Brevet FR2972041A1 — publié le 20120831

Actionneur linéaire de type vis-écrou pour phare automobile dynamique La présente invention concerne un actionneur linéaire de type vis-écrou pour l'ajustement dynamique d'un phare automobile. Dans le domaine de l'automobile, des actionneurs linéaires sont utilisés pour le positionnement dynamique de phares, dans les plans horizontaux et verticaux, tels que décrits dans les publications US 6'641'292, US 2005/0046291 et US 2005/0174796. Les dispositifs décrits dans ces publications comportent un moteur pas-à-pas entraînant un système vis-écrou pour le déplacement linéaire d'un arbre solidaire d'une vis. Le moteur pas-à-pas permet de déplacer et positionner l'arbre de la vis rapidement, avec peu de pièces mécaniques et en utilisant une commande relativement simple. Dans des actionneurs conventionnels il peut y avoir certains jeux qui se manifestent lorsque l'on change de direction de déplacement de l'organe linéaire, ces jeux étant néfastes pour la précision de positionnement des phares, les vibrations et l'usure des composants. Par ailleurs, dans les systèmes conventionnels des changements de température influence négativement la précision de l'actionneur. Pour l'ajustement des phares automobiles, il est important de disposer d'un système vis-écrou dynamique et toujours précis et fiable, même dans des conditions environnementales extrêmes, en particulier pour des plages de températures allant de -40° C à 120° C, pouvant supporter des chocs et des vibrations importantes, tout en utilisant des composants ayant un faible encombrement, poids et prix de revient. Un but de l'invention est de réaliser un actionneur linéaire pour phare automobile dynamique qui est robuste, précis, fiable et performant pour une grande plage de température, mais qui reste compact et économe à fabriquer.30 Il est avantageux de réaliser un actionneur linéaire pour phare automobile dynamique qui est précis, fiable et économe sur une large amplitude thermique, et notamment de pouvoir travailler de manière performante à de basses températures. s II est avantageux de réaliser un actionneur linéaire pour phare automobile dynamique qui reste précis tout au long de sa durée de vie prévue, tenant compte des conditions environnementales thermiques et mécaniques difficiles. Il est avantageux de réaliser un actionneur linéaire pour phare automobile to dynamique comportant peu de pièces qui peuvent être facilement assemblées afin de réduire les coûts de fabrication et d'assemblage. Des buts de l'invention sont réalisés par un actionneur linéaire pour phare automobile dynamique selon la description qui suit. 1s Dans la présente invention, un actionneur linéaire pour phare automobile dynamique inclut un moteur comprenant un stator et un rotor tournant autour d'un axe de rotation, un système de vis linéaire comprenant un organe à déplacement linéaire et une partie de vis s'étendant le long de l'axe de rotation et couplé au rotor ou faisant 20 partie intégrante du rotor, des paliers supportant la partie de vis, et un support de la partie de vis comprenant une base s'étendant dans la direction de l'axe de rotation et des parois latérales s'étendant transversalement l'axe de rotation. Une desdites parois latérales est montée contre une face axiale du moteur ou fait partie d'une face axiale du moteur et une autre desdites parois latérales est distante du moteur et 25 supporte l'un des paliers. La base et la paroi latérale distante du moteur et la paroi latérale côté moteur sont solidaires et fait d'une pièce constitué uniquement ou principalement d'une feuille de métal étampée. La base du support a un coefficient de dilatation thermique inférieur à 30% d'écart 30 au coefficient de dilatation thermique de la partie de vis, permettant avantageusement d'avoir une bonne précision de positionnent de l'organe à5 commander sur une grande plage de température, en évitant un coincement du aux dilatations différentielles. La base du support et la partie de vis peuvent être fait du même matériau, ou de