorte que par branchement en parallèle ou en série'des enroulements 16, 17 reliés aux balais de collecteur, on peut obtenir un grand nombre de courbes caractéristiques selon la figure 2 pour diffé- rents régimes de vitesse. REVENDICATIONS 1') Moteur à courant continu, en particulier un petit moteur, destiné à l'entraînement, à des vitesses étagées, d'essuie-glaces de véhicules automo- biles, comprenant un pâle magnétique, en particulier un pôle d'aimant permanent, un stator (11), un rotor (13) qui comporte deux collecteurs (18, 19) munis chacun de deux balais diamétralement opposés, et deux induits (16, 17) isolés galvaniquement l'un de l'autre qui sont reliés chacun à un des collecteurs (18, 19), des moyens de connexion reliés aux balais pour le branchement séparé ou en série de ces induits sur une source de tension continue, moteur caractérisé en ce que, sur l'un des collecteurs (19), est prévu un troi- sième balai (24) qui est placé, par rapport à l'un des deux balais de ce collecteur (23), de façon à être décalé d'un angle inférieur à 180' sur la périphérie du collecteur, et en ce que, pour une vitesse de rota- tion élevée (III), le moyen de connexion (33) relie en série, le troisième balai de collecteur (24) et le balai de ce collecteur (23) le plus éloigné avec la source de courant continu (34), en ce que pour une vitesse de rotation moyenne (II) le moyen de commuta- tion (33) relie en série, les deux balais (22, 23) diamétralement opposés de l'un des deux collecteurs (19) et la source de courant continu (34) et en ce que pour une vitesse de rotation basse (I) le moyen de connexion (33) relie en série, les induits (16, 17) en connectant les uns aux autres les quatre balais de collecteur (20-23-) diamétralement opposés. 2') Moteur selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le collecteur (19) comportant les balais de collecteur (22, 23) qui sont reliés en série à la source de courant continu (34) pour le régime de vitesse de rotation moyenne (II), est muni du troisiè- me balai de collecteur (24). 3') Moteur selon la revendicati6n i ou la revendication 2, caractérisé en ce que pour obtenir une quatrième vitesse de rotation se situant entre les vitesses élevée et moyenne (III, II) le moyen de connexion (33) branche en série le troisième balai (24) du collecteur (19), le balai (23) qui en est le plus éloigné sur la périphérie de ce collecteur ainsi que les deux balais (20, 21) de l'autre collecteur (18). 4) Moteur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'autre collecteur (18) comporte également un troisième balai qui est relié au moyen de connexion (-33) et peut être couplé en paral- lèle ou en série par ce dernier pour obtenir d'autres régimes de vitesse de rotation avec les autres balais de collecteur (20-24) et les induits (16, l7).