Brevet FR2832266A1 — publié le 20030516

MOTOREDUCTEUR A CAPTEUR DE COUPLE L'invention concerne de façon générale les motoréducteurs de lève-vitres et plus particulièrement les motoréducteurs de lève-vitres à capteur de couple. Les vitres de lève-vitres sont de plus en plus fréquemment entraînées par des moteurs électriques. Il est possible qu'un objet ou que la main d'une personne se trouve accidentellement sur le trajet de montée de la vitre et se coince entre le sommet de la vitre et le montant de la portière, ce qui peut occasionner divers dommages ou blessures. Différents dispositifs sont connus pour arrêter le mouvement de la vitre ou pour imposer la redescente de la vitre. Ainsi, le document US 5 296 658 utilise des joints de vitre contenant des capacités ou des fibres optiques. Les caractéristiques de ces joints sont modifiées lors du pincement d'un objet, ce qui fournit un signal de pincement pour agir sur l'entraînement de la vitre. Cependant, ces joints sont d'une part coûteux, et ils détériorent d'autre part l'esthétique du véhicule car ils sont volumineux et apparents. Les documents US 6 086 177, DE 3034114 et DE 4 442 171 décrivent la mesure d'informations relatives au moteur d'entraînement pour la détection d'un pincement. Le document DE 3034114 propose la mesure de la vitesse de rotation du moteur électrique, le document DE 4 442 171 propose la mesure de l'intensité électrique de ce moteur et le document US 6 086 177 propose de mesurer une autre caractéristique du moteur. Une variation des informations mesurées permet de déterminer le pincement d'un objet. Cependant, ces procédés présentent des inconvénients. Du fait des caractéristiques du moteur électrique, notamment son inertie, son impédance ou sa vitesse ou son flux, il existe un temps de réponse relativement élevé entre le pincement d'un objet et la détection de ce pincement. Le temps de réponse est typiquement de l'ordre de 25ms. L'effort d'entraînement de la vitre peut entre-temps augmenter sensiblement en occasionnant des blessures. La force de pincement peut également dépasser les seuils définis dans des normes, ce qui rend difficile l'homologation du véhicule. Il est également connu d'effectuer des traitements sur les informations mesurées pour compenser ce temps de réponse. Cependant, les composants électriques utilisés pour effectuer ce traitement présentent des caractéristiques qui dérivent en vieillissant. Un temps de réponse considérable peut alors réapparaître. Il existe donc un besoin pour un motoréducteur ou un lève-vitre résolvant un ou plusieurs de ces inconvénients. Ainsi, l'invention propose un motoréducteur de lève- vitre comprenant : - un moteur électrique comprenant un arbre de moteur ; - une transmission présentant : - une entrée entraînée par l'arbre de moteur et une sortie motrice ; - un amortisseur accouplant l'entrée et la sortie de la transmission ; et - un capteur du couple transmis par l'amortisseur. Selon une variante, le capteur comprend un dipôle avec une impédance fonction du couple de transmission de l'amortisseur. Selon une autre variante, la transmission comprend un engrenage accouplé à l'entrée et un tambour accouplé à la sortie, l'amortisseur présente une fente déformable avec l'engrenage agissant sur une première face et le tambour agissant sur une deuxième face, et le capteur est disposé dans la fente. Selon encore une variante, l'amortisseur présente globalement une forme cylindrique, la fente s'étendant dans une direction radiale de l'amortisseur. Selon encore une autre variante, lesdites faces de la fente présentent chacune une surface conductrice, susceptibles de former ensemble une aire de contact variable. On peut en outre prévoir qu'une des surfaces est en métal et que l'autre surface est en carbone. Selon une variante, le capteur est une jauge piézorésistive. Selon une autre variante, le motoréducteur comprend en outre un transformateur, le capteur étant relié à un bobinage secondaire du transformateur. Selon encore une variante, l'amortisseur est disposé contre une face de l'engrenage et en ce que le bobinage secondaire est disposé sur la face opposée de l'engrenage. Selon encore une autre variante, l'engrenage est disposé dans un carter de motoréducteur, le bobinage primaire du transformateur est disposé sur une face du carter en vis-à-vis du bobinage secondaire. L'invention a également pour objet un lève-vitre comprenant un motoréducteur, un curseur de vitre entraîné par la sortie de la transmission. Selon une variante, le lève-vitre comprend en outre un interrupteur interrompant l'entraînement du curseur lorsque la mesure du capteur dépasse un seuil de déclenchement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation de l'invention, donnée