matériaux différents mais ayant des coefficients de dilatation proches. Selon une variante, la paroi latérale côté moteur est disposée contre ou fait partie d'une face axiale du moteur de laquelle s'étend la partie de vis. Selon une autre variante la paroi latérale côté moteur est disposée contre ou fait partie d'une face axiale du moteur distante de la partie de vis. io Dans une forme d'exécution, l'actionneur comprend un ressort disposé entre une épaule du support et une épaule de l'organe à déplacement linéaire, le ressort étant précontraint en compression ou en tension afin de pousser élastiquement l'organe à déplacement linéaire dans une direction axiale. Dans une forme d'exécution, 15 l'organe à déplacement linéaire comprend un dispositif de pince comprenant un crampon mobile engageant le filetage de la partie de vis et un ressort précontraint en tension ou en compression pour appliquer une force de serrage élastique entre le crampon et la partie filetée de l'organe à déplacement linéaire sur la partie de vis. Ces caractéristiques permettent avantageusement d'éliminer le jeu dans la 20 connexion filetée entre l'organe à déplacement linéaire et la vis. Dans une forme d'exécution, l'organe à déplacement linéaire comprend une partie limitatrice de course configurée pour buter contre au moins une butée fixée à ou faisant partie intégrante du support. La butée coopère avec la partie limitatrice de 25 course pour définir une position de référence pour le positionnement de l'organe à déplacement linéaire, par exemple au démarrage de l'actionneur. Le palier distant du moteur peut avantageusement comprendre une bille ou une surface essentiellement sphérique solidaire de la partie de vis insérée dans un 30 logement cylindrique complémentaire monté à la paroi latérale, le palier comprenant une paroi d'appui mobile et un ressort de rattrapage de jeu précontraint appuyant la 20 25 30 paroi mobile axialement contre la bille ou la surface essentiellement sphérique. Cela permet avantageusement d'éliminer le jeu axial dans le positionnement de la vis, même après une certaine usure des pièces. Dans une autre forme d'exécution, les paliers comprennent deux roulements, une étant précontraint par ressort pour également d'éliminer le jeu axial. La solution peut être combinée avec le réglage du jeu axial. Variante supplémentaire « hybride » roulement et pivot (cf. image). Le palier io pouvant être côté moteur ou à l'opposé. Le roulement peut également être placé de part et d'autre du moteur ou dans la face opposée au moteur. L'avantage de la variante « hybride » est que les charges élevées sont reprises de manière traditionnelle par le roulement. Le rattrapage du jeu axial par un ressort plus faible que les charges se fait par le palier. Il en résulte un système avantageux en 15 performances à froid comparé à la solution avec 2 roulements et plus économique en terme de coûts. D'autres buts et avantages de l'invention ressortiront des revendications, de la description de formes d'exécution ci aprés, et des dessins annexés, dans lesquels: la Fig. la est une vue en coupe d'un actionneur linéaire selon une première forme d'exécution de l'invention; la Fig. lb est une vue en perspective de la forme d'exécution selon la Fig. la; la Fig. 1c est une vue en coupe selon la ligne 1 c-1 c de la fig. la ; la Fig. 2a est une vue en coupe d'un actionneur linéaire selon une deuxième forme d'exécution de l'invention; la Fig. 2b est une vue en perspective de la forme d'exécution selon la Fig. 2a ; la Fig. 3a est une vue en coupe d'un actionneur linéaire selon une troisième forme d'exécution de l'invention; la Fig. 3b est une vue en perspective de la forme d'exécution selon la Fig. 3a ; la Fig. 4 est une vue en coupe similaire à la figure l c, mais avec des paliers pour la vis et le rotor sous forme de roulements à billes selon une variante; io la Fig. 5 est une vue en coupe similaire à la figure 1c, mais avec des paliers pour la vis et le rotor sous forme d'un roulement à billes et d'une bille côté moteur selon une autre