WO2025114469A1 - Actuator for a motorised hatch - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to the field of rotary mechatronic drive of a mobile member which may occasionally be subjected to inappropriate external forces.
- the aim of the invention is to protect the mechatronic chain, in particular the gears, some of which are made of medium-strength plastic, as well as the actuator electronics, and optionally to protect the driven member.
- This aim is fundamentally different from the torque limiters known for limiting screwing forces, particularly in the surgical field, where it is not a question of protecting the drive means, but the driven screw and especially the screw installation area.
- JP H09 329211 discloses a reduction gear train composed of a plurality of gears is coupled to an output shaft of a motor, and when excessive rotational torque acts on at least one gear of the reduction gear train on the output shaft of the reduction gear train.
- the clutch member has a cylindrical portion having at least one notch extending in the axial direction and provided with flexibility in the radial direction, and at least one convex portion protruding from the outer surface of the cylindrical portion.
- the second clutch member is provided with a concave portion with which the cylindrical portion is engaged, and a grooved portion with which the convex portion is engaged is formed in the concave portion.
- a pinion, meshing with the gear adjacent to the output shaft side of the motor, is formed on one of the first and second clutch members, and the reducer is formed on the other.
- the elastic element comprises a plurality of protrusions on its circumferential surface, and a plurality of recesses are defined in a lateral surface of the receiving space, each of the protrusions being arc-shaped and defining a concavity, the protrusions are configured to be respectively engaged in the corresponding cavities so as to couple the first gear to the second gear when a torque value is less than a predefined value, and to be disengaged from the corresponding cavities so as to disconnect the first gear from the second gear when the torque value is greater than the predefined value.
- Patent EP3767133 relates to an actuator comprising: a housing having a mounting space portion formed therein; a motor portion disposed inside the housing and generating power; a reduction gear portion of which a plurality of gears respectively having an internal gear and an external gear sequentially engage with each other so as to transmit the power generated in the motor portion; and a rod portion engaging with the gear disposed at the last position, and moving linearly according to the rotation of the gear, wherein one of the plurality of gears is formed such that the internal gear and the external gear can rotate together or rotate independently.
- Patent JPH10159866 discloses a gear-shaped engagement member is provided on one of the inner peripheral surfaces of an outer ring and on one of the outer peripheral surfaces of an inner ring which is relatively rotatably disposed on an inner peripheral side of the outer ring.
- a torque limiter comprising: an assembly part and a spring member elastically engaged with the engagement part.
- the interacting parts involve significant deformations in the area near the trigger torque. These solutions are also not compact and lead to an increased size of the geared motor compared to a solution providing equivalent performance in terms of torque and output speed.
- Patent US2020018358 mentions arc-shaped protrusions, which do not allow for maximizing the torque to be transmitted. This is a friction transmission, rather than an obstacle transmission. In reality, this document aims to protect the engine when the driven load is excessive, but not to protect the entire transmission chain in the event of an unexpected action on the driven component.
- the present invention relates, in its most general sense, to a geared motor having the characteristics set out in claim 1.
- said elastically deformable zones (274) are symmetrical with respect to at least one radial plane.
- said toothed crown (260) has torque transmission stops (265), with between 3 and 10, and preferably equal to 5.
- said connecting piece (270) is formed by a tubular coupling sleeve having radial rigid arms, and an outer crown formed by deformable beams each extending tangentially between the ends of two consecutive rigid arms.
- said elastically deformable zones (274) are constituted by spring blades (277) integral with the connecting piece (270), extending tangentially with respect to a radial arm (273), the ends of said spring blades (277) having radial protrusions (275) extending over an arc of degrees.
- said connecting piece (270) is secured to a magnet (280) and in that said geared motor comprises a magneto-sensitive probe (320) positioned near the magnet (280).
- the geared motor is equipped with a microcontroller executing an algorithm for comparing variations in the relative position of said connecting piece (270) with variations in the relative position of said rotor (110), to determine a loss of synchronism between said connecting piece (270) and said toothed crown (260).
- the microcontroller returns an error message to the vehicle's ECU when said algorithm determines a loss of synchronism between said connecting part (270) and said toothed crown (260).
- Figures 5a and 5b represent exploded perspective views, respectively from above and below according to a first embodiment
- the invention proposes to protect the mechanics and electronics of the actuator from over-torque by disengaging the output shaft of the actuator from the last stage of its gearing. This makes it possible to protect the mechanical components, such as the gear wheels, as well as the electronic components of the actuator.
- the aim of the invention is particularly to protect the entire mechanical drive chain, including when the electric motor is stationary, and not just to protect the motor against overheating in the event of high load.
- the invention aims to trigger the clutch from a precisely predefined force threshold, without introducing play and preserving the precision of the drive without introducing play between the driven member and the drive mechanism, and therefore without introducing a situation of relative friction in the drive of the driven member.
- the invention provides for inserting inside the output gear wheel of the geared motor a torque limiting part, ensuring the guidance of the output wheel and coupled directly, without additional gearing, to the driven member.
- This torque limiting part makes it possible to transmit the nominal torque without slippage and without disturbance, by preventing the transmission to the reduction chain, and to the actuator, of unwanted and/or potentially destructive torques, exerted on the driven member.
- This torque limiting part interacts with the inner tubular surface of the output gear by a combination of radial protrusions forming radially extending teeth, provided on the tubular surface of the limiting part or the gear, and notches provided conversely on the tubular surface of the gear or the limiting part.
- the profile of the teeth corresponds to the hollow profile of the notches to allow congruent engagement of the tooth in the notch.
- the teeth and/or notches extend radially with respect to radially deformable tubular zones.
- the guidance of the output wheel (which integrates the last stage of the geared motor) is carried out by the torque limiting part.
- the output toothed crown is guided directly by the torque limiting part, the guidance of which is ensured by a hub guided by a bearing provided on the cover of the housing (500), or better by two bearings arranged on the cover and the bottom of the housing (500), to ensure robust guidance of the output wheel on which the driven member is directly coupled, thus ensuring optimal force recovery.
- the invention proposes to integrate this additional functionality within the geared motor (10) while avoiding increasing its size. This provides a particularly integrated solution capable of being integrated into existing systems lacking this functionality, without requiring modification of the mechanical connection between the output of the geared motor (10) and the hatch (20) of the vehicle.
- the aim of the invention is to support the additional function, namely the clutch, by a compact part, having a size close to that of a usual output toothed wheel of a geared motor, and allowing the nominal torque to be transmitted without slipping and without disturbance, but preventing the transmission on the reduction chain, and on the actuator, of untimely torques exerted on the driven member, here the trapdoor (20).
- Figures 2 to 5b relate to a first embodiment according to the invention, the showing a cross-sectional top view of the geared motor (10) with the cover removed, the showing a perspective view from below of the geared motor without its housing (500) and allowing a better appreciation of the reduction chain, figures 4a and 4b separately showing the two elements of the output wheel (250) of the geared motor allowing a disengageable coupling and finally figures 5a and 5b show exploded perspective views of the two elements of the output wheel respectively in top and bottom orientation.
- the geared motor (10) is in the form of a housing (500) integrating an electric motor (100), consisting of a stator (120) and a rotor (110) coupled to a reduction chain (200) whose output wheel (250), provided with the additional function, is more particularly described in and 4b.
- the housing (500) further integrates an electronic card (300) having the means for controlling the coils (121) of the stator (120) and connected to a connector (400) to ensure the supply of electrical power to this electronic card (300) and to provide a communication channel with the ECU of the vehicle, via a LIN protocol for example.
- the reduction chain is a straight train consisting of 4 stages.
- This straight train is provided with three stages of pinion/toothed wheel assemblies (210, 220, 230) each mounted in free rotation on an axis (211, 221, 231), themselves mounted fixed in the bottom of the housing (500) for one end and in the cover (510) for its other end. All of the axes (211, 221, 231) being distributed in the transverse plane of the housing (500), all being parallel to the axis (111) of the rotor (110) and to the shaft (251) of the output wheel (250).
- THE torque transmission stops (265) are all identical and regularly distributed around the periphery of the tubular surface (263) at an angle , so that .
- each of said torque transmission stops (265) has a turning point (266) adjoining the radius .
- the connecting piece (270) also has a cylindrical geometry, it is provided with a tubular shape (271) connected to a hub (272) by rigid radial arms (273).
- the hub (272) extends axially on either side of the tubular shape (271) in the form of cylindrical protuberances (278, 279).
- These cylindrical protuberances (278, 279) each cooperate with a guide means (510, 610) respectively located in the bottom of the housing (500) and in its cover (600), to ensure the rotational guidance of the output wheel (250).
- the cylindrical protuberances (278, 279) also have a coupling means (276) with the member to be driven.
