Brevet FR2748323A1 — publié le 19971107

L'invention concerne un dispositif de mesure de l'angle de rotation que l'on peut établir sur un moteur, avec un rotor que l'on peut coupler à l'arbre du moteur, avec un stator et avec un embrayage de stator sous la forme d'une membrane rigide en torsion flexible axialement et/ou radialement, qui est fixée par un bourrelet extérieur sur un boîtier solidaire du moteur, entourant le stator et au stator par une zone intérieure du côté du moteur. Les dispositifs de mesure d'un angle de rotation de ce type servent à déterminer la position angulaire, l'angle de rotation, la vitesse angulaire ou d'autres valeurs fonction de l'angle de l'arbre du moteur et à des fins d'indication à fournir la commande, la régulation, l'exploitation et des éléments analogues. Le dispositif de mesure d'un angle de rotation présente un rotor, qui peut être couplé à l'arbre du moteur et un stator qui est maintenu fixe en ce qui concerne le boîtier du moteur. Le rotor pré- sente une représentation de la mesure angulaire qui est ana- lysée au moyen d'un récepteur de la valeur de mesure du stator. On trouve dans différentes réalisations de l'état de la technique des représentations de mesures angulaires et des récepteurs de valeurs de mesure correspondants. Dans le cas d'un dispositif de mesure d'un angle de rotation connu par le document DE-44 46 243-C1 du type mentionné au début, on accouple le stator au moteur au moyen d'une membrane rigide en torsion, flexible axialement et ra- dialement. La membrane est disposée sur le côté du stator qui est tourné vers le moteur. Sur le bord extérieur la membrane présente un bourrelet, qui est fixé entre le boîtier du mo- teur et un boîtier qui entoure le dispositif de mesure de l'angle de rotation. La membrane disposée en tant qu'accouplement pour le stator axialement entre le moteur et le dispositif de me- sure de l'angle de rotation allonge la dimension axiale hors tout. Le boîtier du dispositif de mesure d'un angle de rota- tion doit être mis sur le carter du moteur, le bourrelet ex- térieur de la membrane devant être fixé entre le carter du moteur et le boîtier du dispositif de mesure de l'angle de rotation. Le carter du moteur doit en conséquence être cons- titué de façon appropriée à l'adjonction du dispositif de me- sure d'un angle de rotation. L'invention a pour objet de créer un dispositif de mesure d'un angle de rotation que l'on puisse monter sur un moteur et qui puisse être monté aussi simplement que pos- sible. On résout ce problème selon l'invention, grâce au fait que la membrane s'étend de la zone située du côté du mo- teur en entourant la surface enveloppe extérieure du stator au bourrelet, disposé sur le côté du stator, situé à l'oppose du moteur, que le boîtier solidaire du moteur est fermé sur sa face frontale, située à l'opposé du moteur, par un couver- cle et que le bourrelet extérieur est serré entre le boîtier et le couvercle enfoncé à la presse dans celui-ci. Des développements avantageux de l'invention sont caractérisés en ce que: - l'arbre du rotor peut être couplé à l'arbre du moteur par une liaison par la force. - l'arbre du rotor est constitué sous la forme d'un arbre ex- tensible qui peut être enfilé par une liaison par la force dans un alésage final de l'arbre du moteur. - la membrane est fixée par sa zone intérieure dans le sens de rotation par engagement par la forme au stator. - le stator vient en prise par des nez, disposés sur sa face frontale située du côté du moteur, par engagement par la forme dans des excroissances de la membrane. - le couvercle vient en prise par un appendice axialement dans une ouverture de la face frontale du boîtier, située à l'opposé du moteur et en ce que le bourrelet de la membrane est serré radialement entre le bord de l'ouverture et l'appendice du couvercle. - le bourrelet est reçu d'une part dans une nervure sur le pourtour intérieur de l'ouverture et d'autre part sur une moulure creuse sur le pourtour extérieur de l'appendice. - l'appendice du couvercle vient en prise entre la surface enveloppe extérieure du stator et un appendice qui s'écarte latéralement de la surface enveloppe de la membrane. Dans le cas du dispositif de mesure d'un angle de rotation selon l'invention, la membrane qui forme l'accou- plement du stator, va de sa zone intérieure fixée du côté du moteur sur le stator à la face opposée du moteur du stator, de telle sorte qu'elle entoure le stator sur sa surface enve- loppe extérieure comme un manchon. Le bourrelet extérieur de la membrane se trouve de cette façon sur le côté situé à l'opposé du moteur du stator. Le boîtier, solidaire du moteur du dispositif de mesure d'un