Brevet FR2775848A1 — publié le 19990910

l Etat de la technique: La présente invention concerne une installation d'entraînement pour déplacer une pièce telle qu'une vitre, un toit coulissant, un siège d'un véhicule à l'aide d'un moteur électrique susceptible de tourner dans deux sens de rotation, ce moteur comportant au moins une bobine et au moins une li- gne de courant alimentant le moteur ainsi qu'un circuit de sécurité pour au moins arrêter le moteur électrique en fonc- tion d'un risque de blessure d'une partie du corps d'une per- sonne par la pièce en mouvement en fonction d'une exploitation d'une variation d'une fréquence des signaux, proportionnelle à la vitesse de rotation du moteur, à partir des variations de courant ou de tension de la ligne de cou- rant du moteur. Selon les documents DE-30 34 118 C2, DE-31 36 746 C2, on connaît des procédés de surveillance électroniques d'opérations d'ouverture et de fermeture notamment de vitres et de toits coulissants, commandés par des installations d'entraînement comprenant des moteurs électriques et des transmissions. A titre d'exemple, de telles transmissions, peu- vent être une transmission à vis et une transmission à levier ou encore une transmission à vis et une transmission à moyen de traction. Selon le procédé, le moteur électrique est relié à un circuit de surveillance lui-même relié à un moyen de dé- tection ou capteur fournissant des signaux numériques. Le capteur numérique peut être intégré au moteur électrique ou à la transmission ou être monté sur ceux-ci ou par exemple se trouver sur la trajectoire d'une vitre. A ti- tre d'exemple, un capteur fournissant de tels signaux numéri- ques se compose d'un capteur à effet Hall et d'un élément à aimant permanent déplacé par rapport au capteur à effet Hall, par exemple une roue polaire portée sur l'arbre du moteur électrique ou de la transmission. Le circuit de surveillance est conçu pour mesurer des intervalles de temps par exemple entre les flancs montants pour donner des signaux à partir du capteur numérique, et former une valeur de référence après la mise en marche du moteur électrique, mémoriser cette valeur de référence et mesurer de manière répétée des intervalles de temps, commuter entre deux signaux numériques et comparer le temps mesuré à la valeur de référence pour arrêter le moteur électrique en cas de dépassement du temps par rapport à la valeur de référence ou commuter le moteur pour tourner dans le sens de rotation opposé à celui en cours. Ces étapes de procédé permettent d'éviter de met- tre en danger des parties du corps humain par un pincement limité par la vitre en mouvement ou le mouvement du toit cou- lissant. Il est avantageux qu'en utilisant les capteurs à ef- fet Hall ou par exemple une barrière électro-optique, on obtienne des signaux faciles à exploiter même si la vitesse de rotation du moteur électrique ou la vitesse de déplacement par rapport aux éléments mobiles est relativement faible. Ce capteur numérique convient également pour effectuer des mesu- res de course directes ou indirectes de la vitre ou du toit coulissant pour qu'à l'aide d'un automatisme de positionne- ment, on puisse déplacer les pièces indiquées d'une position prédéterminée ou sélectionnée de manière prédéterminée, puis les arrêter. Une installation d'entraînement connue selon le document US 4 001 661 avec un moteur à collecteur pour dépla- cer une vitre et un circuit de sécurité pour couper le moteur à collecteur, évite de façon intentionnelle le montage ou l'installation de capteurs numériques et prévoit de mesurer le courant dans un conducteur de balai, correspondant à la fréquence de l'ondulation, proportionnelle à la vitesse de rotation du moteur à collecteur. Pour cela, il est prévu un circuit de mesure formé de condensateurs, de diodes et de ré- sistances en amont de la base d'un transistor couplé sur la ligne du courant du moteur par un transformateur de mesure; ce transformateur est réalisé sous la forme d'une bobine en- roulée autour de la conduite du courant du moteur. Lorsque la fréquence descend en