- this coupling means can have indexing by a flat so that only one orientation of the coupling means relative to the application is possible.
- these guide means are smooth bearings produced by tubular protrusions emerging in the direction of the barrels.
- Said tubular protrusions may be of a diameter greater than that of the cylindrical protuberances (278, 279) so as to accommodate them and guide them in contact with their interior surface, or could be of a smaller diameter, the cylindrical protuberances being able to fit onto them.
- the guide means (610) of the cover (600) may be provided with a wall (620) providing a bearing surface for the axial end of the cylindrical protuberance (278).
- the axial abutment of the output wheel (250) may be achieved by means of the axial end (625) of the guide means (610), which is then tubular in shape, providing a bearing surface for the disc wall (261) of the toothed wheel (260).
- a cylindrical receiving zone (550) can be provided for the insertion of a seal (700), for example a toric lip seal, ensuring the sealing of the housing between the end (299) of the cylindrical protuberance (278) and the housing (500).
- a seal for example a toric lip seal
- the assembly of the output wheel is therefore carried out by axial insertion of the connecting piece (270) into the toothed crown (260), the protuberance (278) penetrating the disc lumen (262) until the rigid radial arms (273) of the connecting piece (270) are axially abutted against the wall (261) of the toothed crown (260), thus forming a support-plane connection.
- the radial protrusions (275) and the tubular surface (263) provide short centering, through contacts preferably in the form of axial lines, regardless of the angular position between said toothed crown (260) and said connecting piece (270).
- the output wheel (250) thus formed is driven by the reduction chain through the teeth of the crown gear (260) and drives the member to be moved by means of the coupling means (276) of the connecting piece (270).
- said connecting piece is an integral part, preferably made of plastic, obtained for example by a molding process.
- Said connecting piece (270) is provided with several radial protrusions (275) capable of engaging in the torque transmission stops (265) of the crown gear (260).
- the radial protrusions (275) are located in the middle of elastically deformable zones (274) of the tubular shape (271), said zones being for example arranged between the dotted lines of Figure 5a.
- deformable zones are judiciously anchored at their ends to one of the rigid radial arms (273).
- the radial protrusions (275) are, like the torque transmission stops (265), regularly distributed around the periphery of the tubular shape (271) so as to form an angle between two successive radial outgrowths, with , being a natural integer greater than 0, worth 1 for the first embodiment.
- the radial ends of the radial protrusions (275) can move between a radius , in their rest position where they are engaged in the torque transmission stops (265), towards a radius when the torque applied between said toothed crown (260) and said connecting piece (270) exceeds a reference value C max , allowing the angular sliding of said radial protrusions against the tubular surface (263) of the toothed crown (260).
- Figures 6a and 6b illustrate axial views of the output wheel, respectively when the connecting piece (270) is in the rest state, with the radial protrusions (275) engaged in the torque transmission stops (265), or in the deformed state, with the radial protrusions (275) displaced towards the spoke. and allowing sliding on the tubular surface (263) of the toothed crown (260).
- FIGs 7a, 7b, 8a, 8b, and 9 show alternative embodiments of the torque limiter (240) and more particularly of the coupling between the toothed crown (260) and the connecting piece (270).
- the embodiment shown in Figure 7a and 7b differs from the previous embodiment, for example shown in Figure 5a, in that the radial protrusions (275) are not an integral part of the connecting piece (270), but are produced by a curvature of the ends of spring blades (277), these spring blades (277), preferably in the form of a metal strip, are secured in their middle to the radial ends of the rigid radial arms (273).
- the connecting piece has two rigid radial arms (273), two spring blades (277) each having two radial protrusions (275).
- This embodiment also differs from the previous embodiment in that the 4 radial protrusions (275) are not equally distributed along the angular periphery of the connecting piece.
- a second alternative embodiment of the torque limiter (240) is presented in Figure 8, the latter differs from the first embodiment, presented for example in Figure 5, in that a spring blade (277) is housed in the angular space (282) located between two consecutive rigid radial arms (273) and delimited radially by the hub (272) on the one hand and by the elastically deformable zones (274), connecting the radial protrusions (275) to the rigid radial arms (273), on the other hand.
- Each spring blade (277) bears on its face opposite the hub (272) and by each of its tangential ends, on transverse flares (283) belonging to the rigid radial arms (273).
- a third support on its opposite face and equidistant from the tangential ends, is obtained by cooperation with a support zone (281) extending from the radial protrusions (275) in the direction of the hub (272).
- the support zones (281) are provided, at their axial ends, with extensions extending radially beyond the spring blade so as to ensure its retention in the angular space (282).
- the radial protrusions (275) will join a radius by deforming both the elastically deformable zones (274) made of plastic but also the spring blades (277) via the support zones (281).
- This embodiment can be seen as a variant combining radial protrusions (275) made of plastic, as presented in the first embodiment, with metal spring blades (277) presented in the second embodiment. It can indeed be advantageous to ensure a long service life for the actuator thanks to the use of metal springs, while maintaining a plastic/plastic contact between the connecting part (270) and the toothed crown (260), so as to minimize the noise emitted by the disengagement and also the wear of the internal wall of the toothed crown (250).
- a third alternative embodiment of the torque limiter (240) is presented in , the latter differs from the first embodiment, presented for example in figure 5, in that the deformable elements are not supported by the connecting piece (270) but by the toothed crown (260).
- This toothed crown (260) thus has rigid radial arms (273) extending towards the connecting piece (270) and are linked two by two by the elastically deformable zones (274) to form the tubular surface (263).
- the radial protrusions (275) are located in the elastically deformable zones (274) and extend towards the connecting piece (270).
- the torque transmission stops (265), in which the radial protrusions (275) engage, are directly integrated into the hub (272) of the connecting piece (270).
- the radial protrusions (275) are an integral part of the elastically deformable zones (274), whether the latter are supported by the toothed crown (260) or by the connecting piece (270).
- the torque transmission stops are housings located in the elastically deformable zones and where the radial protrusions (275) project from a rigid part.
- the important thing to achieve the desired disengagement is that the toothed crown (260) and the connecting piece (270) have conjugate coupling means and that the coupling means of at least one of the two pieces can move radially from a certain torque to allow the relative rotational movement of the tubular crown (260) relative to the connecting piece (270).
- the figures systematically show a connecting piece (270) inserted inside the toothed crown (260), which is in no way limiting of the invention and the person skilled in the art could easily imagine that the toothed crown (260) could be integrated within the connecting piece (270), in particular when the reduction of movement is done by means of an epicyclic type reducer.
- the different figures illustrate a coupling for which the elastically deformable element (274) is integral with the connecting piece (270) and the torque transmission stops (265) integral with the toothed wheel (260), however the person skilled in the art could imagine the opposite situation.
- One solution would be to provide a position sensor directly linked to the driven organ, which requires an additional component (end-of-travel sensor, etc.), wiring of this component, and positioning which is sometimes difficult in the operating context of the driven organ.
- the invention consists of integrating the function of detecting the effective position of the driven member, by an absolute position sensor arranged downstream of the torque limiter, into the kinematic chain, which makes it possible to ensure that the position detected by this angular sensor is free from all the error factors mentioned above.
- Figures 10a and 10b represent an exemplary embodiment of a torque limiter allowing the measurement of the absolute position.
- a tubular coding magnet (280) is secured to the connecting part (270) so as to move in direct connection with the output of the actuator which is mechanically linked to the member to be driven.
- the magnetic field of this coding magnet (280) is measured using a magneto-sensitive probe (320) arranged on a planar protrusion (310) of the electronic card (300) and opposite this coding magnet.
- the coding magnet (280) may for example have a rotating magnetization, according to the teachings of patent application WO2007099238A1, so as to provide an absolute position over one revolution.
- the coding magnet (280) is inserted around the tubular shape (271) of the hub (272) until it is axially abutted against the rigid radial arms (273).
- Multiple lugs (285) extending radially from the tubular shape (271) beyond the inner diameter of the encoder magnet (280), are elastically deformed during insertion of the encoder magnet and allow the latter to be axially retained when it reaches its final axial position.
- Another solution proposed by the invention concerns the activation of the movement of the driven member, by manual action on the latter when the geared motor is stopped.
- a movement propagates to the connecting part (270) secured to the encoder magnet (280).
- the movement of the encoder magnet (280) can be captured by the magneto-sensitive probe (320) to produce an electrical signal processed by a detection circuit.
- the magneto-sensitive probe being able to have a very low consumption mode and be associated with a microcontroller equipped with a wake-up function.
- the probe is therefore always powered by consuming a few microwatts and can, when detecting a movement, wake up the microcontroller, which is more energy-hungry, to trigger the movement sequence of the organ driven by the actuator.
