Brevet FR2998114A1 — publié le 20140516

MOTEUR ELECTRIQUE, NOTAMMENT MOTEUR DE DIRECTION D'UN VEHICULE AUTOMOBILE L'invention concerne un moteur électrique comprenant un carter de moteur, qui reçoit un rotor et un stator entourant ce dernier, et qui présente sur le côté frontal, un flasque de palier avec au moins une ouverture de passage, à travers laquelle sont menés vers l'extérieur, des premiers éléments de raccordement contactés côté moteur pour l'alimentation en courant d'un enroulement de moteur, et/ou des deuxièmes éléments de raccordement pour la transmission de signal. Le moteur électrique est notamment un moteur de direction d'un véhicule automobile. Un tel moteur électrique est mis en oeuvre dans un véhicule automobile, par exemple en tant que moteur d'entraînement pour un système de lève-vitre, un toit coulissant ou bien en tant que moteur de direction. De tels moteurs d'actionnement comportent un carter de moteur, un module de stator désigné par stator dans la suite, et un module de rotor qui est désigné par rotor dans la suite, qui comprend un arbre de rotor ou de moteur, et qui est monté sur paliers de manière mobile en rotation, par cet arbre de rotor, dans le carter de moteur. Au moins l'un des paliers est souvent agencé dans la zone d'un flasque de palier, qui ferme le carter de moteur au niveau de ce côté frontal. En guise de moteur de direction, on utilise usuellement un moteur à courant continu sans balais, dont le stator porte un enroulement de stator, tandis que le rotor est doté d'aimants permanents.35 Pour l'alimentation en courant du moteur électrique, sont prévus des éléments de raccordement électriques, sous la forme de fiches mâles de raccordement ou de douilles femelles de raccordement, qui sont en contact électrique à l'intérieur du moteur, avec l'enroulement de moteur, c'est-à-dire dans le cas d'un moteur sans balais, avec l'enroulement de stator. D'autres éléments de raccordement, qui pour leur part peuvent à nouveau se présenter sous la forme de fiches mâles de raccordement ou de douilles femelles de raccordement, servent souvent en tant que contacts de transmission de signal d'au moins un élément de capteur ou de commande, interne au moteur. Les éléments de raccordement, souvent réalisés sous la forme de fiches de contact, doivent être fixés en vue d'une précision de positionnement optimale et être menés vers l'extérieur à travers des ouvertures de passage ou de traversée dans le flasque de palier. La tâche ou la fonction du positionnement et de la fixation peut être assurée par un enrobage en matière plastique injectée, qui est par exemple muni de nervures de frottement supplémentaires. Un tel enrobage des fiches de contact, en matière plastique injectée, conduit, tout en assurant une traversée pratiquement sans jeu et un appui contre l'ouverture de passage, à une liaison rigide ou qualifiée de liaison dure au flasque de palier, et par 30 l'intermédiaire de celui-ci, au carter de moteur. En raison de cette liaison dure de l'enrobage en matière plastique à un flasque de palier en aluminium ou en acier, il est pratiquement inévitable que pendant le fonctionnement du moteur, à partir de son circuit 35 électromagnétique, des oscillations mécaniques (vibrations) du rotor et/ou du stator soient introduites par couplage dans le carter de moteur, avec pour conséquence la formation d'un bruit de structure. Ce bruit de structure conduit à des émissions sonores, qui, notamment dans le cas d'un moteur de direction, sont perceptibles dans l'habitacle pendant une manoeuvre de direction, ce qui n'est pas souhaitable. Le but de l'invention consiste à fournir un moteur électrique le plus silencieux possible. Celui-ci doit 10 notamment être approprié en tant que moteur de direction d'un véhicule automobile. Conformément à l'invention, ce but est atteint grâce à un moteur électrique comprenant un carter de moteur, qui 15 reçoit un rotor et un stator entourant celui-ci, ainsi qu'un enroulement de moteur, et qui présente sur le côté frontal, un flasque de palier avec au moins une ouverture de passage, à travers laquelle sont menés vers l'extérieur, des premiers éléments de raccordement 20 contactés côté moteur pour l'alimentation