Brevet FR2812471A1 — publié le 20020201

La présente invention se rapporte à un ensemble moteur électrique de faible puissance et plus précisément à un boîtier de moteur qui comprend un joint intégralement fixé au porte-balais du moteur et à l'ensemble boîtier du moteur. Les moteurs électriques de faible puissance sont utilisés dans de nombreuses applications dans l'automobile. Les moteurs électriques sont utilisés, par exemple, dans les mécanismes de réglage des sièges d'automobile, dans les arrangements de réglage des rétroviseurs extérieurs et dans les mécanismes de 1o commande des essuie-glaces. Au cours des dernières années, des efforts de développement importants ont été réalisés pour réduire le coût et pour améliorer la fiabilité des moteurs électriques de faible puissance utilisés dans les applications de l'automobile. Une façon de réduire le coût consiste à éliminer le plus possible les composants séparés. De plus, une façon d'améliorer la fiabilité du moteur consiste à réduire ou à éliminer tout risque potentiel de pénétration d'humidité dans l'ensemble moteur. Comme indiqué ci-dessus, des performances stables et fiables imposent que l'ensemble moteur soit isolé à l'intérieur d'un boîtier étanche à l'eau. Dans un ensemble moteur standard, un moteur comprenant des balais électriques, un commutateur et des aimants est logé dans un boîtier de moteur. Plus précisément, les balais électriques sont fixés dans un ensemble porte-balais qui est inséré autour du commutateur. Le commutateur et le porte- balais sont ensuite insérés à l'intérieur du boîtier de moteur avant que le boîtier de moteur soit fixé à un boîtier d'engrenage qui contient au moins un pignon entraîné par le moteur. L'interface entre le boîtier de moteur et le boîtier d'engrenage représente une voie d'entrée privilégiée pour l'humidité. La jonction entre le boîtier du moteur et le boîtier d'engrenage est généralement rendue étanche en comprimant un joint plat ou un joint torique entre les deux boîtiers au moment o ils sont assemblés. Plus précisément, avant de fixer le boîtier du moteur au boîtier d'engrenage, un joint ou un joint torique séparé est placé sur une surface d'accouplement du boîtier du moteur, par exemple. Une surface d'accouplement opposée correspondante du boîtier d'engrenage est alors placée en relation de face-à-face avec la surface d'accouplement du boîtier de moteur, ce qui comprime le joint ou le joint torique entre les surfaces d'accouplement. Il est difficile de positionner correctement le joint ou le joint torique de manière à ce qu'il assure une étanchéité optimale. De plus, les joints ont tendance à io ne pas reposer à plat, mais plutôt à se vriller et les joints toriques ont tendance à se torsader et/ou à s'enrouler, ce qui résulte en une étanchéité imparfaite de la jonction entre les boîtiers. De plus, des joints ou joints toriques séparés affectent la production des ensembles moteurs car ils sont souvent fixés aux boîtiers à la main. L'alignement d'un joint plat autour du périmètre extérieur du boîtier peut être une étape qui provoque un ralentissement de la cadence dans le fonctionnement d'une ligne d'assemblage. Cela est d'autant plus vrai avec un joint torique qui doit généralement être aligné à l'intérieur d'une rainure circulaire préalablement façonnée dans l'une des surfaces d'accouplement. La stabilité et la fiabilité des performances du moteur dépendent en outre de l'alignement correct entre les balais, le commutateur et les aimants dans le moteur. Celui-ci est généralement réalisé en positionnent et en fixant le porte-balais à I'intérieur du boîtier de moteur avec des éléments d'attache, généralement des vis. La fixation de l'ensemble portebalais à l'intérieur du boîtier de moteur de cette manière nécessite une opération d'usinage supplémentaire et des tolérances plus précises pour garantir la stabilité et la précision du positionnement et de l'alignement entre les balais, le