- This movement sequence can, for example, be the opening or closing of a motorized hatch when the user presses on this hatch.
- This provides a function that consumes very little energy on average, but which may occasionally require a greater quantity of resources.
- the invention provides a procedure for detecting the triggering of the torque limiter. This procedure is based on measuring the variations in position of the connecting part (270) relative to that of the toothed crown (260). If these two relative positions do not change synchronously and proportionally, then the dedicated algorithm in the microcontroller can conclude that there is a loss of synchronism between these two elements, and therefore that the torque limiter is triggered.
- the variations in relative position between the toothed crown (260) with respect to the connecting piece (270) can be obtained using the addition of a second absolute position sensor on the toothed wheel (260) and by comparing the signals supplied by the two sensors, but it is also possible to obtain the position of the toothed wheel (260) using the position information of the rotor (110), obtained using the switching probes of the electrical phase supply, and by knowing the kinematic reduction ratio between the two toothed wheel (260) and the rotor (110).
- the invention also provides a procedure for re-engaging the torque limiter. This procedure is based on information on the absolute position of the connecting part (270), as well as a direct or indirect measurement of the mechanical load applied to the actuator.
- the procedure consists of bringing the driven member into a stop of the system (for example, into the closing stop), so as to lock its position, then forcing a movement at the rotor (110), so as to rotate the toothed wheel (260) until reaching the position where the torque transmission stops (265) of the toothed wheel (260) engage with the radial protrusions (275) of the connecting piece (270).
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Abstract
Description
La présente invention concerne le domaine de l’entrainement mécatronique rotatif d’un organe mobile qui peut occasionnellement être soumis à des efforts extérieurs inappropriés.The present invention relates to the field of rotary mechatronic drive of a mobile member which may occasionally be subjected to inappropriate external forces.
Il s’agit par exemple de l’entraînement d’une trappe de protection de la prise de recharge électrique d’un véhicule électrique, ou d’une trappe à essence, dont la fermeture et l’ouverture sont assurés par un actionneur, mais que l’utilisateur peut fermer manuellement, en occasionnant alors un couple excessif sur la chaine d’entraînement, ou encore un rétroviseur réglable par un actionneur, mais qu’un obstacle peut forcer dans un déplacement pouvant dégrader la chaine d’entrainement, ou encore un dispositif de nettoyage de capteur de véhicule activité par un actionneur, mais qui peut être entrainé manuellement par un utilisateur, ou encore un siège orientable dont le déplacement peut être soit bloqué soit orienté manuellement de manière trop brutale ou encore une poignée de d’ouverture de porte de voiture, dont le déploiement est assuré par actionneur, et plus généralement de tout organe dont le positionnement est principalement assuré par un système mécatronique, mais qui occasionnellement peut être contraint dans un déplacement occasionnant un couple excessif sur le mécanisme d’entraînement.This is for example the drive of a protective hatch for the electric charging socket of an electric vehicle, or a fuel flap, the closing and opening of which are ensured by an actuator, but which the user can close manually, thus causing excessive torque on the drive chain, or a rearview mirror adjustable by an actuator, but which an obstacle can force into a movement which can damage the drive chain, or a vehicle sensor cleaning device activated by an actuator, but which can be driven manually by a user, or a swivel seat whose movement can be either blocked or manually oriented too abruptly or a car door opening handle, the deployment of which is ensured by an actuator, and more generally any organ whose positioning is mainly ensured by a mechatronic system, but which occasionally can be forced into a movement causing excessive torque on the drive mechanism.
Le but de l’invention est de protéger la chaîne mécatronique, notamment les engrenages dont certains sont réalisés en matière plastique moyennement résistante, ainsi que l’électronique de l’actionneur, et optionnellement de protéger l’organe entraîné. Ce but est fondamentalement différent des limiteurs de couple connus pour limiter les efforts de vissage, notamment dans le domaine chirurgical, où il ne s’agit pas de protéger le moyen d’entraînement, mais la vis entraînée et surtout la zone de pose de la vis.The aim of the invention is to protect the mechatronic chain, in particular the gears, some of which are made of medium-strength plastic, as well as the actuator electronics, and optionally to protect the driven member. This aim is fundamentally different from the torque limiters known for limiting screwing forces, particularly in the surgical field, where it is not a question of protecting the drive means, but the driven screw and especially the screw installation area.
On connait le brevet JP H09 329211 décrivant un train de réducteurs composé d'une pluralité d'engrenages est couplé à un arbre de sortie d'un moteur, et lorsqu'un couple de rotation excessif agit sur au moins un engrenage du train d'engrenages réducteurs sur l'arbre de sortie du train d'engrenages réducteurs. Moteur équipé d'un embrayage muni d'un mécanisme d'embrayage qui patine et interrompt la transmission du couple de rotation du côté de l'arbre de sortie du moteur, dans lequel l'engrenage fourni avec le mécanisme d'embrayage est un premier élément d'embrayage, un deuxième élément d'embrayage ; L'élément d'embrayage a une partie cylindrique ayant au moins une encoche s'étendant dans la direction axiale et dotée d'une flexibilité dans la direction radiale, et au moins une partie convexe dépassant de la surface extérieure de la partie cylindrique. De plus, le deuxième élément d'embrayage est pourvu d'une partie concave avec laquelle la partie cylindrique est engagée, et une partie rainurée avec laquelle la partie convexe est engagée est formée dans la partie concave. Un pignon, s'engrène avec l'engrenage adjacent au côté de l'arbre de sortie du moteur, est formé sur l'un des premier et deuxième membres de l'embrayage, et le réducteur est formé sur l'autre. JP H09 329211 discloses a reduction gear train composed of a plurality of gears is coupled to an output shaft of a motor, and when excessive rotational torque acts on at least one gear of the reduction gear train on the output shaft of the reduction gear train. Motor equipped with a clutch provided with a clutch mechanism that slips and interrupts the transmission of rotational torque on the output shaft side of the motor, wherein the gear provided with the clutch mechanism is a first clutch member, a second clutch member; The clutch member has a cylindrical portion having at least one notch extending in the axial direction and provided with flexibility in the radial direction, and at least one convex portion protruding from the outer surface of the cylindrical portion. In addition, the second clutch member is provided with a concave portion with which the cylindrical portion is engaged, and a grooved portion with which the convex portion is engaged is formed in the concave portion. A pinion, meshing with the gear adjacent to the output shaft side of the motor, is formed on one of the first and second clutch members, and the reducer is formed on the other.
On connait également le brevet US2020018358 portant sur un assemblage avec protection de surcharge l'élément élastique comprend une pluralité de protubérances sur sa surface circonférentielle, et une pluralité d'évidements sont définis dans une surface latérale de l'espace de réception, chacune des protubérances étant en forme d'arc et définissant une concavité, les protubérances sont configurées pour être respectivement engagées dans les cavités correspondantes de manière à coupler le premier engrenage au second engrenage lorsqu'une valeur du couple est inférieure à une valeur prédéfinie, et pour être désengagées des cavités correspondantes de manière à déconnecter le premier engrenage du second engrenage lorsque la valeur du couple est supérieure à la valeur prédéfinie.Also known is patent US2020018358 relating to an assembly with overload protection, the elastic element comprises a plurality of protrusions on its circumferential surface, and a plurality of recesses are defined in a lateral surface of the receiving space, each of the protrusions being arc-shaped and defining a concavity, the protrusions are configured to be respectively engaged in the corresponding cavities so as to couple the first gear to the second gear when a torque value is less than a predefined value, and to be disengaged from the corresponding cavities so as to disconnect the first gear from the second gear when the torque value is greater than the predefined value.
Le brevet EP3767133 concerne un actionneur comprenant : un boîtier ayant une partie d'espace de montage formée à l'intérieur de celui-ci ; une partie moteur disposée à l'intérieur du boîtier et générant de l'énergie ; une partie engrenage réducteur dont une pluralité d'engrenages ayant respectivement un engrenage interne et un engrenage externe s'engagent séquentiellement les uns avec les autres de manière à transmettre l'énergie générée dans la partie moteur ; et une partie tige s'engageant avec l'engrenage disposé à la dernière position, et se déplaçant linéairement en fonction de la rotation de l'engrenage, l'un de la pluralité d'engrenages étant formé de telle sorte que l'engrenage interne et l'engrenage externe peuvent tourner ensemble ou tourner indépendamment.Patent EP3767133 relates to an actuator comprising: a housing having a mounting space portion formed therein; a motor portion disposed inside the housing and generating power; a reduction gear portion of which a plurality of gears respectively having an internal gear and an external gear sequentially engage with each other so as to transmit the power generated in the motor portion; and a rod portion engaging with the gear disposed at the last position, and moving linearly according to the rotation of the gear, wherein one of the plurality of gears is formed such that the internal gear and the external gear can rotate together or rotate independently.
