Brevet FR3111489A1 — publié le 20211217

Motoréducteur électrique comportant un moteur électrique sans balai comprenant un stator (2) et un rotor (4), ledit rotor (4) entourant le stator (2), le rotor (4) étant configuré pour tourner autour d’un axe longitudinal (X), des bobines (12) étant portées par le stator (2) et des pôles étant portés par les rotor (4), des moyens de connexion électrique destinés à alimenter le moteur en courant continu, des moyens d’alimentation séquentielle des bobines, un dispositif de réduction (DR) et un arbre de sortie (22) caractérisé en ce que le stator (2) comporte un passage traversant (14), en ce que le dispositif de réduction (DR)est logé au moins en partie dans le passage traversant (14) du stator (2) et en ce que l’arbre de sortie (22) fait saillie du stator (2). Figure pour l’abrégé : figure 2 MOTOREDUCTEUR ET FREIN DE PARKING DE VÉHICULE AUTOMOBILE METTANT EN ŒUVRE UN TEL MOTOREDUCTEUR DOMAINE TECHNIQUE ET ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE La présente invention se rapporte à un motoréducteur électrique à encombrement réduit et à un frein de parking de véhicule automobile mettant en œuvre un tel motoréducteur. Dans l’industrie automobile, le freinage de stationnement électromécanique a pour fonction d’immobiliser le véhicule à l’arrêt afin de l'empêcher de bouger de façon inopinée. Il satisfait en outre à la disposition légale exigeant un deuxième système de freinage indépendant du système de freinage de service, généralement hydraulique, dans le véhicule et remplit d'autres fonctions de confort et de sécurité, notamment de par son aptitude à l’autodiagnostic. Il est connu du document FR3016015 d’implanter au sein d’un frein à tambour, un actionneur mécanique en plus de l’actionneur hydraulique ou cylindre de roue prévu initialement. L’actionneur mécanique assure le freinage de stationnement et de secours en écartant les extrémités associées des segments pour assurer un blocage rapide et puissant des roues du véhicules selon un mode de fonctionnement dit "duo-servo", notamment quand le cylindre de roue est inactif. Cet actionneur est entrainé par un moteur électrique. La mise en œuvre d’un moteur, éventuellement associé à un module de réduction, impose de disposer d’un espace important. Or l’espace disponible au niveau des roues est relativement réduit. En outre cet espace est très variable en taille et en forme suivant le modèle de véhicule. Il est alors souhaitable de disposer d’un motoréducteur d’encombrement réduit facilitant son intégration dans différents modèles de véhicule. Les moteurs de type BLDC (Brushless Direct Current en terminologie anglo-saxonne) sont des moteurs sans balai, qui offre une durée de vie augmentée puisqu’il n’y a plus de problème d’usure des balais C’est par conséquent un but de la présente invention d’offrir un motoréducteur offrant une grande compacité. Le but énoncé ci-dessus est atteint par un motoréducteur électrique comportant un stator portant des bobines, et un rotor portant des pôles magnétiques, le rotor étant monté autour du stator et l’axe de sortie du motoréducteur traversant le stator, le dispositif de réduction étant disposé au moins en partie à l’intérieur du stator. Le motoréducteur présente alors une grande compacité, puisque le réducteur est inclus au moins en partie dans l’enveloppe du moteur électrique. Dans le motoréducteur à rotor extérieur, les aimants sont disposés sur un diamètre important, ce qui crée un bras de levier très intéressant. Le moteur offre alors avantageusement un couple moteur important. Le motoréducteur selon l’invention est particulièrement adapté à la réalisation de freins à commande au moins en partie électrique, par exemple à frein présentant une fonction de frein de parking électrique. En d’autres termes, le motoréducteur comporte un moteur sans balai à rotor extérieur logeant au moins en partie le réducteur. L’un des objets de la présente demande est un motoréducteur électrique comportant un moteur électrique sans balai comprenant un stator et un rotor, ledit rotor entourant le stator, le rotor étant configuré pour tourner autour d’un axe longitudinal, des bobines étant portées par le stator et des pôles étant portés par les rotor, des moyens de connexion électrique destinés à alimenter le moteur en courant continu, des moyens d’alimentation séquentielle des bobines, un dispositif de réduction et un arbre de sortie. Le stator comporte un passage traversant, le dispositif