FR3136028A1 - Actionneur électrique pour un organe d’un système fonctionnel d’un véhicule automobile terrestre et système fonctionnel intégrant un tel actionneur - Google Patents

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Abstract

Actionneur électrique pour un organe d’un système fonctionnel d’un véhicule automobile terrestre et système fonctionnel intégrant un tel actionneur Contenu de l’abrégé. L’invention concerne un actionneur électrique (1) pour un organe (2) d’un système fonctionnel (3), du type comportant : - un boitier (4), - au moins un moteur électrique (8) pourvu d’un corps de protection (8b) monté solidaire d’une platine (10) pourvue d’un axe de référence (12) fixé sur la platine (10) pour constituer un axe de positionnement (12b), - une transmission mécanique (9) transmettant le mouvement de rotation du moteur (8) jusqu’à un pignon de sortie (9a), cette transmission mécanique (9) comportant au moins un pignon de sortie moteur (9b) et un pignon de sortie (9a) porté par l’axe de référence (12) de la platine. Figure pour l’abrégé : Fig. 1.

Description

Actionneur électrique pour un organe d’un système fonctionnel d’un véhicule automobile terrestre et système fonctionnel intégrant un tel actionneur
L’objet de l’invention concerne le domaine technique des actionneurs électriques pour actionner un organe d’un système fonctionnel d’un véhicule automobile terrestre.
L’actionneur électrique selon l’invention trouve des applications pour divers systèmes fonctionnels d’un véhicule automobile terrestre, comme par exemple, un système de gestion de fluide ou un mécanisme de sélection ou de verrouillage d’une transmission.
De manière générale, dans ce domaine technique, les actionneurs électriques comportent un boîtier qui délimite un volume interne dans lequel sont agencés au moins un moteur électrique et une transmission mécanique interne. La transmission mécanique interne permet de transmettre un mouvement généré par le moteur électrique jusqu’à une sortie de l’actionneur qui va commander le déplacement d’un organe faisant partie d’un système fonctionnel du véhicule. Des exemples d’actionneurs sont décrits par exemple dans les documents US2014/260726 et FR 2 896 054.
Cet organe d’un système fonctionnel peut par exemple être un organe nécessaire au fonctionnement d’un moteur à combustion interne d’un véhicule. Par exemple, cet organe peut être un obturateur de commande du débit d’air dans un circuit d’alimentation en air du moteur à combustion interne du véhicule.
Par ailleurs, il est bien souvent nécessaire de connaitre la position de l’organe du véhicule qui est entrainé par l’actionneur. On utilise pour cela un capteur de position angulaire. Il est avantageux que le capteur de position angulaire soit intégré à l’actionneur puisque ce capteur est utilisé pour piloter l’actionneur, notamment pour piloter le moteur électrique. De même, il est avantageux qu’au moins une partie du circuit de commande électronique de l’actionneur soit en partie intégré dans l’actionneur. De ce fait, il y a souvent, dans un tel actionneur, une carte à circuits imprimés sur laquelle sont agencés des composants électroniques du circuit de commande électronique du moteur électrique.
Le capteur de position, le moteur électrique et la transmission mécanique interne sont en général intégrés dans un boîtier fermé par un capot. Dans une logique d’optimisation des coûts et d’intégration de l’actionneur électrique dans le système fonctionnel, il est connu d’intégrer directement ces différents éléments, dans le système fonctionnel permettant de supprimer par exemple le boîtier et/ou le capot. Dans ce cas, l’actionneur ne peut pas être testé avant l’assemblage et le système fonctionnel recevant les différents éléments de l’actionneur doit présenter une bonne précision pour le montage de ces différents éléments notamment pour respecter les entraxes entre le moteur électrique et la transmission mécanique.
L’objet de l’invention vise à remédier aux inconvénients de l’art antérieur en proposant une nouvelle architecture d’actionneur électrique, conçue pour optimiser le coût de fabrication de l’actionneur tout en n’augmentant pas la précision du système fonctionnel dans lequel l’actionneur est intégré.