Le brevet JPH10159866 décrit un élément d'engagement en forme d'engrenage est prévu sur l'une des surfaces périphériques intérieures d'une bague extérieure et sur l'une des surfaces périphériques extérieures d'une bague intérieure qui est disposée de manière relativement rotative sur un côté périphérique intérieur de la bague extérieure. Limiteur de couple comprenant : une partie d'assemblage et un élément de ressort engagé élastiquement avec la partie d'engagement.Patent JPH10159866 discloses a gear-shaped engagement member is provided on one of the inner peripheral surfaces of an outer ring and on one of the outer peripheral surfaces of an inner ring which is relatively rotatably disposed on an inner peripheral side of the outer ring. A torque limiter comprising: an assembly part and a spring member elastically engaged with the engagement part.
Les solutions de l’art antérieur prévoient souvent un assemblage de pièces multiples, de configurations complexes.Prior art solutions often involve assembling multiple parts of complex configurations.
Elles concernent un élément intermédiaire d’un train d’engrenage, avec des roues dentées en amont et en aval. Le but est principalement de protéger le moteur électrique, plutôt que de protéger l’ensemble de la chaîne d’entrainement contre des actions intempestives exercées sur l’organe entraîné. They concern an intermediate element of a gear train, with toothed wheels upstream and downstream. The aim is mainly to protect the electric motor, rather than to protect the entire drive chain against untimely actions exerted on the driven component.
Les pièces en interaction impliquent des déformations importantes dans la zone voisine du couple de déclenchement. Ces solutions ne sont également pas compactes et conduisent à un encombrement augmenté du motoréducteur par rapport à une solution fournissant les performances équivalentes en termes de couple et de vitesse de sortie. The interacting parts involve significant deformations in the area near the trigger torque. These solutions are also not compact and lead to an increased size of the geared motor compared to a solution providing equivalent performance in terms of torque and output speed.
Le brevet US2020018358 mentionne des protubérances en forme d'arc, qui ne permettent pas maximiser le couple à transmettre. Il s’agit d’une transmission par friction, plutôt que par obstacle. En réalité, ce document vise à protéger le moteur lorsque la charge entraînée est excessive, mais pas à protéger l’ensemble de la chaîne de transmission en cas d’une action inopinées sur l’organe entraînéePatent US2020018358 mentions arc-shaped protrusions, which do not allow for maximizing the torque to be transmitted. This is a friction transmission, rather than an obstacle transmission. In reality, this document aims to protect the engine when the driven load is excessive, but not to protect the entire transmission chain in the event of an unexpected action on the driven component.
Enfin les solutions connues ne permettent pas de modifications simples pour connaitre en tout instant la position de l’organe entrainé même en cas de casse d’un élément interne au réducteur.Finally, the known solutions do not allow for simple modifications to know the position of the driven organ at any time, even in the event of breakage of an element internal to the reducer.
La présente invention concerne selon son acception la plus générale un motoréducteur présentant les caractéristiques énoncées par la revendication 1.The present invention relates, in its most general sense, to a geared motor having the characteristics set out in claim 1.
Le motoréducteur présente avantageusement une roue dentée de sortie munie d’une couronne dentée, constituant le dernier étage d’engrènement du réducteur de mouvement dudit motoréducteur, associé à une pièce de liaison déformable élastiquement caractérisé en ce que :
- L’une desdites couronne dentée ou pièce de liaison présente une surface tubulaire alternant
- des segments lisses de rayon
s’étendant chacun sur un angle de degrés et - des butées de transmission de couple de rayon
s’étendant chacune sur un angle de degrés dont les points de rebroussement sont écartés d’un angle valant degrés - avec
- des segments lisses de rayon
- L’autre desdites couronne dentée ou pièce de liaison présentant des excroissances radiales, chacune porté par une zone déformable élastiquement radialement, pouvant se déplacer entre un rayon
au repos et un rayon lorsque le couple appliqué entre ladite couronne dentée et ladite pièce de liaison dépasse une valeur de référence Cmax.
- One of said toothed crown or connecting piece has a tubular surface alternating
- smooth segments of radius
each extending over an angle of degrees and - radius torque transmission stops
each extending over an angle of degrees whose cusps are spaced apart by an angle equal to degrees - with
- smooth segments of radius
- The other of said toothed crown or connecting piece having radial protrusions, each carried by a radially elastically deformable zone, capable of moving between a radius
at rest and a ray when the torque applied between said toothed crown and said connecting part exceeds a reference value C max .
Le motoréducteur selon l’invention peut en plus comporter une ou plusieurs caractéristiques compatibles parmi les suivantes :
- le nombre
butées de transmission de couple de ladite couronne dentée est un multiple entier du nombre d’excroissances radiales de ladite pièce de liaison, - ladite pièce de liaison présente une forme tubulaire prolongée radialement par des bras radiaux avec un pas de
degrés, deux bras radiaux successifs étant reliés à leur extrémité radiale par lesdites zones déformables élastiquement, - lesdites zones déformables élastiquement sont symétriques par rapport à au moins un plan radial,
- ladite couronne dentée présente
butées de transmission de couple, avec compris entre 3 et 10, et de préférence égal à 5, - des lames ressort sont disposées tangentiellement, chacune faisant face à une excroissance radiale, lesdites excroissances radiales étant prolongées radialement en direction de la lame ressort lui faisant face, jusqu’à son contact, par une zone d’appui,
- ladite pièce de liaison est formée par un manchon d’accouplement tubulaire présentant des bras rigides radiaux, et une couronne extérieure formée par des poutres déformables s’étendant chacune tangentiellement entre les extrémités de deux bras rigides consécutifs,
- le rayon
est supérieur au rayon et lesdites zones déformables élastiquement sont constituées par des lames ressort s’étendant tangentiellement par rapport à un bras radial, les extrémités desdites lames ressort présentant des excroissances radiales s’étendant sur un arc de degrés, en particulier, l’écart angulaire entre les déformations de deux lames ressort consécutives peut être un multiple de , - ladite pièce de liaison est solidaire d’un aimant et ledit motoréducteur comporte une sonde magnéto-sensible positionnée dans une partie balayée par ledit aimant lors de la rotation de ladite pièce de liaison,
- un moyen de détection des variations de position relative de la roue dentée par rapport à la pièce de liaison, fournies par au moins un capteur, dans ce cas, un microcontrôleur peut exécuter un algorithme de comparaison des variations de position relative de ladite pièce de liaison par rapport à des variations de position relative dudit rotor, pour déterminer une perte de synchronisme entre ladite pièce de liaison et ladite couronne dentée, en outre, ledit microcontrôleur peut retourner à l’ECU du véhicule un message d’erreur lorsque ledit algorithme détermine une perte de synchronisme entre ladite pièce de liaison et ladite couronne dentée ; également ledit microcontrôleur peut posséder une séquence de réengagement consistant à commander un mouvement du rotor engendrant un mouvement de la couronne dentée, lorsque l’organe entrainé est en appui sur une butée, ladite séquence se terminant lorsque les butées de transmission de couple de la couronne dentée s’engagent avec les butées de transmission de couple de ladite pièce de liaison,
- dans le cas où une séquence de réengagement est intégrée, la détection de réengagement des butées de transmission de couple de la couronne dentée avec les excroissances radiales de ladite pièce de liaison peut être réalisée par
- une comparaison des variations de position relative de ladite pièce de liaison par rapport à des variations de position relative dudit rotor, et/ou
- par une mesure du courant consommé dudit motoréducteur, et/ou
- par une mesure de l’angle de charge dudit motoréducteur,
- the number
torque transmission stops of said toothed crown is an integer multiple of the number of radial protrusions of said connecting piece, - said connecting piece has a tubular shape extended radially by radial arms with a pitch of
degrees, two successive radial arms being connected at their radial end by said elastically deformable zones, - said elastically deformable zones are symmetrical with respect to at least one radial plane,
- said toothed crown presents
torque transmission stops, with between 3 and 10, and preferably equal to 5, - spring blades are arranged tangentially, each facing a radial protrusion, said radial protrusions being extended radially in the direction of the spring blade facing it, until it comes into contact, by a support zone,
- said connecting part is formed by a tubular coupling sleeve having radial rigid arms, and an outer crown formed by deformable beams each extending tangentially between the ends of two consecutive rigid arms,
- the ray
is greater than the radius and said elastically deformable zones are constituted by spring blades extending tangentially relative to a radial arm, the ends of said spring blades having radial protrusions extending over an arc of degrees, in particular, the angular difference between the deformations of two consecutive spring blades can be a multiple of , - said connecting piece is secured to a magnet and said geared motor comprises a magneto-sensitive probe positioned in a part swept by said magnet during rotation of said connecting piece,
- a means for detecting variations in the relative position of the toothed wheel with respect to the connecting piece, provided by at least one sensor, in this case, a microcontroller can execute an algorithm for comparing variations in the relative position of said connecting piece with variations in the relative position of said rotor, to determine a loss of synchronism between said connecting piece and said ring gear, in addition, said microcontroller can return to the vehicle's ECU an error message when said algorithm determines a loss of synchronism between said connecting piece and said ring gear; also said microcontroller can have a re-engagement sequence consisting of controlling a movement of the rotor generating a movement of the ring gear, when the driven member is resting on a stop, said sequence ending when the torque transmission stops of the ring gear engage with the torque transmission stops of said connecting piece,
- in the case where a re-engagement sequence is integrated, the detection of re-engagement of the torque transmission stops of the toothed crown with the radial protrusions of said connecting part can be carried out by
- a comparison of the variations in relative position of said connecting piece with respect to variations in relative position of said rotor, and/or
- by measuring the current consumed by said geared motor, and/or
- by measuring the load angle of said geared motor,
Selon une autre variante, lesdites zones déformables élastiquement (274) sont symétriques par rapport à au moins un plan radial.According to another variant, said elastically deformable zones (274) are symmetrical with respect to at least one radial plane.