en courant de l'enroulement de moteur, et/ou des deuxièmes éléments de raccordement pour la transmission de signal. Pour le découplage mécanique des éléments de raccordement par rapport au carter de moteur et/ou par rapport au flasque 25 de palier, il est prévu un élément de découplage élastiquement déformable. Dans la suite seront indiqués des configurations, des variantes et des développements avantageux de 30 l'invention. Ainsi, l'élément de découplage élastique peut être incorporé de manière appropriée dans le flasque de palier. L'élément de découplage peut présenter, de préférence, un corps de base, qui est adapté au contour intérieur de l'ouverture de passage, 35 ainsi que des ouvertures de traversée pour les éléments de raccordement. Les ouvertures de traversée peuvent être, quant à leur agencement ou leur schéma de disposition, adaptées au schéma de disposition des éléments de raccordement ou placées ou disposées de manière identique au schéma de disposition des éléments de raccordement. Dans le cas d'éléments de raccordement réalisés de manière appropriée en tant que fiches de contact de configuration plane, les ouvertures de traversée dans l'élément de découplage peuvent être utilement de forme rectangulaire. En outre, l'élément de découplage pour entourer de manière étanche l'élément ou chaque élément de raccordement ; à cet effet, le contour intérieur de ces ouvertures de traversée peut être adapté de manière appropriée au contour extérieur des éléments de raccordement, de manière telle que les éléments de raccordement soient entourés sur toute la périphérie de manière étanche et notamment étanche à la poussière. L'élément de découplage peut en outre être conçu pour une assise ajustée, étanche, correspondante, dans l'ouverture de passage du flasque de palier. La liaison entre l'élément de découplage et le flasque de palier peut ainsi être également étanche, et notamment étanche à la poussière. L'élément de découplage ainsi réalisé en tant qu'élément de traversée, peut présenter de manière appropriée une souplesse élastique, et être à cet effet fabriqué en une matière plastique déformable de manière élastique, qui en cas de sollicitation en traction et en compression, peut se déformer d'une manière la plus souple et élastique possible. De manière appropriée, peuvent être prévus, pour des 35 éléments de raccordement existants, destinés à l'alimentation en courant de l'enroulement de moteur ou de stator, un premier élément de découplage, et pour des éléments de raccordement existants, destinés à la transmission de signal, un deuxième élément de découplage. Les deux éléments de découplage peuvent présenter des formes géométriques et des dimensions différentes. Les deux éléments de découplage peuvent présenter, de préférence, un tronçon en forme de bloc ou de fût, qui, dans l'état monté, est traversé par les éléments de raccordement respectivement associés, et est placé de manière la plus étanche possible sur toute la périphérie, dans l'ouverture de passage, avec une assise à ajustement suffisamment serré à cet effet. Selon une variante, le moteur électrique peut comprendre un premier élément de découplage pour les premiers éléments de raccordement, qui sont menés vers l'extérieur à travers une première ouverture de passage et sont prévus pour l'alimentation en courant d'un enroulement de moteur. Selon une autre variante, le moteur électrique peut comprendre un deuxième élément de découplage pour les deuxièmes éléments de raccordement, qui sont menés vers l'extérieur à travers une deuxième ouverture de passage et sont prévus pour la transmission de signal. Selon encore une autre variante, le moteur électrique peut comprendre un premier élément de découplage pour des premiers éléments de raccordement, qui sont menés vers l'extérieur à travers une première ouverture de passage et sont prévus pour l'alimentation en courant d'un enroulement de moteur, et un deuxième élément de découplage pour des deuxièmes éléments de raccordement, qui sont menés vers l'extérieur à travers une deuxième ouverture de passage et sont prévus pour la transmission de signal. En outre, le premier élément de découplage précité peut présenter un corps de