dessous d'une valeur limite, la tension diminue dans le condensateur de mesure et celui-ci se dé- charge dans une résistance. Le dépassement vers le bas de la valeur limite conduit à la coupure du moteur du collecteur. Le document DE-42 17 664 Ai décrit une unité d'entraînement pour positionner un volant ou un siège dans un habitacle. L'unité d'entraînement comporte un moteur triphasé sans balai, trois commutateurs à effet Hall pour récupérer des signaux de position de rotation d'un rotor du moteur tri- phasé et une commande de champ triphasé qui commande succes- sivement les bobines de champ de l'arbre du moteur en fonction des positions de rotation. Les signaux de position de rotation sont comptés pour mesurer directement la position10 du volant ou du siège à l'aide d'un circuit de comptage. Grâce à une mémoire pour la valeur de position et une instal- lation de comparaison reliée au circuit de comptage et à la mémoire permet d'arrêter automatiquement le moteur triphasé. Le document US 5 015 927 décrit un circuit de commutation, par exemple pour un moteur électrique triphasé. Le circuit de commutation comporte un commuteur pour alimen- ter successivement de manière impulsionnelle les bobines de champ avec des courants d'excitation, il permet de générer les signaux de commutation par la mesure des courants d'excitation dans les bobines de champ et par la mesure des courants d'induction au moment o aucune bobine de champ n'est alimentée en courant d'excitation et par l'observation des rapports des deux courants. Les signaux de commutation sont également fournis à un régulateur de vitesse de rotation qui agit sur un modulateur de largeur d'impulsion commandant lui-même directement le circuit de commutation. Ce circuit de commutation permet de supprimer un commutateur à effet Hall équipant le moteur. Le document US 5 256 923 décrit un autre moteur à commutation électronique donnant des signaux de position de rotation et des signaux de vitesse de rotation sans commuta- teur à effet Hall monté sur l'arbre du moteur. Pour générer les signaux de commutation, au moins un pôle du stator et/ou au moins un pôle du rotor du moteur électrique comporte une rainure, de sorte que les variations normales de courant pen- dant la rotation du rotor sont combinées à des bosses et des creux d'intensité qui permettent de récupérer les signaux de commutation. Pour cela, au moins un fil de bobine ou une li- gne d'alimentation de bobine traversent les noyaux d'un transformateur. La fréquence des impulsions de commutation recueillies donne la vitesse de rotation du moteur. Avantages de l'invention: La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des solutions connues et concerne à cet effet une installation d'entraînement du type défini ci-dessus ca- ractérisée en ce que: * le moteur électrique est un moteur polyphasé à commutation électrique sans balai, comportant des bobines de champ re- liées à un circuit de commutation et, * la ligne de courant du moteur est une ligne reliée à une bobine de champ. L'installation d'entraînement selon l'invention offre l'avantage de fournir un signal proportionnel à la vi- tesse de rotation du moteur électrique selon le document US 4 001 661 et de présenter ainsi la faible usure et le fonctionnement silencieux d'un moteur à commutation électro- nique dont le circuit de commutation génère des signaux de commutation à partir des variations d'intensité et/ou des va- riations de tension pour donner des signaux. Suivant une autre caractéristique avantageuse tous les capteurs servant à obtenir des signaux à partir des variations de tension ou de courant de toutes les bobines de champ sont reliés à un circuit collecteur du circuit de sécu- rité. Ainsi à la place d'un signal, on dispose mainte- nant par exemple de trois ou plus de signaux pour chaque ro- tation du moteur, ce qui permet au circuit de protection de détecter plus précocement la mise en danger d'une personne. Suivant une autre caractéristique avantageuse le circuit collecteur est une porte logique OU. Ainsi, on arrive à un composant moins