angle de rotation est fermé, sur la surface frontale, tournée à l'opposé du moteur par un cou- vercle. L'autre bourrelet de la membrane est fixé entre le boîtier et le couvercle et pour cela le couvercle est enfoncé à la presse dans le boîtier et serre dans ce cas radialement le bourrelet. Le montage du dispositif de mesure d'un angle de rotation lors de son apposition sur le moteur est extrêmement simple. Le dispositif de mesure d'un angle de rotation est enfoncé à travers la face frontale, située à l'opposé du mo- teur, dans le boîtier et le couvercle est ensuite enfoncé à la presse, pour serrer le bourrelet de la membrane et de cette façon pour coupler le stator au boîtier solidaire du moteur. Ce montage se réalise sans moyen additionnel de mon- tage, tels que des liaisons par vissage ou analogues qui aug- menteraient les coûts de fabrication et de montage. Le montage est particulièrement simple quand même le couplage du rotor du dispositif de mesure d'un angle de rotation a lieu avec l'arbre du moteur avec un ajustage ser- ré. Pour cela, l'arbre du rotor est de préférence constitué sous la forme d'un arbre extensible, qui est pressé axiale- ment lors de la mise en place du dispositif de mesure d'un angle de rotation dans un alésage final de l'arbre du moteur et se bloque radialement dans cet alésage terminal. Même le couplage du rotor à l'arbre du moteur a lieu dans cette réa- lisation sans moyen auxiliaire additionnel obligatoirement lors de la mise en place du dispositif de mesure d'un angle de rotation. La fixation du boîtier du dispositif de mesure d'un angle de rotation au carter du moteur est indépendante de l'accouplement du rotor et du stator. Il est possible de réaliser de cette façon un ajustement du dispositif de mesure d'un angle de rotation au carter du moteur sans limitations. Selon un mode de préféré de réalisation, le carter du moteur présente un logement pour le dispositif de mesure d'un angle de rotation, de telle sorte que le carter du moteur entoure lui-même le stator et présente sur la surface frontale, si- tuée à l'opposé du moteur, une ouverture, que l'on peut fer- mer par le couvercle servant à mettre en place le dispositif de mesure d'un angle de rotation. Comme la membrane qui constitue l'accouplement du stator est fixée sur la face frontale, située du côté du mo- teur, du stator seulement par sa zone intérieure, tandis que le serrage du bourrelet extérieur a lieu sur le côté situé à l'opposé du moteur, on peut adjoindre le dispositif de mesure d'un angle de rotation d'une manière extrêmement peu encom- brante. La longueur axiale totale est à peine plus longue que la longueur axiale du stator. Le boîtier solidaire du moteur entoure complète- ment le dispositif de mesure de l'angle de rotation et est fermé sur le côté frontal situé à l'opposé du moteur par le couvercle. Le bourrelet serré entre le couvercle et le boî- tier de la membrane, assure une fermeture étanche à l'air. Le dispositif de mesure d'un angle de rotation est encapsulé de cette manière d'une manière étanche à l'air et à la poussière de telle sorte que même son utilisation dans des conditions difficiles d'environnement ne pose pas de problème. L'invention va être décrite ci-après de manière plus détaillée à partir d'un mode de réalisation représenté sur les dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 montre la construction du dispositif de mesure d'un angle de rotation selon une vue latérale en coupe axiale en partie, - la figure 2 montre le dispositif de mesure d'un angle de rotation selon une vue latérale en coupe axiale en partie, et - la figure 3 montre une vue de la face frontale, située du côté du moteur, du dispositif de mesure d'un angle de rota- tion. Le dispositif de mesure de l'angle de rotation représenté à titre d'exemple de réalisation est apposé sur un moteur électrique, dont on n'a représenté sur les dessins seulement l'arbre du moteur 10. Coaxialement par rapport à l'arbre du moteur 10 et dans le sens axial en dépassant ce- lui-ci on prévoit un boîtier cylindrique 12, qui est relié de façon solidaire avec le carter du moteur ou de préférence forme un prolongation d'une seule pièce du carter du moteur. On prévoit dans la face frontale du boîtier 12 opposée à l'arbre du moteur 10, c'est-à-dire située à l'opposé du mo- teur, une ouverture concentrique 14 de forme circulaire, qui prend presque la totalité de la surface frontale. L'ouverture 14 peut être fermée par un couvercle 16 qui a une forme de disque circulaire. Dans le boîtier 12 on peut insérer un dispositif de mesure de l'angle de rotation 18, qui présente un stator 20, dans lequel est monté de façon coaxiale et à pouvoir