base inséré dans la première ouverture de passage, et une collerette d'appui dépassant au moins partiellement de la périphérie de ce corps de base pour recouvrir au moins partiellement l'ouverture de passage. De manière plus générale, selon un développement de l'élément de découplage, celui-ci peut présenter un fût en forme de bloc encastré dans l'ouverture de passage, et une collerette d'appui (lèvre d'étanchéité) dépassant au moins partiellement de la périphérie de ce fût en forme de bloc, pour recouvrir l'ouverture de passage. En particulier, comme on l'a déjà évoqué précédemment, il est par exemple possible que l'élément de découplage associé aux éléments de raccordement destinés à l'alimentation des enroulements de moteur, soit pourvu d'une telle collerette d'étanchéité ou lèvre d'étanchéité au moins partiellement périphérique. La collerette d'étanchéité ou lèvre d'étanchéité peut dépasser de l'ouverture de passage correspondante au niveau de son bord, sur le côté du flasque de palier, qui est opposé à celui dirigé vers l'espace intérieur du moteur et est dirigé vers une électronique de commande, de sorte que l'étanchéité s'en trouve améliorée davantage. Il est également possible que dans le flasque de palier soit prévu un évidement ou un creux correspondant, dans lequel vient se loger, de préférence de manière affleurante, la collerette d'étanchéité dans l'état monté ou implanté. L'invention se rapporte également à un élément de découplage élastiquement déformable destiné à être rapporté sur un groupe de raccordement comprenant des contacts à fiches plates d'un moteur électrique du type de celui décrit précédemment.35 Les avantages obtenus grâce à l'invention résident notamment dans le fait que l'on peut établir une liaison relativement souple, au moyen de l'élément ou de chaque élément de découplage élastiquement déformable, qui entoure des éléments de raccordement le traversant, et qui est encastré dans une ouverture de passage appropriée dans un flasque de palier d'un moteur électrique. D'une part, on empêche ou tout au moins on réduit ainsi la transmission par couplage de vibrations mécaniques de structure au carter de moteur. D'autre part, on garantit aussi bien une précision de positionnement suffisante des éléments de raccordement, qu'en outre également une étanchéité fiable à la poussière de la traversée des éléments de raccordement. Notamment en raison de l'étanchéité à la poussière ainsi garantie, on empêche une migration de particules à partir du moteur, en passant par le flasque de palier, jusqu'à un circuit électronique (ECU, unité de commande électronique), de sorte que de telles particules ne peuvent pas produire de court-circuit dans le circuit électronique. En raison de la liaison élastique ou flexible, voire souple, au moyen des éléments de découplage, on élimine l'introduction, par couplage, dans le carter de moteur, de vibrations mécaniques de structure provenant de parties de moteur, par l'intermédiaire des contacts électriques à fiches. Cela permet à nouveau d'éviter la production de vibrations sonores de structure ainsi que des perceptions acoustiques, qui en résultent. Au moyen des éléments de découplage, les éléments de raccordement ou les contacts à fiches sont positionnés de manière flexible sur le carter de moteur ou le flasque de palier, et ferment, de manière étanche à la poussière, la zone entre le moteur et son électronique de commande. En faisant varier les propriétés d'amortissement des éléments élastiques de découplage et de traversée, et grâce à une configuration appropriée de la géométrie de la lèvre d'étanchéité, il est possible de mettre à disposition un design optimal pratiquement pour chaque cas d'utilisation souhaité. Dans la suite, des exemples de réalisation de 10 l'invention vont être explicités de manière plus détaillée, au regard des dessins annexés, qui montrent : Fig. 1 en perspective, un moteur électrique comprenant un carter de moteur avec un flasque 15 de palier frontal, dans lequel est inséré un élément de découplage d'éléments de raccordement en forme de fiches plates conduisant le courant, Fig. 2 une vue de côté du moteur électrique selon la 20 figure 1, sans carter et sans flasque