Brevet FR2893575A1 — publié le 20070525

La présente invention concerne un dispositif d'entraînement destiné notamment à l'entraînement d'un essuie-glace ainsi qu'un essuie-glace muni d'un tel dispositif d'entraînement. Cette invention concerne plus particulièrement les mouvements rotatifs alternatifs dans un sens puis dans un autre. De tels mouvements sont utilisés typiquement pour l'essuyage de pare-brises de véhicules (automobile, poids lourds, train, avion, etc.). Les dispositifs connus utilisés pour réaliser de tels mouvements, notamment pour l'essuyage de pare-brises, comportent généralement un moteur et un convertisseur mécanique réalisant d'une part une réduction de vitesse du moteur électrique et d'autre part des moyens permettant de transformer un mouvement de rotation en un mouvement de va-et-vient. Dans un tel dispositif, l'axe du moteur tourne toujours dans le même sens, plus ou moins rapidement. Un système de type bielle et vilebrequin assure par exemple la transformation du mouvement rotatif en un mouvement alternatif. De tels dispositifs présentent plusieurs inconvénients. Ils sont tout d'abord encombrants. Il faut en effet prévoir un espace pour effectuer la transformation de mouvement rotatif en mouvement de va-et-vient. De plus, le convertisseur mécanique a une masse non négligeable. Ceci entraîne un coût de matière à la fabrication mais surtout il s'agit d'une masse qui est le plus souvent embarquée à bord d'un véhicule. Il est donc intéressant de limiter la masse de ce dispositif pour diminuer la masse globale du véhicule. Enfin, compte tenu des nombreuses liaisons mécaniques, les convertisseurs mécaniques généralement utilisés ont un mauvais rendement mécanique. La présente invention a alors pour but de fournir un dispositif d'entraînement pouvant être utilisé par exemple pour entraîner un essuie-glace et présentant un encombrement réduit. Ce dispositif présentera de préférence une masse réduite ainsi qu'un bon rendement mécanique. À cet effet, l'invention propose un dispositif d'entraînement pour réaliser un mouvement alternatif rotatif, destiné notamment à l'entraînement d'un essuie-glace, comportant un moteur électrique d'entraînement présentant un arbre de sortie. Selon l'invention, le moteur est un moteur capable d'entraîner son arbre de sortie dans un premier sens de rotation et dans le sens de rotation inverse, et 2 le dispositif d'entraînement comporte des moyens de gestion électroniques du moteur pour commander d'une part le sens de rotation du moteur et d'autre part la vitesse de rotation de celui-ci. Un tel dispositif d'entraînement peut être monté directement sur un essuie-glace ou autre dispositif à mouvement alternatif. Il n'est plus nécessaire de prévoir un dispositif convertisseur pour transformer le mouvement rotatif du moteur en un mouvement alternatif. Ceci permet de réaliser à la fois un gain de volume et un gain de masse non négligeables. Dans un tel dispositif d'entraînement, le moteur est de préférence un moteur sans balais. Ce type de moteur est adapté à la présente utilisation et permet avec une grande fiabilité de tourner dans un sens puis dans l'autre, même avec des changements de sens de rotation fréquents. Ce moteur sans balais est avantageusement du type comportant un stator bobiné extérieur et un rotor magnétique central. Selon l'utilisation qui est faite du dispositif d'entraînement, notamment en termes de couple et de vitesse, ce dispositif peut également comporter un réducteur. Ce dernier présente par exemple d'une part une vis sans fin montée solidaire de l'arbre de sortie du moteur et d'autre part un engrenage solidaire de l'objet entraîné, par exemple un axe d'essuie-glace. Dans le cas d'un moteur avec un réducteur, le dispositif d'entraînement selon l'invention peut être disposé dans un boîtier comportant un premier compartiment recevant le moteur et un autre compartiment recevant le réducteur. Pour une meilleure gestion du dispositif d'entraînement, ce dernier comporte en outre des capteurs de position qui sont reliés aux moyens électroniques de gestion et de commande du moteur. Ces capteurs de position sont disposés par exemple dans le compartiment du boîtier recevant le réducteur. La position de ces capteurs peut être fixe (prédéterminée en usine) ou bien réglable pour permettre d'adapter l'amplitude du mouvement en sortie du dispositif d'entraînement. On peut envisager deux capteurs de fin de course pour un mouvement d'amplitude donnée mais si le mouvement présente diverses amplitudes, on peut alors prévoir un plus grand nombre de capteurs. La présente invention concerne également un système d'essuyage de pare-brise, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'entraînement tel que décrit ci-dessus. 