Brevet FR2987324A1 — publié le 20130830

MODULE INSTRUMENTE AMELIORE A MONTAGE ARRIERE POUR TABLEAU DE BORD Domaine de l'invention [0001] La présente invention concerne le domaine des moteurs électriques pas-à-pas pour le positionnement précis d'un organe, selon une position angulaire généralement inférieure à 360°. Il concerne plus particulièrement un module indicateur de tableau de bord à montage dit « arrière », c'est-à-dire qu'il est monté derrière le circuit imprimé alors que l'organe à positionner donne l'information devant le circuit imprimé. Etat de la technique [0002] On connait déjà, dans le domaine des moteurs électriques pas-à-pas pour tableau de bord de nombreuses solutions de montage dites « avant » comme décrit par exemple dans les brevets EP1371522, EP0679871, EP0536485 et US6598988. Dans ces exemples de réalisation, le moteur électrique est connecté électriquement et mécaniquement sur une face du circuit imprimé (face avant) et l'indicateur qu'il déplace donne une information visuelle au-dessus du moteur, du même côté du circuit imprimé. [0003] Afin d'illuminer le pointeur, les solutions consistent donc, soit à illuminer le pointeur directement en ramenant la source de lumière vers la tête de l'indicateur, directement sur l'aiguille de sortie, soit à travers l'axe transparent ou creux, la source de lumière étant alors disposée sur le circuit imprimé au centre de rotation de l'axe. [0004] Cependant, il est aussi possible de placer le moteur en montage « arrière », c'est-à-dire connecté électriquement et mécaniquement sur l'autre face du circuit imprimé (face arrière). Cette configuration permet notamment de disposer à proximité de l'aiguille indicatrice, qui est donc déplacée à travers le circuit imprimé, d'autres éléments d'information 35 visuelle tels que des témoins lumineux. Cela n'est pas possible dans les montages avant, du fait de l'encombrement pris par le moteur qui interdit de placer, à proximité directe de l'aiguille, une autre information lumineuse. [0005] Dans ce mode de réalisation « arrière », les techniques d'illumination utilisées pour les montages « avant » ne sont pas utilisables. [0006] On trouve alors, dans l'état de l'art, diverses solutions pour illuminer l'indicateur lors de montage arrière. [0007] Le brevet US6178917, qui présente l'utilisation de deux indicateurs distincts, propose d'utiliser un ensemble de réduction du mouvement placé sur la face avant du circuit imprimé et d'utiliser une roue de sortie présentant un diamètre relativement important par rapport aux dimensions du module formé, afin de déplacer l'indicateur visuel. [0008] Le brevet US5142456 propose l'utilisation d'une source de lumière dans l'axe de rotation de l'indicateur. Pour ce faire, l'indicateur présente un décrochement afin de permettre la localisation de la source de lumière dans l'axe de rotation. [0009] Le brevet US6032608 propose de placer la source de lumière avec un axe d'émission parallèle à l'axe de rotation de l'indicateur. L'indicateur doit ainsi présenter un diamètre relativement important afin d'être en regard de la source lumineuse. Inconvénient de l'état de la technique. [0010] Ces documents de l'art antérieur, proposant des solutions d'illumination d'un module indicateur à montage arrière, présentent tous un défaut majeur qui est 30 l'augmentation importante de l'inertie de l'indicateur lumineux ou de l'arbre de sortie portant l'indicateur lumineux. Cette augmentation d'inertie est préjudiciable à la bonne utilisation du module par augmentation du temps de réaction de l'aiguille, mais aussi par une augmentation du porte-à-faux au 35 niveau du guidage de l'arbre de sortie ou de l'indicateur lumineux. Ces inconvénients impliquent des contraintes mécaniques plus fortes au niveau des paliers supportant l'arbre de sortie. [0011] Le brevet FR2859323, qui permet le montage réversible d'un module sur la face arrière ou avant du circuit imprimé, propose, dans le cas d'un montage arrière, une illumination par une source lumineuse placée sur la face de sortie de l'indicateur lumineux (à l'opposée de la face sur laquelle est placé le module) qui éclaire directement le dessous de la tête de l'indicateur. Cette solution permet de garder une faible inertie de pointeur, éliminant les inconvénients cités plus haut, mais a l'inconvénient de présenter une grande déperdition de lumière puisque la source de lumière utilisée (généralement une diode électroluminescente - LED) émet sur un angle relativement important et typiquement de 120°. La solution impose alors de minimiser la distance