Titre : Motoréducteur compact

Domaine de l'invention

La présente demande concerne le domaine des motoréducteurs rotatifs combinant de manière intégrée un moteur électrique de type sans balai à un réducteur mécanique présentant une compacité axiale importante, par exemple de type trochoïdal ou épicycloïdal.

De manière préférentielle mais non limitative, l'invention trouvera une utilisation privilégiée dans des applications automobiles diverses, telles que par exemple pour l'actionnement d'un volet de vanne, d'un pointeau de réglage de débit d'un liquide, d'un déphaseur d'arbre à cames...

Etat de la technique

On connaît déjà dans l'état de la technique des documents présentant des motoréducteurs intégrant les fonctions de moteur et de réducteur dans le même boîtier. Par exemple, les documents US2018022397 et US9303728 présentent des associations de moteurs électriques sans balai avec des réducteurs de type trochoïdal (ou cycloïdal). Dans ces solutions, l'arbre de sortie est dissocié de l'arbre du moteur électrique et positionné en aval du moteur. Le guidage de l'arbre moteur est réalisé par d'imposants roulements à l'arrière et à l'avant du moteur, et le guidage de l'arbre de sortie est réalisé par des roulements et paliers. Plusieurs roulements imposants (simples et doubles) sont donc nécessaires dans ces solutions qui ne sont guère compactes.

On connaît aussi le document US9041259 qui présente l'association d'un moteur sans balai avec un réducteur planétaire (ou épicycloïdal) dont la particularité est notamment de présenter un arbre de sortie traversant le moteur en amont afin de permettre la détection de position et de guider cet arbre en amont du moteur. Cette solution plus compacte que les précédentes nécessite cependant deux roulements pour guider l'arbre du moteur et un roulement et un palier pour guider l'arbre de sortie. Il en résulte une complexité importante de réalisation et une compacité non optimale.

Problème non résolu par l'état de l'art

Ces dispositifs de l'état de l'art ne sont pas satisfaisants économiquement avec un nombre important de composants pour assurer le guidage des éléments tournants, notamment plusieurs roulements et paliers qui grèvent le coût de la solution et génèrent un encombrement axial non optimal du fait de la taille relativement importante de ces éléments de guidage.

En particulier, dans les solutions connues, l'arbre de sortie d'une part et l'ensemble rotorique d'autre part sont guidés par des roulements supportés par le boîtier du moteur. Il en résulte notamment un risque de défaut de concentricité du fait des tolérances de fabrications ce qui peut impacter négativement les performances du moteur et du réducteur, particulièrement le rendement, la réversibilité et l'usure de ce dernier.

Objets de l'invention

Il est dans l'objet principal de l'invention de proposer une solution plus économique et plus compacte de motoréducteur en minimisant la taille et le nombre d'éléments de guidage dédiés, comme les paliers et roulements, et en faisant supporter cette fonction par des éléments déjà présents dans le motoréducteur. Elle vise par ailleurs à assurer une parfaite coaxialité de l'arbre de sortie et du rotor.

Dans les solutions de l'art antérieur, un défaut d'alignement des roulements de l'arbre de sortie et de l'ensemble rotorique conduit à un système hyperstatique avec un risque de blocage ou de fonctionnement dégradé du système (performance, bruit, durée de vie réduite).

A cet effet, l'invention se réfère plus particulièrement un motoréducteur comprenant un moteur électrique et un réducteur mécanique de vitesse, ledit moteur électrique présentant un ensemble statorique bobiné cylindrique formant un espace intérieur libre et un ensemble rotorique guidé à l'intérieur dudit espace intérieur, ledit réducteur étant à l'intérieur d'un boîtier solidaire dudit ensemble statorique et présentant un ensemble d'engrenages mobiles, la sortie desdits engrenages mobiles étant solidaire d'un arbre de sortie de mouvement, l'élément d'entrée desdits engrenages mobiles étant entraîné par ledit ensemble rotorique se prolongeant à l'intérieur dudit boîtier, ledit motoréducteur comprenant un élément de guidage dudit arbre de sortie, ledit arbre de sortie étant prolongé à l'intérieur dudit moteur jusqu'à un élément de guidage situé au moins en partie à l'intérieur dudit ensemble statorique caractérisé en ce que ledit ensemble rotorique est guidé par un moyen de guidage positionné entre la surface intérieure de l'ensemble rotorique et une surface dudit arbre de sortie.

Selon différentes variantes, prises séparément ou en toutes combinaisons techniquement réalisables : ledit moyen de guidage est constitué par un roulement, ledit moyen de guidage est constitué par un palier lisse, ledit moyen de guidage comprend une combinaison coaxiale d'un roulement et du manchon tubulaire d'un flasque solidaire de l'ensemble statorique, ledit ensemble statorique est surmoulé par une matière plastique injectable formant dans ledit espace intérieur un élément de support du guidage dudit arbre de sortie, ledit élément de support est un alésage cylindrique recevant un roulement ou palier à lequel est guidé l'arbre de sortie, ledit élément de support est un alésage cylindrique guidant directement l'arbre de sortie, ledit élément de support de guidage est un palier lisse obtenu par un alésage cylindrique directement réalisé dans le surmoulage de l'ensemble statorique, dit élément de support de guidage est un palier rapporté, ledit boîtier et ledit surmoulage sont prolongés latéralement par des oeillets de fixation correspondant, ledit stator surmoulé est à l'intérieur d'un flasque, ledit boîtier et ledit flasque étant prolongé latéralement par des oeillets de fixation correspondant, ledit élément d'entrée présentant sur sa périphérie une forme dentelée collaborant mécaniquement avec une forme dentelée fixe solidaire dudit boîtier, le motoréducteur présente une forme intérieure dentelée fixe et solidaire dudit boîtier, ladite forme intérieure dentelée fixe dudit boîtier est réalisée dans la pièce dudit boîtier de manière à ne former qu'une seule et même pièce, ladite forme intérieure dentelée fixe dudit boîtier est directement réalisée dans la matière dudit boîtier, ou dans le surmoulage de l'ensemble statorique, une bague en un matériau très rigide est insérée en périphérie extérieure de la forme intérieure dentelée, motoréducteur présente une forme intérieure dentelée réalisée dans un disque de sortie solidaire dudit arbre de sortie, ladite forme dentelée coopérant avec une roue d'engrenage présentant des extensions axiales ou cavités coopérant avec des cavités ou des extensions axiales solidaires du boîtier de manière à permettre une rotation excentrique de ladite roue d'engrenage, ledit réducteur mécanique de vitesse est de type trochoïdal, ledit élément d'entrée desdits engrenages mobiles étant une roue d'engrenage présentant sur sa périphérie une forme dentelée collaborant mécaniquement avec ladite forme intérieure dentelée, ledit réducteur mécanique de vitesse est de type épicycloïdal, ledit réducteur mécanique de vitesse est de type elliptique ou à onde de déformation, l'élément de sortie desdits engrenages mobiles est un disque de sortie, solidaire de l'arbre de sortie, ledit disque de sortie et ladite roue d'engrenage étant solidarisés axialement au moyen de crochets, l'élément de sortie desdits engrenages mobiles est un disque de sortie, solidaire de l'arbre de sortie, l'ensemble rotorique et le disque de sortie étant précontraints axialement, l'ensemble rotor et disque est précontraint axialement, le motoréducteur comporte un circuit imprimé situé entre le stator et le fond du boîtier, ou le flasque sur l'arrière de l'ensemble stator, ledit circuit comportant un capteur de position, par exemple une sonde magnéto sensible, un sonde de Hall, coopérant avec un aimant solidaire de l'arbre de sortie, un actionneur magnétique inséré dans ledit espace intérieur assure le freinage de la rotation dudit ensemble rotorique modulé par son alimentation en courant, - ledit actionneur magnétique assure le blocage de la rotation de l'ensemble rotorique en cas de défaut de son alimentation, ledit actionneur magnétique laisse libre la rotation de l'ensemble rotorique en cas de défaut de son alimentation. Brève description des figures

L'invention et ses caractéristiques et avantages seront mieux appréciés à la lecture des modes de réalisation illustrés en annexe, donnés à titre d'exemple, et qui représentent :

[Fig.l] Figure 1, une vue en coupe d'un premier mode de réalisation d'un motoréducteur selon l'invention, [Fig.2] Figure 2, une vue en perspective éclatée de la réalisation montrée en figure 1,

[Fig.3] Figure 3, une vue en coupe d'un deuxième mode de réalisation d'un motoréducteur selon l'invention,

[Fig.4] Figure 4, une vue en coupe d'un troisième mode de réalisation d'un motoréducteur selon l'invention, [Fig.5] Figure 5, une vue en coupe d'un quatrième mode de réalisation d'un motoréducteur selon l'invention,

[Fig.6] Figure 6, une vue en coupe d'un cinquième mode de réalisation d'un motoréducteur selon l'invention,

[Fig.7] Figure 7, une vue en coupe d'un sixième mode de réalisation d'un motoréducteur selon l'invention,

[Fig.8] Figure 8, une vue en coupe d'un septième mode de réalisation d'un motoréducteur selon l'invention,

[Fig.9] Figure 9, une vue en coupe d'un huitième mode de réalisation d'un motoréducteur selon l'invention, [Fig.10] Figure 10, une vue en coupe d'un neuvième mode de réalisation d'un motoréducteur selon l'invention,

[Fig. lia]

[Fig.11b] Figures lia et 11b, une vue en coupe d'un dixième mode de réalisation d'un motoréducteur selon l'invention,

[Fig.12] Figure 12, une vue en perspective éclatée de la réalisation montrée en figure 11,

[Fig.13] Figure 13, une vue en coupe d'un onzième mode de réalisation d'un motoréducteur selon l'invention,

[Fig.14] Figure 14, une vue en perspective éclatée de la réalisation montrée en figure 13, [Fig.15] Figure 15 une vue en coupe d'un douzième mode de réalisation d'un motoréducteur selon l'invention,

[Fig.16] Figure 16 une vue en perspective éclatée de la réalisation montrée en figure 15,

[Fig.17a] Figure 17a une vue en perspective et en coupe partielle et,

[Fig.17b] Figure 17b une vue en perspective éclatée et en coupe partielle, d'un treizième mode de réalisation,

[Fig.18a]

[Fig.18b] Figure 18a etl8b des vues en perspective éclatée et en coupe partielle et,

[Fig.18c]

[Fig.18d] Figure 18c etl8d des vues en coupe, respectivement axiale et radiale, d'un quatorzième mode de réalisation,

[Fig.19] Figure 19 une vue en perspective éclatée un quinzième mode de réalisation d'un motoréducteur selon l'invention.

Description détaillée des modes de réalisation De manière générale, le motoréducteur comprend un moteur électrique (200) associé à un réducteur mécanique de vitesse (201), le moteur électrique (200) étant composé d'un ensemble statorique (2) et d'un ensemble rotorique (26) et le réducteur mécanique de vitesse (210) présentant un ensemble d'engrenages mobiles, l'élément de sortie desdits engrenages mobiles étant solidaire d'un arbre de sortie (19) de mouvement, l'élément d'entrée desdits engrenages mobiles étant entraîné par ledit ensemble rotorique (26).

Les figures 1 et 2 présentent un premier mode de réalisation d'un motoréducteur selon l'invention. Ce dernier comprend, dans cet exemple, un flasque (1) à l'intérieur duquel est positionné l'ensemble statorique (2) de machine électrique sans balai, cet ensemble statorique (2) étant ici sous la forme d'un assemblage de tôles ferromagnétiques surmoulé en une matière plastique afin de favoriser la tenue des bobinages électriques (3). Les bobinages électriques présentent à leurs extrémités des connexions

(4) de type press-fit qui permettent l'alimentation électrique des bobinages depuis un circuit imprimé

(5) situé sur l'arrière de l'ensemble statorique (2). Ce circuit comporte une sonde (24) magnétique de mesure de position, par exemple une sonde de Hall, positionnée dans le prolongement de l'arbre de sortie (19). Ce circuit imprimé (5) peut comporter tout ou partie des composants électronique permettant le pilotage du moteur. Ce mode de réalisation n'est pas limitatif de l'invention et la connexion des bobines du moteur peut être réalisée à l'aide de pistes de cuivre (ou « lead-frame ») si, par exemple, la puissance requise est élevée. Le circuit imprimé (5) peut alors être supprimé ou conservé s'il est nécessaire d'avoir un ou des capteurs de position destinés à mesurer la position de l'arbre de sortie (19) de l'ensemble d'engrenages mobiles ou de l'ensemble rotorique (26). La disposition du circuit imprimé (5) entre l'ensemble statorique (2) et le flasque (1) permet une intégration très compacte tout en favorisant l'évacuation des calories générées par le circuit imprimé (5) à l'aide du flasque (1).

L'ensemble statorique (2) est de forme cylindrique autour de l'axe de rotation de la machine électrique et définit un espace intérieur (6) libre dans lequel est placé un ensemble rotorique (26), typiquement mais de manière non limitative sous la forme d'une bague aimantée (8) solidaire d'un support (9) qui peut ou non présenter des propriétés magnétiques. Cette réalisation de l'ensemble rotorique (26) est non limitative de l'invention et d'autres modes de réalisation classiquement utilisés par l'homme de métier, par exemple sans aimants ou à aimants insérés dans ou sur une culasse ferromagnétique, sont envisagés, les aimants peuvent également être intégralement ou en partie situé dans la partie statorique. Ce support (9) est prolongé vers l'avant de l'ensemble rotorique (26) par un arbre (10) duquel est solidaire la bague intérieure d'un roulement (11) de telle manière à ce que l'axe de rotation du roulement présente une excentration par rapport à l'axe de rotation de l'ensemble rotorique (26). La bague extérieure du roulement (11) est solidaire d'une roue d'engrenage (12) de forme discale présentant à sa périphérie une forme dentelée (13). Bien entendu l'invention ne se limite pas à un ensemble rotorique (26) intégralement situé à l'intérieur de l'ensemble statorique (2), mais s'étend à tout type d'agencement qu'envisagerait l'homme de métier. A titre d'exemple, l'ensemble rotorique (26) peut posséder une forme de cloche de manière à accueillir en son sein l'ensemble statorique (2) tout en restant guidé par l'arbre de sortie (19) traversant l'ensemble statorique (2). On peut également imaginer une configuration à flux axial bien connue de l'homme de métier pour laquelle les parties magnétiquement actives de l'ensemble statorique (2) et de l'ensemble rotorique (26) se font face selon la direction axiale du moteur, l'ensemble rotorique (26) restant néanmoins guidé à l'intérieur de l'ensemble statorique (2).

L'ensemble statorique (2), solidaire du flasque (1), est inséré dans un boîtier (14), formant un tout solidaire. Le boîtier (14) présente une forme intérieure dentelée (15) qui coopère avec la forme dentelée (13) de la roue d'engrenage (12) de manière à ce que ladite roue d'engrenage (12) réalise un mouvement cycloïdal lorsqu'entrainée par l'ensemble rotorique (26) via le roulement (11) excentré. Des modes de réalisation comportant plusieurs roues (12) sont aussi envisagés mais non représentés. La forme dentelée (15) du boîtier est préférentiellement réalisée directement dans la matière du boîtier (14) ne formant qu'une seule et même pièce comme représenté ici, ou bien peut être réalisée comme une pièce indépendante rapportée dans le boîtier (14) si, par exemple, pour des besoins de robustesse la forme dentelée doit être réalisée en un matériau de meilleure tenue mécanique que le boîtier (14). La roue d'engrenage (12) présente un ensemble de cavités (16) à l'intérieur desquelles sont positionnées les extensions axiales (17) d'un disque de sortie (18). Ce disque de sortie (18) est guidé en rotation autour de l'axe de rotation de la machine électrique par un arbre de sortie (19). De par le mouvement cycloïdal de la roue d'engrenage (12) et le guidage en rotation du disque de sortie (18), ce dernier est entraîné en rotation selon un rapport de réduction mécanique imposé par le nombre de dents des formes dentelées (13, 15) coopérant selon les enseignements de l'état de l'art sur les réducteurs de type trochoïdaux. De manière évidente pour l'homme de métier, les extensions axiales (17) peuvent alternativement être fixes et solidaires du boîtier (14), ce dernier servant alors d'appui à la roue d'engrenage (12). Ainsi ladite roue d'engrenage (12) décrit un mouvement de trajectoire circulaire, la forme dentelée (15) et le disque de sortie (18) étant alors rigidement liés ou formant une seule et même pièce. De même la roue d'engrenage (12) peut présenter deux profils de denture (13) non coplanaires, l'un coopérant avec la forme dentelée (15) et l'autre coopérant avec une seconde forme dentelée rigidement lié au disque de sortie, les extensions axiales (17) et les cavités (16) étant alors supprimées.

Le boîtier (14) présente des extensions radiales complémentaires à des extensions radiales du flasque (1) et présentant des oeillets de fixation (36) destinés à solidariser le motoréducteur selon l'invention à un organe extérieur quelconque lié à l'application

Aussi, le boîtier (14) présente sur l'avant du motoréducteur un guidage (20) recevant un roulement (21) guidant en rotation autour de l'axe de rotation de la machine, l'arbre de sortie (19), ce dernier étant prolongé à l'avant par un arbre de connexion (22) à un organe extérieur quelconque lié à l'application du motoréducteur. L'arbre de sortie (19) est prolongé vers l'arrière du motoréducteur de manière à traverser l'intérieur de l'ensemble rotorique (26) et l'espace intérieur (6). L'arbre de sortie (19) est guidé à l'arrière du motoréducteur par un palier (25) formé par une extension du surmoulage de l'ensemble statorique (2) réalisant directement cette fonction de guidage sans élément de guidage rapporté. Dans ce mode de réalisation l'arbre de sortie (19) de l'ensemble d'engrenages mobiles est relié par un arbre de connexion (22) à un organe extérieur, toutefois ce mode de connexion direct n'est pas limitatif de l'invention et tout type de variantes indirectes évidentes pour l'homme de métier est envisagé. A titre d'exemple, l'arbre de sortie (19) de l'ensemble d'engrenages mobiles pourrait être accouplé à la roue d'entrée d'un second ensemble d'engrenages mobiles articulé par exemple autour d'un axe parallèle ou perpendiculaire à l'arbre de sortie (19), la sortie de ce second ensemble d'engrenages mobiles pouvant être solidaire du moyen de connexion à un organe extérieur.

L'arbre de sortie (19), selon la caractéristique principale de l'invention, guide l'ensemble rotorique (26) de la machine en rotation, ici grâce à l'utilisation de deux roulements à aiguille (23) à l'intérieur de l'ensemble statorique (2). De cette manière, l'ensemble rotorique (26) présente un guidage efficace, sur une grande partie de sa longueur, fourni par l'arbre de sortie (19).

Sur son extrémité arrière, l'arbre de sortie (19) supporte un aimant (7) en regard axial d'une sonde (24) de détection magnéto sensible servant à la détection de la position angulaire de l'arbre de sortie (19). La détection de position n'est pas limitative à un couple aimant / sonde ; d'autres modes de réalisation peuvent être envisagés comme une détection de type inductive (non représentée).

Dans un autre mode de réalisation non illustré ici, afin de gagner en compacité et/ou résistance les éléments de guidage roulant à billes, les pistes de guidage intérieure et/ou extérieure des roulements (11) ou des roulements à aiguille (23) peuvent être directement réalisées dans les pièces supports, lesdites pièces support pouvant être l'arbre de sortie (19), le support (9) ou la roue dentée (12).

La figure 3 présente un deuxième mode de réalisation d'un motoréducteur selon l'invention, très similaire au premier mode présenté en figures 1 et 2. Cette variante diffère du premier mode par deux éléments. En effet, à l'arrière du motoréducteur et de l'arbre de sortie (19), un élément de guidage additionnel (251), ici de type roulement, est inséré entre le palier (25), qui sert ici d'alésage d'accueil de l'élément de guidage additionnel (251), et l'arbre de sortie (19). De plus, le guidage de l'ensemble rotorique (26) sur l'arbre de sortie (19) est réalisé par glissement du premier sur le deuxième, ce mode de réalisation se passant alors des roulements à aiguille (23) du premier mode de réalisation. Tout élément de guidage additionnel (251) autre qu'un roulement que choisirait un homme de métier, en fonction des contraintes fonctionnelles, peut être envisagé.

La figure 4 présente un troisième mode de réalisation d'un motoréducteur selon l'invention, très similaire aux premiers modes présentés en figures précédentes. Cette variante diffère de ces modes en ce que les roulements (23) décrits précédemment sont enlevés. Dans cette variante, l'arrière de l'arbre de sortie (19) est guidé par l'extension du surmoulage formant un palier (25), comme présenté en figure 1, et l'ensemble rotorique (26) est guidé par l'arbre de sortie (19) par glissement, comme présenté en figure 3. Cette configuration minimaliste et la plus simple et économique sera notamment préférée lorsque la contrainte de coût est importante et que les efforts transversaux et le couple s'appliquant à l'arbre de sortie sont les moins importants.

La figure 5 présente un quatrième mode de réalisation d'un motoréducteur selon l'invention, très similaire au premier mode présenté en figures 1 et 2. Cette variante diffère du premier mode en ce que le roulement à aiguille (23) arrière est retiré et le guidage arrière de l'ensemble rotorique (26) par l'arbre de sortie (19) est réalisé par glissement du premier sur le second afin de proposer un compromis coût et performances intéressant, le guidage par éléments roulants au niveau de l'excentrique absorbant la majorité des efforts radiaux transitant par le réducteur.

La figure 6 présente un cinquième mode de réalisation d'un motoréducteur selon l'invention, très similaire au premier mode présenté en figures 1 et 2. Cette variante diffère du premier mode en ce que le circuit imprimé (5) et le flasque (1) présentent une ouverture traversée par l'arbre de sortie (19) de manière à déboucher à l'extrémité arrière du motoréducteur afin de proposer une sortie double. Dans ce mode de réalisation l'aimant (7) est une bague solidaire de l'arbre de sortie (19) et est en regard radial de la sonde (24) de détection magnétosensible servant à la détection de la position angulaire dudit arbre de sortie (19), tels que les brevets W02007057563A1 ou W02007099238A1 de la demanderesse. Dans l'invention, la détection de la position ne se limite pas à un couple aimant/sonde mais englobe d'autres modes de réalisation pouvant être envisagés par l'homme de métier, en configuration axiale ou radiale, comme une détection de type inductive ou par capteur optique.

La figure 7 présente un sixième mode de réalisation d'un motoréducteur selon l'invention, très similaire au premier mode présenté en figures 1 et 2. Cette variante diffère du premier mode en ce que l'arbre de sortie (19) n'est pas prolongé par un arbre de connexion (22), et le disque de sortie (18) est directement fixé au système à commander grâce à des vis insérées dans des trous taraudés (32) dudit disque de sortie (18). Ce mode de réalisation permet d'absorber des efforts transversaux ainsi que des couples de transmission et de basculement sur l'arbre de sortie (19) plus importants que pour le premier mode de réalisation. A cet effet, ce mode de réalisation prévoit de remplacer le roulement (21) à bille par un roulement de plus fort diamètre (33) à double rangée.

La figure 8 présente un septième mode de réalisation d'un motoréducteur selon l'invention, très similaire au deuxième mode présenté en figure 3. Cette variante présente une fonction de prévention à la défaillance communément appelée « failsafe ». Dans ce mode de réalisation, cette fonction est obtenue par l'action d'un ressort (28) logé dans le guidage (20). Ledit ressort (28) est solidaire du boîtier à une extrémité (30) et solidaire du disque de sortie (18) à son autre extrémité (29). Avantageusement, en cas de défaillance du motoréducteur, l'action du ressort (28) a pour effet de ramener l'arbre de sortie (19) dans une position angulaire choisie. Néanmoins l'incorporation dudit ressort limite la course angulaire totale de l'arbre de sortie (19) du motoréducteur décrit par l'invention.