Un autre objet de l’invention est de proposer un actionneur électrique adapté pour pouvoir être testé avant assemblage avec le système fonctionnel tout en permettant son intégration simple dans le système fonctionnel.
Pour atteindre ces objectifs, l’objet de l’invention concerne un actionneur électrique pour un organe d’un système fonctionnel d’un véhicule automobile terrestre, l’actionneur comportant:
- un boitier,
- au moins un moteur électrique pourvu d’un corps de protection monté solidaire d’une platine fixée à l’intérieur du boitier et pourvue d’un axe de référence fixé sur la platine en faisant saillie de la platine pour constituer un axe de positionnement, le moteur électrique présentant un arbre moteur,
- une transmission mécanique transmettant le mouvement de rotation de l’arbre moteur jusqu’à un pignon de sortie, cette transmission mécanique comportant au moins un pignon de sortie moteur calé en rotation sur l’arbre moteur et le pignon de sortie porté par l’axe de référence de la platine.
Selon une caractéristique avantageuse de réalisation, l’axe de référence s’étend en saillie d’un côté de la platine par une première partie pour recevoir au moins le pignon de sortie et s’étend en saillie de l’autre côté de la platine par une deuxième partie, pour former l’axe de référence de positionnement de l’actionneur électrique.
Avantageusement, la platine s’étend transversalement par rapport au moteur électrique en étant pourvue d’un système d’assemblage au boîtier.
Selon un exemple de réalisation, la transmission mécanique comporte le pignon de sortie et une roue dentée calée en rotation avec le pignon de sortie et s’engrenant avec le pignon de sortie moteur.
Selon une caractéristique avantageuse de réalisation, l’actionneur comporte un capteur de position angulaire sans contact comportant un détecteur monté dans le boîtier pour détecter le mouvement d’une cible.
Selon une autre caractéristique avantageuse de réalisation, l’actionneur comporte un système de fixation du boîtier sur un carter d’un système fonctionnel.
Un autre objet de l’invention est de proposer un système fonctionnel d’un véhicule automobile terrestre, comportant un organe commandé par un actionneur électrique conforme à l’invention, ce système fonctionnel comportant un carter présentant un alésage dans lequel est monté l’axe de référence de la transmission mécanique de l’actionneur dont le pignon de sortie coopère avec une partie de commande de l’organe, le carter étant fermé au moins par le boîtier de l’actionneur électrique.
Avantageusement, la partie de commande comporte un secteur denté s’engrenant avec le pignon de sortie de l’actionneur électrique.
De préférence, la partie de commande comporte une cible pour un capteur de position.
Selon des exemples d’applications, le système fonctionnel est un système de gestion d’un fluide ou un mécanisme de sélection ou de verrouillage d’une transmission.
La est une vue en perspective illustrant le montage de l’actionneur électrique avec un système fonctionnel.
La est une vue en coupe élévation d’un actionneur électrique assemblé avec un système fonctionnel prise selon les lignes II-II de la .
La est une vue en coupe élévation d’un actionneur électrique assemblé avec un système fonctionnel prise selon les lignes III-III de la .
La une vue en perspective illustrant en cours de montage, les différents éléments constitutifs d’un actionneur électrique conforme à l’invention.
La une vue en perspective illustrant après montage, les différents éléments constitutifs d’un actionneur électrique conforme à l’invention.
La une vue en perspective illustrant un exemple de réalisation d’un moteur électrique faisant partie d’un actionneur électrique conforme à l’invention.