de réduction est logé au moins en partie dans le passage traversant du stator et l’arbre de sortie fait saillie du stator. De préférence, le rotor comporte un fond perpendiculaire à l’axe longitudinal et une paroi latérale, les pôles étant des aimants permanents portés par la paroi latérale. L’axe du passage traversant du stator est avantageusement l’axe longitudinal. Par exemple, le dispositif de réduction est un train épicycloïdal comportant un planétaire solidaire en rotation du fond du rotor, des satellites, au moins une couronne dentée et au moins un porte-satellites, l’arbre de sortie étant solidaire en rotation du au moins un porte-satellite. Selon une caractéristique additionnel, le planétaire est rapporté sur le rotor. De préférence, le dispositif de réduction est contenu entièrement dans le passage traversant du stator. Un autre objet de la présente demande est un frein pour véhicule automobile comportant des éléments de friction destinés à venir en contact avec une pièce solidaire en rotation d’une roue pour venir la freiner, un actionneur mécanique pour déplacer les éléments de friction et un motoréducteur selon la présente demande, connecté à l’actionneur mécanique pour l’actionner. L’actionneur est avantageusement configuré pour être activé pour assurer un freinage de parking. La présente invention sera mieux comprise sur la base de la description qui va suivre et des dessins en annexe sur lesquels: est une vue de côté d’un exemple de motoréducteur, est une vue en éclaté du motoréducteur de la figure 1, est une vue en perspective de l’intérieur du rotor du motoréducteur des figures 1et 2, sont des représentations schématiques des deux côtés d’un plateau de frein à tambour équipé d’un frein de parking électrique mettant en œuvre un moteur électrique selon les figures 1 et 2. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Sur les figures 1 et 2, on peut voir un premier exemple de motoréducteur électrique M comportant un stator 2 et un rotor 4 destiné à tourner autour d’un axe X. Le rotor 4 entoure le stator 2. Le stator comporte un châssis métallique 10 comprenant des encoches, sur lesquelles sont placées des bobines 12. Les bobines 12 sont réparties en cercle autour de l’axe X. Le stator comporte au moins une paire de bobines. Dans l’exemple représenté, douze bobines 12 sont mises en œuvre. Le châssis métallique 10 est porté par un plateau 5. Dans un exemple, les bobines 12 sont réparties par paire et sont disposées de manière diamétralement opposées par rapport à l’axe X et sont reliées électriquement. Dans un autre exemple, les bobines sont par groupe de trois, et sont disposées à 120° les unes des autres. Dans l’exemple représenté, six paires de bobines sont utilisées. Le châssis métallique 10 est par exemple réalisé à partir d’un empilement de tôles métalliques. Le châssis 10 et les bobines 12 sont disposés sur un plateau 5 muni d’un passage central traversant 14 d’axe X. Le stator comporte un passage traversant 14 ménagé dans le châssis métallique 10 entre les bobines 12 et passant à travers le plateau 5. Le rotor 4 comporte un corps en forme de coupelle muni d’un fond 6 orthogonal à l’axe X, et d’une paroi latérale 8. Le rotor 4 comporte également des aimants permanents 9 fixés sur la face intérieure de la paroi latérale 8 de sorte à être au moins en partie en regard des extrémités radialement extérieures des bobines 12 (figure 3). Le rotor 4 comporte au moins une paire d’aimants permanents fixés de manière diamétralement opposée et de sorte que le pôle nord d’un aimant d’une paire soit orienté vers l’intérieur et le pôle sud de l’autre aimant de la paire soit orienté vers l’intérieur. Dans l’exemple représenté, six paires d’aimants sont utilisées. En variante, les aimants sont remplacés par une couronne unique comportant des zones de polarité opposées réparties successivement autour de l’axe X. Le motoréducteur comporte également des moyens 13 de connexion à une source de courant continu, afin d’alimenter les bobines. Dans cet exemple, la commande du motoréducteur est réalisée par un commutateur électronique (non représenté) configuré pour alimenter séquentiellement les bobines du stator, générant ainsi un champ électrique tournant qui « entraîne » le rotor en rotation. Avantageusement un ou des capteurs de type à effet Hall (non représentés) est ou sont utilisé(s) pour connaître la position du rotor et permettre de synchroniser l’alimentation des bobines et la position du rotor. Le commutateur et le ou les capteurs sont par exemple portés par une carte électronique. Le commutateur électronique et le ou es capteurs sont par exemple portés par une carte électronique. Le motoréducteur peut être à une phase, deux phases, les bobines sont par paire, ou trois phases, les bobines sont par trois. Le fonctionnement d’un tel moteur est bien connu de l’homme du métier. Le motoréducteur comporte également un dispositif de réduction DR monté dans le passage traversant 14 du stator 2. Dans cet exemple le dispositif de réduction DR est un train épicycloïdal à un étage comprenant un planétaire 17 (figure 3) solidaire en rotation du rotor. Le planétaire est fixé sur la face intérieure du fond 6 du rotor. Le dispositif de réduction comporte également des satellites 16 engrenés par la planétaire et engrenant une couronne planétaire 20. Les satellites sont supportés par un porte-satellites 18 et. Le motoréducteur comporte également arbre de sortie 22 solidaire du porte-satellite. L’arbre de sortie 22 fait saillie du plateau 5 du stator. L’arbre de sortie 22 est avantageusement aligné avec la planétaire 17 selon leur axe commun X. Dans l’exemple représenté, le planétaire 17 est rapporté sur le fond 6 du rotor. Le planétaire 17 est monté à travers le fond du rotor. Il est solidarisé au fond 6 par exemple par soudage. En variante, le planétaire est d’un seul tenant avec le fond 6. Tout ou partie des éléments du dispositif de réduction sont avantageusement réalisés en matériau plastique, permettant de réduire la masse du motoréducteur. Cet exemple est particulièrement avantageux car le dispositif de réduction est entièrement contenu dans le stator, l’encombrement du fait de l’intégration du réducteur n’est pas augmenté. Le moteur peut avantageusement comporter un capot de carter (non représenté) recouvrant le rotor et venant se fixer par exemple sur le plateau 5 du stator 2. Dans l’exemple représenté, le fond 6 du rotor est plan. En variante, le fond 6 comporte un bossage vers l’extérieur permettant de loger une partie du dispositif de réduction. Le fonctionnement du motoréducteur va maintenant être décrit. Le commutateur assure une alimentation électrique séquentielle des bobines, les bobines créant un champ magnétique qui tourne à la même fréquence que les tensions d’alimentation. Les aimants permanents du rotor cherchent à s’orienter dans le sens du champ magnétique, mais ce dernier se déplace et s’éloigne continuellement en tournant. Le rotor poursuit sa course pour rejoindre le champ magnétique, ce qui induit la rotation. Le dispositif de réduction permet de réduire la vitesse de rotation de l’arbre de sortie 22 par rapport à celle du rotor et d’augmenter son couple. Le planétaire 17 est entraîné en rotation autour de l’axe X, entraînant les satellites qui engrènent également la couronne planétaire 20. Le porte-satellites est alors entraîné en rotation ainsi que l’arbre de sortie 22, qui tourne à une vitesse réduite par rapport au satellite mais avec un couple augmenté. Sur les figures 4A et 4B, on peut voir représenté schématiquement un frein à tambour équipé d’un motoréducteur M selon l’invention assurant l’actionnement du frein de parking électrique. Le frein à tambour comporte un plateau 202 de révolution d’axe AX équipé d’un premier segment 203 et d’un second segment 204 en arc de cercle mobiles radialement pour pouvoir être pressés contre la face interne cylindrique d’un tambour non représenté. Les segments 203 et 204 comportent chacun une âme 203a, 204a qui porte une garniture de freinage 203b, 204b, et sont montés diamétralement opposés avec leurs extrémités en appui à fois sur un cylindre de roue 206 hydraulique et sur un actionneur mécanique 207 portés par le plateau 202. Ces segments 203 et 204 sont en outre rappelés l’un vers l’autre par deux ressorts de rappel 208 et 209, et plaqués contre le plateau 202 chacun par un ressort. Une biellette de rattrapage d’usure 212 s’étend le long du cylindre de roue 206 en ayant une première extrémité en appui sur l’âme 203a du premier segment 203 et une seconde extrémité en appui sur l’âme 204a du second segment 204. Le cylindre de roue 206 est destiné à être actionné lors d'une utilisation du frein à tambour selon un premier mode de fonctionnement dit "simplex", qui assure un freinage progressif particulièrement adapté pour freiner le véhicule en service. Il comprend une chambre hydraulique fermée à ses extrémités par deux pistons qui s’écartent l’un