à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés qui montrent : figure 1, une vue schématique d'un lève-vitre avec motoréducteur selon l'invention ; figure 2, une vue de détail d'une roue et d'un amortisseur de la transmission de la figure 1 au repos ; figure 3, une vue de détail d'une roue et d'un amortisseur de la transmission de la figure 2 au cours de la remontée d'une vitre ; figure 4, une vue de détail d'une roue et d'un amortisseur de la transmission au repos d'un autre mode de réalisation ; figure 5, une vue de détail de la roue et de l'amortisseur de la transmission de la figure 4 au cours de la remontée de la vitre ; figure 6, une représentation schématique de l'impédance électrique d'un capteur non chargé comme aux figures 2 et 4 ; figure 7, une représentation schématique de l'impédance électrique d'un capteur chargé comme aux figures 3 et 5 ; figure 8, une vue de détail d'une roue et d'un amortisseur selon un troisième mode de réalisation ; figure 9, une vue en perspective d'une roue retournée avec un bobinage secondaire ; figure 10 une vue en perspective schématique d'un motoréducteur de l'invention incluant un circuit de mesure ; figure 11, une représentation schématique d'un mode de réalisation du circuit de mesure avec le capteur ; figure 12, une représentation schématique d'un deuxième mode de réalisation d'un circuit de mesure et d'un capteur. L'invention propose un motoréducteur de lève-vitre incluant un moteur électrique comprenant un arbre de moteur. Le motoréducteur comprend également une transmission présentant une entrée entraînée par l'arbre de moteur et une sortie motrice et un amortisseur accouplant l'entrée et la sortie de la transmission. Le motoréducteur inclut-un capteur du couple transmis par l'amortisseur. L'invention permet d'obtenir un signal électrique de pincement exploitable directement pour détecter un pincement. La figure 1 représente un lève-vitre 1 selon un mode de réalisation de l'invention. Ce lève-vitre comprend un curseur 2 entraînant une vitre non représentée. Le curseur 2 est lui-même entraîné par un câble 3. Le câble 3 est entraîné par le tambour 4 d'un motoréducteur 5. Un amortisseur 6 accouple le tambour 4 à une roue 7 de réducteur. L'accouplement du tambour et de la roue par l'intermédiaire de l'amortisseur permet de faire varier leur position angulaire relative en absorbant les chocs. La roue dentée 7 engrène sur une vis sans fin 8, réalisée par exemple sur une extrémité d'un arbre de moteur 9. Le moteur 10 et la transmission par roue 7 et vis sans fin 8 peut être réalisée de façon connue en soi. La figure 2 présente plus en détail l'amortisseur et la roue du lève-vitre selon un premier mode de réalisation. L'amortisseur 6 présente globalement une forme de cylindre avec des encoches 11 et 16 réalisées sur sa périphérie radiale. L'amortisseur est logé dans un carter du motoréducteur 5. Il présente une ouverture centrale. L'amortisseur 6 est guidé et maintenu axialement par un arbre 21 passant par l'ouverture centrale. Cet arbre peut être fixé sur le carter 22 du motoréducteur 5. L'amortisseur 6 présente trois encoches 18 de fixation dans lesquelles des nervures 12 de la roue 7 s'insèrent. Une nervure 12 peut appliquer un effort sur une face de l'encoche 18 correspondante. La roue dentée 7 et l'amortisseur 6 sont ainsi accouplés. L'amortisseur présente également trois encoches 16 pour l'insertion de plots 17 du tambour 4, représentés en section transversale. Une face d'une encoche 16 peut ainsi appliquer un effort sur un plot correspondant. L'amortisseur 6 et le tambour 4 sont ainsi accouplés en rotation autour de l'arbre 21. Ces encoches 12 sont décalées par rapport aux encoches 18. Les encoches 16 et 18 sont de préférence en nombre égal et l'angle entre une encoche 16 et une encoche 18 adjacente est approximativement le même pour toutes les encoches. Une fente déformable 11 est ménagée dans l'amortisseur entre une encoche 16 et une encoche 18. Cette fente s'étend de préférence radialement de l'ouverture centrale jusqu'à la périphérie radiale. Cette fente peut également séparer de part en part l'amortisseur. La fente 11 présente deux faces opposées sur lesquelles sont ménagées des surfaces conductrices 13 et 14. Au repos, l'aire de contact SI entre les surfaces conductrices 13 et 14 est minimale ou nulle. La partie 23 de l'amortisseur supportant la surface conductrice 13 est calée contre une nervure 12. La partie 24 de l'amortisseur supportant la surface conductrice 14 est calée contre un plot 17. On peut utiliser une partie 23 fixe par rapport à la nervure 12 ou peu déformable. La partie 24 se déforme alors en augmentant l'aire de contact entre les surfaces conductrice 13 et 14. La fente et les surfaces de contact forment ainsi un capteur du couple de transmission de l'amortisseur, comme cela est expliqué par la suite. La figure 3 représente la roue et l'amortisseur sous charge lors d'une remontée de la vitre. Une nervure 12 entraîne la partie 23 de l'amortisseur. Un plot 17 applique un effort de résistance sur la partie 24 de l'amortisseur. On a alors une partie 23 menante et une partie 24 menée. Du fait de l'effort résistant, la partie 24 de l'amortisseur est déformée ou déplacée. L'aire de contact entre les surfaces conductrices 13 et 14 augmente alors jusqu'à une valeur S2 supérieure à SI. Les figures 4 et 5 représentent un deuxième mode de réalisation de l'invention. Dans ce mode de réalisation, les parties 23 et 24 se déforment toutes les deux. Les surfaces 13 et 14 présentent au repos un écartement qui décroît en se rapprochant de la périphérie radiale de l'amortisseur. A la figure 5, l'amortisseur est sous charge lors d'une remontée de la vitre. Les parties 23 et 24, ainsi que les surfaces conductrices 13 et 14 se déforment. L'aire de contact augmente sensiblement proportionnellement à la charge. Ce mode de réalisation permet d'obtenir une aire de contact entre les surfaces conductrices 13 et 14 sensiblement proportionnelle au couple d'entraînement. Les surfaces conductrices et l'amortisseur sont conformées de sorte que l'aire de contact augmente encore lorsqu'on dépasse le seuil d'effort de pincement. La figure 6 représente le capteur des figures 2 ou 4 au repos sous forme de rhéostat. L'aire de contact entre les surfaces conductrices de la fente varie en fonction de la charge. L'impédance électrique du capteur est inversement proportionnelle à cette aire de contact. Ainsi, comme représenté à la figure 7, l'impédance du capteur des figures 3 et 5 diminue sous charge. Une augmentation de l'effort d'entraînement du curseur, et par conséquent du couple d'entraînement provoque alors une diminution de l'impédance de contact. On utilise de préférence des matériaux à faible résistivité pour réaliser les surfaces conductrices de la fente. On peut réaliser les surfaces conductrices avec une couche de cuivre ou de carbone. On utilise de préférence un revêtement de cuivre sur la face fixe de la fente. On utilise alors de préférence un revêtement de carbone sur la face mobile de la fente. La couche de carbone est plus souple que la couche de cuivre. Elle se déforme ainsi mieux lorsque l'amortisseur est chargé. La sensibilité du capteur à la déformation est ainsi accrue car la couche de carbone adopte mieux la forme de la couche de cuivre. L'utilisation de revêtements de carbone facilite également la fabrication du capteur. Ces surfaces peuvent être réalisées sous forme de feuillets collés sur les faces de la fente. Selon un autre mode de réalisation représenté à la figure 8, les deux faces de la fente sont en contact avec un capteur piézorésisitif 15. On peut utiliser un capteur piézorésisitif connu en soi et disponible dans le commerce, dont l'impédance électrique augmente proportionnellement à l'effort qui est appliqué sur ses deux faces. Le capteur peut également utiliser un capteur présentant une capacité, une inductance ou plus généralement une impédance dont la valeur varie en fonction de l'effort qui lui est appliqué. Un tel capteur est compact et peut présenter des bornes prêtes à être connectées. On peut dans le cadre de l'invention disposer le capteur sur d'autres organes de transmission que ceux décrits auparavant. On place cependant de préférence le capteur sur un organe de transmission présentant un module d'élasticité de l'ordre de 2500N/mm2, afin d'avoir une amplitude de déformation élevée et par conséquent une mesure de couple précise. On peut bien entendu également utiliser une surface conductrice déformable réalisée sur l'amortisseur, agissant sur une surface conductrice réalisée par exemple sur un plot du tambour. Il est cependant préférable d'utiliser des surfaces conductrices réalisées sur une même pièce, en l'occurrence l'amortisseur dans les deux premiers modes de réalisation décrits. Les surfaces conductrices 13 et 14 présentent chacune une connexion électrique, respectivement 25 et 26. Ces connexions 25 et 26 relient chacune des surfaces conductrices à une extrémité d'un bobinage secondaire 27 représenté à la figure 9. Le bobinage secondaire forme un transformateur avec un bobinage primaire fixe par rapport au stator du moteur et qui sera décrit par la suite. Ce transformateur peut par exemple être inclus dans un circuit de mesure pour transmettre le signal du capteur à une partie fixe par rapport au rotor du circuit de mesure. La roue dentée peut ainsi présenter deux perçages pour permettre le passage des connexions jusqu'à la face arrière 28 de la roue dentée. Le bobinage secondaire peut être monté sur la face arrière