L’objet de l’invention concerne un actionneur électrique 1 pour un organe 2 d’un système fonctionnel 3 d’un véhicule automobile terrestre au sens général. L’actionneur électrique 1 conforme à l’invention est adapté pour être associé à un système fonctionnel 3 de tous types connus en soi. Selon une application, l’actionneur électrique 1 agit sur un système de gestion d’un fluide faisant partie d’un véhicule automobile. Par exemple, l’actionneur électrique 1 agit sur un organe 2 nécessaire au fonctionnement du moteur à combustion interne d’un véhicule. Typiquement, cet organe 2 peut être un obturateur de commande du débit d’air dans un circuit d’alimentation en air du moteur à combustion interne du véhicule. Bien entendu, l’organe commandé peut faire partie par exemple, d’un circuit de circulation pour un fluide tel qu’un gaz ou de l’eau. Selon une autre application, l’actionneur électrique 1 agit sur un élément du mécanisme de sélection ou de verrouillage d’une transmission. Par exemple, l’actionneur électrique 1 agit sur un mécanisme d’immobilisation du véhicule en stationnement ou le mécanisme d’une boîte de vitesses.
Dans l’exemple de réalisation illustré sur les figures 1 à 3, l’actionneur électrique 1 est destiné à équiper en tant que système fonctionnel 3, une vanne de gestion du débit d’un fluide tel que de l’air de sorte que l’actionneur électrique agit sur un obturateur en tant qu’organe 2. Bien entendu, cet exemple de réalisation est donné à titre d’illustration de sorte que l’actionneur électrique 1 peut être associé avec d’autres types de systèmes fonctionnels 3 d’un véhicule automobile terrestre.
Selon une caractéristique de l’invention, l’actionneur électrique 1 est monté sur le système fonctionnel 3 pour former une enveloppe étanche. L’actionneur électrique 1 comporte un boîtier 4 destiné à être assemblé avec un boîtier, un coffret ou comme désigné dans la suite de la description, par un carter 5 faisant partie du système fonctionnel 3. Il doit être compris que le carter 5 est fermé au moins par le boîtier 4 de l’actionneur électrique 1.
Le boîtier 4 de l’actionneur électrique 1 délimite intérieurement un logement 6 s’ouvrant selon une face 4a du boîtier. Tel que cela ressort des figures, le boîtier 4 comporte, à l’opposé de sa face ouverte 4a, un fond 4b à partir duquel s’élève une paroi latérale 4c s’étendant sur toute la périphérie du boîtier pour se terminer par un bord de montage 4d délimitant la face 4a. Le bord de montage 4d est destiné à venir coopérer avec un bord d’appui 5a du carter 5 du système fonctionnel 3 pour constituer une enveloppe étanche. Par exemple, un joint d’étanchéité 5b est porté par le bord d’appui 5a du carter 5 pour assurer l’étanchéité de l’assemblage entre le boîtier 4 de l’actionneur électrique 1 et le carter 5 du système fonctionnel 3.
L’actionneur électrique 1 comporte un système 7 de fixation du boîtier 4 sur le carter 5 du système fonctionnel 3. Le système de fixation 7 peut être réalisé de toute manière appropriée. Dans l’exemple de réalisation illustré sur les figures, le système de fixation 7 est du type à vis. Le boîtier 4 est aménagé pour présenter des futs tubulaires 4e répartis selon le pourtour de la face ouverte 4a du boîtier pour permettre le passage des vis 7 venant s’ancrer dans des logements 5c aménagés en correspondance dans le carter 5.
L’actionneur électrique 1 comporte au moins un moteur électrique 8 et une transmission mécanique 9 transmettant le mouvement de rotation du moteur électrique 8 jusqu’à un pignon de sortie 9a. Dans l’exemple illustré, l’actionneur électrique 1 comporte un seul moteur électrique 8 de tous types connus en soi, tel qu’un moteur connu sous la dénomination Brushed DC ou Brushless DC. Classiquement, le moteur électrique 8 présente un arbre moteur 8a entrainé en rotation autour de son axe longitudinal X. Le moteur électrique 8 est pourvu d’un corps de protection 8b de forme tubulaire, présentant une extrémité à partir de laquelle fait saillie l’arbre moteur 8a.