3 Des détails et avantages de la présente invention ressortiront mieux de la description qui suit, faite en référence aux dessins schématiques annexés, sur lesquels : La figure 1 est une vue en perspective éclatée d'un système d'entraînement selon l'invention montrant également un arbre entraîné, La figure 2 est une vue en coupe longitudinale du système d'entraînement de la figure 1 en position montée, et La figure 3 illustre un exemple de zone de balayage d'un système d'essuyage de pare-brise selon l'invention. Au centre de la figure 1, on reconnaît un boîtier 2 présentant un premier compartiment 4, un second compartiment 6 et une patte de fixation 8. Le premier compartiment 4, à gauche sur la figure 1, présente une forme générale tubulaire cylindrique circulaire. II reçoit divers éléments représentés à gauche sur la figure 1 et notamment un rotor magnétique 10, un stator bobiné 12 et des roulements 14. II est fermé par un couvercle 16. Le rotor magnétique 10 et le stator bobiné 12 sont les principaux éléments d'un moteur électrique sans balais (désigné aussi parfois avec le terme anglais "brushless"). Ce moteur est logé dans le premier compartiment 4. Le stator bobiné 12 est monté directement à l'intérieur de l'enveloppe extérieure de forme cylindrique circulaire du premier compartiment 4. Le rotor magnétique 10 est monté sur les deux roulements 14. L'un de ces roulements est monté dans un premier palier (figure 2) se trouvant au niveau d'un passage entre les deux compartiments du boîtier 2 tandis que le second roulement est maintenu dans un palier ménagé dans le couvercle 16. Le second compartiment 6 reçoit quant à lui un réducteur présentant d'une part une vis sans fin 18 et un secteur denté 20. La vis sans fin 18 est montée à l'extrémité libre de l'axe du rotor magnétique 10 et en est solidaire. Le secteur denté 20 correspond à une portion de roue dentée. Les dents de ce secteur denté 20 sont réparties sur un arc de cercle. Le secteur denté 20 est monté sur un axe de transmission 22, par exemple à l'aide d'une clavette. Il vient en prise avec la vis sans fin 18. L'axe de transmission 22 porte par exemple un bras d'essuie-glace. Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 1, cet axe est guidé dans deux paliers. Un premier palier 24 est disposé au fond du second compartiment 6 4 du boîtier 2. Le second palier 26 est quant à lui disposé au niveau du passage de l'axe de transmission 22 au travers d'un élément de carrosserie 28 (représenté partiellement sur la figure 1). Dans la forme de réalisation représentée, la patte de fixation 8 est montée sur une face extérieure du second compartiment 6 et s'étend sur toute la longueur d'un côté du boîtier 2. Le second compartiment 6 sert également de logement à deux capteurs 30 (figure 2). Ces derniers permettent de détecter la position du secteur denté 20. Chaque capteur 30 est par exemple un capteur à effet Hall. La position de ces capteurs peut être fixe et prédéterminée en usine. Par contre, si l'on souhaite obtenir pour un essuie-glace une surface d'essuyage modulable, il est également possible de prévoir des moyens de réglage permettant de définir la surface d'essuyage. On peut aussi prévoir un plus grand nombre de capteurs 30 pour le cas notamment où l'amplitude de balayage est variable. Ainsi, sur un hélicoptère par exemple, à grande vitesse (de l'hélicoptère) la surface d'essuyage peut être réduite tandis qu'à vitesse réduite il est intéressant d'avoir une surface de balayage plus importante. En effet à grande vitesse le pilote regarde vers l'avant uniquement alors qu'à vitesse réduite, lors d'une manoeuvre, il peut avoir besoin de bien voir sur les côtés. L'amplitude de balayage peut dans ce cas varier en fonction de la vitesse du véhicule. Cette variation peut être gérée automatiquement. Le moteur sans balais utilisé est un moteur pouvant entraîner le rotor magnétique 10, et donc aussi son arbre et la vis sans fin 18 qui lui est solidaire, aussi bien dans un sens de rotation que dans le sens inverse. Une électronique d'alimentation est prévue pour l'alimentation électrique du moteur et des moyens électroniques de gestion et de commande permettent de piloter le moteur. Ces moyens électroniques ne sont pas représentés sur les dessins. Ils peuvent être logés par exemple dans un compartiment accolé au second compartiment 6 ou bien encore être tout à fait séparés du boîtier 2. Ces moyens électroniques permettent notamment de commander le sens de rotation du rotor magnétique 10, sa vitesse de rotation, son accélération, sa course, etc.. Ils comportent d'une part une électronique de commande moteur classique et d'autre part une électronique de gestion. Des capteurs, par exemple disposés sur l'axe du rotor magnétique 10, sont également utilisés pour une meilleure gestion du moteur sans balais. Ils permettent notamment de renseigner les moyens électroniques, notamment les moyens de gestion, sur la position angulaire