tourner un rotor. L'arbre du rotor 22 sort de la face fron- tale, située du côté du moteur du stator 20. Pour accoupler l'arbre du rotor 22 à l'arbre du moteur 10, on constitue le moignon de l'arbre du rotor 22, qui fait saillie hors du sta- tor 20, sous la forme d'un arbre extensible. Pour cela, l'arbre du rotor 22 est constitué au moins dans la zone ter- minale faisant saillie du stator 20 sous la forme d'un arbre creux, qui présente des fentes axiales 24 réparties sur le pourtour. Les nervures 26 immobiles entre les fentes 24 sont déformées vers l'extérieur de façon légèrement bombée. L'arbre du moteur 10 présente un alésage axial terminal 28, dont le diamètre intérieur correspond au diamètre de l'arbre du rotor 22. Si l'arbre du rotor 22 est en filé axialement dans l'alésage terminal 28 de l'arbre du moteur 10, les ner- vures 26 déformées vers l'extérieur de façon bombée s'appliquent sous pression radiale sur la paroi intérieure de l'alésage terminal 28 grâce à quoi l'arbre du moteur 10 et l'arbre du rotor 22 sont accouplés par engagement par la force. Si le dispositif de mesure de l'angle de rotation 18 est inséré dans le boîtier 12, on couple le stator 20 au moyen d'un accouplement avec le boîtier 12. L'accouplement du stator maintient le stator 20 solidaire en rotation dans le boîtier 12, mais laisse cependant subsister de légers mouve- ments axiaux et radiaux du stator 20 par rapport au boîtier 12. Pour cela, le couplage du stator consiste en une membrane 30 en une matière élastique comme du caoutchouc. La membrane 30 repose par une zone 32 intérieure radialement sur la surface frontale, située du côté du moteur du stator 20. Dans ce cas, cette zone 32 recouvre la surface frontale totale du stator 20 jusqu'à une ouverture centrale 34, à travers laquelle pénètre l'arbre du rotor 22. La zone intérieure 32 de la membrane 30 présente un appendice axiale- ment saillant 36 avec trois bombements 38 radiaux, répartis sur le retour. Dans ces bombements radiaux 38 viennent en prise des nez correspondants du stator 20, de telle sorte que la membrane 30 est fixée par sa zone intérieure 32 par enga- gement par la forme de façon solidaire en rotation sur la surface frontale située du côté frontal du stator 20. Des moyens de fixation additionnels ne sont pas nécessaires. A la zone intérieure 36 de la membrane, qui re- pose sur la face frontale du stator 20, se raccorde une sur- face enveloppe cylindrique 40 de la membrane 30, qui entoure le stator 20 sur sa surface enveloppe extérieure. La surface enveloppe 40 s'étend sur toute la longueur axiale du stator jusqu'à sa face terminale située à l'opposé du moteur. Sur le bord situé du côté terminal de la membrane 30 la surface enveloppe 40 s'écarte radialement en formant un court appen- dice 42. L'appendice 42 se termine par un bourrelet 44, qui forme une fermeture extérieure de la membrane 30 de forme to- rique circulaire. Le bourrelet 44 présente du fait de l'appendice 42, qui s'écarte radialement un diamètre un peu plus grand que le diamètre extérieur du stator 20 et se trouve axialement un peu en avant de la face frontale du sta- tor 20, située à l'opposé du moteur, comme cela ressort clai- rement de la figure 2. Sur la surface enveloppe 40 de la membrane 30 on prévoit un ajour 46 pour le raccordement d'un connecteur 48 du dispositif de mesure d'un angle de rotation 18. L'ouverture 14 dans la face frontale, située à l'opposé du moteur, du boîtier 12 présente sur son pourtour intérieur une rainure 50 insérée tout autour. Le couvercle 16 a un diamètre extérieur qui est un peu plus grand que le dia- mètre de l'ouverture 14. Sur sa surface frontale, tournée vers le boîtier 12, le couvercle 16 présente un appendice saillant axialement 52 qui est concentrique, dont le diamètre extérieur coïncide avec le diamètre intérieur de l'ouverture 14. Dans la paroi extérieure de l'appendice 52 on a formé une moulure creuse 54 qui fait tout le tour, se transformant à l'extrémité libre de l'appendice 52 en un cône d'entrée 56. Le diamètre extérieur de l'appendice 52 et le diamètre inté- rieur de l'ouverture 14 coïncident avec le diamètre du bour- relet 44 de la membrane 32. Lors du montage le dispositif de mesure d'un an- gle de rotation 18 est inséré à travers l'ouverture 14 axia- lement dans le boîtier 12. Dans ce cas, l'arbre du rotor 22 arrive dans l'alésage terminal 28 de l'arbre du moteur 10 et on l'enfonce axialement dans celle-ci, de telle sorte que l'axe du moteur 10 est couplé avec l'arbre du rotor 22. Si l'arbre du rotor 22 est complètement enfoncé dans l'alésage final 28 de l'arbre du moteur 10, le dispositif de mesure 18 de l'angle de rotation 18 se trouve complètement