LED-tête de l'indicateur, ce qui n'est pas souvent possible puisque la distance entre le circuit imprimé et l'indicateur est imposée par le constructeur de tableau de bord et peut être de plusieurs centimètres. De plus, cette solution impose une tête d'indicateur ayant un diamètre relativement important afin de pouvoir loger la source de lumière en dessous de cette tête. Lorsque l'on veut placer à proximité de l'aiguille des éléments d'information complémentaires tels des témoins lumineux, cette solution n'est alors pas intéressante. [0012] Le brevet FR2901605 présente une solution à montage arrière où la source de lumière est une LED positionnée dans le boitier contenant le moteur. Si la solution utilisée garantie une bonne qualité d'illumination, elle nécessite par contre une connexion électrique relativement complexe qui impose d'amener la source électrique alimentant la LED derrière l'axe creux. Cette solution créée est ainsi peu économique et difficilement réalisable.35 Solution apportée par l'invention [0013] L'objet de l'invention a pour but de présenter un module indicateur pour tableau de bord à montage arrière permettant de loger à proximité de la tête de l'indicateur des éléments d'information visuel complémentaires, de type témoins lumineux, tout en conservant une bonne luminosité de l'aiguille indicatrice et une inertie d'indicateur minimisée par rapport aux solutions de l'art antérieur. [0014] Un autre objet de l'invention est de proposer une solution simple en termes de connexion électrique. [0015] Plus particulièrement l'invention concerne un module indicateur de tableau de bord constitué d'un moteur électrique, d'un ensemble de réduction mécanique de mouvement, d'un arbre de sortie, d'un boitier et d'une source de lumière, ledit moteur électrique étant connecté mécaniquement et électriquement sur une première face d'un circuit imprimé et entrainant un indicateur visuel autour d'un axe de rotation via ledit ensemble de réduction et l'arbre de sortie au travers du circuit imprimé de manière à ce que ledit indicateur donne une information visuelle au-delà d'une deuxième face dudit circuit imprimé, caractérisé en ce que ladite source de lumière est positionnée sur la première ou deuxième face du circuit imprimé de manière à envoyer un flux lumineux suivant une direction d'émission perpendiculaire à l'axe de rotation et en ce que ledit indicateur est apte à envoyer au moins une partie dudit flux lumineux dans la direction de l'axe de rotation. [0016] L'arbre de sortie est préférentiellement un arbre creux présentant une connexion mécanique de type femelle l'indicateur présente une connexion mécanique de type mâle complémentaire à ladite connexion de type femelle dudit arbre de sortie. [0017] L'indicateur présente préférentiellement une surface diffractant la lumière en regard de ladite source de lumière 35 afin de renvoyer la lumière vers l'aiguille de l'indicateur. [0018] Avantageusement, l'arbre de sortie présente une surface réfléchissante en regard de ladite source de lumière. [0019] Dans un mode réalisation préféré, le boîtier contient le moteur électrique et l'ensemble de réduction mécanique et 5 la source de lumière est positionnée sur la deuxième face du moteur et le boîtier présente une cage à lumière dépassant au-delà de la deuxième face du circuit imprimé et s'épanouissant autour de l'axe de rotation de l'indicateur visuel. [0020] La cage à lumière présente avantageusement une 10 ouverture en regard de la source de lumière. [0021] Dans un mode de réalisation alternatif, un guide de lumière est placé autour de la cage de lumière et de la source lumineuse afin de collecter le peu de lumière s'échappant de la cage de lumière et éviter un halo. 15 [0022] Préférentiellement, la cage de lumière présente localement une forme de palier guidant l'indicateur visuel. [0023] la source de lumière est préférentiellement une diode électroluminescente mais peut être un autre moyen à disposition de l'homme de métier. 