commutateur et les aimants. De plus, suivant leur positionnement, les éléments d'attache peuvent donner lieu à des voies d'entrée supplémentaires de l'humidité dans l'ensemble moteur. On souhaite donc un mécanisme qui permet un alignement correct de toutes les pièces composant le moteur sans utiliser des éléments d'attache séparés et sans affecter de manière négative l'intégrité de l'étanchéité de l'ensemble moteur. Dans ce but, I'invention propose un ensemble motoréducteur comprenant: un boîtier d'engrenage et un boîtier de moteur pour fixer celui-ci, lesdits boîtiers ayant des surfaces d'accouplement opposées correspondantes; - un moteur à insérer dans ledit boîtier de moteur, ledit moteur comprenant un porte-balais pour aligner une pluralité de balais avec une portion de commutateur dudit moteur; - ledit porte-balais comprenant une collerette s'étendant vers l'extérieur, un périmètre extérieur de ladite collerette étant légèrement plus grand qu'un périmètre de la surface intérieure de ladite surface d'accouplement du boîtier de moteur de manière à ce qu'une portion de ladite collerette repose sur ladite surface d'accouplement dudit boîtier de moteur lorsque ledit porte-balais est inséré dans ledit boîtier de moteur. Elle propose aussi un ensemble motoréducteur électrique comprenant un boîtier de moteur fixé sur un boîtier d'engrenage le long de surfaces d'accouplement opposées, le boîtier de moteur contenant une portion d'armature adjacente à au moins un électroaimant, une portion de commutateur reliée électriquement à la portion d'armature et une tige d'armature fixée à la portion de commutateur, le boîtier de moteur fixé sur un boîtier d'engrenage de manière que la tige d'armature s'engage dans un pignon à l'intérieur du boîtier d'engrenage, un porte-balais pour aligner au moins un balai avec la portion de commutateur, et comprenant un corps dimensionné pour venir se loger dans le boîtier de moteur, ledit corps comprenant une collerette s'étendant vers l'extérieur dans le sens radial, un périmètre extérieur de ladite collerette étant légèrement plus grand qu'un périmètre de la surface intérieure de ladite surface d'accouplement du boîtier de moteur de manière qu'une portion de ladite collerette repose sur ladite surface d'accouplement dudit boîtier de moteur lorsque ledit porte-balais est inséré dans ledit boîtier de moteur. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - I'ensemble motoréducteur comprend en plus un joint fixé mécaniquement à ladite collerette, ledit joint étant comprimé entre lesdites surfaces d'accouplement opposées, lorsque ledit boîtier de moteur est fixé sur ledit boîtier d'engrenage; ladite collerette comprend en plus des goujons d'arrêt io s'étendant dans le sens axial et ledit joint comprend des entailles correspondantes pour recevoir lesdits goujons d'arrêt pour fixer ainsi mécaniquement ledit joint à ladite collerette; - un périmètre extérieur dudit joint est plus grand qu'un périmètre extérieur de ladite collerette de manière à ce qu'une i5 portion dudit joint est comprimée entre lesdites surfaces d'accouplement opposées lorsque ledit boîtier de moteur est fixé sur ledit boîtier d'engrenage; - ledit boîtier d'engrenage comprend des tenons de positionnement s'étendant dans le sens axial depuis un périmètre de la surface intérieure dudit boîtier d'engrenage, ladite collerette et ledit joint comprenant des découpes pour recevoir lesdits tenons lorsque ledit boîtier de moteur est fixé sur ledit boîtier d'engrenage. De nombreuses caractéristiques et de nombreux avantages de l'invention apparaîtront de la description détaillée de l'invention qui suit et des dessins joint, dans lesquels: Figure 1 est une vue éclatée d'un ensemble boîtier de moteur de la présente invention; Figure 2 est une vue en perspective du boîtier de moteur de la présente invention; Figure 3 est une vue en perspective des ensembles engrenage et de porte-balais construits conformément à la présente invention; Figure 4 est une vue en coupe d'un ensemble moteur de faible puissance incluant la présente invention; Figure 5 est une vue en plan d'un ensemble joint et porte- balais conforme à la présente invention; Figure 6 est une vue en plan du joint de la figure 5. Un ensemble moteur de faible puissance 10 est illustré dans les figures 1 et 4, comprenant un ensemble moteur 12 et un ensemble boîtier d'engrenage 14. L'ensemble moteur 12 est un moteur électrique conventionnel comprenant une portion d'induit io 16 voisine d'une portion de commutateur 18. La rotation de l'induit entraîne un arbre 20 qui se termine dans une transmission à vis sans fin 22. Lorsqu'elle est entraînée par l'arbre 20, la transmission à vis sans fin 22 fait tourner un pignon (non illustré) qui se trouve à l'intérieur de l'ensemble boîtier d'engrenage 14 qui peut être fixé à un arbre de sortie (non illustré) pour entraîner des mécanismes de réglage des sièges, des mécanismes de réglage des rétroviseurs extérieurs, des mécanismes de commande d'essuie-glace ou similaires. L'ensemble moteur comprend en plus au moins un électroaimant 24 fixé à l'intérieur d'un boîtier de moteur 26 qui entoure la portion d'induit 16 lorsque le moteur est entièrement assemblé. Le courant continu est fourni à la portion de commutateur 18 par le biais des balais 28 fixés de manière élastique à l'intérieur du porte-balais 30. Comme cela est connu dans l'art, le porte-balais 30 comprend un orifice central 32 pour recevoir l'arbre 20 et le commutateur 18 lorsque le moteur est complètement assemblé. Les balais sont disposés autour de l'orifice central 32 et sont précontraints avec des ressorts de manière à ce que les balais s'étendent normalement dans l'orifice central 32. Le porte-balais 30 est traditionnellement fixé à l'intérieur du boîtier de moteur 26 en utilisant des éléments d'attache tels que des vis. L'insertion d'un élément d'attache à travers une portion du porte-balais 30 et du boîtier 26 ajoute cependant une étape supplémentaire à la fabrication et provoque également une voie de pénétration supplémentaire pour l'humidité. Pour éliminer le besoin d'éléments d'attache, I'ensemble moteur 12 est conçu de telle manière que le porte-balais 30 s'aligne à proximité de la jonction entre le boîtier de moteur 26 et l'ensemble bottier d'engrenage 14. Comme l'illustrent mieux les figures 3 et 4, I'ensemble boîtier d'engrenage 14 comprend une surface d'accouplement 34 qui s'étend vers l'extérieur depuis l'ensemble boîtier d'engrenage io pour définir un logement de porte-balais 36. Le porte-balais 30 est dimensionné de manière à pouvoir tenir dans le logement 36. Pendant l'assemblage, une fois que le porte-balais 30 a été placé à l'intérieur du logement 36, une surface d'accouplement 38 du boîtier de moteur 26 est placé en relation de face-à-face opposée de la surface 34 et le boîtier de moteur 26 est fixé à l'ensemble boîtier d'engrenage 14. En se reportant aux figures 2 et 4, la surface d'accouplement 38 du boîtier de moteur qui vient s'opposer à la surface d'accouplement 34 du boîtier d'engrenage est une bride 40 dont le diamètre augmente, qui est plus large que le périmètre extérieur 42 de l'ensemble porte-balais 30 en son point le plus large, et plus étroit que le périmètre extérieur du porte-balais en son point le plus étroit. Comme l'illustre plus nettement la figure 5, I'ensemble porte-balais 30 comprend un boîtier de balais 44 avec une collerette 46 en saillie dans le sens radial. La collerette 46 n'est pas continue, mais intermittente, contient des entailles 48 à travers lesquelles passent des tenons de positionnement 50 (figure 3) qui s'étendent du logement de porte-balais 36 du boîtier d'engrenage lorsque le porte-balais 30 est introduit à l'intérieur du logement 36. Combinées, la collerette 46 et les entailles 48 correspondantes forment le périmètre extérieur 34 de l'ensemble porte-balais 30. En