dans le boî- tier 12. Le bourrelet 44 de la membrane 30 se trouve dans la rainure 50 de l'ouverture 14. Ensuite, le couvercle 16 est enfoncé dans l'ouverture 14. L'appendice 52 du couvercle peut passer à travers le bourrelet 44 du fait du cône d'entrée 56 qui va en se rétrécissant de façon conique et arrive dans l'espace compris entre le stator 20 et l'appendice qui s'écarte 42 de la surface enveloppe 40 de la membrane 30. Quand le couvercle 16 est complètement enfoncé dans l'ouverture 14, le bourrelet 44 se trouve dans la moulure creuse 54 de l'appendice 42. Le couvercle 44 est maintenu de cette manière dans la rainure 50 de l'ouverture 14 et de la moulure creuse 54 de l'appendice 52 du couvercle 16 et est serré radialement. De cette façon on fixe d'une part la membrane 30 sur son bord extérieur formé par le bourrelet 14 sur5 le boîtier 12 solidaire du moteur et le boîtier 12 d'autre part est fermé au moyen du couvercle 16 par le bourrelet 44 d'une façon étanche à l'air et à la poussière. Le montage de la membrane 30 sur le stator 20 du dispositif de mesure de l'angle de rotation 18, le couplage de l'arbre du rotor 22 avec l'arbre du moteur 10, le couplage du stator 20 ont lieu au moyen de la membrane 30 avec le boî- tier 12 et la fermeture étanche du boîtier 12 a lieu sans le concours d'un quelconque moyen additionnel de collage, vis- sage ou autre. LISTE DES REFERENCES arbre moteur 12 boîtier 14 ouverture 16 couvercle 18 dispositif de mesure de l'angle de rotation stator 22 arbre du rotor 24 fentes 26 nervures 28 alésage final membrane 32 zone intérieure (de 30) 34 ouverture (pour 22) 36 appendice 38 bombement radial surface enveloppe (de 30) 42 appendice (de 40) 44 bourrelet 46 ajour (de 40) 48 connecteur rainure 52 appendice (de 16) 54 moulure creuse 56 cône d'entrée R E V E N D I C A T IONS 1 ) Dispositif de mesure de l'angle de rotation que l'on peut établir sur un moteur, comprenant un rotor que l'on peut cou- pler à l'arbre du moteur, un stator et un embrayage de stator sous la forme d'une membrane rigide en torsion flexible axia- lement et/ou radialement, fixée par un bourrelet extérieur sur un boîtier solidaire du moteur, entourant le stator et au stator par une zone intérieure du côté du moteur, caractérisé en ce que la membrane (30) s'étend de la zone située du côté du moteur (32) en entourant la surface enveloppe extérieure du stator (20) au bourrelet (44) disposé sur le côté du stator (20) si- tué à l'opposé du moteur, en ce que le boîtier solidaire du moteur (12) est fermé sur sa face frontale située à l'opposé du moteur par un couvercle (16) et en ce que le bourrelet ex- térieur (44) est serré entre le boîtier (12) et le couvercle (16) enfoncé à la presse dans celui-ci. 2 ) Dispositif de mesure d'un angle de rotation selon la re- vendication 1, caractérisé en ce que l'arbre du rotor (22) peut être couplé à l'arbre du moteur (10) par une liaison par la force. 3 ) Dispositif de mesure selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'arbre du rotor (22) est constitué sous la forme d'un arbre extensible qui peut être enfilé par une liaison par la force dans un alésage final (28) de l'arbre du moteur (10). 4 ) Dispositif de mesure d'angle de rotation, selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la membrane (30) est fixée par sa zone intérieure (32) dans le sens de rotation par engagement par la forme au stator (20). l1 ) Dispositif de mesure d'angle de rotation selon la reven- dication 4, caractérisé en ce que le stator (20) vient en prise par des nez, disposés sur sa face frontale située du côté du moteur, par engagement par la forme dans des excroissances (38) de la membrane (30). 6 ) Dispositif de mesure d'angle de rotation, selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le couvercle (16) vient en prise par un appendice (52) axia- lement dans une ouverture (14) de la face frontale du boîtier (12), située à l'opposé du moteur et en ce que le bourrelet (44) de la membrane (30) est serré radialement entre le bord de l'ouverture (14) et l'appendice (52) du couvercle (16). 7 ) Dispositif de mesure de l'angle de rotation selon la re- vendications 6, caractérisé en ce que le bourrelet (44) est reçu d'une part dans une nervure (50) sur le pourtour intérieur de l'ouverture (14) et d'autre part sur une moulure creuse (54) sur le pourtour extérieur de l'appendice (52). 8 ) Dispositif de mesure d'un angle de rotation selon la re- vendication 6 ou 7, caractérisé en ce que l'appendice (52) du couvercle (16) vient en prise entre la surface enveloppe extérieure du stator (20) et un appendice (42) qui s'écarte latéralement de la surface enveloppe (40) de la membrane (30).