coûteux, fourni par le marché des composants électroniques. Dessins: La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté schématiquement dans les dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 montre une installation d'entraînement selon l'invention et une pièce entraînée par celle-ci, - la figure 2 est un schéma d'un stator avec des bobines de champ et un rotor du moteur électrique. Description de l'exemple de réalisation: L'installation d'entraînement 2 selon l'invention comprend un moteur électrique sans balai 3, un circuit de commutation 4 et un circuit de sécurité 5. Pour mettre en oeuvre ou couper arbitrairement le moteur électrique 3 par le circuit de commutation 4, on a relié le circuit de commuta- tion 4 à une installation de commande 6. L'installation de commande 6 peut être réalisée d'une manière relativement sim- ple avec des touches pour brancher le moteur électrique dans un premier sens de rotation et dans un second sens de rota- tion ainsi que pour arrêter le moteur électrique. Le sens de manoeuvre se choisit selon l'état de la technique. Le moteur électrique 3 possède par exemple un stator 10 avec six paires de dents polaires 11-16 et des bo- bines de champ 17-22 entourant les dents polaires, un rotor 23 avec un pôle nord N et un pôle sud S ainsi qu'un arbre de rotor 24. Au moins trois lignes de courant de moteur 25, 26, 27 partent du circuit de commutation 4 vers les bobines de champ 17, 19, 21. Selon la disposition par paire des dents polaires, la bobine 17 est reliée à la bobine 18, la bobine 19 à la bobine 20 et la bobine 21 à la bobine 22. Pour géné- rer le couple moteur, le circuit de commutation 4 alimente successivement les paires de bobines 17, 18; 19, 20; 21, 22 avec un courant d'excitation pour que l'alimentation d'une paire de bobines avec le courant d'excitation fait que les deux autres paires de bobines ne reçoivent alors aucun cou- rant d'excitation. Ces paires de bobines non alimentées en courant d'excitation sont celles qui servent à la saisie de la position du rotor par l'exploitation d'un champ magnétique induit par le rotor du côté du circuit de commutation. Selon le nombre de paires de bobines, pour l'exploitation des champs magnétiques respectifs, on a prévu trois capteurs 28, 29, 30. Les capteurs peuvent être selon l'état de la technique des convertisseurs inductifs fonction- nant selon le principe du transformateur; suivant le mode de réalisation, les lignes de courant du moteur 25, 26, 27 tra- versent des bobines ou par exemple des noyaux annulaires se- lon l'état de la technique. Les signaux des capteurs 28, 29, servent à commander le circuit de commutation 4; par ailleurs, ces circuits traversent le circuit de protection 5. Pour cela, la fréquence des signaux est en rapport avec la vitesse de rotation du rotor 23 ou la fréquence de rotation du rotor 23 dans un rapport fixe. Le circuit de sécurité 5 est par exemple conçu pour mesurer la fréquence et la comparer à une valeur de ré- férence. Il est possible de mesurer seulement la fréquence des signaux de l'un des capteurs 28, 29, 30 ou d'utiliser un circuit de collecteur 51 par exemple sous la forme d'une porte logique OU qui mesure la succession des signaux de tous les capteurs 28, 29, 30. Il importe peu dans ces conditions que la valeur de référence soit fixée comme durée de période selon le document DE 30 34 118 C2 ou selon le document US 4 001 661 comme tension et que dans le circuit de protec- tion 5, la fréquence des signaux recueillis soit convertie en une tension essentiellement proportionnelle que l'on compare à la tension de référence. Dans les cas décrits, les valeurs de référence sont en principe des vitesses de rotation et en cas de dépassement vers le bas, le circuit de protection 5 agit par le circuit de commutation 4 et commande à ce circuit 4 d'arrêter le moteur électrique 3 ou même de le faire tour- ner en sens opposé. Par ailleurs, le circuit de sécurité 5 peut également être conçu pour que non pas un certain seuil de vitesse de rotation, mais une dérivée en fonction du temps, de la vitesse de rotation ou de la fréquence obtenue, proportionnelle à la vitesse de rotation constitue le critère d'arrêt du moteur électrique 3. Dans le présent exemple de réalisation, l'arbre 3 du rotor est l'arbre d'entraînement d'un lève-vitre 35. Le lève-vitre 35 lui-même ne fait pas partie de la présente in- vention et il suffit pour cela d'indiquer qu'il correspond par exemple à l'état de la technique et comprend une trans- mission à vis, non représentée reliée à l'arbre 24 du rotor ainsi qu'une transmission reliée à cette transmission à vis pour convertir un mouvement de rotation en un mouvement de translation. Le mouvement de translation est lui-même trans- mis par un rail de support 35 à une vitre 37. La vitre 37 est guidée de manière connue et représentée de façon schématique par un châssis 38. Comme déjà indiqué, l'installation de commande 6 permet de faire démarrer le moteur électrique 3 dans l'un ou l'autre sens de rotation. En démarrant le moteur électrique 3 dans le sens du soulèvement de la vitre 37, on ferme la vitre 37, 38 représentée en partie ouverte. Le bord supérieur 39 de la vitre 37 se rapproche alors du bord supérieur 40 du châs- sis de fenêtre 38. Si alors par exemple une personne a une main dans la zone entre le bord supérieur 39 et le bord supé- rieur 40, cela se traduit au moins par le contact de la main avec le bord supérieur 39 de la vitre 37; cela fait diminuer la vitesse de rotation du moteur 3 et ainsi la fréquence des signaux appliquée au circuit de sécurité 5. Comme déjà dé- crit, le circuit de sécurité 5 réagit en fonction de la dimi- nution de la fréquence et ainsi par exemple à une diminution de la valeur de référence de la fréquence et arrête le mouve- ment de soulèvement de la vitre 37 et commande de préférence l'abaissement de la vitre 37, pour que la personne puisse de nouveau enlever sa main de la fenêtre 37, 38. L'installation d'entraînement 2 selon l'invention peut également être combinée d'une manière non représentée à un toit coulissant. Comme les toits coulissants et la trans- mission montée entre ceux-ci et les moteurs électriques res- pectifs font partie de manière notoire de l'état de la technique, il est inutile de les décrire de manière plus dé- taillée ou de faire un dessin correspondant à une telle des- cription. L'utilisation de l'installation d'entraînement selon l'invention n'est pas limitée au soulèvement de vitres ou au déplacement de toits coulissants. L'installation d'entraînement selon l'invention peut également servir à dé- placer des portes coulissantes, des sièges, des capots ou des éléments de recouvrement. R E V E N D I C A T IONS 1 ) Installation d'entraînement pour déplacer une pièce telle qu'une vitre, un toit coulissant, un siège d'un véhicule à l'aide d'un moteur électrique susceptible de tourner dans deux sens de rotation, ce moteur comportant au moins une bo- bine et au moins une ligne de courant alimentant le moteur ainsi qu'un circuit de sécurité pour au moins arrêter le mo- teur électrique en fonction d'un risque de blessure d'une partie du corps d'une personne par la pièce en mouvement en fonction d'une exploitation d'une variation d'une fréquence des signaux, proportionnelle à la vitesse de rotation du mo- teur, à partir des variations de courant ou de tension de la ligne de courant du moteur, caractérisée en ce que * le moteur électrique (3) est un moteur polyphasé à commuta- tion électrique sans balai? comportant des bobines de champ (17-22) reliées à un circuit de commutation (4) et, * la ligne de courant (25, 26, 27) du moteur est une ligne reliée à une bobine de champ (17, 18; 19, 20; 21, 22). 2 ) Installation d'entraînement selon la revendication 1, caractérisée en ce que tous les capteurs (28, 29, 30) servant à obtenir des signaux à partir des variations de tension ou de courant de toutes les bobines de champ (17, 18; 19, 20; 21, 22) sont reliés à un circuit collecteur (51) du circuit de sécurité (5). 3 ) Installation d'entraînement selon la revendication 2, caractérisée en ce que le circuit collecteur (51) est une porte logique OU.