Avantageusement, ladite couronne dentée (260) présente
Selon des variantes de réalisation, le motoréducteur objet de l’invention comporte :According to alternative embodiments, the geared motor which is the subject of the invention comprises:
- des lames ressort (277) disposées tangentiellement et chacune faisant face à une excroissance radiale (275), lesdites excroissances radiales (275) étant prolongées radialement en direction de la lame ressort (277) lui faisant face, jusqu’à son contact, par une zone d’appui (281)- spring blades (277) arranged tangentially and each facing a radial protrusion (275), said radial protrusions (275) being extended radially in the direction of the spring blade (277) facing it, until it comes into contact, by a support zone (281)
- ladite pièce de liaison (270) est formée par un manchon d’accouplement tubulaire présentant des bras rigides radiaux, et une couronne extérieure formée par des poutres déformables s’étendant chacune tangentiellement entre les extrémités de deux bras rigides consécutifs.
- said connecting piece (270) is formed by a tubular coupling sleeve having radial rigid arms, and an outer crown formed by deformable beams each extending tangentially between the ends of two consecutive rigid arms.
- le rayon
- the ray
- l’écart angulaire entre les déformations de deux lames ressort (277) consécutives est un multiple de
- the angular difference between the deformations of two consecutive spring blades (277) is a multiple of
- ladite pièce de liaison (270) est solidaire d’un aimant (280) et en ce que ledit motoréducteur comporte une sonde magnéto-sensible (320) positionnée à proximité de l’aimant (280).- said connecting piece (270) is secured to a magnet (280) and in that said geared motor comprises a magneto-sensitive probe (320) positioned near the magnet (280).
- il comporte un moyen de détection des variations de position relative de la roue dentée (260) par rapport à la pièce de liaison (270), fournies par au moins un capteur.- it comprises a means for detecting variations in the relative position of the toothed wheel (260) with respect to the connecting part (270), provided by at least one sensor.
- le motoréducteur est muni d’un microcontrôleur exécutant un algorithme de comparaison des variations de position relative de ladite pièce de liaison (270) par rapport à des variations de position relative dudit rotor (110), pour déterminer une perte de synchronisme entre ladite pièce de liaison (270) et ladite couronne dentée (260).- the geared motor is equipped with a microcontroller executing an algorithm for comparing variations in the relative position of said connecting piece (270) with variations in the relative position of said rotor (110), to determine a loss of synchronism between said connecting piece (270) and said toothed crown (260).
- le microcontrôleur retourne à l’ECU du véhicule un message d’erreur lorsque ledit algorithme détermine une perte de synchronisme entre ladite pièce de liaison (270) et ladite couronne dentée (260).- the microcontroller returns an error message to the vehicle's ECU when said algorithm determines a loss of synchronism between said connecting part (270) and said toothed crown (260).
Description détaillée d’un exemple non limitatif de réalisation Detailed description of a non-limiting example of an embodiment
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, concernant un exemple non limitatif de réalisation illustré par les dessins annexés où :
The present invention will be better understood upon reading the following description, concerning a non-limiting example of embodiment illustrated by the appended drawings where:
L’invention propose de protéger la mécanique et l’électronique de l’actionneur d’un sur-couple en désengageant l’arbre de sortie de l’actionneur par rapport au dernier étage de l’engrenage de celui-ci. Ceci permet de protéger les composants mécaniques, tels que les mobiles du réducteur, ainsi que les composants électroniques de l’actionneur. The invention proposes to protect the mechanics and electronics of the actuator from over-torque by disengaging the output shaft of the actuator from the last stage of its gearing. This makes it possible to protect the mechanical components, such as the gear wheels, as well as the electronic components of the actuator.
Ainsi, on apporte une invulnérabilité à l’élément actif vis-à-vis de ces situations anormales. A noter qu’un disfonctionnement pourrait également émaner de l’actionneur et l’invention permet de manière similaire de protéger les agrégats y étant accouplés. Il est important que la pièce de liaison déformable élastiquement agisse directement sur le dernier étage du moteur réducteur, et pas sur un étage intermédiaire, afin de protéger l’intégralité des engrenages. This provides invulnerability to the active element against these abnormal situations. Note that a malfunction could also emanate from the actuator and the invention similarly protects the aggregates coupled to it. It is important that the elastically deformable connecting part acts directly on the last stage of the reduction motor, and not on an intermediate stage, in order to protect all of the gears.
Le but de l’invention est particulièrement de protéger la totalité de la chaîne d’entraînement mécanique, y compris lorsque le moteur électrique est à l’arrêt, et pas seulement de protéger le moteur contre un échauffement en cas de charge élevée.The aim of the invention is particularly to protect the entire mechanical drive chain, including when the electric motor is stationary, and not just to protect the motor against overheating in the event of high load.
Par ailleurs, l’invention vise à déclencher le débrayage à partir d’un seuil d’effort prédéfini précisément, sans introduire de jeu et en préservant la précision de l’entraînement sans introduire de jeu entre l’organe entraîné et le mécanisme d’entraînement, et donc sans introduire de situation de friction relative dans l’entraînement de l’organe entraîné.Furthermore, the invention aims to trigger the clutch from a precisely predefined force threshold, without introducing play and preserving the precision of the drive without introducing play between the driven member and the drive mechanism, and therefore without introducing a situation of relative friction in the drive of the driven member.
Pour cela, l’invention prévoit d’insérer à l’intérieur de la roue dentée de sortie du moto-réducteur une pièce de limitation de couple, assurant le guidage de la roue de sortie et couplée directement, sans engrenage additionnel, à l’organe entraîné. Cette pièce de limitation de couple permet de transmettre le couple nominal sans glissement et sans perturbation, en empêchant la transmission sur la chaine de réduction, et sur l’actionneur, de couples non souhaités et/ou potentiellement destructeurs, exercés sur l’organe entraîné. To this end, the invention provides for inserting inside the output gear wheel of the geared motor a torque limiting part, ensuring the guidance of the output wheel and coupled directly, without additional gearing, to the driven member. This torque limiting part makes it possible to transmit the nominal torque without slippage and without disturbance, by preventing the transmission to the reduction chain, and to the actuator, of unwanted and/or potentially destructive torques, exerted on the driven member.
Cette pièce de limitation de couple interagit avec la surface tubulaire intérieure de la roue dentée de sortie par une combinaison d’excroissances radiales formant des dents s’étendant radialement, prévues à la surface tubulaire de la pièce de limitation ou de la roue dentée, et des encoches prévues à l’inverse à la surface tubulaire de la roue dentée ou de la pièce de limitation. Le profil des dents correspond au profil en creux des encoches pour permettre un engagement congruent de la dent dans l’encoche. Les dents et/ou les encoches s’étendent radialement par rapport à des zones tubulaires déformables radialement.This torque limiting part interacts with the inner tubular surface of the output gear by a combination of radial protrusions forming radially extending teeth, provided on the tubular surface of the limiting part or the gear, and notches provided conversely on the tubular surface of the gear or the limiting part. The profile of the teeth corresponds to the hollow profile of the notches to allow congruent engagement of the tooth in the notch. The teeth and/or notches extend radially with respect to radially deformable tubular zones.