variante; Faisant référence aux figures, un actionneur linéaire 1 pour phare automobile 15 dynamique comprend un moteur 2, de préférence un moteur pas-à-pas, avec un stator 3 comprenant une ou plusieurs bobines, et un rotor 4, 4'. L'actionneur linéaire comprend en outre un système de vis linéaire comprenant une partie de vis 6 s'étendant du rotor, un organe de déplacement linéaire 7 entraîné par la rotation de la partie de vis, et un support 5 de la partie de vis. La mise en rotation du rotor 4, 4' 20 entraîne donc la rotation de la partie de vis 6 et impose un mouvement linéaire axial à l'organe de déplacement linéaire 7 par vissage, respectivement dévissage. L'utilisation d'un moteur pas-à-pas est avantageuse puisqu'elle permet de facilement et rapidement régler la position du phare automobile dans une construction compacte et peu coûteuse. D'autres types de moteurs réversibles peuvent 25 néanmoins être utilisés dans la présente invention. L'organe à déplacement linéaire 7 comprend une partie d'accouplement 10 pour connexion à un organe à commander (non illustré) tel que le support amovible d'un phare automobile, une partie d'écrou filetée 8 engageant le filetage de la partie de 30 vis 6, et optionnellement un dispositif de pince 19 pour éliminer le jeu dans la partie d'écrou. Le dispositif de pince 19 comprend (voir figures 2a, 3a) un crampon mobile 19a engageant le filetage de la partie de vis 6 et un ressort 19b précontraint en tension ou en compression pour appliquer une force de serrage élastique entre la partie s d'écrou filetée 8 et le crampon 19a sur le filetage de la partie de vis 6. Le dispositif de pince 19 permet d'éliminer tout jeu dans l'accouplement fileté entre l'organe à déplacement linéaire et la partie de vis, notamment lors d'un changement de direction de rotation afin d'obtenir une bonne précision dans le positionnement de l'organe à commander dans des situations statiques et dynamiques. io L'organe à déplacement linéaire 7 comprend une partie de guidage 9 sous forme, par exemple, d'un rail de guidage ou d'une glissière coulissant sur un élément complémentaire fixé ou faisant partie intégrante du support 5. ls L'organe à déplacement linéaire 7 peut également comprendre une partie limitatrice de course 11, par exemple sous forme d'une extension ou protubérance, configurée pour buter contre des butées 35a, 35b fixées ou faisant partie intégrante du support 5. Les butées 35a, 35b en coopération avec la partie limitatrice de course 11 (voir figures 1 b, 2b, 3b) permettent de définir les positions extrêmes de l'organe à 20 déplacement linéaire et aussi d'agir comme une, voire deux surfaces de référence pour le positionnement du phare. Cela peut être utile pour la commande de l'organe à déplacement linéaire sans utiliser un capteur de position en continu, une butée servant à constituer une référence à partir de laquelle le déplacement est mesuré (par exemple à chaque démarrage du système) le positionnement étant contrôlé par 25 les pas effectués par le moteur pas-à-pas. Il est en plus envisageable d'avoir un capteur ou détecteur de position médiane, par exemple sous forme d'un capteur à effet Hall, fournissant un signal redondant pour la sécurité ou étant utilisé aussi comme position de référence. On peut ainsi éviter d'avoir un capteur pour la mesure de position en continu de l'organe à déplacement linéaire. 30 Le support 5 de la partie de vis comprend une base 12, et s'étendant de la base à une extrémité axiale une paroi latérale 13 côté moteur et à l'autre extrémité axiale une paroi latérale 14 distante du moteur. Les parois latérales s'étendent des extrémités axiales de la base généralement orthogonalement à l'axe de rotation. La s partie de vis est supportée à son extrémité distante du moteur par un palier 15 monté dans la paroi latérale 14. Du côté moteur, selon une première variante illustrée dans les figures 1 a, lb, et 1c, le palier 16 est monté dans la paroi latérale 13 disposée du côté moteur. Dans cette io variante le rotor 4 du moteur est distincte de la partie de vis 6 et supporté par des paliers montés dans le stator du moteur. Le moteur peut donc être fabriqué indépendamment de la partie de vis et du support de la partie de vis et assemblé avec ces éléments lors de la fabrication de l'actionneur. ls Dans une deuxième variante illustrée dans les figures 2a, 2b et 3a, 3b, la partie de vis 6 s'étend dans le moteur et une section de la vis est fixée et s'étend à l'intérieur du rotor 4' du moteur. Les paliers de l'ensemble tournant ne comprennent, dans ces variantes, que deux paliers, un premier palier 15 monté dans la paroi latérale 14 distante du moteur et un deuxième palier 17 monté dans le moteur, de préférence à 20 proximité de la face latérale 31 du moteur la plus éloignée de l'organe à déplacement linéaire 7. L'un ou les deux paliers 15, 17 peuvent avantageusement être sous forme d'une bille sphérique 25 soudée ou usinée à l'extrémité ou aux extrémités libres de la partie de vis, ceci permettant de réduire les forces de frottement et notamment des variations de forces de frottement en fonction de la 25 température. Le palier 15 distant du moteur comprend de préférence une bille ou une surface sphérique solidaire de la partie de vis inséré dans un logement cylindrique complémentaire 24 monté à la paroi latérale. Dans des variantes (fig. 2a, 3a) le 30 palier 15 comprend une paroi d'appui mobile 21 et un ressort de rattrapage de jeu 22 précontraint et appuyant la paroi mobile 21 axialement contre la bille 25. Cet appui élastique permet de rattraper le jeu dans le positionnement axial de la partie de vis, notamment le jeu dû à l'usure du palier tout au long de la vie de fonctionnement de l'actionneur linéaire. La paroi d'appui mobile 21 du palier 15 peut être positionnée dans un premier temps et retenue par une vis 28 appuyant la paroi s mobile contre la bille 25, cette vis permettant de définir une position initiale de la paroi mobile pour éliminer tout jeu dans la fabrication, mais permettant également le cas échéant d'effectuer un ajustement en cours de vie pour réduire ou éliminer le jeu après un certain usage de l'actionneur. Le ressort permet de rattraper tout jeu dû à l'usure ou à d'autres effets intervenant après assemblage ou ajustement. io Les paliers côté moteur et distant du moteur peuvent avoir encore d'autres configurations telles qu'illustrées dans les figures 4 et 5. Dans la variante de la figure 4, les paliers sont formés par deux roulements 15', 17', ls l'un 17' étant précontraint par un ressort 22' pour éliminer le jeu axial. Dans cette variante, le ressort 22' de rattrapage de jeu est disposée coaxialement autour de la vis 6 dans une cavité 34 du rotor 4", en appui axiale d'un côté contre le rotor et de l'autre contre une assise 4a" de la bague intérieure 38 du roulement. Cette solution peut être combinée avec un réglage du jeu axial au moyen d'une vis d'ajustement 28 20 côté moteur montée dans l'assise 4a" en appui contre l'extrémité 32 de la vis 6 côté moteur. Des paliers 16, 17 peuvent également être placés de part et d'autre du moteur comme dans la variante illustrée dans la figure 5. L'un des paliers 16 comprend un 25 roulement à billes et l'autre 17 est sous forme d'une bille 25 soudée à l'extrémité 32 de la vis 6 et reçue dans un logement 24 d'une pièce du stator. L'avantage de cette variante est que les charges élevées sont reprises de manière traditionnelle par le roulement 16 et le rattrapage du jeu axial est effectué par le palier 17 au moyen d'un ressort 22 appuyant un paroi d'appui mobile 21 contre la bille 25. Il en résulte un 30 système avantageux en performances à froid comparé à la solution avec deux roulements, et plus économique en terme de coûts. Le support 5 est fait, principalement ou entièrement d'une feuille de métal étampée. Le support peut avantageusement avoir une forme générale de « U » tel que illustré. Le support pourrait toutefois avoir d'autres formes par exemple en forme de boite s entourant la vis. Selon une caractéristique de l'invention, la base 12 du support est faite d'un matériau avec un