de palier, et présentant un élément de découplage élastique associé à des contacts de transmission de signal, Fig. 3 une vue de dessous, en perspective, de 25 l'élément de découplage prévu de préférence pour les éléments de raccordement conduisant le courant, Fig. 4 une vue de dessus, en perspective, de l'élément de découplage prévu de préférence 30 pour les contacts de transmission de signal, Fig. 5 une vue de dessous du flasque de palier du moteur électrique, dans lequel sont insérés les éléments de découplage selon les figures 3 et 4, et 35 Fig. 6 une vue en coupe partielle du carter de moteur, sur lequel est rapporté le flasque de palier selon la figure 5. Des pièces correspondantes sont désignées par les mêmes repères sur toutes les figures. La figure 1 montre un moteur électrique 1, également désigné par moteur de direction dans la suite, qui est destiné à constituer un entraînement de direction pour un véhicule automobile. Le moteur électrique 1 comprend un carter de moteur 2 auquel est rattaché, côté frontal, un flasque de palier 3. Sur le côté opposé du moteur, il est possible d'apercevoir en partie, un pignon 4, qui s'engage, d'une manière non détaillée ici, dans une transmission de direction. Du flasque de palier 3 font saillie vers l'extérieur, à partir de l'espace intérieur 22 (figure 6) du moteur électrique 1, des éléments de raccordement 5 sous forme de fiches plates, désignés dans la suite par contacts à fiches, et destinés à l'alimentation en courant d'un enroulement de moteur non visible. De manière analogue, d'autres éléments de raccordement 6, avantageusement à nouveau sous forme de fiches plates et désignés par contacts de transmission de signal dans la suite, font saillie du flasque de palier 3 vers l'extérieur, à partir de l'espace intérieur 22 du moteur. Au-dessus du flasque de palier 3, c'est-à-dire sur son côté extérieur 7, opposé à celui dirigé vers l'espace intérieur 22 du moteur, est formé un compartiment pour une électronique de commande (ECU, unité de commande électronique) non représentée davantage. Celle-ci sert dans le cas du moteur de direction représenté, qui est réalisé en tant que moteur électrique 1 sans balais, notamment à la commutation du moteur électrique 1 et ainsi à l'excitation correspondante de l'enroulement de moteur réalisé sous forme d'enroulements de stator. Comme le laisse entrevoir notamment la figure 2, les contacts à fiches 5 conduisant le courant sont guidés dans et menés à travers un élément de découplage 8. De manière analogue, les contacts de transmission de signal 6 sont guidés dans et menés à travers un élément de découplage 9. Ce dernier est, dans le présent exemple de réalisation, décalé axialement par rapport à l'élément de découplage 8, et donc agencé ici plus près du stator 10 que l'on peut apercevoir sur la figure 2. Des deux côtés du stator 10 sont prévus des anneaux de découplage 11, 12, par l'intermédiaire desquels le stator 10 est inséré et maintenu à l'intérieur du carter de moteur 2 en forme de pot, en y étant positionné, centré, et découplé par rapport à celui-ci. Le stator 10 entoure de manière coaxiale, un rotor ici non visible, qui, dans le cas du moteur de direction, est de préférence équipé d'aimants permanents, tandis que le stator 10 porte l'enroulement de moteur ou de stator ou enroulement de champ. Dans la direction axiale 13, au-dessus de l'anneau de découplage supérieur du stator 10, se trouve une pièce de support ou d'appui 14, de préférence de forme annulaire et réalisée en matière plastique, notamment une matière plastique thermodurcissable. Au moyen de cette pièce d'appui 14 de forme annulaire, les contacts à fiches 5 conduisant le courant, ainsi que les contacts de transmission de signal 6 sont positionnés et fixés, ainsi que connectés électriquement, dans cette zone, avec les pièces de moteur associées, c'est-à-dire l'enroulement de moteur non représenté, et respectivement des pièces relatives au relevé ou à la commande de signaux.35 La configuration des éléments de découplage 8, 9 est nettement visible comparativement sur les figures 3 et 4. Les deux éléments de découplage 8, 9 sont déformables de manière élastique et sont réalisés en un matériau