Une autre considération importante est que le guidage de la roue de sortie (qui intègre le dernier étage du moto-réducteur) soit réalisé par la pièce de limitation de couple. La couronne dentée de sortie est guidée directement par la pièce de limitation de couple, dont le guidage est assuré par un moyeu guidé par un palier prévu sur le couvercle du boîtier (500), ou mieux par deux paliers disposés sur le couvercle et le fond du boîtier (500), pour assurer un guidage robuste de la roue de sortie sur laquelle l’organe entraîné est directement couplé, assurant ainsi une reprise des efforts optimale. Another important consideration is that the guidance of the output wheel (which integrates the last stage of the geared motor) is carried out by the torque limiting part. The output toothed crown is guided directly by the torque limiting part, the guidance of which is ensured by a hub guided by a bearing provided on the cover of the housing (500), or better by two bearings arranged on the cover and the bottom of the housing (500), to ensure robust guidance of the output wheel on which the driven member is directly coupled, thus ensuring optimal force recovery.
La combinaison de ce guidage robuste du dernier étage du motoréducteur sur lequel l’organe entraîné est directement couplé, et l’intégration directement dans ce dernier étage de sortie des moyens de déclenchement sans frottement, permet d’obtenir une intégration optimisée, une sureté de fonctionnement et une adéquate pour ce genre d’application. The combination of this robust guidance of the last stage of the geared motor to which the driven member is directly coupled, and the integration directly into this last output stage of the frictionless triggering means, makes it possible to obtain optimized integration, operational safety and suitability for this type of application.
La
L’invention se propose d’intégrer cette fonctionnalité supplémentaire au sein du motoréducteur (10) tout en évitant d’en augmenter l’encombrement. On propose ainsi une solution particulièrement intégrée et apte à s’intégrer à des systèmes existants dépourvus de cette fonctionnalité, sans demander de modification de la liaison mécanique entre la sortie du motoréducteur (10) et la trappe (20) du véhicule. The invention proposes to integrate this additional functionality within the geared motor (10) while avoiding increasing its size. This provides a particularly integrated solution capable of being integrated into existing systems lacking this functionality, without requiring modification of the mechanical connection between the output of the geared motor (10) and the hatch (20) of the vehicle.
Le but de l’invention est de supporter la fonction additionnelle, à savoir le débrayage, par une pièce compacte, présentant un encombrement voisin de celui d’une roue dentée de sortie habituelle d’un motoréducteur, et permettant de transmettre le couple nominal sans glissement et sans perturbation, mais empêchant la transmission sur la chaine de réduction, et sur l’actionneur, de couples inopportuns exercés sur l’organe entraîné, ici la trappe (20). The aim of the invention is to support the additional function, namely the clutch, by a compact part, having a size close to that of a usual output toothed wheel of a geared motor, and allowing the nominal torque to be transmitted without slipping and without disturbance, but preventing the transmission on the reduction chain, and on the actuator, of untimely torques exerted on the driven member, here the trapdoor (20).
Les figures 2 à 5b concernent un premier mode de réalisation selon l’invention, la
Comme plus visible en
Comme présenté plus particulièrement en figures 4a, 4b, 5a et 5b, et afin d’assurer la fonction de débrayage, la roue de sortie (250) comprend une pièce périphérique munie de dentures (268) sous la forme d’une couronne dentée (260), entourant une pièce de liaison (270) déformable élastiquement pour former un limiteur de couple (240). La couronne dentée (260) présente une paroi (261) refermant l’une de ses extrémités axiales, cette paroi (261) étant ajourée par une lumière discale (262) concentrique à la couronne dentée (260), ladite lumière discale étant apte à recevoir une protubérance cylindrique (278) de la pièce de liaison (270) pour en assurer le guidage en rotation. Ladite couronne dentée (260) présente également une surface tubulaire (263) alternant :
- des segments lisses (264) de rayon
s’étendant chacune sur un angle α et -
butées de transmission de couple (265), valant 5 dans l’exemple présenté, s’étendant chacune sur un angle β et entre ledit rayon et un rayon , avec .
- smooth segments (264) of radius
each extending over an angle α and -
torque transmission stops (265), worth 5 in the example presented, each extending over an angle β and between said radius and a ray , with .
Les
La pièce de liaison (270) présente également une géométrie cylindrique, elle est munie d’une forme tubulaire (271) reliée à un moyeu (272) par des bras radiaux (273) rigides. Le moyeu (272) s’étend axialement de part et d’autre de la forme tubulaire (271) sous la forme de protubérances cylindriques (278, 279). Ces protubérances cylindriques (278, 279) coopèrent chacune avec un moyen de guidage (510, 610) respectivement situé dans le fond du boîtier (500) et dans son couvercle (600), pour assurer le guidage en rotation de la roue de sortie (250). Les protubérances cylindriques (278, 279) présentent également un moyen d’accouplement (276) avec l’organe à entraîner. La
En
L’assemblage de la roue de sortie se fait donc par insertion axiale de la pièce de liaison (270) dans la couronne dentée (260), la protubérance (278) pénétrant la lumière discale (262) jusqu’à la mise en butée axiale des bras radiaux rigides (273) de la pièce de liaison (270) contre la paroi (261) de la couronne dentée (260), formant ainsi une liaison appui-plan. Les excroissances radiales (275) et la surface tubulaire (263) réalisent un centrage court, à travers des contacts préférentiellement sous la forme de lignes axiales, et ce, quelle que soit la position angulaire entre ladite couronne dentée (260) et ladite pièce de liaison (270). The assembly of the output wheel is therefore carried out by axial insertion of the connecting piece (270) into the toothed crown (260), the protuberance (278) penetrating the disc lumen (262) until the rigid radial arms (273) of the connecting piece (270) are axially abutted against the wall (261) of the toothed crown (260), thus forming a support-plane connection. The radial protrusions (275) and the tubular surface (263) provide short centering, through contacts preferably in the form of axial lines, regardless of the angular position between said toothed crown (260) and said connecting piece (270).
La roue de sortie (250) ainsi formée est entraînée par la chaîne de réduction au travers des dentures de la couronne dentée (260) et entraîne l’organe à mouvoir grâce au moyen d’accouplement (276) de la pièce de liaison (270). De manière à assurer la transmission de couple entre la couronne dentée (260) et la pièce de liaison (270), ladite pièce de liaison est une pièce intégrale, préférentiellement en matière plastique, obtenue par exemple par un procéder de moulage. Ladite pièce de liaison (270) est munie de plusieurs excroissances radiales (275) aptes à s’engager dans les butées de transmission de couple (265) de la couronne dentée (260). Les excroissances radiales (275) sont situées au milieu de zones déformables élastiquement (274) de la forme tubulaire (271), lesdites zones étant par exemple disposées entre les lignes en pointillés de la figure 5a. Ces zones déformables sont judicieusement ancrées à leurs extrémités à un des bras radiaux (273) rigide. Les excroissances radiales (275) sont, à l’instar des butées de transmission de couple (265), régulièrement distribuées sur le pourtour de la forme tubulaire (271) de sorte à former un angle
Due à l’élasticité des zones déformables élastiquement (274), les extrémités radiales des excroissances radiales (275) peuvent se déplacer entre un rayon
Les figures 6a et 6b illustrent des vues axiales de la roue de sortie, respectivement lorsque la pièce de liaison (270) est à l’état de repos, avec les excroissances radiales (275) engagées dans les butées de transmission de couple (265), ou à l’état déformé, avec les excroissances radiales (275) déplacées vers le rayon
Figures 6a and 6b illustrate axial views of the output wheel, respectively when the connecting piece (270) is in the rest state, with the radial protrusions (275) engaged in the torque transmission stops (265), or in the deformed state, with the radial protrusions (275) displaced towards the spoke.
Variantes non limitatives de réalisation de la pièce de limitation de coupleNon-limiting variants of the torque limiting part
Les figures 7a, 7b, 8a, 8b, et 9 présentent des variantes de réalisation du limiteur de couple (240) et plus particulièrement de l’accouplement entre la couronne dentée (260) et la pièce de liaison (270). Figures 7a, 7b, 8a, 8b, and 9 show alternative embodiments of the torque limiter (240) and more particularly of the coupling between the toothed crown (260) and the connecting piece (270).