20 [0024] Dans un mode de réalisation préférentielle, une extrémité de l'indicateur visuel est sous la forme d'une aiguille d'affichage se déplaçant parallèlement au circuit imprimé au-dessus d'un écran d'affichage et en ce que ledit indicateur présente un prisme qui renvoie le flux lumineux 25 perpendiculairement depuis l'axe de rotation de l'indicateur vers ladite aiguille. Description détaillée des figures 30 [0025] Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture qui suit d'exemples de réalisation détaillés, en référence aux figures annexées qui représentent respectivement : -les figures la et lb : un tableau de bord, respectivement, en vue de coupe et de face selon une réalisation de l'art antérieur, -les figures 2a et 2b : un tableau de bord, respectivement, en 5 vue de coupe et de face utilisant deux modules indicateurs selon un mode de réalisation préféré de l'invention, -la figure 3 : le module indicateur dans un premier mode de réalisation en vue de profil, -la figure 4 : le module indicateur dans un premier mode de 10 réalisation en vue de trois-quart, -la figure 5 : le module indicateur dans un premier mode de réalisation en vue de coupe, -la figure 6 : une vue de détail de la figure 5, -la figure 7 : une vue explosée du premier mode de réalisation, 15 -la figure 8 : une vue de détail de la roue de sortie de l'indicateur, -la figure 9 : le module indicateur dans un second mode de réalisation en vue de profil, -les figures 10a et 10b : un troisième mode de réalisation. 20 [0026] Dans la description des figures, nous considérons que la source de lumière est sous la forme d'une diode électroluminescente LED (4) de type CMS comme par exemple produite par la société OSRAM sous la référence A67F. 25 L'invention n'est cependant pas limitée à la seule utilisation d'une telle LED, toute source de lumière équivalente pouvant être envisagée sans modifier l'esprit de l'invention. [0027] Les figures la et lb représentent un mode de réalisation d'un tableau de bord (32) suivant l'art antérieur 30 utilisant deux modules indicateurs (34) dont le montage est en avant du circuit imprimé (3). [0028] Parce que les modules (34) occupent tout l'espace séparant le circuit imprimé (3) de l'écran d'affichage (30), il n'est pas possible d'installer d'autres sources 35 d'information visuelle supplémentaires. Ainsi, les volumes (28) définis par les dimensions maximales du module (34) définissent, en surface de l'écran d'affichage (30), une zone (31) importante qui ne pourra pas présenter d'affichage supplémentaire. [0029] Un module indicateur utilisant un moteur à montage arrière permet une bien meilleure intégration dans le tableau de bord (32) comme le montrent les figures 2a et 2b. [0030] Parce que la module (34) est installé derrière le circuit imprimé (3), il laisse libre un plus grand volume, de façon à ce que seuls les volumes (29) définis par la largeur de la tête (33) de l'indicateur (1) interdisent d'installer d'autres sources d'information visuelle supplémentaires. En surface de l'écran d'affichage (30), la zone (31) qui ne peut pas présenter d'affichage supplémentaire est réduite et ne s'étend pas au-delà de la largeur de la tête (33) de l'indicateur (1). [0031] La figure 3 présente un module indicateur de tableau de bord selon l'invention et un mode de réalisation préféré. Il comprend un indicateur visuel (1) dont l'une des extrémités se présente sous la forme d'une aiguille (2) visible par le conducteur et que l'on cherche à illuminer, et s'étendant au-delà de la deuxième face (38) du circuit imprimé (3), qui est la face supérieure sur cette figure 3. Cet indicateur (1) est connecté mécaniquement à un arbre de sortie (non visible) commandé par un moteur électrique compris dans un boitier (5). Ce boitier (5) est positionné sur la première face (37) du circuit imprimé (3), qui est ici la face inférieure, et le moteur électrique contenu dans le boitier (5) entraine, suivant l'axe de rotation (36), l'indicateur (1) au travers du circuit imprimé (3). Sur la deuxième face (38) du circuit imprimé (3) est placée une source de lumière, ici sous la forme d'une LED (4), qui envoie le flux lumineux suivant une direction d'émission (39) parallèle au circuit imprimé (3) dans l'indicateur (1). Le boitier (5) est prolongé à travers le circuit imprimé (3) au-delà de la deuxième face (38) par une cage à lumière (8) qui présente une ouverture permettant au flux lumineux issu de la LED (4) d'atteindre l'indicateur (1). La cage à lumière (8) a ainsi pour fonction de limiter la perte du flux lumineux en-dehors de l'indicateur (1). Le flux lumineux de la LED (4) est renvoyé suivant l'axe de rotation (36) vers le haut de l'indicateur en direction de l'aiguille (2) de l'indicateur (1). [0032] Le moteur contenu dans le boitier (5) est connecté électriquement par des pattes de connexion (9) qui viennent en contact avec le circuit imprimé (3) pour y être connectées soudés ou non soudés. [0033] La figure 4 présente ce même module suivant une vue de trois-quarts où l'on voit aussi la connexion mécanique du boitier réalisée par des éléments de connexion (6) déformables qui coopèrent avec des perçages du circuit imprimé (3). L'ouverture (25) de la cage à lumière (8) est aussi visible en regard de la LED (4) qui envoie donc son flux lumineux dans l'indicateur (1) par cette ouverture (25). [0034] La figure 5 présente toujours le module dans le mode de réalisation préféré mais en vue de coupe où l'on retrouve les éléments décrits précédemment mais aussi l'intérieur du boitier (5). Ces éléments sont particulièrement décrits en regard de la figure 6 qui présente une vue de détail en coupe de l'intérieur du boitier (5). [0035] Le moteur présente un arbre de sortie (11) creux offrant une liaison de type femelle complémentaire à la liaison de type mâle de l'indicateur (1). Cet arbre de sortie (11) est solidaire d'une roue de sortie (23) qui présente des bras frotteurs (20) permettant de générer un frottement constant favorable au mouvement fluide de l'indicateur (1). L'indicateur (1) est terminé par une extrémité basse (13) en contact avec une butée axiale (12) solidaire du boitier (5). [0036] Au-delà du circuit imprimé (3) du côté de la deuxième face (38) du circuit imprimé (3), la LED (4) envoie son flux lumineux au travers de l'ouverture (25) de la cage à lumière (8) dans l'indicateur (1). Cet indicateur (1) présente un déflecteur (10) qui est une forme oblique formant un angle voisin de 45° par rapport à la surface du circuit imprimé (3). 5 La LED (4) envoyant son flux lumineux suivant une direction majoritairement parallèle au circuit imprimé (3), suivant la direction d'émission (39), une grande partie du flux lumineux est ainsi diffractée par le déflecteur (10) afin d'atteindre la partie supérieure de l'indicateur (1) en direction de 10 l'aiguille (2) suivant l'axe de rotation (36). [0037] Afin d'optimiser encore le flux lumineux collecté par l'indicateur (1), parce que la LED émet sur un angle solide généralement de l'ordre de 120° pour des produits classiques, il peut être intéressant d'utiliser la cage à lumière (8) afin 15 d'éviter la déperdition de lumière autour de l'indicateur (1) et de renvoyer une grande partie de cette lumière non directement collectée dans l'indicateur (1). Pour ce faire, la cage à lumière (8) présente avantageusement un déflecteur (22) sous la forme d'une surface intérieure oblique formant un 20 angle de 45° avec la surface du circuit imprimé (3) afin de renvoyer la lumière vers la partie supérieure de l'indicateur (1). Ce déflecteur (22) de la cage à lumière (8) sera idéalement en finition poli-miroir afin de maximiser son pouvoir réfléchissant. 25 [0038] Afin d'optimiser le guidage de l'indicateur (1), celui-ci est guidé au-delà de la première face du circuit imprimé (3) par l'arbre de sortie (11) lui-même guidé dans le boitier (5), et d'autre part au-delà de la deuxième face (38) du circuit imprimé (3) par la cage à lumière (8) dont 30 l'extrémité supérieure réalise un palier (26) en contact glissant avec l'indicateur (1). Ce palier (26) est idéalement intégral avec la cage à lumière (8) en étant son prolongement. [0039] Afin de limiter la taille de l'arbre de sortie (11) et de la roue de sortie (23), l'indicateur (1) présente un 35 diamètre minimisé sur sa partie inférieure au niveau du contact avec l'arbre de sortie (11), alors qu'il présente un diamètre augmenté au niveau de la collection du flux lumineux et du palier (26) de la cage à lumière (8). Ce diamètre augmenté ne sera cependant pas maximisé afin de ne pas trop augmenter l'inertie de l'indicateur (1). [0040] Typiquement le diamètre inférieur de l'indicateur (1), au niveau de l'arbre de sortie (11), est de l'ordre de 2 mm et le diamètre supérieur, au niveau du palier (26), de l'ordre de 6 mm sans que ces valeurs ne constituent une limitation fonctionnelle. [0041] La figure 7 présente une vue éclatée du mode de réalisation préféré où l'on voit, en plus des éléments déjà décrits plus haut, le moteur électrique constitué d'un stator bobiné (16), d'un aimant (15) sous la forme d'une bague multipolaire entrainée en rotation par l'action du flux magnétique crée par le stator bobiné (16), d'un ensemble de réduction mécanique formé d'une roue intermédiaire (14) et d'une roue de sortie (23). Le boitier (5) est constitué d'un premier couvercle (17) prolongé ici par la cage à lumière (8) et d'un second couvercle (18) venant se fixer au premier couvercle (17). [0042] La figure 8 présente une vue de détail de la roue de sortie (23) ici intégrale avec l'arbre de sortie (11) et présentant d'une part des bras (20) qui viennent frotter sur 25 une piste (27) du premier couvercle (17) et d'autre part un arrêt (24) venant toucher la butée angulaire (19) solidaire du premier couvercle (17). [0043] La figure 9 présente un mode de réalisation alternatif d'un module dans lequel la LED (4) est placée du 30 même côté du circuit imprimé (3) que le boîtier (5) sur la première face (37) du circuit imprimé (3). Afin de garder un boitier similaire à celui présenté pour le mode de réalisation préféré, on peut ainsi envisager de fixer le boitier (5) au circuit imprimé (3) par des colonnes (21). Le stator bobiné (16) est connecté au circuit imprimé par le prolongement des pattes de connexion électrique (9). [0044] Il est aussi possible d'envisager placer la LED (4) à l'intérieur du boitier (5), ce qui nécessite une modification 5 d'au moins un des premier ou second couvercles (17, 18). [0045] Les figures 10a et 10b montrent un mode de réalisation alternatif dans lequel est rajouté un guide de lumière (35) entourant la cage à lumière (8) et permettant de collecter le peu de lumière s'échappant de la cage à lumière 10 (8) afin d'éviter tout problème éventuel de halo derrière l'indicateur visuel (1). REVENDICATIONS1 - Module indicateur de tableau de bord (34) constitué d'un moteur électrique, d'un ensemble de réduction mécanique de mouvement, d'un arbre de sortie (11), d'un boitier (5) et d'une source de lumière (4), ledit moteur électrique étant connecté mécaniquement et électriquement sur une première face (37) d'un circuit imprimé (3) et entrainant un indicateur visuel (1) autour d'un axe de rotation (36) via ledit ensemble de réduction et l'arbre de sortie (11) au travers du circuit imprimé (3) de manière à ce que ledit indicateur (1) donne une information visuelle au-delà d'une deuxième face (38) dudit circuit imprimé (3), caractérisé en ce que ladite source de lumière (4) est positionnée sur la première (37) ou deuxième face (38) du circuit imprimé (3) de manière à envoyer un flux lumineux suivant une direction d'émission (39) perpendiculaire à l'axe de rotation (36) et en ce que ledit indicateur (1) est apte à envoyer au moins une partie dudit flux lumineux dans la direction de l'axe de rotation (36). 2 - Module indicateur de tableau (34) de bord selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit arbre de sortie (11) est un arbre creux présentant une connexion mécanique de type femelle et en ce que ledit indicateur (1) présente une connexion mécanique de type mâle complémentaire à ladite connexion de type femelle dudit arbre de sortie (11). 3 - Module indicateur de tableau de bord (34) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit indicateur (1) présente une surface diffractant la lumière en regard de ladite source de lumière (4).35 4 - Module indicateur de tableau de bord (34) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'arbre de sortie (11) présente une surface réfléchissante en regard de ladite source de lumière (4). 5 - Module indicateur de tableau de bord (34) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit boîtier (5) contient le moteur électrique et l'ensemble de réduction mécanique, en ce que la source de lumière (4) est positionnée sur la deuxième face (38) du circuit imprimé (3) et en ce que ledit boîtier (5) présente une cage à lumière (8) dépassant au-delà de la deuxième face (38) du circuit imprimé (3) s'épanouissant autour de l'axe de rotation (36) de l'indicateur visuel (1). 6 - Module indicateur de tableau de bord (34) selon la revendication précédente caractérisé en ce que ladite cage à lumière (8) présente une ouverture en regard de la source de lumière (4). 7 - Module indicateur de tableau de bord (34) selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'un guide de lumière (35) est placé autour de la cage de lumière (8) et de la source lumineuse (4). 8 - Module indicateur de tableau de bord (34) selon l'une des revendications 5 à 7 caractérisé en ce que la cage de lumière (8) présente localement une forme de palier (26) guidant l'indicateur visuel (1). 9 - Module indicateur de tableau de bord (34) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la source de lumière (4) est une diode électroluminescente. 25 30 10 - Module indicateur de tableau de bord (34) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'une extrémité de l'indicateur visuel (1) est sous la forme d'une aiguille d'affichage (2) se déplaçant parallèlement au circuit imprimé (3) au-dessus d'un écran d'affichage (30) et en ce que ledit indicateur (1) présente un prisme (7) qui renvoie le flux lumineux perpendiculairement depuis l'axe de rotation de l'indicateur (1) vers ladite aiguille (2).10