élastique approprié, notamment une matière plastique élastique. Les éléments de découplage 8, 9 présentent des ouvertures de traversée 8a, 9a pour les contacts à fiches 5 conduisant le courant et respectivement les contacts de transmission de signal 6 correspondants. L'agencement et le schéma de disposition de ces ouvertures de traversée 8a, 9a sont adaptés à l'agencement et respectivement au schéma de disposition des contacts à fiches et de transmission de signal 5 respectivement 6 correspondants. Les éléments de découplage 8, 9 élastiquement déformables sont constitués essentiellement par un fût enfichable en forme de bloc ou un corps de base 8b respectivement 9b en forme de fût. L'élément de découplage 8 présente, en outre, une collerette d'appui ou d'étanchéité ou bien une lèvre d'étanchéité 8c au moins partiellement périphérique, qui dépasse de la périphérie du corps de base 8b. Comme le laisse entrevoir de manière particulièrement nette la figure 5, les éléments de découplage 8, 9 sont adaptés, quant à leurs corps de base 8b, 9b en forme de bloc ou de fût, au contour intérieur respectif d'une ouverture de passage 15 respectivement 16 correspondante dans le flasque de palier 3. L'adaptation est ici telle, que l'élément de découplage 8, 9 respectif soit logé avec une assise ajustée, étanche, sur toute la périphérie, dans l'ouverture de passage 15 respectivement 16 correspondante du flasque de palier 3. Les éléments de découplage 8, 9 sont ici de préférence 35 encastrés à l'intérieur du flasque de palier 3, dans les ouvertures de passage 15 respectivement 16 correspondantes, en formant une assise à ajustement serré avec le flasque de palier 3. Le flasque de palier 3 est pourvu, sur son côté 5 intérieur 17, qui est dirigé vers le stator 10, d'un bord périphérique 18 de forme cylindrique, qui entoure de manière concentrique, un contour de palier 19 également de forme périphérique, qui pour sa part entoure une ouverture de palier centrale 20. Dans l'état 10 assemblé du moteur électrique 1, le bord 18 chevauche la pièce de support 14. La figure 6 montre le flasque de palier 3 rapporté sur le côté frontal du carter de moteur 2, et dans lequel 15 sont insérés, à l'intérieur des ouvertures de passage 15, 16, les éléments de découplage 8 respectivement 9 élastiquement déformables. On peut voir que la collerette d'étanchéité 8c formée sur l'élément de découplage 8 pour les contacts à fiches 5 conduisant le 20 courant, surmonte l'ouverture de passage 15 dans le flasque de palier 3, et s'appuie de manière étanche, au moins partiellement, contre un contour de flasque 21 du flasque de palier 3. La collerette d'étanchéité 8c peut ici s'encastrer de manière affleurante dans un évidement 25 23 du flasque de palier 3, indiqué en trait interrompu, notamment à l'intérieur d'une bordure périphérique 24 du flasque de palier. On peut également noter l'assise étanche des éléments de 30 découplage 8, 9 dans l'ouverture de passage associée 15 respectivement 16. L'espace intérieur de moteur 22 enfermé de manière périphérique par le carter de moteur 2 est ainsi fermé frontalement, de manière étanche à la poussière, au moyen du flasque de palier 3 et à cet 35 endroit, au moins dans la zone des ouvertures de passage 15, 16 pour les contacts à fiches 5 conduisant le courant et les contacts de transmission de signal 6. Par ailleurs, les éléments de découplage 8, 9 garantissent aussi bien une liaison flexible des 5 contacts 5, 6 au carter de moteur 2, par l'intermédiaire du flasque de palier 3, de sorte que des oscillations mécaniques (vibrations), qui sont engendrées à l'intérieur du carter de moteur 2 par le stator 10 ou le rotor, ne sont pas transmises au carter de moteur 2 par 10 l'intermédiaire des contacts 5 ou 6. En outre, les contacts 5, 6 sont positionnés au moyen des éléments de découplage 8 respectivement 9, avec une précision suffisante en respectant les tolérances appropriées. 15 L'invention ne se limite pas aux exemples de réalisation décrits précédemment. Au contraire, d'autres variantes de l'invention peuvent en être déduites par l'homme de métier, sans pour autant quitter le cadre de l'invention. Par ailleurs, toutes les caractéristiques 20 individuelles décrites au regard des exemples de réalisation, peuvent en particulier être combinées de manière différente, sans sortir du cadre de l'invention. 