Le mode de réalisation présenté en figure 7a et 7b diffère du mode de réalisation précédent, par exemple présenté en figure 5a, en ce que les excroissances radiales (275) ne sont pas partie intégrante de la pièce de liaison (270), mais sont réalisées par une courbure des extrémités de lames ressort (277), ces lames ressort (277), se présentant préférentiellement sous la forme d’une bande métallique, sont solidarisées en leur milieu aux extrémités radiales des bras radiaux rigides (273). Dans l’exemple présenté en figure 7, la pièce de liaison présente deux bras radiaux rigides (273), deux lames ressort (277) présentant chacune deux excroissances radiales (275). Ce mode de réalisation diffère également du mode de réalisation précédent en ce que les 4 excroissances radiales (275) ne sont pas également distribuées selon la périphérie angulaire de la pièce de liaison. En effet, la distribution régulière n’est pas nécessaire à l’invention, il est simplement souhaité que l’intégralité des excroissances radiales (275) coopèrent chacune simultanément avec une butée de transmission de couple (265) de la roue dentée (260), manière à optimiser le couple de décrochage Cmax. Il est ainsi plus profitable, lors de l’utilisation de lames ressort (277) et pour viser des couples de décrochage Cmax relativement faibles, d’éloigner au maximum les excroissances radiales (275) du point d’ancrage dans les bras radiaux rigides (273) et donc de maximiser la longueur des lames ressort (277). Néanmoins de manière à maximiser le nombre de positions possibles d’indexation, les butées de transmission de couples (265) sont, comme pour le mode de réalisation précédent, régulièrement distribuées sur la périphérie de la surface tubulaire (263) en respectant la relation
Une seconde alternative de réalisation du limiteur de couple (240) est présentée en figure 8, cette dernière diffère du premier mode de réalisation, présenté par exemple en figure 5, en ce qu’une lame ressort (277) est logée dans l’espace angulaire (282) situé entre deux bras radiaux rigides (273) consécutifs et délimité radialement par le moyeu (272) d’une part et par les zones déformables élastiquement (274), reliant les excroissances radiales (275) aux bras radiaux rigides (273), d’autre part. Chaque lame ressort (277) prend appui sur sa face en vis-à-vis du moyeu (272) et par chacune de ses extrémités tangentielles, sur des évasements transversaux (283) appartenant aux bras radiaux rigides (273). Un troisième appui, sur sa face opposée et à équidistance des extrémités tangentielles, est obtenu par coopération avec une zone d’appui (281) s’épanouissant des excroissances radiales (275) en direction du moyeu (272). Les zones d’appui (281) sont munies, à leurs extrémités axiales, d’extensions s’étendant radialement au-delà de la lame ressort de manière à assurer son maintien dans l’espace angulaire (282). Lors de l’application d’un sur-couple, les excroissances radiales (275) vont rejoindre un rayon
Une troisième alternative de réalisation du limiteur de couple (240) est présentée en
Dans l’intégralité des exemples illustrés, les excroissances radiales (275) sont partie intégrante des zones déformables élastiquement (274), que ces dernières soient supportées par la couronne dentée (260) ou par la pièce de liaison (270). Néanmoins ceci est à titre d’illustration et l’homme de métier pourrait aisément envisager des configurations où les butées de transmission de couple sont des logements situés dans les zones déformables élastiquement et où les excroissances radiales (275) sont en saillie d’une partie rigide. L’important pour parvenir au débrayage recherché est que la couronne dentée (260) et la pièce de liaison (270) présentent des moyens de couplage conjugués et que les moyens de couplage de l’une au moins des deux pièces puissent se déplacer radialement à partir d’un certain couple pour permettre le mouvement en rotation relatif de la couronnes tubulaire (260) par rapport à la pièce de liaison (270).In all of the examples illustrated, the radial protrusions (275) are an integral part of the elastically deformable zones (274), whether the latter are supported by the toothed crown (260) or by the connecting piece (270). However, this is for illustration purposes and the person skilled in the art could easily envisage configurations where the torque transmission stops are housings located in the elastically deformable zones and where the radial protrusions (275) project from a rigid part. The important thing to achieve the desired disengagement is that the toothed crown (260) and the connecting piece (270) have conjugate coupling means and that the coupling means of at least one of the two pieces can move radially from a certain torque to allow the relative rotational movement of the tubular crown (260) relative to the connecting piece (270).
A noter que les figures présentent systématiquement une pièce de liaison (270) s’insérant à l’intérieur de la couronne dentée (260), ce qui n’est aucunement limitatif de l’invention et l’homme de métier pourrait aisément imaginer que la couronne dentée (260) puisse être intégrée au sein de la pièce de liaison (270), notamment lorsque la réduction de mouvement se fait au moyen d’un réducteur de type épicycloïdal. Également, les différentes figures illustrent un accouplement pour lequel l’élément déformable élastiquement (274) est solidaire de la pièce de liaison (270) et des butées de transmission de couple (265) solidaires de la roue dentée (260), toutefois l’homme de métier pourrait imaginer la situation inverse. Ces deux exemples illustrent également la possibilité, non représentée, que le rayon
Note that the figures systematically show a connecting piece (270) inserted inside the toothed crown (260), which is in no way limiting of the invention and the person skilled in the art could easily imagine that the toothed crown (260) could be integrated within the connecting piece (270), in particular when the reduction of movement is done by means of an epicyclic type reducer. Also, the different figures illustrate a coupling for which the elastically deformable element (274) is integral with the connecting piece (270) and the torque transmission stops (265) integral with the toothed wheel (260), however the person skilled in the art could imagine the opposite situation. These two examples also illustrate the possibility, not shown, that the radius
Détection de la position effective de l’organe entraînéDetection of the actual position of the driven organ
L’invention concerne également la détection de la position effective de l’organe entraîné. Cette position ne peut pas être déduite par la simple lecture des informations fournies par un capteur intégré dans le motoréducteur. En effet, différentes circonstances peuvent introduire des biais tels que :
- Le jeu dans les trains d’engrenage qui peut atteindre plusieurs degrés angulaires,
- le déclenchement du limiteur de couple,
- l’interruption de l’alimentation du motoréducteur,
- les glissements dans le limiteur de couple.
- The play in the gear trains which can reach several angular degrees,
- the triggering of the torque limiter,
- interruption of the power supply to the geared motor,
- slippage in the torque limiter.
Une solution consisterait à prévoir un capteur de position directement lié à l’organe entrainé, ce qui nécessite un composant additionnel (capteur de fin de course, …), un câblage de ce composant, et un positionnement parfois difficile dans le contexte de fonctionnement de l’organe entraîné.One solution would be to provide a position sensor directly linked to the driven organ, which requires an additional component (end-of-travel sensor, etc.), wiring of this component, and positioning which is sometimes difficult in the operating context of the driven organ.
L’invention consiste à intégrer la fonction de détection de la position effective de l’organe entraîné, par un capteur de position absolue disposé en aval du limiteur de couple, dans la chaîne cinématique, ce qui permet d’assurer que la position détectée par ce capteur angulaire est exempte de tous les facteurs d’erreur susvisés.The invention consists of integrating the function of detecting the effective position of the driven member, by an absolute position sensor arranged downstream of the torque limiter, into the kinematic chain, which makes it possible to ensure that the position detected by this angular sensor is free from all the error factors mentioned above.
Les figures 10a et 10b représentent un exemple de réalisation d’un limiteur de couple permettant la mesure de la position absolue. A cet effet, un aimant de codage (280) tubulaire est solidarisé à la pièce de liaison (270) de manière à se mouvoir en lien direct avec la sortie de l’actionneur qui est mécaniquement liée à l’organe à entraîner. Le champ magnétique de cet aimant de codage (280) est mesuré à l’aide d’une sonde magnéto-sensible (320) disposée sur une excroissance planaire (310) de la carte électronique (300) et en regard de cet aimant de codage. L’aimant de codage (280) peut par exemple présenter une aimantation tournante, selon les enseignements de la demande de brevet WO2007099238A1, de manière à fournir une position absolue sur un tour. Figures 10a and 10b represent an exemplary embodiment of a torque limiter allowing the measurement of the absolute position. For this purpose, a tubular coding magnet (280) is secured to the connecting part (270) so as to move in direct connection with the output of the actuator which is mechanically linked to the member to be driven. The magnetic field of this coding magnet (280) is measured using a magneto-sensitive probe (320) arranged on a planar protrusion (310) of the electronic card (300) and opposite this coding magnet. The coding magnet (280) may for example have a rotating magnetization, according to the teachings of patent application WO2007099238A1, so as to provide an absolute position over one revolution.
L’aimant de codage (280) est inséré autour de la forme tubulaire (271) du moyeu (272) jusqu’à être mis en butée axiale contre les bras radiaux rigides (273). De multiples ergots (285) s’épanouissant radialement de la forme tubulaire (271) au-delà du diamètre intérieur de l’aimant codeur (280), sont déformés élastiquement lors de l’insertion de l’aimant codeur et permettent de retenir axialement ce dernier lorsqu’il atteint sa position axiale finale. The coding magnet (280) is inserted around the tubular shape (271) of the hub (272) until it is axially abutted against the rigid radial arms (273). Multiple lugs (285) extending radially from the tubular shape (271) beyond the inner diameter of the encoder magnet (280), are elastically deformed during insertion of the encoder magnet and allow the latter to be axially retained when it reaches its final axial position.