Le corps de protection 8b du moteur électrique 8 est monté solidaire d’une plaque ou platine 10 destinée à être fixée à l’intérieur du boîtier 4. La platine 10 s’étend transversalement par rapport au moteur électrique 8 c’est-à-dire que la platine 10 s’étend dans un plan perpendiculaire à l’axe longitudinal X de l’arbre moteur 8a. Avantageusement, la platine 10 s’étend en saillie à proximité de l’extrémité du corps de protection 8b à partir de laquelle sort l’arbre moteur 8a.
Selon une caractéristique avantageuse, la platine 10 est pourvue d’un système 11 d’assemblage au boîtier 4 permettant de fixer le moteur électrique 8 au boîtier 4. Le système d’assemblage 11 du moteur électrique 8 au boîtier 4 peut être réalisé par tous systèmes appropriés. Selon l’exemple illustré sur les dessins, le système d’assemblage 11 est du type à vis. La platine 10 est pourvue d’un trou 10a de passage pour une vis 11 venant s’ancrer dans un puit 4f aménagé dans une paroi de soutien 4g s’élevant à partir du fond 4b du boîtier 4. Avantageusement, la paroi de soutien 4g est aménagée de manière qu’une partie de la platine 10 soit en appui sur le bord libre de la paroi de soutien 4g.
Selon une caractéristique de l’invention, la platine 10 est pourvue d’un axe de référence 12 monté solidaire de la platine 10 pour s’étendre parallèlement à l’axe longitudinal X de l’arbre moteur 8a. L’axe de référence 12 est fixé de toute manière appropriée à la platine 10. Comme cela sera mieux compris dans la suite de la description, l’axe de référence 12 s’étend à une distance précise déterminée de l’arbre moteur 8a. Cet entraxe est relativement facile à maitriser puisque l’axe de référence 12 est solidaire par l’intermédiaire de la platine 10, du corps de protection 8b du moteur électrique 8.
L’axe de référence 12 s’étend ainsi perpendiculairement à la platine 10. Avantageusement, l’axe de référence 12 s’étend en saillie de part et d’autre de la platine 10. L’axe de référence 12 s’étend en saillie d’un côté de la platine 10, selon une première partie 12a située en vis-à-vis de la partie de l’arbre moteur 8a située en dehors du corps de protection 8b. Cette première partie 12a de l’axe de référence 12 est destinée à recevoir au moins le pignon de sortie 9a. La partie de l’axe de référence 12 s’étend également en saillie de l’autre côté de la platine 10, selon une deuxième partie 12b s’étendant en vis-à-vis du corps de protection 8b, pour former, comme cela sera mieux compris dans la suite de la description, un axe de référence de positionnement de l’actionneur électrique sur le carter 5 du système fonctionnel 3.
La transmission mécanique 9 comporte au moins le pignon de sortie 9a porté par l’axe de référence 12 de la platine et un pignon de sortie moteur 9b calé en rotation sur l’arbre moteur 8a du moteur électrique. Dans l’exemple de réalisation illustré sur les dessins, la transmission mécanique 9 comporte également une roue dentée 9c portée par l’axe de référence 12 et s’engrenant avec le pignon de sortie moteur 9b. Dans l’exemple illustré, la roue dentée 9c est calée en rotation avec le pignon de sortie 9a. Selon cet exemple de réalisation et tel que cela ressort plus précisément des figures 2 et 3, la roue dentée 9c et le pignon de sortie 9a forment ensemble une roue dentée intermédiaire guidée en rotation par l’axe de référence 12 et plus précisément par la première partie 12a de l’axe de référence 12.
Dans l’exemple illustré sur les dessins, la transmission mécanique 9 comporte le pignon de sortie moteur 9b et la roue dentée intermédiaire formée par la roue dentée 9c et le pignon de sortie 9a. Bien entendu, la transmission mécanique 9 peut être réalisée différemment avec plusieurs autres étages d’engrenages et/ou avec des roues avec des dentures aménagées axialement sur la face des roues.