coefficient de dilatation thermique identique ou proche, de préférence inférieur à 300/0 d'écart, au coefficient de dilatation thermique de la partie de vis 6. La base du support 12, la partie de vis 6 et les parois latérales 13, 14 forment ainsi une boucle thermique avec une dilatation axiale identique ou proche io éliminant des imprécisions due aux effets thermiques. En d'autres termes, la position relative entre l'organe à déplacement linéaire et le support et par conséquent à l'organe à commander, est peu influencée par un changement de température, ce qui contribue à une plus grande précision de positionnement du phare sur une grande plage de température. La dilatation identique de la vis et du support permet ls d'éviter le coincement et elle permet de diminuer ,la dérive thermiqueie l'organe à commander en fonction de la position des points d'attache. Pour avoir un coefficient de dilatation thermique identique ou proche, la base 12 du support et la partie de vis 6 peuvent être fabriquées dans des matériaux identiques, 20 ou dans des matériaux différents mais ayant de préférence un coefficient de dilatation thermique identique ou s'écartant de moins de 300/0. Les parois latérales 13, 14 ne participant pas dans la dilatation thermique dans le sens axial, peuvent être faites d'un autre matériau ayant un autre coefficient thermique, bien que la fabrication intégrale avec la base en feuille de métal étampé est avantageuse au 25 niveau des coûts. La construction d'une feuille de métal étampé est également avantageuse puisqu'elle permet de fabriquer à bas coûts intégralement les butées de référence 35a, 35b ainsi que les parois latérales 13, 14 et d'autres éléments intégrés dans le support en une seule pièce robuste. Cela offre une construction très robuste, notamment par rapport aux chocs et vibrations ainsi que des variations de 30 température importantes, tout en étant légère et économe à fabriquer et assembler. La base 12 du support faisant partie de la boucle thermique s'étend de préférence entre les paliers 15, 16, 17 de la partie de vis comme dans les variantes des figures la, 1 b et 3a, 3b. Dans les variantes des figures 1 et 2, la paroi latérale 13 du support 5 est fixée sur la face axiale 30 du moteur qui est en face de la paroi 14. s Dans la variante des figures 3a, 3b la base s'étend sous le moteur sur toute la longueur axiale du moteur pour que la paroi latérale 13 soit montée contre la face axiale du moteur distante de la partie de vis. 3. L'une ou les deux parois latérales 13, 14 peuvent être solidaires et fait d'une pièce avec la base 12, mais il est également envisageable dans le cadre de l'invention d'avoir des parois latérales io fabriquées séparément et fixées à la base. ll Liste des éléments référencés dans les dessins 1 actionneur linéaire 2 moteur, de préférence un moteur pas-à-pas, 3 stator une ou plusieurs bobines, 4, 4', 4" rotor 4a" assise de roulement 30, 31 faces axiales du moteur système de vis linéaire 7 organe à déplacement linéaire 10 partie d'accouplement pour connexion à un organe à commander 8 partie d'écrou filetée 9 partie de guidage - rail de guidage 11 partie limitatrice de course 19 dispositif de pince d'élimination du jeu 19a crampon mobile 19b ressort épaule 27 6 vis ou partie de vis s'étendant du rotor 32 extrémité de la vis côté moteur 18 ressort 5 support de la partie de vis 12 base 35a, 35b butées limitatrices de course 13 paroi latérale côté moteur 14 paroi latérale distante du moteur 26 épaule 15, 15' palier de vis - extrémité distante du moteur 21 paroi d'appui (mobile) 22, 21', 22" ressort de rattrapage de jeu (d'usure) 25 bille 24 logement 28 vis de retenue ou d'ajustement 16 palier de vis côté moteur 17, 17' palier de rotor et vis dans le moteur 21 paroi d'appui (mobile) 22, 22' ressort de rattrapage de jeu (d'usure) 24 logement 25 bille 28 vis de retenue ou d'ajustement 38 bague intérieure de roulement à billes 18 ressort de rattrapage du jeu 20 dispositif capteur de position REVENDICATIONS1. Actionneur linéaire (1) incluant un moteur (2) comprenant un stator (3) et un rotor (4,4',4") tournant autour d'un axe de rotation, un système de vis linéaire s comprenant un organe à déplacement linéaire (7) et une vis ou partie de vis (6) s'étendant le long de l'axe de rotation et couplé au rotor ou faisant partie intégrante du rotor, des paliers (15, 15%16, 17, 17') supportant la partie de vis, et un support (5) de la partie de vis comprenant une base (12) s'étendant dans la direction de l'axe de rotation et des parois latérales (13, 14) s'étendant transversalement l'axe de rotation, io une desdites parois latérales (13) étant montée contre une face axiale (30, 31) du moteur ou faisant partie d'une face axiale du moteur et une autre desdites parois latérales étant distante du moteur et supportant l'une des paliers (15, 15'), la base, la paroi latérale distante du moteur et la paroi latérale côté moteur étant solidaires et constitué uniquement ou principalement d'une feuille de métal étampée. ls 2. Actionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la base (12) du support et la partie de vis (6) sont fait du même matériau. 3. Actionneur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la base et la 20 paroi latérale (14) distante du moteur sont solidaires et fait d'une pièce. 4. Actionneur selon la revendication précédente caractérisé en ce que la base, la paroi latérale (14) distante du moteur et la paroi latérale (13) côté moteur sont solidaires et fait d'une pièce. 5. Actionneur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les parois latérales côté moteur et distante du moteur s'étendent généralement orthogonalement des extrémités axiales de la base. R 255 6. Actionneur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que .la base (12) du support a un coefficient de dilatation thermique identique ou inférieur à 300/0 d'écart au coefficient de dilatation thermique de la partie de vis (6). 7. Actionneur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite paroi latérale (13) disposée contre une face axiale du moteur est disposée contre une face axiale (30) du moteur de laquelle s'étend la partie de vis. io 8. Actionneur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite paroi latérale (13) disposée contre une face axiale du moteur est disposée contre ou fait partie d'une face axiale (31) du moteur distante de la partie de vis. 10. Actionneur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que 15 l'organe à déplacement linéaire (7) comprend un dispositif de pince (19) comprenant un crampon mobile (19a) engageant le filetage de la partie de vis (6) et un ressort (19b) précontraint en tension ou en compression pour appliquer une force de serrage élastique entre le crampon et la partie filetée de l'organe à déplacement linéaire sur la partie de vis. 20 11. Actionneur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe à déplacement linéaire (7) comprend une partie limitatrice de course (11) configurée pour buter contre au moins une butée (35a, 35b) fixée à ou faisant partie intégrante du support (5), la butée en coopération avec la partie limitatrice de course 25 permettent de définir une position de référence pour le positionnement de l'organe à déplacement linéaire. 12. Actionneur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la ou les butées (35a, 35b) sont formées par découpage d'une feuille de métal étampée 30 formant la base (12) du support (5).13. Actionneur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un desdits paliers (15, 16) comprend une bille (25) ou une surface essentiellement sphérique solidaire de la partie de vis inséré dans un logement cylindrique complémentaire (24), le palier comprenant une paroi d'appui mobile (21) s et un ressort de rattrapage de jeu (22) précontraint et appuyant la paroi mobile axialement contre la bille ou la surface essentiellement sphérique. 14. Actionneur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la paroi d'appui mobile du palier est retenue par une vis d'ajustement (28) permettant de io définir une position initiale de la paroi mobile.