Activation externe du déplacement de l’organe entraînéExternal activation of the movement of the driven organ
Une autre solution proposée par l’invention concerne l’activation du déplacement de l’organe entrainé, par une action manuelle sur ce dernier lorsque le motoréducteur est à l’arrêt. Un mouvement se propage jusqu’à la pièce de liaison (270) solidaire de l’aimant codeur (280). Le mouvement de l’aimant codeur (280) peut être capté par la sonde magnéto-sensible (320) pour produire un signal électrique traité par un circuit de détection. Another solution proposed by the invention concerns the activation of the movement of the driven member, by manual action on the latter when the geared motor is stopped. A movement propagates to the connecting part (270) secured to the encoder magnet (280). The movement of the encoder magnet (280) can be captured by the magneto-sensitive probe (320) to produce an electrical signal processed by a detection circuit.
Il est également imaginable que cette opération se fasse en mode très basse consommation, la sonde magnéto-sensible pouvant présenter un mode très basse consommation et être associé à un microcontrôleur muni d’une fonction de réveil. Ainsi, lors de phases où le véhicule n’est pas en fonctionnement, il est admissible que des fonctions peu consommatrices continuent à être fonctionnelle. La sonde est donc toujours alimentée en consommant quelques microwatts et peut, lors de la détection d’un mouvement, réveiller le microcontrôleur, plus gourmand en énergie, pour déclencher la séquence de déplacement de l’organe entraîné par l’actionneur.It is also conceivable that this operation is carried out in very low consumption mode, the magneto-sensitive probe being able to have a very low consumption mode and be associated with a microcontroller equipped with a wake-up function. Thus, during phases when the vehicle is not in operation, it is acceptable that low-consumption functions continue to be functional. The probe is therefore always powered by consuming a few microwatts and can, when detecting a movement, wake up the microcontroller, which is more energy-hungry, to trigger the movement sequence of the organ driven by the actuator.
Cette séquence de déplacement peut par exemple être l’ouverture ou la fermeture d’une trappe motorisée lorsque l’utilisateur appuie sur cette trappe. This movement sequence can, for example, be the opening or closing of a motorized hatch when the user presses on this hatch.
On fournit ainsi une fonction consommant très peu d’énergie en moyenne, mais qui peut ponctuellement nécessiter une plus grande quantité de ressources.This provides a function that consumes very little energy on average, but which may occasionally require a greater quantity of resources.
L‘invention prévoit une procédure de détection de déclenchement du limiteur de couple. Cette procédure est basée sur la mesure des variations de position de la pièce de liaison (270) par rapport à celle de la couronne dentée (260). Si ces deux positions relatives n’évoluent pas de façon synchrone et proportionnelle, alors l’algorithme dédié dans le microcontrôleur peut conclure à une perte de synchronisme entre ces deux éléments, et donc à un déclenchement du limiteur de couple. Les variations de position relative entre la couronne dentée (260) par rapport à la pièce de liaison (270) peuvent s’obtenir à l’aide de l’adjonction d’un second capteur de position absolu sur la roue dentée (260) et par comparaison des signaux fournis par les deux capteurs, mais il est également possible d’obtenir la position de la roue dentée (260) en utilisant l’information de position du rotor (110), obtenue grâce aux sondes de commutation de l’alimentation des phases électriques, et par connaissance rapport de réduction cinématique entre les deux la roue dentée (260) et le rotor (110). The invention provides a procedure for detecting the triggering of the torque limiter. This procedure is based on measuring the variations in position of the connecting part (270) relative to that of the toothed crown (260). If these two relative positions do not change synchronously and proportionally, then the dedicated algorithm in the microcontroller can conclude that there is a loss of synchronism between these two elements, and therefore that the torque limiter is triggered. The variations in relative position between the toothed crown (260) with respect to the connecting piece (270) can be obtained using the addition of a second absolute position sensor on the toothed wheel (260) and by comparing the signals supplied by the two sensors, but it is also possible to obtain the position of the toothed wheel (260) using the position information of the rotor (110), obtained using the switching probes of the electrical phase supply, and by knowing the kinematic reduction ratio between the two toothed wheel (260) and the rotor (110).
Tel que présenté en
La procédure consiste à amener l’organe entrainé dans une butée du système (par exemple, dans la butée de fermeture), de sorte à bloquer sa position, puis de forcer un mouvement au niveau du rotor (110), de sorte à mouvoir en rotation la roue dentée (260) jusqu’à atteindre la position où les butées de transmission de couple (265) de la roue dentée (260) viennent s’engager avec les excroissances radiales (275) de la pièce de liaison (270).The procedure consists of bringing the driven member into a stop of the system (for example, into the closing stop), so as to lock its position, then forcing a movement at the rotor (110), so as to rotate the toothed wheel (260) until reaching the position where the torque transmission stops (265) of the toothed wheel (260) engage with the radial protrusions (275) of the connecting piece (270).
Le logigramme de la
- Etape 1000 : L’actionneur opère un mouvement de mise en butée sur une des butées du système.
- Test 1001 : La mesure de la position absolue de l’organe est-elle celle d’une butée du système ?
- Si non : tant que la durée de l’étape 1000 est inférieure à une durée prédéterminée (de l’ordre de la seconde), on poursuit l’étape 1000, si elle est supérieure à cette durée, alors l’actionneur rejoint l’étape 1010 au cours de laquelle l’actionneur arrête le mouvement de mise en butée et informe l’ECU du véhicule que le système de limitation de couple est en défaut.
- Si oui : le programme rejoint l’étape 1002.
- Etape 1002 : L’actionneur opère le même mouvement de mise en butée que celui effectué en étape 1000.
- Test 1003 : La mesure de charge correspond-elle ou couple maximum nominal ?
- Si non : tant que la durée de l’étape 1002 est inférieure à une durée prédéterminée (de l’ordre de la seconde), on poursuit l’étape 1002, si elle est supérieure à cette durée, alors l’actionneur rejoint l’étape 1020 au cours de laquelle l’actionneur arrête le mouvement de mise en butée et informe l’ECU du véhicule que le système de limitation de couple est en défaut.
- Si oui : le programme rejoint l’étape 1004.
- Etape 1004 : L’actionneur arrête le mouvement de mise en butée et informe l’ECU du véhicule que le système de limitation de couple est réenclenché et que l’organe à entraîner est en position de butée.
- Step 1000: The actuator performs a stop movement on one of the system stops.
- Test 1001: Is the measurement of the absolute position of the organ that of a system stop?
- If not: as long as the duration of step 1000 is less than a predetermined duration (of the order of a second), step 1000 is continued; if it is greater than this duration, then the actuator returns to step 1010 during which the actuator stops the stop movement and informs the vehicle's ECU that the torque limitation system is faulty.
- If yes: the program goes to step 1002.
- Step 1002: The actuator performs the same stop movement as that performed in step 1000.
- Test 1003: Does the load measurement correspond to the nominal maximum torque?
- If not: as long as the duration of step 1002 is less than a predetermined duration (of the order of a second), step 1002 is continued; if it is greater than this duration, then the actuator returns to step 1020 during which the actuator stops the stop movement and informs the vehicle's ECU that the torque limitation system is faulty.
- If yes: the program goes to step 1004.
- Step 1004: The actuator stops the stop movement and informs the vehicle's ECU that the torque limiting system is re-engaged and that the component to be driven is in the stop position.
Claims (17)
-La pièce de liaison (270) est couplée directement à un organe entraîné sans engrenage additionnel et en ce que
-L’une desdites couronne dentée (260) ou pièce de liaison (270) présente une surface tubulaire (263) alternant
- des segments lisses (264) de rayon
s’étendant chacun sur un angle de degrés et - des butées de transmission de couple (265) de rayon
s’étendant chacune sur un angle de degrés dont les points de rebroussement (266) sont écartés d’un angle valant degrés - avec
-The connecting piece (270) is coupled directly to a driven member without additional gearing and in that
-One of said toothed crowns (260) or connecting piece (270) has a tubular surface (263) alternating
- smooth segments (264) of radius
each extending over an angle of degrees and - torque transmission stops (265) of radius
each extending over an angle of degrees whose cusps (266) are spaced by an angle equal to degrees - with
- une comparaison des variations de position relative de ladite pièce de liaison (270) par rapport à des variations de position relative dudit rotor (110), et/ou
- par une mesure du courant consommé dudit motoréducteur, et/ou
- par une mesure de l’angle de charge dudit motoréducteur.
- a comparison of the variations in relative position of said connecting piece (270) with respect to variations in relative position of said rotor (110), and/or
- by measuring the current consumed by said geared motor, and/or
- by measuring the load angle of said geared motor.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 24820566 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |