WO2018197674A1 - Dispositif motorisé pour véhicule automobile et système d'assistance à la conduite associé - Google Patents

Dispositif motorisé pour véhicule automobile et système d'assistance à la conduite associé Download PDF

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WO2018197674A1
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magnetic
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bearing
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motorized device
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Frédéric BRETAGNOL
Jose-Luis Herrada
Giuseppe Grasso
Marcel Trebouet
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    • F16C2326/00—Articles relating to transporting
    • F16C2326/01—Parts of vehicles in general

Definitions

  • the present invention relates to the field of motorized devices for vehicles including automobiles.
  • the invention applies to the field of driving assistance and especially to driver assistance systems, installed on certain vehicles, the driving assistance system possibly comprising an optical sensor, such as example a camera comprising a lens.
  • a small electric motor is understood to mean a stepping motor, an actuator, a DC motor with or without a brush, an asynchronous motor or a synchronous motor whose mass is less than 10 kg. , or even less than 1 kg, in particular used to operate equipment for vehicles.
  • miniature electric motor is meant in the context of the present invention a stepper motor, an actuator, a DC motor with or without brushes, an asynchronous motor or a synchronous motor, whose mass is less than 200g or less at 100 g, preferably between 30 g and 100 g, for example between 30 g and 60 g.
  • front, rear or side vision cameras are used in a large number of motor vehicles.
  • they are generally installed outside motor vehicles at different locations depending on the desired use.
  • the camera is strongly exposed to the projections of mineral or organic dirt that can be deposited on its optics and thus reduce its effi ciency, or even render it inoperative.
  • One solution provides for arranging the camera in a housing closed by a rotary cover driven by a motorized device.
  • the present invention proposes to remedy at least partially the disadvantages mentioned above by proposing a motorized device for a motor vehicle to reduce the size of the engine while limiting the problems of friction and pollution.
  • the invention relates to a motorized device for a motor vehicle comprising an accessory for a motor vehicle mounted to rotate about an axis of rotation and a motor configured to rotate the accessory, said motor comprising a rotor and a stator, the motorized device comprising:
  • the motorized device further comprises at least one magnetic bearing arranged between the fixed part and the movable part of the motorized device.
  • Said at least one magnetic bearing comprises at least a first magnetic ring mounted integral with the movable part and at least a second magnetic ring mounted integral with the fixed part.
  • Such a magnetic bearing is non-contact and makes it possible to replace the mechanical bearing or bearings, such as ball bearings, used in the motorized devices so as to make the movable part of the motorized device levitated permanently with respect to the fixed part, without no friction contact.
  • This solution eliminates all the frictions and viscosities of rolling solutions of the art prior. In addition, this eliminates the need for lubrication bearings and the risk of internal degassing.
  • Said device may further comprise one or more of the following features, taken separately or in combination:
  • said device comprises between one and four magnetic bearings
  • said device further comprises at least one mechanical bearing
  • said at least one mechanical bearing is a ball bearing
  • said at least one magnetic bearing is arranged between the stator and the rotor of said motor
  • said at least one magnetic bearing comprises a predefined number of first and second magnetic rings, each first and second magnetic ring having two concentric faces of opposite poles;
  • said at least one first magnetic ring is mounted integral with the rotor
  • said at least one second magnetic ring is mounted integral with the stator
  • said at least one first magnetic ring is spaced from said at least one second magnetic ring by an air gap;
  • said at least one magnetic bearing has an even number of first magnetic rings and second magnetic rings
  • said at least one magnetic bearing preferably comprises two first magnetic rings and two second magnetic rings;
  • first two magnetic rings respectively two second magnetic rings, are spaced apart by an air gap
  • said at least one magnetic bearing comprises two concentric support rings
  • said at least one magnetic bearing has at least one portion of conical shape
  • said at least one magnetic bearing has at least one face extending in a direction oblique to the axis of rotation of the motor
  • the motorized device comprises at least two magnetic bearings each having at least one face extending in a direction oblique to the axis of rotation of the motor;
  • said at least one face extending in a direction oblique to the axis motor rotation is a generally conical or frustoconical face
  • the two magnetic bearings are arranged opposite to a median plane of the motor perpendicular to the axis of rotation of the motor;
  • the engine is a hollow motor
  • the motor is a brushless motor
  • the accessory is for example part of a driver assistance system; the accessory is a means of protecting an optical sensor of a driver assistance system;
  • the accessory is at least partially transparent
  • the accessory notably comprises an optical element configured to be disposed upstream of an optics of the optical sensor.
  • the invention also relates to a driving assistance system comprising an optical sensor and a motorized device as defined above.
  • the accessory is a means of protection of the optical sensor.
  • FIG. 1 schematically represents a motor vehicle comprising a driving assistance system comprising a motorized device according to the invention
  • FIG. 2a is a partial longitudinal sectional view of the motorized device of FIG. 1,
  • FIG. 2b is a front and perspective view of the motorized device of FIG. 2a
  • FIG. 3 is a sectional view schematically showing a portion of an embodiment of a motorized device according to the invention
  • FIG. 4 illustrates a variant of a motorized device according to the invention
  • FIG. 5 illustrates another variant of a motorized device according to the invention
  • FIG. 6 illustrates yet another variant of a motorized device according to the invention
  • FIG. 7 is a perspective view of a magnetic bearing of a motorized device of FIGS. 2a to 6,
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the magnetic bearing of FIG. 7,
  • FIG. 9a is a schematic front view of a group of a first magnetic ring and a second magnetic ring of the magnetic bearing of FIGS. 7 and 8, and
  • FIG. 9b is a schematic view of another group of a first magnetic ring and a second magnetic ring whose poles are inverted with respect to FIG. 9a;
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a magnetic bearing of the example of FIG. 4, and
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of an additional bearing of the example of FIG. 6.
  • the invention is in the field of motor vehicles 100.
  • the invention can be applied to a motor vehicle 100 equipped with a system 1 for driving assistance.
  • a vehicle is shown schematically in FIG.
  • the invention relates to a motorized device 3 for a motor vehicle 100.
  • a motorized device 3 may form part of the driver assistance system 1 fitted to the motor vehicle 100.
  • the driving assistance system 1 comprises in particular at least one optical sensor 13.
  • the optical sensor 13 is for example an optical sensor 13 for shooting such as a camera. It may be a CCD ("coupled coupled device") or a CMOS sensor comprising a matrix of miniature photodiodes. According to another variant, it may be a sensor for remote sensing laser called LIDAR sensor, acronym in English of "light detection and ranging”.
  • the motorized device 3 is mounted at the front of the motor vehicle 100, at a bumper.
  • the motorized device 3 can be mounted at the rear of the motor vehicle 100, for example at the bumper or the license plate. It can also for example be mounted on the sides of the vehicle, for example at the mirrors.
  • the motorized device 3 may be fixed according to any known technique, on any element 2 of the motor vehicle 100, such as a bodywork element or an external element such as a bumper, a rearview mirror or a license plate.
  • the motorized device 3 comprises: at least one accessory 4 for a motor vehicle 100 mounted for rotation about an axis of rotation A1, and
  • a motor 5 configured to rotate the accessory 4.
  • the accessory 4 comprises a housing 6, better visible in Figures 2a and 2b.
  • the accessory 4 also advantageously comprises an optical element 9.
  • the housing 6 it is rotatably mounted about the axis of rotation Al.
  • the housing 6 may be centered around the axis of rotation Al of the housing 6.
  • the housing 6 is generally substantially cylindrical in shape.
  • the optical sensor 13 is in this example mounted in the housing 6.
  • the housing 6 comprises a housing 19 (see Figure 2a) configured to receive the optical sensor 13, for example so that the optical axis 15 of the optical sensor 13, coinciding with the axis of rotation Al of the housing 6.
  • the housing 19 can also receive the motor 5, for example here at the rear of the housing 6.
  • the housing 6 is a sealed housing.
  • the optical element 9 meanwhile, is intended to protect the optics 14 of the optical sensor 13 possible projections of dirt or solid debris that could damage this optic 14.
  • This is therefore a protective element, or more precisely of a protective mask of the optical sensor 13, and it is this optical element 9 which is subjected to attacks from the outside, that is to say both water splashes, pollutants, gravel only pollutant deposits or traces of water.
  • the optical element 9 is arranged at the front of the motorized device 3 so as to make facing a road scene whose optical sensor 13 is configured to take part in the shooting.
  • the motor 5 is for example arranged on the opposite side to the optical element 9.
  • the optical element 9 can be made in one piece with the housing 6.
  • the housing 6 and the optical element 9 can be made by two separate parts secured.
  • the connection between the housing 6 and the optical element 9 can be done by ultrasonic welding.
  • the housing 6 being integral with the optical element 9, this forms a sealed block thus preventing the introduction of dirt inside the housing 6 intended to receive the optical sensor 13 and the motor 5.
  • the optical element 9 is arranged at the front of the accessory 4, in this example at the front of the housing 6.
  • the front of the housing 6 or the accessory 4 means the part intended to face to the road scene whose optical sensor 13 participates in the shooting, when the accessory 4 is mounted on the motor vehicle 100 ( Figure 1).
  • the rear of the housing 6 ( Figures 2a, 2b) is the portion of the housing 6 opposite the front of the housing 6; the rear of the housing 6 is the furthest part of the road scene whose optical sensor 13 participates in the shooting.
  • the optical element 9 is also rotatably mounted about the axis of rotation Al. More specifically, the housing 6 can be arranged to be rotated by the motor 5 ( Figure 2a), which allows the rotation of the optical element 9. The optical element 9 is configured to be rotated with the housing 6, so as to allow protection of the optical element 9 by a centrifugal effect.
  • the optical element 9 is advantageously arranged centrally with respect to the axis of rotation A1.
  • This optical element 9 has in particular a symmetry of revolution with respect to the axis of rotation Al.
  • the optical element 9 is distinct from the optical sensor 13.
  • This optical element 9 is configured to be disposed upstream of the optical sensor 13, more precisely upstream of the optics 14 of the optical sensor 13.
  • the optical element 9 can be arranged so that the axis of rotation Al of Optical element 9 coincides with the optical axis 15 of the optical sensor 13.
  • the term "upstream” is defined with respect to the optical axis 15 and with respect to the road scene whose optical sensor 13 participates in the Shooting. In other words, it is understood by "upstream” of the optic 14, a position in which the optical element 9 is disposed between the optics 14 and the road scene whose optical sensor 13 participates in the shooting, according to the optical axis 15.
  • optical element 9 Since the optical element 9 is arranged upstream of the optics 14 of the optical sensor 13, its production in a transparent material makes it possible not to harm the efficiency of the optical sensor 13.
  • optical element 9 is sized to cover the entire surface of the optic 14.
  • the optical element 9 is arranged centrally with respect to the optical sensor 13, more specifically centered with respect to the optics 14.
  • the optical element 9 has a general shape substantially similar to the shape of the optic 14.
  • the optical element 9 is at least partly of substantially convex, with a curve substantially parallel to the curved surface of the optic 14 of the optical sensor 13.
  • the optical element 9 may be formed by an external lens of the optical sensor 13.
  • the inner surface of the optical element 9 advantageously has an anti-fogging property.
  • the inner surface of the optical element 9 is the surface intended to be arranged facing the optic 14 of the optical sensor 13.
  • the inner surface of the optical element 9 has an anti-fog coating.
  • the outer surface of the optical element 9 may have one or more of the following properties: hydrophobic, infra-red filter, photocatalytic, super hydrophobic, oleophobic, lipophobic, hydrophilic, or super hydrophilic, gravel resistance , or any other surface treatment to reduce the adhesion of dirt.
  • hydrophobic of the outer surface of the optical element 9 any drops of water will run on the outer surface without leaving traces since the water will not adhere to this external surface.
  • Figure 2a which relates to the engine 5, it is particularly a miniature engine.
  • miniature engine means a small engine especially suited for automotive equipment.
  • it may be more particularly a brushless motor, also known under the name "brushless motor” in English.
  • the motor 5 can have a rotation speed of between 1000 and 50000 revolutions / minute, preferably between 5000 and 20000 revolutions / minute, and more preferably between 7000 and 15000 revolutions / minute.
  • the motor 5 is for example electrically powered by a power supply connected to the general electrical circuit of the motor vehicle 100 (also referring to Figure 1).
  • the motor 5 is rotatably mounted about an axis of rotation A2.
  • the motor 5 is arranged so that its axis of rotation A2 coincides with the axis of rotation A1 of the optical element 9, and with the optical axis 15 of the optical sensor 13. .
  • the motor 5 comprises a rotor 51 and a stator 53.
  • the stator 53 is fixed and the rotor 51 is rotatable relative to the fixed stator 53.
  • the motor 5 is in this example arranged in the extension of the optical sensor 13.
  • the motor 5 being hollow, it can receive at least partly the optical sensor 13.
  • it is the stator 53 fixed of the motor 5 which is hollow and can receive a portion of the optical sensor 13.
  • This is a rear portion of the optical sensor 13 on the opposite side to the optic 14, more precisely it is a part support 17, in particular fixed, of the optical sensor 13.
  • the motorized device 3 therefore comprises:
  • stator 53 a fixed part 33 comprising the stator 53.
  • This fixed support 46 is in particular fixed to the stator 53.
  • the fixed support 46 may comprise a front part which has an opening 45 for the passage of the optical element 9 and the optic 14 of the optical sensor 13, to thus allow vision outwards.
  • This opening 45 is for example arranged so as to be arranged facing a complementary opening of the element 2 of the motor vehicle 100 (also referring to Figure 1), so that once the fixed support 46 installed on the element 2 of the motor vehicle 100, the optical 14 of the optical sensor 13 and the optical element 9 protrude from the opening 45 and the opening in the element 2 of the motor vehicle 100 (see FIGS. at 2b).
  • the fixed support 46 advantageously also comprises an opening 47 at the rear of the motorized device 3, better visible in FIG. 2a, to enable the optical sensor 13 to be connected to cables (not shown) necessary for the operation of the optical sensor 13.
  • a sealed arrangement at the rear of the motorized device 3 for the passage of cables or wires in order to limiting the entry of water vapor and / or other contaminants into the housing 6.
  • the opening 47 is sealed to limit entry of water vapor and / or other contaminants into the housing 6.
  • the motorized device 3 further comprises at least one bearing 27, 28, 270, 280, 29, 27 ', 28'.
  • the motorized device 3 comprises two bearings 27 or 270 or 27 ', and 28 or 280 or 28', or more than two bearings 27, 28 29, as shown in FIG. 6.
  • the bearings 27, 270, 27 ', 28, 280, 28', 29 are shown diagrammatically in FIGS. 2a and 3 to 6.
  • the bearing or bearings 27 or 27 ', and 28 or 28', or else 29, are generally of substantially annular or cylindrical shape, or else of general disc shape.
  • the bearing or bearings 270, 280 may have at least one cone portion, as will be described in more detail later.
  • bearings 27, 270, 27 ', 28, 280, 28', 29 are each arranged between the mobile part 31 and the fixed part 33 of the motorized device 3.
  • a bearing namely the bearing 27 'in the example of FIG. 2a
  • This bearing 27 allows the rotation of the housing 6 relative to the fixed support 46.
  • Another bearing, the bearing 28 in the example of Figure 2a is arranged between the rotor 51 and the stator 53 of the motor 5. This bearing 28 allows the rotation of the housing 6 secured to the rotor 51 relative to the stator 53 of the motor 5.
  • the two bearings 27 and 28 can be arranged between the rotor 51 and the stator 53.
  • the motorized device 3 comprises at least one magnetic bearing 27 or 270, 28 or 280, or 29 arranged between the fixed part 33 and the part mobile 31 of the motorized device 3.
  • the motorized device 3 may include, without limitation, one and four magnetic bearings 27 or 270, 28 or 280, or 29.
  • the motorized device 3 may comprise a single bearing 28 which is a magnetic bearing.
  • the other bearing for example the bearing 27 'in the example of Figure 2a, may be a mechanical bearing such as a ball bearing.
  • the motorized device 3 may comprise at least one magnetic bearing 28 and at least one mechanical bearing 27 '.
  • a mechanical bearing such as a ball bearing is well known and is not described in more detail herein.
  • Such a variant is also schematically simplified in Figure 5 with a magnetic bearing 270 and a ball bearing 28 '.
  • the magnetic bearing 270 has at least one cone portion, for example the magnetic bearing 270 is generally conical or frustoconical. In this way, it has at least one face extending obliquely with respect to the axis of rotation A2 of the motor 5. This arrangement makes it possible to constrain the mechanical bearing 28 '.
  • the two bearings 27 or 270 and 28 or 280 may be magnetic bearings, as shown schematically in Figure 3 or 4 or Figure 6.
  • the motorized device 3 may further comprise the bearing or bearings 27; 270; 27 ', 28;
  • additional bearings 29 are also magnetic bearings so as not to add friction or noise.
  • FIGs 7 to 9b there is described in more detail an embodiment of magnetic bearing such as the bearing 28 for a motorized device 3 according to the embodiment described.
  • the magnetic bearing is designated by the reference 28, but of course, this embodiment can be applied for a magnetic bearing 27 or for an additional bearing 29 when it is magnetic.
  • the magnetic bearing 27, 28, 29 comprises a predefined number of magnetic rings 61, 63.
  • the magnetic bearing 27, 28, 29 comprises at least a first magnetic ring 61 mounted integral with the movable part 31 and at least one second magnetic ring 63 mounted integral with the fixed part 33.
  • Each first, respectively second, magnetic ring 61, 63 has two concentric faces of opposite poles.
  • each first, respectively second, magnetic ring 61, 63 has a north pole face and a south pole face.
  • the faces of opposite poles are schematized by hatching in opposite directions in FIGS. 3 to 11.
  • the magnetic bearing 27, 28, or 29 is of annular or cylindrical shape, so that the faces of the first and second magnetic rings 61, 63 are faces. cylindrical.
  • the at least one first magnetic ring 61 may be mounted integral with the rotor 51 and the at least one second magnetic ring 63 may be mounted integral with the stator 53 (see Figures 3 to 6).
  • first magnetic ring or rings 61 are fixed on the outer support ring 67, itself fixed to the rotor 51 in this example.
  • second or second magnetic rings 63 are fixed on the inner support ring 69, itself fixed to the stator 53 in this example.
  • the first magnetic ring (s) 61 and the second ring (s) magnetic (s) 63 are arranged with opposite faces of the same pole, so as to repel each other, as shown schematically by the arrows Fl, F2 in Figures 3 to 6. This allows to maintain the rotor 51 in levitation by to the stator 53.
  • the or each second magnetic ring 63 is arranged in the or a first magnetic ring 61 associated, so that the facing faces of the first 61 and second 63 magnetic rings are likewise pole.
  • the face of the second magnetic ring facing the inner face of the first magnetic ring 61 is also south pole.
  • the opposite is also true.
  • the magnetic bearing 28, or 27 comprises an even number of first magnetic rings 61 and second magnetic rings 63.
  • the bearing magnetic 28, respectively 27 comprises two first magnetic rings 61 and two second magnetic rings 63.
  • each magnetic bearing 28, 27 comprises for example two rows of first and second rings 61, 63 which are opposed.
  • An even number of first and second magnetic rings could also be considered for the additional bearings 29.
  • two Gl, G2 groups of magnetic rings 61, 63 are arranged in axial series to form the magnetic bearing 28. These two groups of magnetic rings are spaced by a gap lls also called first gap . Each group has a first magnetic ring 61 and a second magnetic ring 63.
  • the first gap ei is advantageously constant. It is conceivable to have an insulator in this first gap ei.
  • each first magnetic ring 61 is spaced apart from a second magnetic ring 63 by another air gap e 2 , also called the second gap.
  • the second air gap e 2 is advantageously of the same value between all the first magnetic rings 61 and second magnetic rings 63.
  • This indexing of the gaps e 1 and e 2 only makes it possible to differentiate them without implying a priority between these two air gaps e 2 and e 2 .
  • the gaps ei and e 2 can be provided independently of one another.
  • each first magnetic ring 61 is spaced from a second magnetic ring 63 by an air gap e 2 , without providing groups of magnetic rings 61, 63 spaced by a gap ei.
  • each group of magnetic rings is configured in accordance with what has been previously described, ie with the facing faces of the first 61 and second 63 magnetic rings constituting this group which are of the same kind of pole.
  • the polarity of a group Gl of bearings is the inverse of the polarity of the other group G2 bearings.
  • the facing faces of the magnetic rings forming a first group G1 each form a north pole
  • the facing faces of the magnetic rings constituting the second group G2 then each form a south pole.
  • the separation of the magnetic bearing into two groups of magnetic rings and the presence of an insulator in the first air gap el makes it possible to ensure that the magnetic field passes through the metal support rings 67, 69, which provide an acceleration of the circulation of the magnetic flux and a strengthening of the magnetic field produced.
  • the bearing or bearings 27 or 27 'and 28 are arranged coaxially with the motor 5.
  • the faces of the magnetic bearings 27, 28 extend parallel to the faces of the rotor 51 and the stator 53.
  • the faces of the bearings 27, 28, which in this example are cylindrical, extend in a direction forming a zero angle with the axis of rotation A2 of the motor 5.
  • the magnetic bearing 28 is of annular or cylindrical shape whose axis coincides with the axis of rotation A2 of the motor 5, and the first air gap ei corresponds to a gap axial.
  • the second air gap e 2 corresponds to a radial gap.
  • a first magnetic ring 61 is arranged facing a second magnetic ring 63 with facing faces of the same pole, so as to repel each other, as shown schematically by arrows Fl, F2 (see Figure 6).
  • the first magnetic ring 61 is spaced from the second magnetic ring 63 by an air gap e 2 (see FIG. 11).
  • the gap e 2 between the first and second magnetic rings 61, 63 corresponds to an axial gap, and no longer to a radial one.
  • At least one axial centering or stopping means such as an abutment can be provided.
  • at least one axial centering or stopping means such as an abutment.
  • the axial centering can be obtained using at least one second bearing, in particular a second mechanical bearing, such as the bearing 27 'in the example illustrated in FIG. 2a or the bearing 28' in the example illustrated in FIG. FIG. 5.
  • at least one magnetic bearing 270, or even all of the magnetic bearings 270, 280 may have at least one part arranged obliquely with respect to the axis of rotation. rotation A2 of the motor 2.
  • at least one face extends at least partially in a direction oblique to the axis of rotation A2 of the motor 5.
  • the magnetic bearing 270 or 280 may have at least one portion of conical shape.
  • the magnetic bearing 270, 280 is generally conical or frustoconical.
  • the magnetic bearing is designated by the reference 280, but of course, this embodiment can be applied for a magnetic bearing 270 or for an additional bearing 29 when it is magnetic.
  • the magnetic bearing 270, 280 being of conical or frustoconical shape
  • the faces of the first (s) and second (s) magnetic ring 61, 63 are conical faces or frustoconical.
  • the faces of the first (s) and second (s) rings 61, 63 at the conical portion of each bearing 270, 280 extend in an oblique direction relative to to the axis of rotation A2 of the motor 5.
  • the face (s) of the first (s) and second (s) rings 61, 63 at the conical portion of the magnetic bearing 280, respectively 270 may extend in a direction inclined by an angle a less than 50 °, more precisely between 30 ° and 50 °, preferably of the order of 45 °, relative to the axis of rotation A2 of the engine 5.
  • each first magnetic ring 61 is spaced apart from a second magnetic ring 63 by an air gap e 2 .
  • the angle of inclination a can be chosen and adapted independently for each magnetic bearing 270, 280, or 29 In other words, the tilt angles have faces of the tapered portions of the magnetic bearings 270, 280, or 29 may be equal or different.
  • the inclination angle has faces of the conical portions of one and / or the other of the magnetic bearings 270, 280, 29 may be adapted to promote the transverse force or the radial force according to the applications.
  • the angle of inclination a can be adapted according to the quality of the first (s) and second (s) magnetic rings so as to control the displacement of the rotor 51.
  • the two magnetic bearings 270, 280 are advantageously arranged oppositely to a median plane of the motor 5, perpendicular to the axis of rotation A2 of the motor 5.
  • This solution is particularly advantageous when the motorized device 3 comprises only magnetic bearings 270, 280 without additional mechanical bearing.
  • this opposite or herringbone arrangement of the magnetic bearings 270, 280 makes it possible to control the longitudinal displacement of the motor 5, more precisely of the rotor 51, without the need for additional parts and makes it possible to avoid the use of a mechanical bearing which would add friction and noise in operation.
  • the longitudinal displacement control of the motor 5, more precisely the rotor 51 is provided by the additional bearing or bearings 29 which are advantageously also magnetic bearings (see Figure 6).
  • this (s) additional bearing (s) 29 is (are) arranged (s) to exert a constraint, here axially, to limit the axial displacement of the rotor 51.
  • the additional bearing (s) 29 are arranged so that the faces of the first and second magnetic rings 61, 63 extend along an axis perpendicular to the axis of rotation A2 of the motor 5, vertical by 6.
  • this (s) additional bearing (s) 29 is (are) arranged (s) around the lateral faces of the engine 5, here of the stator 53.
  • a motorized device 3 comprising an accessory 4 serving to protect the optics 14 of an optical sensor 13, during the rotary drive of the housing 6 and the optical element 9, the centrifugal force that the possible stains undergo is greater than the adhesion of these stains on the optical element 9. Any stains deposited on the outer surface of the optical element 9 are ejected from the optical element 9 and do not disturb the field of vision V of the optical sensor 13.
  • one or more magnetic bearings 27, 270, 28, 280, 29 each comprising at least one first and at least one second magnetic rings 61, 63 arranged so that the magnetic fluxes oppose each other, as shown diagrammatically by the arrows F1, F2, maintains the levitation of the rotor 51 driving the housing 6 and the optical element 9 relative to the stator 53, eliminating the friction problems due to the use of mechanical bearings such as the ball bearings in the solutions of the prior art.
  • This makes it possible to gain power and thus makes it possible to reduce the size of the motor 5. It has been found that with such a solution the size of the motor 5 can be halved for the same power as in the solutions of the art. previous using only mechanical bearings.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif motorisé (3) pour véhicule automobile comportant un accessoire (4) pour véhicule automobile (100) monté mobile en rotation autour d'un axe de rotation (A1) et un moteur (5) configuré pour entrainer en rotation l'accessoire (4), ledit moteur (5) comprenant un rotor (51) et un stator (53), le dispositif motorisé (3) comportant : - une partie fixe (33) comprenant le stator (53), - une partie mobile (31) comprenant le rotor (51) et l'accessoire (4) solidaire en rotation du rotor (51). Selon l'invention, au moins un roulement magnétique (28) est agencé entre la partie fixe (33) et la partie mobile (31) du dispositif motorisé (3). Ledit au moins un roulement magnétique (28) comporte au moins un premier anneau magnétique monté solidaire de la partie mobile (31) et au moins un deuxième anneau magnétique monté solidaire de la partie fixe (33). L'invention concerne également un système (1) d'assistance à la conduite correspondant.

Description

Dispositif motorisé pour véhicule automobile et système d'assistance à la conduite associé
La présente invention se rapporte au domaine des dispositifs motorisés pour véhicules notamment automobiles. En particulier, l'invention s'applique au domaine de l'aide à la conduite et notamment aux systèmes d'assistance à la conduite, implantés sur certains véhicules, le système d'assistance à la conduite pouvant comporter un capteur optique, comme par exemple une caméra comprenant une lentille.
Les dispositifs motorisés peuvent être utilisés pour entraîner en rotation divers équipements ou accessoires de véhicule automobile. La problématique de l'encombrement étant constante dans le domaine automobile, les dispositifs motorisés comportent des moteurs de plus en plus petits tout en maintenant une puissance suffisante et des vitesses de rotation permettant le bon fonctionnement de l'équipement ou l'accessoire. La présente invention concerne en particulier un dispositif motorisé comportant un moteur électrique de petite taille, voire un moteur électrique miniature.
Par moteur électrique de petite taille on entend dans le cadre de la présente invention un moteur pas à pas, un actuateur, un moteur à courant continu avec ou sans balai, un moteur asynchrone ou un moteur synchrone, dont la masse est inférieure à 10 kg, voire inférieure à 1kg, en particulier utilisés pour actionner des équipements pour les véhicules.
Par moteur électrique miniature on entend dans le cadre de la présente invention un moteur pas à pas, un actuateur, un moteur à courant continu avec ou sans balais, un moteur asynchrone ou un moteur synchrone, dont la masse est inférieure à 200g, voire inférieure à 100g, de préférence comprise entre 30 g et 100g, par exemple entre 30 g et 60g.
Il peut s'agir notamment d'un moteur creux.
Par exemple, dans le domaine de l'aide à la conduite, des caméras de vision avant, arrière, ou encore latérales équipent un grand nombre de véhicules automobiles. Afin de conserver un grand angle de vue pour de telles caméras, elles sont généralement installées à l'extérieur des véhicules automobiles à différents endroits selon l'utilisation souhaitée. Dans ce cas, la caméra se trouve fortement exposée aux projections de saletés minérales ou organiques qui peuvent se déposer sur son optique et ainsi réduire son effïcacité, voire la rendre inopérante. Une solution prévoit d'agencer la caméra dans un boîtier fermé par un couvercle rotatif entraîné par un dispositif motorisé.
Dans les dispositifs motorisés connus, des roulements mécaniques tels que des roulements à billes, sont utilisés pour guider la rotation de l'équipement ou accessoire mobile solidaire en rotation du rotor par rapport au stator fixe ou un support fixe du dispositif motorisé. Un inconvénient majeur de tels roulements mécaniques est le frottement généré et la nécessité de lubrification. Or certaines huiles de lubrification utilisées peuvent dégazer fortement, voire produire des vapeurs toxiques, ce qui génère de la pollution.
La présente invention se propose de remédier au moins partiellement aux inconvénients ci-dessus mentionnés en proposant un dispositif motorisé pour véhicule automobile permettant de réduire la taille du moteur tout en limitant les problèmes de frottements et de pollution.
À cet effet l'invention a pour objet un dispositif motorisé pour véhicule automobile comportant un accessoire pour véhicule automobile monté mobile en rotation autour d'un axe de rotation et un moteur configuré pour entraîner en rotation l'accessoire, ledit moteur comprenant un rotor et un stator, le dispositif motorisé comportant :
une partie fixe comprenant le stator, et
une partie mobile comprenant le rotor et l'accessoire solidaire en rotation du rotor, Selon l'invention, le dispositif motorisé comporte en outre au moins un roulement magnétique agencé entre la partie fixe et la partie mobile du dispositif motorisé. Ledit au moins un roulement magnétique comporte au moins un premier anneau magnétique monté solidaire de la partie mobile et au moins un deuxième anneau magnétique monté solidaire de la partie fixe.
Un tel roulement magnétique est sans contact et permet de remplacer le ou les roulements mécaniques, tels que des roulements à billes, utilisés dans les dispositifs motorisés de façon à rendre la partie mobile du dispositif motorisé en lévitation permanente par rapport à la partie fixe, sans aucun contact de frottement. Cette solution permet de supprimer toute les frictions et viscosités des roulements des solutions de l'art antérieur. En outre, ceci permet de supprimer la nécessité de lubrification des roulements ainsi que les risques de dégazage interne.
Ledit dispositif peut en outre comporter une ou plusieurs caractéristiques suivantes, prises séparément ou en combinaison :
- ledit dispositif comporte entre un et quatre roulements magnétiques ;
ledit dispositif comporte en outre au moins un roulement mécanique ;
ledit au moins un roulement mécanique est un roulement à billes ;
ledit au moins un roulement magnétique est agencé entre le stator et le rotor dudit moteur ;
- ledit au moins un roulement magnétique comporte un nombre prédéfini de premier et deuxième anneaux magnétiques, chaque premier et deuxième anneau magnétique présentant deux faces concentriques de pôles opposés ;
ledit au moins un premier anneau magnétique est monté solidaire du rotor ;
ledit au moins un deuxième anneau magnétique est monté solidaire du stator ;
- ledit au moins un premier anneau magnétique est espacé dudit au moins un deuxième anneau magnétique par un entrefer ;
ledit au moins un roulement magnétique comporte un nombre pair de premiers anneaux magnétiques et de deuxièmes anneaux magnétiques ;
ledit au moins un roulement magnétique comporte de préférence deux premiers anneaux magnétiques et deux deuxièmes anneaux magnétiques ;
deux premiers anneaux magnétiques, respectivement deux deuxièmes anneaux magnétiques, sont espacés par un entrefer ;
ledit au moins un roulement magnétique comporte deux bagues de support concentriques;
- ledit au moins un roulement magnétique présente au moins une portion de forme conique ;
ledit au moins un roulement magnétique présente au moins une face s 'étendant selon une direction oblique par rapport à l'axe de rotation du moteur ;
le dispositif motorisé comporte au moins deux roulements magnétiques présentant chacun au moins une face s 'étendant selon une direction oblique par rapport à l'axe de rotation du moteur ;
ladite au moins une face s 'étendant selon une direction oblique par rapport à l'axe de rotation du moteur est une face de forme générale conique ou tronconique ;
les deux roulements magnétiques sont agencés de façon opposée par rapport à un plan médian du moteur perpendiculaire à l'axe de rotation du moteur ;
le moteur est un moteur creux ;
- le moteur est un moteur sans balais ;
l'accessoire est par exemple une partie d'un système d'assistance à la conduite ; l'accessoire est un moyen de protection d'un capteur optique d'un système d'assistance à la conduite ;
l'accessoire est au moins partiellement transparent ;
- l'accessoire comporte notamment un élément optique configuré pour être disposé en amont d'une optique du capteur optique.
L'invention concerne également un système d'assistance à la conduite comprenant un capteur optique et un dispositif motorisé tel que défini précédemment. Selon un aspect de l'invention, l'accessoire est un moyen de protection du capteur optique.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels :
- la figure 1 représente de façon schématique un véhicule automobile comprenant un système d'assistance à la conduite comportant un dispositif motorisé selon l'invention,
- la figure 2a est une vue en coupe longitudinale partielle du dispositif motorisé de la figure 1,
- la figure 2b est une vue avant et en perspective du dispositif motorisé de la figure 2a,
- la figure 3 est une vue en coupe représentant de façon schématique une partie d'un exemple de réalisation dispositif motorisé selon l'invention,
- la figure 4 illustre une variante de dispositif motorisé selon l'invention,
- la figure 5 illustre une autre variante de dispositif motorisé selon l'invention,
- la figure 6 illustre encore une autre variante de dispositif motorisé selon l'invention, - la figure 7 est une vue en perspective d'un roulement magnétique d'un dispositif motorisé des figures 2a à 6,
- la figure 8 est une vue en coupe transversale du roulement magnétique de la figure 7,
- la figure 9a est une vue schématique de face d'un groupe d'un premier anneau magnétique et d'un deuxième anneau magnétique du roulement magnétique des figures 7 et 8, et
- la figure 9b est une vue schématique d'un autre groupe d'un premier anneau magnétique et d'un deuxième anneau magnétique dont les pôles sont inversés par rapport à la figure 9a,
- la figure 10 est une vue en coupe transversale d'un roulement magnétique de l'exemple de la figure 4, et
- la figure 11 est une vue en coupe transversale d'un roulement additionnel de l'exemple de la figure 6.
Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes références.
Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées ou interchangées pour fournir d'autres réalisations.
Dans la description, on peut indexer certains éléments, comme par exemple premier élément ou deuxième élément. Dans ce cas, il s'agit d'un simple indexage pour différencier et dénommer des éléments proches mais non identiques. Cette indexation n'implique pas une priorité d'un élément par rapport à un autre et on peut aisément interchanger de telles dénominations sans sortir du cadre de la présente description. Cette indexation n'implique pas non plus un ordre dans le temps.
L'invention est du domaine des véhicules automobiles 100. En particulier, l'invention peut s'appliquer à un véhicule automobile 100 équipé d'un système 1 d'assistance à la conduite. Un tel véhicule est schématisé sur la figure 1.
L'invention concerne un dispositif motorisé 3 pour véhicule automobile 100. En particulier, un tel dispositif motorisé 3 peut faire partie du système 1 d'assistance à la conduite équipant le véhicule automobile 100.
De façon connue, le système 1 d'assistance à la conduite comporte notamment au moins un capteur optique 13. Le capteur optique 13 est par exemple un capteur optique 13 de prise de vues tel qu'une caméra. Il peut s'agir d'un capteur CCD (pour "charged coupled device" en anglais à savoir un dispositif à transfert de charge) ou d'un capteur CMOS comportant une matrice de photodiodes miniatures. Selon une autre variante, il peut s'agir d'un capteur pour télédétection par laser dit capteur LIDAR, acronyme en anglais de "light détection and ranging".
Comme cela est mieux visible sur les figures 2a et 2b, le capteur optique 13 comporte une optique 14 d'axe optique 15. L'optique 14 est par exemple une lentille. Cette optique 14 est par exemple convexe (bombée) de convexité orientée vers l'extérieur du capteur optique 13, telle qu'une optique dite œil de poisson ("fïsh-eye" en anglais).
Selon l'exemple illustré sur la figure 1, le dispositif motorisé 3 est monté à l'avant du véhicule automobile 100, au niveau d'un pare-chocs. Bien entendu, en variante le dispositif motorisé 3 peut être monté à l'arrière du véhicule automobile 100, par exemple au niveau du pare-chocs ou de la plaque d'immatriculation. Il peut aussi par exemple être monté sur les côtés du véhicule, par exemple au niveau des rétroviseurs.
Le dispositif motorisé 3 peut être fixé selon toute technique connue, sur tout élément 2 du véhicule automobile 100, tel qu'un élément de carrosserie ou un élément extérieur tel qu'un pare-chocs, un rétroviseur ou une plaque d'immatriculation.
Plus précisément, en se référant à la figure 2a, le dispositif motorisé 3 comporte : au moins un accessoire 4 pour véhicule automobile 100 monté mobile en rotation autour d'un axe de rotation Al, et
- un moteur 5 configuré pour entraîner en rotation l'accessoire 4.
L'accessoire 4 est par exemple une partie du système d'assistance à la conduite 1. De façon non limitative, l'accessoire 4 peut être un moyen de protection du capteur optique 13 du système 1 d'assistance à la conduite.
L'accessoire 4 peut être au moins partiellement transparent. En particulier lorsque le dispositif motorisé 3 fait partie d'un système 1 d'assistance à la conduite, et que l'accessoire 4 est un moyen de protection du capteur optique 13, l'accessoire 4 est avantageusement en partie ou entièrement transparent.
Selon le mode de réalisation décrit, l'accessoire 4 comporte un boîtier 6, mieux visible sur les figures 2a et 2b.
Selon ce mode de réalisation, l'accessoire 4 comporte également avantageusement un élément optique 9.
En ce qui concerne le boîtier 6, il est monté mobile en rotation autour de l'axe de rotation Al .
Le boîtier 6 peut être centré autour de l'axe de rotation Al du boîtier 6. Dans cet exemple, le boîtier 6 est de forme générale sensiblement cylindrique.
Le boîtier 6 peut être réalisé en tout matériau approprié connu de l'homme du métier, par exemple de l'aluminium ou un polycarbonate thermo conducteur.
Par ailleurs, le capteur optique 13 est dans cet exemple monté dans le boîtier 6. Pour ce faire, le boîtier 6 comporte un logement 19 (voir figure 2a) configuré pour recevoir le capteur optique 13, par exemple de sorte que l'axe optique 15 du capteur optique 13, soit confondu avec l'axe de rotation Al du boîtier 6.
Le logement 19 peut également recevoir le moteur 5, par exemple ici à l'arrière du boîtier 6.
De préférence, le boîtier 6 est un boîtier étanche.
L'élément optique 9, quant à lui, est destiné à protéger l'optique 14 du capteur optique 13 des projections éventuelles de salissures ou débris solides qui pourraient abîmer cette optique 14. Il s'agit donc d'un élément de protection, ou plus précisément d'un masque de protection du capteur optique 13, et c'est cet élément optique 9 qui est soumis aux agressions provenant de l'extérieur, c'est-à-dire aussi bien des projections d'eau, de polluants, de graviers que des dépôts de polluants ou des traces d'eau.
L'élément optique 9 est agencé à l'avant du dispositif motorisé 3 de façon à faire face à une scène de route dont le capteur optique 13 est configuré pour participer à la prise de vues.
Le moteur 5 est par exemple agencé du côté opposé à l'élément optique 9.
L'élément optique 9 est par exemple transparent. Cet élément optique 9 peut être réalisé en verre ou en un matériau plastique transparent tel que du polycarbonate.
L'élément optique 9 peut être réalisé d'une seule pièce avec le boîtier 6. En alternative, le boîtier 6 et l'élément optique 9 peuvent être réalisés par deux pièces distinctes solidarisées. A titre d'exemple non limitatif, la solidarisation entre le boîtier 6 et l'élément optique 9 peut se faire par soudure par ultrasons. Le boîtier 6 étant solidaire de l'élément optique 9, cela forme un bloc étanche empêchant ainsi l'introduction de salissures à l'intérieur du boîtier 6 destiné à recevoir le capteur optique 13 et le moteur 5.
L'élément optique 9 est agencé à l'avant de l'accessoire 4, dans cet exemple à l'avant du boîtier 6. L'avant du boîtier 6 ou de l'accessoire 4 s'entend de la partie destinée à faire face à la scène de route dont le capteur optique 13 participe à la prise de vues, lorsque l'accessoire 4 est monté sur le véhicule automobile 100 (figure 1). Par opposition, l'arrière du boîtier 6 (figures 2a, 2b) s'entend de la partie du boîtier 6 opposée à l'avant du boîtier 6 ; l'arrière du boîtier 6 est donc la partie la plus éloignée de la scène de route dont le capteur optique 13 participe à la prise de vues.
En outre, l'élément optique 9 est également monté mobile en rotation autour de l'axe de rotation Al . Plus précisément, le boîtier 6 peut être agencé de façon à être entraîné en rotation par le moteur 5 (figure 2a), ce qui permet la rotation de l'élément optique 9. L'élément optique 9 est donc configuré pour être entraîné en rotation avec le boîtier 6, de façon à permettre une protection de l'élément optique 9 par un effet centrifuge.
L'élément optique 9 est avantageusement disposé de façon centrée par rapport à l'axe de rotation Al . Cet élément optique 9 présente notamment une symétrie de révolution par rapport à l'axe de rotation Al .
Pat ailleurs, selon le mode de réalisation illustré, l'élément optique 9 est distinct du capteur optique 13. Cet élément optique 9 est configuré pour être disposé en amont du capteur optique 13, plus précisément en amont de l'optique 14 du capteur optique 13. En particulier, l'élément optique 9 peut être disposé de sorte que l'axe de rotation Al de Γ élément optique 9 soit confondu avec l'axe optique 15 du capteur optique 13. Dans la présente, le terme amont est défini par rapport à l'axe optique 15 et par rapport à la scène de route dont le capteur optique 13 participe à la prise de vues. Autrement dit, on comprend par « en amont » de l'optique 14, une position dans laquelle l'élément optique 9 est disposé entre l'optique 14 et la scène de route dont le capteur optique 13 participe à la prise de vues, selon l'axe optique 15.
L'élément optique 9 étant disposé en amont de l'optique 14 du capteur optique 13, sa réalisation dans un matériau transparent permet de ne pas nuire à l'efficacité du capteur optique 13.
En outre, l'élément optique 9 est dimensionné de façon à recouvrir toute la surface de l'optique 14.
À l'assemblage du dispositif motorisé 3 et du capteur optique 13 sur le véhicule automobile 100 (en se référant également à la figure 1), l'élément optique 9 est agencé de façon centrée par rapport au capteur optique 13, plus précisément de façon centrée par rapport à l'optique 14.
Avantageusement, en se référant de nouveau aux figures 2a et 2b, l'élément optique 9 présente une forme générale sensiblement similaire à la forme de l'optique 14. Dans cet exemple, l'élément optique 9 est au moins en partie de forme sensiblement convexe, avec une courbe sensiblement parallèle à la surface courbée de l'optique 14 du capteur optique 13.
Selon une alternative non représentée, l'élément optique 9 peut être formé par une lentille externe du capteur optique 13.
En outre, afin d'éviter un phénomène de condensation entre l'optique 14 et l'élément optique 9, la surface interne de l'élément optique 9 présente avantageusement une propriété antibuée. La surface interne de l'élément optique 9 est la surface destinée à être agencée en regard de l'optique 14 du capteur optique 13. En particulier la surface interne de l'élément optique 9 présente un revêtement antibuée.
En variante ou en complément, la surface externe de l'élément optique 9 peut présenter une ou plusieurs des propriétés suivantes : hydrophobe, filtre infra-rouge, photocatalytique, super hydrophobe, oléophobe, lipophobe, hydrophile, ou encore super hydrophile, résistance aux gravillons, ou encore tout autre traitement de surface permettant de réduire l'adhésion des salissures. En particulier, grâce aux propriétés hydrophobes de la surface externe de l'élément optique 9, des gouttes d'eau éventuelles ruissèleront sur la surface externe sans laisser de traces car l'eau ne pourra pas adhérer sur cette surface externe. En se référant plus particulièrement à la figure 2a, en qui concerne le moteur 5, il s'agit notamment d'un moteur miniature. On entend par moteur miniature, un moteur de petite taille en particulier adapté pour des équipements dans le domaine automobile.
En particulier, il s'agit d'un moteur 5 creux.
A titre d'exemple non limitatif, il peut s'agir plus particulièrement d'un moteur sans balais, aussi connu sous la dénomination « brushless motor » en anglais.
Le moteur 5 peut avoir une vitesse de rotation comprise entre 1000 et 50000 tours/minute, de préférence entre 5000 et 20000 tours/minute, et de manière encore préférée entre 7000 et 15000 tours/minute. Le moteur 5 est par exemple alimenté électriquement par une alimentation reliée au circuit électrique général du véhicule automobile 100 (en se référant également à la figure 1).
Le moteur 5 est configuré pour entraîner en rotation l'accessoire 4, à savoir dans cet exemple le boîtier 6 et l'élément optique 9 solidaire du boîtier 6.
Le moteur 5 est monté rotatif autour d'un axe de rotation A2. Dans l'exemple illustré sur la figure 2a, le moteur 5 est agencé de sorte que son axe de rotation A2 est confondu avec l'axe de rotation Al de l'élément optique 9, et avec l'axe optique 15 du capteur optique 13.
Le moteur 5 comprend un rotor 51 et un stator 53. Le stator 53 est fixe et le rotor 51 est mobile en rotation par rapport au stator fixe 53.
Selon le mode de réalisation décrit, le boîtier 6 et l'élément optique 9 sont solidaires en rotation du rotor 51 du moteur 5.
Selon le mode de réalisation illustré, le rotor 51 est disposé autour du stator 53. Le stator 53 est donc intérieur et le rotor 51 extérieur. Bien entendu, cette disposition n'est pas limitative et on peut envisager un agencement inverse dans lequel le rotor 51 est monté rotatif à l'intérieur du stator 53 extérieur.
En outre, le moteur 5 est dans cet exemple agencé dans le prolongement du capteur optique 13. Le moteur 5 étant creux, il peut recevoir au moins en partie le capteur optique 13. En particulier, selon la configuration illustrée, c'est le stator 53 fixe du moteur 5 qui est creux et peut recevoir une partie du capteur optique 13. Il s'agit ici d'une partie arrière du capteur optique 13 du côté opposé à l'optique 14, encore plus précisément il s'agit d'une partie support 17, notamment fixe, du capteur optique 13. Le dispositif motorisé 3 comporte donc :
une partie mobile 31 comprenant le rotor 51 , et
une partie fixe 33 comprenant le stator 53.
Selon le mode de réalisation décrit, la partie mobile 31 du dispositif motorisé 3 comporte également et au moins un élément mobile solidaire en rotation avec le rotor 51, tel que notamment l'accessoire 4, c'est-à-dire le boîtier 6 et l'élément optique 9 dans cet exemple.
De même, la partie fixe 33 peut comprendre également un élément ou support fixé au stator 53. Bien entendu, l'élément ou support peut être fixé directement ou non au stator 53. De façon non limitative, dans cet exemple, la partie fixe 33 du dispositif motorisé 3 comporte un support fixe 46 permettant de monter le dispositif motorisé 3 sur le véhicule automobile 100, en se référant également à la figure 1. On parle également de support de fixation.
Ce support fixe 46 est notamment fixé au stator 53.
En se référant plus particulièrement aux figures 2a et 2b, le support fixe 46 peut comprendre une partie avant qui présente une ouverture 45 pour le passage de l'élément optique 9 et de l'optique 14 du capteur optique 13, pour permettre ainsi la vision vers l'extérieur. Cette ouverture 45 est par exemple prévue de façon à être agencée en regard d'une ouverture complémentaire de l'élément 2 du véhicule automobile 100 (en se référant également à la figure 1), de sorte qu'une fois le support fixe 46 installé sur l'élément 2 du véhicule automobile 100, l'optique 14 du capteur optique 13 et l'élément optique 9 font saillie de l'ouverture 45 et de l'ouverture présente dans l'élément 2 du véhicule automobile 100 (voir figures 1 à 2b).
Le support fixe 46 comporte avantageusement également une ouverture 47, à l'arrière du dispositif motorisé 3, mieux visible sur la figure 2a, pour permettre le raccordement du capteur optique 13 à des câbles (non représentés) nécessaires au fonctionnement du capteur optique 13. Avantageusement, on prévoit un agencement étanche à l'arrière du dispositif motorisé 3 pour le passage des câbles ou fils afin de limiter l'entrée de vapeur d'eau et/ou autres contaminants dans le boîtier 6. En particulier, l'ouverture 47 est protégée de manière étanche afin de limiter l'entrée de vapeur d'eau et/ou autres contaminants dans le boîtier 6. En référence aux figures 2a et 3 à 11 , le dispositif motorisé 3 comprend en outre au moins un roulement 27, 28, 270, 280, 29, 27', 28'.
Selon l'exemple représenté sur la figure 2a ou de façon schématique sur les figures 3 à 5, le dispositif motorisé 3 comprend deux roulements 27 ou 270 ou 27', et 28 ou 280 ou 28', ou plus de deux roulements 27, 28, 29, comme illustré sur la figure 6. Les roulements 27, 270, 27', 28, 280, 28', 29 sont représentés de façon schématique sur les figures 2a et 3 à 6.
Dans l'exemple des figures 2a, 3 et 6 à 9b, le ou les roulements 27 ou 27', et 28 ou 28', ou encore 29, sont de forme générale sensiblement annulaire ou cylindrique, ou encore de forme générale de disque. En alternative, comme illustré sur les figures 4, 5 et 10, le ou les roulements 270, 280 peuvent présenter au moins une portion de cône, comme cela sera décrit plus en détail par la suite.
Ces roulements 27, 270, 27', 28, 280, 28', 29 sont chacun agencés entre la partie mobile 31 et la partie fixe 33 du dispositif motorisé 3.
De plus, les roulements 27, 270, 27', 28, 280, 28' ou 29 sont agencés de manière concentrique avec le moteur 5.
En se référant à l'exemple particulier illustré sur la figure 2a, un roulement, à savoir le roulement 27' dans l'exemple de la figure 2a, peut être disposé à l'extérieur du boîtier 6, entre l'élément optique 9 et une partie, notamment une partie avant, du support fixe 46. Ce roulement 27' permet la rotation du boîtier 6 par rapport au support fixe 46. Un autre roulement, le roulement 28 dans l'exemple de la figure 2a, est disposé entre le rotor 51 et le stator 53 du moteur 5. Ce roulement 28 permet la rotation du boîtier 6 solidaire au rotor 51 par rapport au stator 53 du moteur 5.
En alternative, comme représenté de façon schématique sur la figure 3 ou la figure 6, les deux roulements 27 et 28 peuvent être agencés entre le rotor 51 et le stator 53.
Selon l'invention, le dispositif motorisé 3 comporte au moins un roulement magnétique 27 ou 270, 28 ou 280, ou encore 29 agencé entre la partie fixe 33 et la partie mobile 31 du dispositif motorisé 3.
En particulier pour une telle application, le dispositif motorisé 3 peut comprendre de façon non limitative entre un et quatre roulements magnétiques 27 ou 270, 28 ou 280, ou encore 29.
Selon le mode de réalisation illustré sur la figure 2a, au moins un des roulements
27', 28 précédemment décrits est donc un roulement magnétique. C'est par exemple le roulement 28 agencé entre le rotor 51 et le stator 53 du moteur 5, qui est un roulement magnétique. À l'inverse, on peut envisager que ce soit le roulement 27' disposé entre l'élément optique 9 et le support fixe 46 qui soit le roulement magnétique.
L'autre roulement, par exemple le roulement 27' selon le mode de réalisation de la figure 2a, peut être enlevé. Dans ce cas, le dispositif motorisé 3 peut comprendre un unique roulement 28 qui est un roulement magnétique.
En variante, l'autre roulement, par exemple le roulement 27' dans l'exemple de la figure 2a, peut être un roulement mécanique tel qu'un roulement à billes. Dans ce cas, le dispositif motorisé 3 peut comporter au moins un roulement magnétique 28 et au moins un roulement mécanique 27'. Un tel roulement mécanique tel qu'un roulement à billes est bien connu et n'est pas décrit plus en détail dans la présente. Une telle variante est également schématisée de façon simplifiée sur la figure 5 avec un roulement magnétique 270 et un roulement à billes 28'. Comme décrit par la suite, selon cette variante le roulement magnétique 270 présente au moins une portion de cône, par exemple le roulement magnétique 270 est de forme générale conique ou tronconique. De la sorte, il présente au moins une face s'étendant de façon oblique par rapport à l'axe de rotation A2 du moteur 5. Cet agencement permet de contraindre le roulement mécanique 28'.
En alternative, les deux roulements 27 ou 270 et 28 ou 280 peuvent être des roulements magnétiques, comme schématisé sur la figure 3 ou 4 ou encore la figure 6.
En variante ou en complément de l'une ou l'autre de ces variantes, le dispositif motorisé 3 peut comprendre en plus du roulement ou des roulements 27 ; 270 ; 27', 28 ;
280 ; 28', un ou plusieurs roulements additionnels 29 comme représenté de façon schématique sur la figure 6 ou 11. Avantageusement, de tels roulements additionnels 29 sont également des roulements magnétiques de façon à ne pas rajouter de frottement ou de bruit. En référence aux figures 7 à 9b, on décrit plus en détail un exemple de réalisation de roulement magnétique tel que le roulement 28 pour un dispositif motorisé 3 selon le mode de réalisation décrit. Sur les figures 7 et 8, le roulement magnétique est désigné par la référence 28, mais bien entendu, cet exemple de réalisation peut s'appliquer pour un roulement magnétique 27 ou encore pour un roulement additionnel 29 lorsqu'il est magnétique.
Le roulement magnétique 27, 28, 29 comporte un nombre prédéfini d'anneaux magnétiques 61, 63. En particulier, le roulement magnétique 27, 28, 29 comporte au moins un premier anneau magnétique 61 monté solidaire de la partie mobile 31 et au moins un deuxième anneau magnétique 63 monté solidaire de la partie fixe 33.
À cet effet, le roulement magnétique 27, 28, 29 comporte par exemple deux bagues de support 67 et 69 concentriques. La bague de support 67 forme une bague externe et la bague de support 69 forme une bague interne disposée à l'intérieur de la bague de support externe 67. Les bagues de support 67, 69 peuvent notamment être métalliques.
Chaque premier, respectivement deuxième, anneau magnétique 61, 63 présente deux faces concentriques de pôles opposés. Autrement dit chaque premier, respectivement deuxième, anneau magnétique 61, 63 présente une face de pôle nord et une face de pôle sud. Les faces de pôles opposés sont schématisées par des hachures de sens opposé sur les figures 3 à 11.
Selon le mode de réalisation illustré sur les figures 3, et 6 à 9b, le roulement magnétique 27, 28, ou encore 29 est de forme annulaire ou cylindrique, de sorte que les faces des premier et deuxième anneaux magnétiques 61, 63 sont des faces cylindriques.
De plus, l'au moins un premier anneau magnétique 61 peut être monté solidaire du rotor 51 et l'au moins un deuxième anneau magnétique 63 peut être monté solidaire du stator 53 (voir figures 3 à 6).
Pour ce faire, le ou les premiers anneaux magnétiques 61 sont fixés sur la bague de support externe 67, elle-même fixée au rotor 51 dans cet exemple. Également, le ou les deuxièmes anneaux magnétiques 63 sont fixés sur la bague de support interne 69, elle-même fixée au stator 53 dans cet exemple.
Le(s) premier(s) anneau(x) magnétique(s) 61 et le(s) deuxième(s) anneau(x) magnétique(s) 63 sont agencés avec des faces en regard de même pôle, de façon à se repousser mutuellement, comme cela est schématisé par les flèches Fl, F2 sur les figures 3 à 6. Ceci permet de maintenir le rotor 51 en lévitation par rapport au stator 53.
Dans l'exemple illustré sur les figures 7 à 9b, le ou chaque deuxième anneau magnétique 63 est agencé dans le ou un premier anneau magnétique 61 associé, de sorte que les faces en regard du premier 61 et du deuxième 63 anneaux magnétiques sont de même pôle. Autrement dit, si la face externe du premier anneau magnétique 61 est de pôle nord et que sa face interne est de pôle sud, la face du deuxième anneau magnétique en regard de la face interne du premier anneau magnétique 61 est également de pôle sud. Bien entendu, l'inverse est également vrai.
De préférence, le roulement magnétique 28, ou 27 comporte un nombre pair de premiers anneaux magnétiques 61 et de deuxièmes anneaux magnétiques 63. A titre d'exemple non limitatif comme illustré dans les exemples des figures 3, 6, 7 et 8, le roulement magnétique 28, respectivement 27, comporte deux premiers anneaux magnétiques 61 et deux deuxièmes anneaux magnétiques 63. Autrement dit, chaque roulement magnétique 28, 27, comporte par exemple deux rangées de premiers et deuxièmes anneaux 61, 63 qui s'opposent. On pourrait envisager également un nombre pair de premiers et deuxièmes anneaux magnétiques pour les roulements additionnels 29.
En se référant à la figure 8, deux groupes Gl, G2 d'anneaux magnétiques 61, 63 sont disposés en série axiale pour former le roulement magnétique 28. Ces deux groupes d'anneaux magnétiques sont espacés par un entrefer els également appelé premier entrefer. Chaque groupe comporte un premier anneau magnétique 61 et un deuxième anneau magnétique 63.
Le premier entrefer ei est avantageusement constant. On peut envisager de disposer un isolant dans ce premier entrefer ei.
Également, chaque premier anneau magnétique 61 est espacé d'un deuxième anneau magnétique 63 par un autre entrefer e2, également appelé deuxième entrefer. Le deuxième entrefer e2 est avantageusement de même valeur entre tous les premiers anneaux magnétiques 61 et deuxièmes anneaux magnétiques 63. Cet indexage des entrefers ei et e2 permet uniquement de les différencier sans impliquer de priorité entre ces deux entrefers els e2. Bien entendu, les entrefers ei et e2 peuvent être prévus indépendamment l'un de l'autre. Notamment, on peut prévoir que chaque premier anneau magnétique 61 soit espacé d'un deuxième anneau magnétique 63 par un entrefer e2, sans prévoir de groupes d'anneaux magnétiques 61, 63 espacés par un entrefer ei.
En se référant de nouveau à la figure 8, il convient de noter que les groupes Gl, G2 d'anneaux magnétiques sont espacés axialement du premier entrefer el et que chaque groupe d'anneaux magnétiques est configuré conformément à ce qui a été précédemment décrit, à savoir avec les faces en regard du premier 61 et du deuxième 63 anneaux magnétiques constituant ce groupe qui sont de même nature de pôle.
Il convient également de noter, tel que cela est compréhensible de l'orientation des traits hachurés présents dans la représentation de ces anneaux sur la figure 8, que la polarité d'un groupe Gl de roulements est l'inverse de la polarité de l'autre groupe G2 de roulements. En d'autres termes, si les faces en regard des anneaux magnétiques constituant un premier groupe Gl forment chacune un pôle nord, les faces en regard des anneaux magnétiques constituant le deuxième groupe G2 forment alors chacune un pôle sud.
La séparation du roulement magnétique en deux groupes d'anneaux magnétiques et la présence d'un isolant dans le premier entrefer el permet de s'assurer du passage du champ magnétique par les bagues de support 67, 69, métalliques, qui assurent une accélération de la circulation du flux magnétique et un renforcement du champ magnétique produit.
Le fait d'avoir un nombre pair de groupes d'anneaux magnétiques permet d'avoir la même quantité de pôles nord et sud dans les faces en regard des anneaux magnétiques en conservant des dimensions équivalentes d'un anneau magnétique à l'autre. On pourrait envisager un nombre impair de groupes d'anneaux magnétiques dès lors que, par exemple dans une configuration à trois groupes d'anneaux ici non représentée, le groupe d'anneaux magnétiques disposé au centre est surdimensionné axialement par rapport aux groupes d'anneaux magnétiques disposés latéralement.
Par ailleurs, dans l'exemple des figures 2a, 3, 6 et 8, le ou les roulements 27 ou 27', et 28 sont agencés de façon coaxiale avec le moteur 5.
Notamment, les faces des roulements magnétiques 27, 28 s'étendent parallèlement aux faces du rotor 51 et du stator 53. Autrement dit, les faces des roulements 27, 28, qui sont, dans cet exemple, cylindriques, s'étendent selon une direction formant un angle nul avec l'axe de rotation A2 du moteur 5.
Plus précisément, dans l'exemple particulier illustré sur la figure 8, le roulement magnétique 28 est de forme annulaire ou cylindrique dont l'axe est confondu avec l'axe de rotation A2 du moteur 5, et le premier entrefer ei correspond à un entrefer axial.
Également selon cet exemple particulier de la figure 8, avec le roulement magnétique 28 de forme annulaire ou cylindrique dont l'axe est confondu avec l'axe de rotation A2 du moteur 5, le deuxième entrefer e2 correspond à un entrefer radial. Dans le cas particulier d'un roulement additionnel 29 tel que représenté sur la figure 6 et la figure 11, un premier anneau magnétique 61 est agencé en regard d'un deuxième anneau magnétique 63 avec des faces en regard de même pôle, de façon à se repousser mutuellement, comme cela est schématisé par les flèches Fl, F2 (voir figure 6). Le premier anneau magnétique 61 est espacé du deuxième anneau magnétique 63 par un entrefer e2 (voir figure 11). Contrairement à la variante de réalisation précédemment décrite en référence à la figure 8, l'entrefer e2 entre les premier et deuxième anneaux magnétiques 61, 63 correspond à un entrefer axial, et non plus radial.
Par ailleurs, afin de garantir une stabilité axiale du rotor 51 en lévitation par rapport au stator 53 grâce aux roulements magnétiques 27, 270, 28, 280, on peut prévoir au moins un moyen de centrage axial ou d'arrêt tel qu'une butée par exemple, afin d'éviter un déplacement du rotor 51 dans le sens longitudinal du moteur 5, comme schématisé par la double flèche F sur les figures 3 à 6.
Le centrage axial peut être obtenu à l'aide d'au moins un deuxième roulement, notamment un deuxième roulement mécanique, tel que le roulement 27' dans l'exemple illustré sur la figure 2a ou le roulement 28' dans l'exemple illustré sur la figure 5. On obtient alors une solution hybride avec à la fois au moins un roulement magnétique 27 ; 270, ou 28 ; 280 et au moins un roulement mécanique 28' ou 27'. En variante (voir figure 4) ou en complément (voir figure 5), au moins un roulement magnétique 270, voire l'ensemble des roulements magnétiques 270, 280 peut présenter au moins une partie agencée de façon oblique par rapport à l'axe de rotation A2 du moteur 2. Dans cet exemple au moins une face s'étend au moins partiellement selon une direction oblique par rapport à l'axe de rotation A2 du moteur 5.
Pour ce faire, selon l'exemple de réalisation illustré sur les figures 4, 5 et 10, le roulement magnétique 270 ou 280 peut présenter au moins une portion de forme conique. Par exemple, le roulement magnétique 270, 280 est de forme générale conique ou tronconique.
Sur la figure 10, le roulement magnétique est désigné par la référence 280, mais bien entendu, cet exemple de réalisation peut s'appliquer pour un roulement magnétique 270 ou encore pour un roulement additionnel 29 lorsqu'il est magnétique.
Seules les différences des roulements magnétiques 270, 280 par rapport aux roulements 27, 28 précédemment décrits sont explicitées ci-après.
Selon le mode de réalisation illustré sur les figures 4, 5 et 10, le roulement magnétique 270, 280, étant de forme conique ou tronconique, les faces des premier(s) et deuxième(s) anneaux magnétiques 61, 63 sont des faces coniques ou tronconiques.
Selon l'exemple particulier des figures 4, 5 et 10, les faces des premier(s) et deuxième(s) anneaux 61, 63 au niveau de la portion conique de chaque roulement 270, 280 s'étendent selon une direction oblique par rapport à l'axe de rotation A2 du moteur 5.
À titre d'exemple, la ou les faces des premier(s) et deuxième(s) anneaux 61, 63 au niveau de la portion conique du roulement magnétique 280, respectivement 270, peuvent s'étendre selon une direction inclinée d'un angle a inférieur à 50°, plus précisément compris entre 30° et 50°, de préférence de l'ordre de 45°, par rapport à l'axe de rotation A2 du moteur 5.
Dans l'exemple de la figure 10, seul un groupe d'un premier anneau magnétique 61 et d'un deuxième anneau magnétique 63 est illustré. Bien entendu, en alternative et de façon similaire à l'exemple de réalisation de la figure 8, plusieurs groupes de premier et deuxième anneaux magnétiques 61 , 63 peuvent être prévus, et peuvent être espacés deux par deux d'un entrefer ei.
En outre, de façon similaire au mode de réalisation décrit en référence à la figure 8, chaque premier anneau magnétique 61 est espacé d'un deuxième anneau magnétique 63 par un entrefer e2. Par ailleurs, dans le cas de plusieurs roulements magnétiques 270, 280, ou 29 (en se référant également à la figure 6), l'angle d'inclinaison a peut être choisi et adapté indépendamment pour chaque roulement magnétique 270, 280, ou 29. Autrement dit, les angles d'inclinaison a des faces des portions coniques des roulements magnétiques 270, 280, ou 29 peuvent être choisi égaux ou différents. Enfin, l'angle d'inclinaison a des faces des portions coniques de l'un et/ou l'autre des roulements magnétiques 270, 280, 29 peut être adapté pour favoriser la force transversale ou la force radiale selon les applications. Par ailleurs, l'angle d'inclinaison a peut être adapté en fonction de la qualité des premier(s) et deuxième(s) anneaux magnétiques de façon à contrôler le déplacement du rotor 51.
En outre, selon la variante représentée sur la figure 4, les deux roulements magnétiques 270, 280 sont avantageusement agencés de façon opposée par rapport un plan médian du moteur 5, perpendiculaire à l'axe de rotation A2 du moteur 5. Cette solution est particulièrement avantageuse lorsque le dispositif motorisé 3 comporte uniquement des roulements magnétiques 270, 280 sans roulement mécanique supplémentaire. En effet, cet agencement opposé ou en chevrons des roulements magnétiques 270, 280 permet de contrôler le déplacement longitudinal du moteur 5, plus précisément du rotor 51, sans nécessiter de pièces supplémentaires et permet d'éviter l'utilisation d'un roulement mécanique qui rajouterait des frottements et du bruit en fonctionnement.
En variante ou en complément, le contrôle du déplacement longitudinal du moteur 5, plus précisément du rotor 51, est assuré par le ou les roulements additionnels 29 qui sont avantageusement également des roulements magnétiques (voir figure 6). Pour ce faire, ce(s) roulement(s) additionnel(s) 29 est(sont) agencé(s) de façon à exercer une contrainte, ici axialement, permettant de limiter le déplacement axial du rotor 51. Dans l'exemple illustré, le(s) roulement(s) additionnel(s) 29 sont agencés de sorte que les faces des premier et deuxième anneaux magnétiques 61, 63 s'étendent selon un axe perpendiculaire à l'axe de rotation A2 du moteur 5, vertical par rapport à la disposition des éléments sur la figure 6. En outre, dans l'exemple illustré, ce(s) roulement(s) additionnel(s) 29 est(sont) agencé(s) autour des faces latérales du moteur 5, ici du stator 53. Ainsi, dans le cas d'un dispositif motorisé 3 comportant un accessoire 4 ayant pour fonction la protection de l'optique 14 d'un capteur optique 13, lors de l'entraînement en rotation du boîtier 6 et de l'élément optique 9, la force centrifuge que les éventuelles salissures subissent est supérieure à l'adhérence de ces salissures sur l'élément optique 9. Les éventuelles salissures déposées sur la surface externe de l'élément optique 9 sont éjectées de l'élément optique 9 et ne perturbent pas le champ de vision V du capteur optique 13.
L'utilisation d'un ou plusieurs roulements magnétiques 27, 270, 28, 280, 29 comprenant chacun au moins un premier et au moins un deuxième anneaux magnétiques 61, 63 agencés de sorte que les flux magnétiques s'opposent les uns aux autres, comme schématisé par les flèches Fl, F2, assure le maintien en lévitation du rotor 51 entraînant le boîtier 6 et l'élément optique 9 par rapport au stator 53, en supprimant les problèmes de friction dus à l'utilisation de roulements mécaniques tels que les roulements à billes dans les solutions de l'art antérieur. Ceci permet donc de gagner en puissance et donc permet de diminuer la taille du moteur 5. Il a été constaté qu'avec une telle solution la taille du moteur 5 peut être divisée par deux pour une même puissance que dans les solutions de l'art antérieur utilisant uniquement des roulements mécaniques.
En outre, il n'est plus nécessaire avec un tel roulement magnétique 27, 270, 28, 280, 29 de prévoir une lubrification du roulement comme dans les solutions de l'art antérieur avec des roulements mécaniques, ce qui évite les problèmes de dégazage du lubrifiant et supprime les risques de pollution inhérents à ce dégazage.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif motorisé (3) pour véhicule automobile comportant un accessoire (4) pour véhicule automobile (100) monté mobile en rotation autour d'un axe de rotation (Al) et un moteur (5) configuré pour entraîner en rotation l'accessoire (4), ledit moteur (5) comprenant un rotor (51) et un stator (53), le dispositif motorisé (3) comportant :
- une partie fixe (33) comprenant le stator (53), et
- une partie mobile (31) comprenant le rotor (51) et l'accessoire (4) solidaire en rotation du rotor (51),
caractérisé en ce que le dispositif motorisé (3) comporte en outre au moins un roulement magnétique (27, 270, 28, 280, 29) agencé entre la partie fixe (33) et la partie mobile (31) du dispositif motorisé (3), ledit au moins un roulement magnétique (27, 270, 28, 280, 29) comportant au moins un premier anneau magnétique (61) monté solidaire de la partie mobile (31) et au moins un deuxième anneau magnétique (63) monté solidaire de la partie fixe (33).
2. Dispositif (3) selon la revendication précédente, comportant en outre au moins un roulement mécanique (27', 28').
3. Dispositif (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit au moins un roulement magnétique (27, 270, 28, 280, 29) est agencé entre le stator (53) et le rotor (51) dudit moteur (5).
4. Dispositif (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit au moins un roulement magnétique (27, 270, 28, 280, 29) comporte un nombre prédéfini de premier et deuxième anneaux magnétiques (61, 63), chaque premier et deuxième anneau magnétique (61, 63) présentant deux faces concentriques de pôles opposés.
5. Dispositif (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit au moins un premier anneau magnétique (61) est espacé dudit au moins un deuxième anneau magnétique (63) par un entrefer (e2).
6. Dispositif (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit au moins un roulement magnétique (27, 270, 28, 280, 29) comporte un nombre pair de premiers anneaux magnétiques (61) et de deuxièmes anneaux magnétiques (63).
7. Dispositif (3) selon la revendication précédente, dans lequel deux premiers anneaux magnétiques (61), respectivement deux deuxièmes anneaux magnétiques (63), sont espacés par un entrefer (ei).
8. Dispositif (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit au moins un roulement magnétique (27, 270, 28, 280, 29) comporte deux bagues de support (67, 69) concentriques.
9. Dispositif (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit au moins un roulement magnétique (270, 280, 29) présente au moins une face s 'étendant selon une direction oblique par rapport à l'axe de rotation (A2) du moteur (5).
10. Dispositif (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le moteur (5) est un moteur creux.
11. Dispositif (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'accessoire (4) est un moyen de protection d'un capteur optique (13) de système (1) d'assistance à la conduite, l'accessoire (4) comportant notamment un élément optique (9) configuré pour être disposé en amont d'une optique (14) du capteur optique (13).
12. Système (1) d'assistance à la conduite pour véhicule automobile comprenant un capteur optique (13) et un dispositif motorisé (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, l'accessoire (4) étant un moyen de protection du capteur optique (13).
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