La figure 9 présente un huitième mode de réalisation d'un motoréducteur selon l'invention, très similaire au premier mode présenté en figures 1 et 2. Cette variante diffère du premier mode en ce que le roulement à aiguille (23) arrière est retiré. Le guidage de la partie arrière de l'ensemble rotorique (26) est assuré par l'intermédiaire d'un roulement (252), solidaire pour sa partie intérieure de la périphérie extérieure de l'extension du surmoulage, et inséré dans un alésage de la partie arrière de l'ensemble rotorique (26). Un ressort (108) assure une précontrainte axial de l'ensemble. De manière avantageuse, cette précontrainte rattrape les jeux d'assemblage, évite un basculement parasite du disque (12) et ainsi prévient le motoréducteur d'une usure prématurée ou encore la génération de bruit parasite en assurant un engagement propre des dentures. La précontrainte axiale peut également être renforcée ou réalisée totalement à l'aide de la bague aimanté (8) de l'ensemble rotorique (26) volontairement non centrée axialement par rapport à l'ensemble statorique (4), un effort magnétique axial est alors créé, la bague aimantée (8) allant naturellement se recentrer sur l'ensemble statorique (4)

La figure 10 présente un neuvième mode de réalisation d'un motoréducteur selon l'invention, très similaire au premier mode de réalisation présenté figures 1 et 2. Cette variante diffère du premier mode de réalisation en ce que la compacité axiale est grandement accrue. A cet effet, les roulements à aiguille (23) sont disposés en série et le guidage avant (20) présente une forme discale. Afin d'annuler les jeux et stabiliser les éléments potentiellement bruyants du réducteur, une rondelle élastique (151) est placée entre un épaulement du support (9) de l'ensemble rotorique (26) et le roulement (11), ledit roulement (11) étant monté glissant sur ledit support (9). L'ensemble rotorique (26) est alors plaqué contre l'extension du surmoulage de l'ensemble statorique (2). Une rondelle de friction (150) est alors disposée entre ledit support (9) et ladite extension de manière à limiter les pertes par friction entre ces deux éléments en rotation relative. De manière symétrique, la rondelle élastique (151) annule le jeu axial entre la roue d'engrenage (12) et le disque de sortie (18) qui entraînerait du bruit et une usure prématurée de ces pièces. Le disque de sortie (18) est alors en butée axiale contre une extension annulaire (153) du guidage (20), la vitesse relative entre ces pièces étant faible, la friction est maîtrisée par un bon dimensionnement de la rondelle élastique (151). Ce mode de réalisation diffère aussi en ce que le boîtier (14) est partie intégrante du surmoulage stator. Enfin, à titre d’illustration, dans cette variante de réalisation l'ensemble rotorique est constitué d'un paquet de tôle (152) sur lequel est solidarisé une bague d'aimant (8), par exemple par collage, le paquet de tôle (152) est alors solidarisé au support (9).