de la roue dentée. On peut par exemple réaliser une rainure 29 sur cette face pour insérer le bobinage secondaire 27. Le bobinage 27 ne fait ainsi pas saillie par rapport à la face arrière 28. Le bobinage secondaire interagit avec un bobinage primaire. L'intensité électrique parcourant le bobinage primaire est inversement proportionnelle à l'impédance globale de l'ensemble formé par le capteur, bobinage secondaire compris. L'intensité parcourant le bobinage primaire est ainsi représentative de l'état du capteur. Le signal du capteur peut ainsi être transmis depuis la roue en mouvement vers la partie fixe d'un circuit de mesure, sans utiliser de contact électrique entre la partie fixe et la partie mobile. Le lève-vitre reste ainsi de fabrication simple et présente de faibles risques d'usure du dispositif de capture et de mesure. Le bobinage primaire peut facultativement être placé sur le carter 22 en vis-àvis du bobinage secondaire. Le bobinage primaire 31 est de préférence placé sur une paroi extérieure du carter 22. La distance entre le bobinage primaire et le bobinage secondaire est de préférence inférieure à 10 mm. On utilisera de préférence une épaisseur de carter inférieure à 3mm au niveau du bobinage primaire. Le carter est également réalisé dans un matériau présentant une perméabilité magnétique supérieure à 1 au niveau du bobinage primaire. On peut par exemple réaliser cette partie du carter en PBT chargé à 30% en fibre de verre, ou encore en PA 6-6. On peut également prévoir d'accroître la perméabilité magnétique à l'aide de charges métalliques intégrées dans une matrice formant le carter. Ces différentes caractéristiques permettent d'augmenter l'amplitude du signal perçu par le bobinage primaire. On limite ainsi également les risques d'interférences avec d'autres éléments électromagnétiques. Selon des variantes, on peut prévoir de réaliser les bobinages 27 ou 31 respectivement par impression sur la roue dentée ou le carter. On va maintenant décrire de façon détaillée différents circuits de mesure susceptibles d'être connectés au capteur. La figure 10 représente une vue en perspective schématique d'un motoréducteur selon l'invention incluant un circuit de mesure et un capteur de couple. Le capteur de couple 15 est connecté au bobinage secondaire 27 du transformateur du circuit de mesure 30. La disposition respective des bobinages primaire 31 et secondaire 27 peut être choisie comme cela a été décrit auparavant. Le bobinage primaire 31 est ainsi fixé sur une face du carter en vis-à-vis de la roue dentée. Le bobinage primaire 31 est inclus dans une partie fixe du circuit de mesure. La partie fixe est fixe par rapport au stator du moteur 10. La figure 11 représente une variante, dans laquelle on utilise un capteur piézorésistif. Le circuit de mesure est alimenté par une source de tension alternative 32. Pour un effort donné appliqué sur le capteur 15, on obtient une impédance donnée de l'ensemble formé par le capteur 15 et les bobinages 27 et 31. Pour une impédance donnée de cet ensemble, on obtient une tension correspondante aux bornes du bobinage primaire 31. Le bobinage 31 est ici intégré dans un pont de Wheatstone 34. Ainsi, le couple de transmission du moteur génère un déséquilibre du pont de Wheatstone. Ce déséquilibre génère une tension correspondante aux bornes d'un amplificateur 35. Le couple de transmission est ainsi transformé en un signal de tension disponible dans une partie fixe du motoréducteur. Ce signal de tension est par exemple renvoyé vers un interrupteur ou un dispositif de traitement annexe 33. Ce dispositif de traitement 33 peut par exemple extrapoler une valeur de force d'entraînement du curseur ou du couple fourni par le moteur à partir du signal du capteur. Ce signal peut ensuite être comparé à un seuil de pincement prédéterminé. Le dispositif de traitement ou un microprocesseur annexe peut interrompre l'alimentation du moteur pour stopper la montée de la vitre en cas de détection de pincement. Le dispositif de traitement peut également commander un freinage mécanique du moteur pour renforcer le ralentissement de montée de la vitre. Le dispositif de traitement 33 peut également comprendre un dispositif de compensation de température. Le signal fourni par le circuit de mesure peut ainsi être corrigé en fonction de sa température ambiante. On limite ainsi le risque d'une détection erronée d'un pincement. La figure 12 présente une autre variante, dans laquelle on utilise un capteur 15 piézocapacitif. Le bobinage primaire 31 est dans ce cas placé en série avec une résistance shunt 36. Pour une impédance donnée de l'ensemble formé par le capteur et les bobinages, on obtient une tension correspondante aux bornes de la résistance 36. Le couple de transmission est ainsi également transformé en un signal de tension disponible dans une partie fixe du motoréducteur. On utilise de préférence un ensemble incluant un capteur et un circuit de mesure associé qui présente une fréquence de résonance comprise entre 95 et 105 KHz, lorsque le couple appliqué sur le capteur est nul. On peut par exemple prévoir d'exciter le circuit de mesure avec une alimentation présentant une fréquence de 100 KHz. Les variations de charge dues à un couple appliqué sur la transmission, induisent alors une variation de la fréquence de résonance de l'ensemble incluant le circuit de mesure et le capteur qui peut être mesurée. L'invention a également pour objet un lève-vitre incluant un motoréducteur du type décrit précédemment. On peut prévoir de monter la partie fixe du circuit de mesure sur une pièce structurelle du lève-vitre et non sur le motoréducteur lui-même. On peut prévoir de façon générale un circuit de mesure présentant une partie fixe qui ne soit pas directement solidaire du motoréducteur. Ce lève-vitre peut comprendre une structure générale connue en soi, incluant un tambour d'enroulement de câble, un câble entraînant un curseur, un rail de guidage de curseur et une vitre fixée sur le curseur. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux exemples et modes de réalisation décrits et représentés, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art. Ainsi, en ce qui concerne le capteur, bien qu'on ait décrit le tambour avec trois encoches 16 et trois encoches 18, on peut bien entendu prévoir un nombre d'encoche différent. On peut également prévoir d'utiliser des formes de nervures et de plots différentes. On peut également utiliser tout moyen d'accouplement adéquat entre l'amortisseur et le tambour d'une part et l'amortisseur et la roue d'autre part. L'invention n'est pas non plus limitée au transfert du signal du capteur vers une partie fixe au moyen d'un transformateur. On peut également envisager d'autres moyens tels que des balais frottant sur une garniture de contact. L'invention n'est pas non plus limitée aux combinaisons de capteur et de circuits de mesure décrits. REVENDICATIONS 1-Motoréducteur (5) de lève-vitre (1) comprenant : - un moteur électrique (10) comprenant un arbre de moteur (9) ; - une transmission présentant : - une entrée (7) entraînée par l'arbre de moteur (9) et une sortie motrice (4) ; - un amortisseur (6) accouplant l'entrée (7) et la sortie (4) de la transmission ; et - un capteur du couple (13,14, 15) transmis par l'amortisseur (6). 2-Le motoréducteur (5) de lève-vitre (1) de la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur (15) comprend un dipôle avec une impédance fonction du couple de transmission de l'amortisseur. 3-Le motoréducteur (5) de la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que : - la transmission comprend un engrenage (7) accouplé à l'entrée et un tambour (4) accouplé à la sortie ; - l'amortisseur (6) présente une fente déformable (11) avec l'engrenage agissant sur une première face et le tambour agissant sur une deuxième face ; et - le capteur (13,14, 15) est disposé dans la fente (11). 4-Le motoréducteur de la revendication 3, caractérisé en ce que l'amortisseur présente globalement une forme cylindrique, la fente s'étendant dans une direction radiale de l'amortisseur. 5-Le motoréducteur de la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que lesdites faces de la fente présentent chacune une surface conductrice (13,14), susceptibles de former ensemble une aire de contact variable. 6-Le motoréducteur de la revendication 5, caractérisé en ce qu'une des surfaces est en métal et l'autre surface est en carbone. 7-Le motoréducteur de l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le capteur est une jauge piézorésistive (15). 8-Le motoréducteur de l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un transformateur, le capteur (13,14, 15) étant relié à un bobinage secondaire (27) du transformateur. 9-Le motoréducteur de la revendication 8, caractérisé en ce que l'amortisseur est disposé contre une face de l'engrenage et en ce que le bobinage secondaire est disposé sur la face opposée de l'engrenage. 10-Le motoréducteur de la revendication 9, caractérisé en ce que : l'engrenage est disposé dans un carter (22) de motoréducteur ; - le bobinage primaire du transformateur est disposé sur une face du carter en vis-à-vis du bobinage secondaire. 11-Lève-vitre (1) comprenant : - un motoréducteur (5) selon l'une des revendications précédentes ; et - un curseur de vitre (2) entraîné par la sortie de la transmission. 12-Le lève-vitre de la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un interrupteur interrompant l'entraînement du curseur lorsque la mesure du capteur dépasse un seuil de déclenchement.