de l’autre lorsque la pression hydraulique augmente et pousse les extrémités associées des segments 203 et 204. L’actionneur mécanique 207 assure, quant à lui, le freinage de stationnement et de secours en écartant les extrémités associées des segments pour assurer un blocage rapide et puissant des roues du véhicules selon un mode de fonctionnement dit "duo-servo", notamment quand le cylindre de roue 206 est inactif. Cet actionneur est entrainé par le motoréducteur électrique M. L’actionneur mécanique 207 est par exemple du type vis-écrou, l’écrou étant entraîné par le motoréducteur M. Le motoréducteur M est monté sur une face 202.2 du plateau 202 opposée à la face 202.1 portant l’actionneur 207 et la connexion mécanique est réalisée à travers le plateau. Par exemple, l’écrou comporte une couronne dentée en prise avec une ou plusieurs roues dentées entraînées par le motoréducteur M, soit directement par l’arbre de sortie 22, soit par l’intermédiaire d’un dispositif de réduction. La forme relativement plate et fine du moteur électrique est particulièrement avantageuse pour une intégration dans un frein. En outre, il est capable de développer un couple suffisant le rendant adapté à l’actionnement d’un frein de parking électrique, par exemple entre 0,2 Nm et 1 Nm. Le motoréducteur électrique peut être mis en œuvre dans un frein afin d’assurer à la fois la fonction de frein de service et la fonction de frein de parking. Il est bien entendu qu’un frein à disque comportant un motoréducteur selon l’invention ne sort pas du cadre de la présente invention. Références 2 stator 4 rotor 5 plateau du stator 6 fond du rotor 8 paroi latérale du rotor 9 aimant permanent 10 châssis métallique 12 bobine 13 moyens de connexion 14 passage traversant 16 satellites 17 planétaire 18 porte-satellites 20 couronne planétaire 22 arbre de sortie 202 plateau de frein à tambour 202.1, 202.2 face du plateau 203 premier segment 204 deuxième segment 203a, 204a âme 203b, 204b garniture de freinage 206 cylindre de roue 207 actionneur mécanique 208, 209 ressort de rappel 212 biellette de rattrapage d’usure DR dispositif de réduction M motoréducteur X axe du motoréducteur AX axe du plateau de frein Motoréducteur électrique comportant un moteur électrique sans balai comprenant un stator (2) et un rotor (4), ledit rotor (4) entourant le stator (2), le rotor (4) étant configuré pour tourner autour d’un axe longitudinal (X), des bobines (12) étant portées par le stator (2) et des pôles étant portés par les rotor (4), des moyens de connexion électrique destinés à alimenter le moteur en courant continu, des moyens d’alimentation séquentielle des bobines, un dispositif de réduction et un arbre de sortie (22) caractérisé en ce que le stator comporte un passage traversant (14), en ce que le dispositif de réduction (DR) est logé au moins en partie dans le passage traversant (14) du stator (2) et en ce que l’arbre de sortie (22) fait saillie du stator (2). Motoréducteur électrique selon la revendication 1, dans lequel le rotor (4) comporte un fond (6) perpendiculaire à l’axe longitudinal (X) et une paroi latérale (8), les pôles étant des aimants permanents (7) portés par la paroi latérale (8). Motoréducteur électrique selon la revendication 2, dans lequel l’axe du passage traversant (14) du stator (2) est l’axe longitudinal (X). Motoréducteur électrique selon la revendication 3, dans lequel le dispositif de réduction (DR) est un train épicycloïdal comportant un planétaire (17) solidaire en rotation du fond (6) du rotor (4), des satellites (16), au moins une couronne dentée (20) et au moins un porte-satellites (18), l’arbre de sortie (22) étant solidaire en rotation du au moins un porte-satellite (18). Motoréducteur électrique selon la revendication 4, dans lequel le planétaire (17) est rapporté sur le rotor (4). Motoréducteur électrique selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel le dispositif de réduction (DR) est contenu entièrement dans le passage traversant (14) du stator (2). Frein pour véhicule automobile comportant des éléments de friction destinés à venir en contact avec une pièce solidaire en rotation d’une roue pour venir la freiner, un actionneur mécanique pour déplacer les éléments de friction et un motoréducteur selon l’une des revendications 1 à 6, connecté à l’actionneur mécanique pour l’actionner. Frein selon la revendication précédente, ledit actionneur étant configuré pour être activé pour assurer un freinage de parking.