En position montée du moteur électrique 8 sur le boîtier 4, l’extrémité de la première partie 12a de l’axe de référence 12 est engagée dans un logement 4h aménagé dans le boîtier 4. Lorsque le moteur électrique 8 et la transmission mécanique 11 sont montés sur le boîtier 4, il est à noter que l’axe de référence 12 s’étend, par sa deuxième partie 12b, en saillie de la platine 10, comme illustré par la . Cette deuxième partie 12b forme un axe de référence pour le positionnement de l’actionneur électrique 1 sur le carter 5 du système fonctionnel 3. A cet effet, le carter 5 du système fonctionnel 3 est aménagé pour présenter un alésage 5d dans lequel est monté l’axe de référence 12 et plus précisément la deuxième partie 12b de l’axe de référence. L’engagement de l’axe de référence 12 dans l’alésage 5d permet un positionnement correct et précis de l’actionneur électrique 1 et en particulier du pignon de sortie 9a par rapport à l’organe 2 à actionner.
D’une manière générale, le pignon de sortie 9a agit sur une partie de commande 2a de l’organe 2 à actionner. Dans l’exemple illustré, la partie de commande 2a de l’organe 2 se présente sous la forme d’un arbre pourvue d’un secteur denté 2b s’engrenant avec le pignon de sortie 9a de l’actionneur électrique. Cette partie de commande 2a est guidée en rotation par tous moyens appropriés du carter 5 du système fonctionnel 3. La partie de commande 2a est destinée à agir sur l’organe de commande 2 de toute manière appropriée. Il est à noter que sur les dessins, la liaison entre l’organe 2, à savoir un obturateur dans l’exemple illustré et la partie de commande 2a n’est pas illustrée. Selon un exemple de réalisation, l’organe de commande 2 est monté solidaire de la partie de commande 2a en étant fixée directement sur l’extrémité de l’arbre formant la partie de commande 2a. Bien entendu, la partie de commande 2a peut agir indirectement sur l’organe 2, par l’intermédiaire d’un système de transformation de mouvement.
Selon une autre caractéristique de l’invention, l’actionneur électrique 1 comporte également un capteur de position angulaire 14, 15 permettant de donner une information sur la position angulaire de l’organe 2 du système fonctionnel 3 sur lequel agit l’actionneur électrique 1. De préférence, le capteur de position angulaire 14, 15 est un capteur de type sans contact de tous types connus en soi. De manière générale, le capteur de position angulaire comporte un détecteur 14 fixe et une cible 15 mobile, calée angulairement avec l’organe 2 dont la position angulaire est à déterminer. Par exemple, le capteur de position angulaire peut être du type inductif avec une cible métallique ou comme dans l’exemple illustré du type magnétique de sorte que la cible 15 est formée par un aimant tandis que le détecteur comporte des cellules de détection magnétique.
Selon l’exemple illustré, le détecteur 14 du capteur de position est monté dans le boîtier 4 pour être positionné en vis-à-vis de la cible 15 montée solidaire de la partie de commande 2a. Selon l’exemple d’un capteur de position angulaire sans contact, la cible 15 est montée à l’extrémité libre de la partie de commande 2a qui est située à proximité du détecteur 14 monté dans un logement aménagé dans le fond 4b du boîtier 4. Il est à noter que le détecteur 14 du capteur de position peut être associé à une électronique de commande de l’actionneur électrique. De manière classique, l’actionneur électrique 1 comporte un connecteur électrique 4i intégré au boîtier 4.
Il ressort de la description qui précède que l’actionneur électrique 1 conforme à l’invention forme un sous-ensemble de moto-réduction pouvant être testé avant son intégration dans le système fonctionnel 3. A cet effet, l’actionneur électrique 1 peut être mis en place dans un banc de test présentant une cible 15 positionnée en regard du détecteur 14. De plus, cet actionneur électrique 1 peut être intégré facilement dans le système fonctionnel 3, grâce à l’engagement de l’axe de référence 12 dans l’alésage 5d du système fonctionnel 3. Le montage de l’actionneur électrique 1 dans le système fonctionnel 3 est ainsi réalisé avec précision avec une excellente maîtrise des entraxes dans la chaine cinématique entre le moteur électrique 8 et la partie de commande 2a de l’organe 2 à commander. Il est à noter que cette précision n’est pas reportée sur le système fonctionnel 3.