de l'axe du rotor magnétique 10. II peut s'agir de capteurs de type magnétique, mécanique, optique, .. La figure 3 présente schématiquement une surface de balayage 32 destinée à être essuyée par un essuie-glace commandé par un dispositif d'entraînement représenté sur les figures 1 et 2. Cette surface de balayage 32 se présente sous la forme d'un secteur de par exemple 135 . Un premier bord 34 de ce secteur correspond à la position de repos de l'essuie-glace et le second bord 36 correspond à la limite de la surface essuyée ainsi qu'à la position de l'essuie-glace dans laquelle le sens de rotation s'inverse. Dans un fonctionnement en continu, le premier bord 34 correspond aussi à une position où se produit une inversion du sens de rotation de l'essuie-glace. À proximité de chacun des deux bords 34 et 36, l'essuie-glace subit une accélération lorsqu'il s'éloigne de ce bord et une décélération lorsqu'il se rapproche de ce bord. Ainsi deux zones 38 d'accélération/décélération sont représentées sur la figure 3. Un moteur tel que décrit ci-dessus peut subir une inversion de sens de rotation à une fréquence élevée (par exemple entre 60 et 120 fois à la minute) sans que cela ne nuise à la fiabilité du moteur. Les moyens électroniques de commande et de gestion du moteur lui permettent d'adopter toutes les configurations de pilotage souhaitées : accélération, décélération, intermittence avec vitesse réglable, arrêt, balayage en fonction d'indications données par un capteur de détection de pluie, amplitude de balayage variable, etc.. Ainsi, une très grande souplesse d'utilisation peut être obtenue. Grâce à la suppression du convertisseur mécanique que l'on trouve sur les dispositifs d'entraînement d'essuie-glace de l'art antérieur, l'invention permet de sensiblement diminuer la masse du dispositif d'entraînement d'un essuie-glace. Le gain est de l'ordre du kilogramme à plusieurs kilogrammes. La présente invention ne se limite pas à la forme de réalisation préférée décrite ci-dessus à titre d'exemple non limitatif. Elle concerne également toutes les variantes de réalisation à la portée de l'homme du métier dans le cadre des revendications ci-après. Ainsi par exemple, la présence d'un réducteur n'est pas obligatoire. Suivant le type d'utilisation en termes de couple, de vitesse et de rendement, un réducteur peut ou non être adapté en sortie du moteur. On remarque ici également que si un réducteur est prévu, il peut être d'un autre type que celui décrit plus haut. Le moteur utilisé peut également être d'un type différent de celui décrit plus haut. Ce moteur doit être capable de changer de sens de rotation fréquemment...FT: DISPOSITIF D'ENTRAINEMENT DESTINE NOTAMMENT A L'ENTRAINEMENT D'UN ESSUIE-GLACE REVENDICATIONS 1. Dispositif d'entraînement pour réaliser un mouvement alternatif rotatif, destiné notamment à l'entraînement d'un essuie-glace, comportant un moteur électrique d'entraînement présentant un arbre de sortie, caractérisé en ce que le moteur est un moteur capable d'entraîner son arbre de sortie dans un premier sens de rotation et dans le sens de rotation inverse, et en ce que le dispositif d'entraînement comporte des moyens de gestion électroniques du moteur pour commander d'une part le sens de rotation du moteur et d'autre part la vitesse de rotation de celui-ci. 2. Dispositif d'entraînement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur est un moteur sans balais. 3. Dispositif d'entraînement selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moteur comporte un stator bobiné (12) extérieur et un rotor magnétique (10) central. 4. Dispositif d'entraînement selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un réducteur (18, 20). 5. Dispositif d'entraînement selon la revendication 4, caractérisé en ce que le réducteur comporte d'une part une vis (18) sans fin montée solidaire de l'arbre de sortie du moteur et d'autre part un engrenage (20) solidaire de l'objet entraîné, par exemple un axe d'essuie-glace. 6. Dispositif d'entraînement selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il est disposé dans un boîtier (2) comportant un premier compartiment (4) recevant le moteur et un autre compartiment (6) recevant le réducteur (18, 20). 7. Dispositif d'entraînement selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des capteurs de position (30) reliés aux moyens de gestion électroniques du moteur. 8. Dispositif d'entraînement selon les revendications 6 et 7, caractérisé en ce que les capteurs (30) de position sont disposés dans le compartiment (6) du boîtier recevant le réducteur. 9. Dispositif d'entraînement selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que la position des capteurs (30) est réglable. 10. Système d'essuyage de pare-brise, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'entraînement selon l'une des revendications 1 à 9.