se référant de nouveau à la figure 4, le porte-balais 30 est inséré dans le boîtier de moteur 12 jusqu'à ce que le périmètre intérieur de la bride expansive 40 soit égal au périmètre extérieur 42 du porte-balais 30. À ce point, I'ensemble porte- balais 30 repose sur la bride 40 et la surface d'accouplement 34 du boîtier d'engrenage voisin. Dans un mode de réalisation préférentiel, la profondeur à laquelle l'ensemble porte-balais 30 peut être inséré dans le boîtier de moteur 12 est égale à l'épaisseur de la collerette 46, ce qui permet à la surface 0o supérieure 52 de la collerette d'être approximativement à fleur avec la surface d'accouplement 38 du boîtier du moteur 10 lorsque l'ensemble porte-balais 30 est introduit dans le boîtier de moteur. Lors de l'accouplement avec le boîtier d'engrenage, la jonction des surfaces d'accouplement opposées 34, 38 fixe l'ensemble porte-balais 30 en place, assurant ainsi l'alignement correct des balais 28 avec la portion de commutateur 18. La surface d'accouplement 34 du boîtier d'engrenage comprend en plus une feuillure 54 sur son périmètre qui offre un espace pour que la surface supérieure 52 de la collerette puisse s'élever au-dessus de la surface d'accouplement 38 du boîtier de moteur 12. Une telle construction élimine toute forme de mécanisme de serrage supplémentaire destiné à aligner correctement l'ensemble porte-balais 30 à sa place. Par conséquent, moins d'opérations d'usinage sont requises pour produire à la fois le boîtier de moteur 12 et l'ensemble porte- balais 30. De plus, du fait que l'ensemble porte-balais 30 est fixé en place par la jonction des surfaces d'accouplement 34, 38 plutôt que par l'alignement et l'attachement d'éléments d'attache à travers le boîtier du moteur et dans l'ensemble porte-balais, les tolérances d'usinage à la fois du boîtier de moteur 12 et du porte- balais 30 n'ont pas besoin d'être très précises, ce qui permet une production plus rapide et moins chère des ensembles moteurs. Toutefois, la jonction entre les surfaces d'accouplement opposées 34, 38 demeure un point d'entrée privilégié de l'humidité et, par conséquent, nécessite un joint d'étanchéité. L'une des surfaces d'accouplement 34 ou 38 comprend généralement une rainure usinée pour l'insertion d'un joint torique qui établit l'étanchéité entre les surfaces, ou alors un joint plat séparé est disposé entre les surfaces d'accouplement 34, 38 du boîtier de moteur et du boîtier d'engrenage au moment o elles sont jointes. Du fait que les joints plats ont tendance à se vriller, cette étape peut être laborieuse et peut ralentir la cadence du processus de production tout en n'empêchant pas avec une pleine 1o efficacité la pénétration d'humidité. La même chose est vrai en utilisant des joints toriques à la place des joints, car les joints toriques ont tendances à se torsader et/ou à s'enrouler, ce qui résulte en une étanchéité imparfaite. Dans un mode de réalisation préférentiel, un joint 56 est attaché mécaniquement au périmètre extérieur du porte-balais avant l'assemblage du moteur. Comme illustré dans les figures 3- 6, la collerette 46 du porte-balais 30 comprend en plus des goujons d'arrêt de joint 58 qui font saillie dans le sens axial et qui viennent se loger dans les fentes correspondantes 60 façonnées en des endroits prédéterminés autour du joint 56. Les goujons d'arrêt 58 retiennent mécaniquement le joint 56 sur la collerette radiale 46 du porte-balais. Le joint 56 comprend en plus des découpes 62 (figure 6) qui correspondent aux entailles 48 dans la collerette 46 du porte-balais à travers lesquelles passent les tenons de positionnement 54 du boîtier d'engrenage 50 pendant l'assemblage du moteur. Le joint 56 est de préférence réalisé dans un matériau résilient conçu pour être comprimé entre les brides opposées 34, 38 et a une épaisseur suffisante pour établir l'étanchéité de la jonction contre l'humidité tout en évitant l'oscillation ou la vibration