Bien entendu, le système fonctionnel 3 est aménagé pour recevoir l’actionneur électrique 1 qui se trouve, après montage, fermé par le système fonctionnel 3. A cet effet, le carter 5 comporte notamment, un logement 5l adapté pour recevoir le moteur électrique 8. Le montage du boîtier 4 sur le carter 5 permet de fermer l’actionneur électrique 1 dont le boîtier 4 sert de capot de fermeture d’une partie du carter 5.

Claims (10)

  1. Actionneur électrique (1) pour un organe (2) d’un système fonctionnel (3) d’un véhicule automobile terrestre, du type comportant :
    - un boitier (4),
    - au moins un moteur électrique (8) pourvu d’un corps de protection (8b) monté solidaire d’une platine (10) fixée à l’intérieur du boitier et pourvue d’un axe de référence (12) fixé sur la platine (10) en faisant saillie de la platine pour constituer un axe de positionnement (12b), le moteur électrique présentant un arbre moteur (8a),
    - une transmission mécanique (9) transmettant le mouvement de rotation de l’arbre moteur (8a) jusqu’à un pignon de sortie (9a), cette transmission mécanique (9) comportant au moins un pignon de sortie moteur (9b) calé en rotation sur l’arbre moteur (8a) et le pignon de sortie (9a) porté par l’axe de référence (12) de la platine.
  2. Actionneur selon la revendication 1 selon lequel l’axe de référence (12) s’étend en saillie d’un côté de la platine par une première partie (12a) pour recevoir au moins le pignon de sortie (9a) et s’étend en saillie de l’autre côté de la platine par une deuxième partie (12b), pour former l’axe de référence de positionnement de l’actionneur électrique.
  3. Actionneur selon l’une des revendications 1 à 2 selon lequel la platine (10) s’étend transversalement par rapport au moteur électrique (8) en étant pourvue d’un système d’assemblage (11) au boîtier (4).
  4. Actionneur selon l’une des revendications 1 à 3 selon lequel la transmission mécanique (9) comporte le pignon de sortie (9a) et une roue dentée (9c) calée en rotation avec le pignon de sortie (9a) et s’engrenant avec le pignon de sortie moteur (9b).
  5. Actionneur selon l’une des revendications 1 à 4 selon lequel il comporte un capteur de position angulaire sans contact comportant un détecteur (14) monté dans le boîtier (4) pour détecter le mouvement d’une cible (15).
  6. Actionneur selon l’une des revendications 1 à 5 selon lequel il comporte un système de fixation (7) du boîtier (4) sur un carter d’un système fonctionnel.
  7. Système fonctionnel (3) d’un véhicule automobile terrestre, comportant un organe (2) commandé par un actionneur électrique (1) conforme à l’une des revendications précédentes, ce système fonctionnel (3) comportant un carter (5) présentant un alésage (5d) dans lequel est monté l’axe de référence (12) de la transmission mécanique de l’actionneur dont le pignon de sortie (9a) coopère avec une partie de commande (2a) de l’organe, le carter (5) étant fermé au moins par le boîtier (4) de l’actionneur électrique.
  8. Système fonctionnel selon la revendication 7 selon lequel la partie de commande (2a) comporte un secteur denté (2b) s’engrenant avec le pignon de sortie (9a) de l’actionneur électrique.
  9. Système fonctionnel selon l’une des revendications 7 ou 8 selon lequel la partie de commande (2a) comporte une cible pour un capteur de position.
  10. Système fonctionnel selon l’une des revendications 7 à 9 selon lequel il forme un système de gestion d’un fluide ou un mécanisme de sélection ou de verrouillage d’une transmission.
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