25 Nomenclature des repères 1 Moteur électrique/ de direction 2 Carter de moteur 3 Flasque de palier 4 Pignon 5 Elément de raccordement/contact à fiche 6 Elément de raccordement/contact de transmission de signal 7 Côté extérieur 8 Elément de découplage 8a Ouverture de traversée 8b Corps de base/fût enfichable 8c Collerette/lèvre d'étanchéité 9 Elément de découplage 9a Ouverture de traversée 9b Corps de base/fût enfichable 10 Stator 11 Anneau de découplage 12 Anneau de découplage 13 Direction axiale 14 pièce d'appui/de support 15 Ouverture de passage 16 Ouverture de passage 17 Côté intérieur 18 Bord périphérique 19 Contour de palier 20 Ouverture de palier 21 Contour de flasque 22 Espace intérieur de moteur REVENDICATIONS1. Moteur électrique (1) comprenant un carter de moteur (2), qui reçoit un rotor et un stator (10) entourant celui-ci, ainsi qu'un enroulement de moteur, et qui présente sur le côté frontal, un flasque de palier (3) avec au moins une ouverture de passage (15, 16), à travers laquelle sont menés vers l'extérieur, des premiers éléments de raccordement (5) contactés côté moteur pour l'alimentation en courant de l'enroulement de moteur, et/ou des deuxièmes éléments de raccordement (6) pour la transmission de signal, caractérisé par un élément de découplage (8, 9) élastiquement déformable, permettant le découplage mécanique des éléments de raccordement (5, 6) par rapport au carter de moteur (2) et/ou par rapport au flasque de palier (3). 2. Moteur électrique (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de découplage (8, 9) est incorporé dans le flasque de palier (3). 3. Moteur électrique (1) selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément de découplage (8, 9) présente un corps de base (8b, 9b) qui est adapté au contour intérieur de l'ouverture de passage (15, 16), et comporte des ouvertures de traversée (8a, 9a) agencées selon le schéma de disposition des éléments de raccordement (5, 6). 4. Moteur électrique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément de découplage (8, 9) entoure de manière étanche l'élément ou chaque élément de raccordement (5, 6). 5. Moteur électrique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'élément de découplage (8, 9) est conçu pour une assise ajustée, étanche, dans l'ouverture de passage (15, 16). 6. Moteur électrique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par un premier élément de découplage (8) pour les premiers éléments de raccordement (5), qui sont menés vers l'extérieur à travers une première ouverture de passage (15) et sont prévus pour l'alimentation en courant d'un enroulement de moteur. 7. Moteur électrique (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce que le premier élément de découplage (8) présente un corps de base (8a) inséré dans la première ouverture de passage (15), et une collerette d'appui (8c) dépassant au moins partiellement de la périphérie de ce corps de base pour recouvrir au moins partiellement l'ouverture de passage (15). 8. Moteur électrique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par un deuxième élément de découplage (9) pour les deuxièmes éléments de raccordement (6), qui sont menés vers l'extérieur à travers une deuxième ouverture de passage (16) et sont prévus pour la transmission de signal. 9. Moteur électrique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, comprenant un premier élément de découplage (8) pour des premiers éléments de raccordement (5), qui sont menés vers l'extérieur à travers une première ouverture de passage (15) et sont prévus pour l'alimentation en courant d'un enroulement de moteur, et un deuxième élément de découplage (9) pour des deuxièmes éléments de raccordement (6), qui sontmenés vers l'extérieur à travers une deuxième ouverture de passage (16) et sont prévus pour la transmission de signal. 10. Elément de découplage (8, 9) élastiquement déformable apte à être rapporté sur un groupe de raccordement comprenant des contacts à fiches plates (5, 6) d'un moteur électrique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.10