du porte-balais 30. Le fait d'inclure un joint 56 dans la jonction entre le boîtier de moteur 12 et l'ensemble boîtier d'engrenage 14 permet en outre de positionner le porte-balais 30 par rapport à la portion de commutateur 18 tout en éliminant la nécessité d'un ajustage précis entre le boîtier de moteur 10, le porte-balais 30 et l'ensemble boîtier d'engrenage 14. De plus, le joint agit conjointement avec la collerette 46 du porte-balais pour forcer la collerette dans la feuillure 54, fixant ainsi le porte-balais à sa place. De même, les tenons de positionnement du boîtier d'engrenage 50 passeront à travers les entailles respectives 48, 62 dans le porte-balais 30 et dans le joint 56, ce qui résulte en un ensemble moteur bien aligné et évite également tout mouvement io de rotation du porte-balais pendant le fonctionnement du moteur. De plus, le fait de retenir le joint 56 sur les goujons d'arrêt 58 qui font saillie de la collerette 46 du porte-balais 30 évite que le joint se vrille et garantit ainsi une bonne mise en place du joint entre les surfaces d'accouplement 34, 38. Les goujons d'arrêt 58 permettent en plus de pré-assembler l'ensemble porte-balais 30. L'attachement du joint 56 directement au niveau des goujons d'arrêt 58 sur le porte-balais peut être effectué avant la production, ce qui donne lieu à une ligne de production plus rentable et rend l'éventuel assemblage du moteur plus fluide. De plus, la fixation du joint dans l'ensemble porte-balais avant la production améliore le contrôle qualité en permettant à l'opérateur chargé de la production de vérifier instantanément la présence du joint pendant le déroulement de la production, garantissant ainsi que les unités produites répondent systématiquement aux spécifications. Par conséquent, la présente invention utilise à la fois l'ensemble portebalais et le joint pour éliminer le besoin de mécanismes de serrage supplémentaires qui garantissent l'alignement des balais à l'intérieur du commutateur, pour garantir que le joint repose à plat et assure une parfaite étanchéité lorsque le boîtier du moteur et le boîtier d'engrenage sont accouplés et pour permettre le pré-assemblage du porte- balais et éliminer ainsi une étape qui ralentit la cadence dans le processus de production de l'ensemble moteur. O10 Il convient de comprendre que différentes variantes des modes de réalisation de l'invention décrits ici peuvent être employées pour réaliser l'invention. Il est prévu que les revendications suivantes définissent le domaine d'application de5 l'invention et que la méthode et l'appareil dans le cadre du domaine d'application de ces revendications et leurs équivalents sont couverts par celui-ci. l1 REVENDICATIONS 1. Ensemble motoréducteur (10) comprenant - un boîtier d'engrenage (14) et un boîtier de moteur (12) pour fixer celui-ci, lesdits boîtiers ayant des surfaces d'accouplement (34, 38) opposées correspondantes; - un moteur à insérer dans ledit boîtier de moteur (12), ledit moteur comprenant un porte-balais (30) pour aligner une pluralité de balais (28) avec une portion de commutateur (18) dudit moteur; - ledit porte-balais (30) comprenant une collerette (46) s'étendant vers l'extérieur, un périmètre extérieur (42) de ladite collerette (46) étant légèrement plus grand qu'un périmètre de la surface intérieure de ladite surface d'accouplement (38) du boîtier de moteur de manière à ce qu'une portion de ladite collerette (46) repose sur ladite surface d'accouplement (28) dudit boîtier de moteur lorsque ledit porte-balais (30) est inséré dans ledit boîtier de moteur (12). 2. Ensemble motoréducteur (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en plus un joint (56) fixé mécaniquement à ladite collerette (46), ledit joint (56) étant comprimé entre lesdites surfaces d'accouplement opposées (34, 38) lorsque ledit boîtier de moteur (12) est fixé sur ledit boîtier d'engrenage (14). 3. Ensemble motoréducteur (10) selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite collerette (46) comprend en plus des goujons d'arrêt (58) s'étendant dans le sens axial et ledit joint (56) comprend des entailles correspondantes (60) pour recevoir lesdits goujons d'arrêt (58) pour fixer ainsi mécaniquement ledit joint (56) à ladite collerette (46). 4. Ensemble motoréducteur (10) selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'un périmètre extérieur dudit joint (56) est plus grand qu'un périmètre extérieur (42) de ladite collerette (46) de manière qu'une portion dudit joint (56) étant comprimée entre lesdites surfaces d'accouplement opposées (34, 38) lorsque ledit boîtier de moteur (12) est fixé sur ledit boîtier d'engrenage (14). 5. Ensemble motoréducteur (10) selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit boîtier d'engrenage (14) comprend des tenons de positionnement (50) s'étendant dans le sens axial depuis un périmètre de la surface intérieure dudit boîtier d'engrenage (14), ladite collerette (46) et ledit joint (56) comprenant des découpes (62) pour recevoir lesdits tenons (50) lorsque ledit boîtier de moteur (12) est fixé sur ledit boîtier io d'engrenage (14). 6. Ensemble motoréducteur électrique (10) comprenant un boîtier de moteur (12) fixé sur un boîtier d'engrenage (14) le long de surfaces d'accouplement opposées (34, 38), le boîtier de moteur (12) contenant une portion d'armature (16) adjacente à au moins un électroaimant (24), une portion de commutateur (18) reliée électriquement à la portion d'armature (16) et une tige d'armature (20) fixée à la portion de commutateur (18), le boîtier de moteur (12) fixé sur un boîtier d'engrenage (14) de manière que la tige d'armature (20) s'engage dans un pignon à l'intérieur du boîtier d'engrenage (14), un porte-balais (30) pour aligner au moins un balai (28) avec la portion de commutateur (18), et comprenant un corps dimensionné pour venir se loger dans le boîtier de moteur (12), ledit corps comprenant une collerette (46) s'étendant vers l'extérieur dans le sens radial, un périmètre extérieur (42) de ladite collerette (46) étant légèrement plus grand qu'un périmètre de la surface intérieure de ladite surface d'accouplement (38) du boîtier de moteur de manière qu'une portion de ladite collerette (46) repose sur ladite surface d'accouplement (38) dudit boîtier de moteur lorsque ledit porte- balais (30) est inséré dans ledit boîtier de moteur (12). 7. Ensemble motoréducteur (10) selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend en plus un joint (56) fixé mécaniquement à ladite collerette (46), ledit joint (56) étant comprimé entre lesdites surfaces d'accouplement opposées (34, 38) lorsque ledit boîtier de moteur (12) est fixé sur ledit boîtier d'engrenage (14). 8. Ensemble motoréducteur (10) selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite collerette (46) comprend en plus des goujons d'arrêt (58) s'étendant dans le sens axial et ledit joint (56) comprend des entailles correspondantes (60) pour recevoir lesdits goujons d'arrêt (58) pour fixer ainsi mécaniquement ledit joint (56) à ladite collerette (46). 9. Ensemble motoréducteur (10) selon la revendication 8, io caractérisé en ce qu'un périmètre extérieur dudit joint (56) est plus grand qu'un périmètre extérieur (42) de ladite collerette (46) de manière qu'une portion dudit joint (56) est comprimée entre lesdites surfaces d'accouplement opposées (34, 38) lorsque ledit boîtier de moteur (12) est fixé sur ledit boîtier d'engrenage (14). 10. Ensemble motoréducteur (10) selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit boîtier d'engrenage (14) comprend des tenons de positionnement (50) s'étendant dans le sens axial depuis un périmètre de la surface intérieure dudit boîtier d'engrenage (14), ladite collerette (46) et ledit joint (56) comprenant des découpes (62) pour recevoir lesdits tenons (50) lorsque ledit boîtier de moteur (12) est fixé sur ledit boîtier d'engrenage (14).