Les figures lia, 11b et 12 présentent un dixième mode de réalisation selon l'invention, similaire au premier mode présenté en figures 1 et 2. Ce mode de réalisation est une variante particulièrement compacte dans la direction axiale. Cette variante diffère du premier mode en ce que les roulements à aiguille (23) sont retirés et le guidage de l'ensemble rotorique (26) par l'arbre de sortie (19) est assuré par l'intermédiaire de deux roulements (37) et (38) insérés dans des alésages de l'arbre (10) creux de l'ensemble rotorique (26). Ledit roulement (37) reçoit un effort axial de la part d'un ressort (108) contraint en son autre extrémité par une rondelle (107) solidaire de l'arbre de sortie (19). Cet effort axial est transmis par ledit roulement (37) à l'arbre (10) du support (9) de l'ensemble rotorique (26) par l'intermédiaire d'une butée (109), de manière à générer une force axiale assurant la précontrainte de la roue d'engrenages (12) solidaire dudit arbre (10) de l'ensemble rotorique (26) sur le disque de sortie (18) solidaire de l'arbre de sortie (19). De manière avantageuse, cette précontrainte rattrape les jeux d'assemblage, évite un basculement parasite du disque (12) et ainsi prévient le motoréducteur d'une usure prématurée ou encore la génération de bruit parasite en assurant un engagement propre des dentures. De même, le jeu axial et le basculement de l'ensemble de sortie (18), (19) et (22) peut être limité en limitant le jeu axial au moyen de l'anneau d'arrêt (41) et d'un disque de friction (42) rapporté ou réalisé par le boîtier (14). Cette variante de réalisation diffère aussi en ce que l'arbre de connexion (22) prévoit un interfaçage par une cavité cannelée (34), et en ce que l'ensemble statorique (2) comprend un flasque de guidage (35) pour assurer le guidage arrière de l'arbre de sortie (19), ces modes de réalisation n'étant toutefois pas limitatif de l'inventions.

Un équilibrage du balourd mécanique inhérent à la rotation excentrique de la roue d'engrenage (12) est réalisé afin de limiter les vibrations du système. Dans ce mode de réalisation cet équilibrage est obtenu par un enlèvement de matière (40) judicieux réalisé sur le support aimant (9). Ce mode de réalisation n'est pas limitatif et d'autres moyens d'équilibrage comme l'ajout de matière sont également envisagés.

Cette variante de réalisation diffère aussi du premier mode de réalisation en ce que le flasque (1) n'est pas solidarisé au boîtier (14) par les oeillères de fixation (36), mais par des vis directement logées dans l'ensemble statorique surmoulées (31). Enfin cette variante diffère du premier mode de réalisation en ce qu'il incorpore un système de frein et de verrouillage de sécurité. Pour cette variante, cette fonction est assurée par l'ajout dans l'espace intérieur (6) d'un actionneur magnétique (100) monostable, mais l'invention n'est pas limitative à cette technologie. Ledit actionneur magnétique (100) est constitué d'une cloche (101) ferromagnétique présentant une extension annulaire intérieure. Ladite extension annulaire intérieure étant assemblée sans jeu sur ledit flasque de guidage (35) de l'ensemble statorique (2), la partie intérieure dudit flasque de guidage (35) formant un palier (25) guide l'arbre de sortie (19). Ladite cloche (101) ferromagnétique est refermée par une partie discale (103) ferromagnétique étant montée avec jeu sur la même partie extérieur de l'extension du surmoulage et étant guidée en translation par une singularité axiale (110) de la cloche (101) coopérant avec une forme complémentaire (111). Ladite partie discale (103) présente une denture axiale (105) sur sa périphérie extérieure qui coopère avec une couronne (106) insérée dans un évidement annulaire de l'arbre (10) et présentant une denture (115) complémentaire, de manière à bloquer la rotation de l'ensemble rotorique (26) lorsque lesdites dentures (105, 115) sont imbriquées. Ledit actionneur magnétique (100) est caractérisé en ce qu'à l'état de repos ou de défaut, l'imbrication des dentures (105, 115) est assurée par un ressort (104) inséré dans la cavité intérieure de la cloche (101) et coaxial à l'arbre de sortie (19), ledit ressort (104) étant en appui axial à l'une de ses extrémités sur l'épanouissement radial de la cloche (101) et à l'autre extrémité sur l'épanouissement radial de la partie discale (103). Avantageusement, une bobine (102) annulaire, insérée dans la cavité de la cloche (101) et solidaire de ladite cloche, qui génère une force magnétique d'attraction entre la cloche (101) et la partie discale (103) lorsqu'elle est traversée par un courant. Ladite force magnétique s'oppose à la force du ressort et permet de supprimer le contact entre les deux couronnes. Avantageusement, l'intensité du courant traversant la bobine (102) permet à l'actionneur magnétique (100) de moduler la friction entre les dentures (105, 115) de manière à freiner l'ensemble rotorique (26) par crabotage.

Les figures 13 et 14 présentent un onzième mode de réalisation d'un motoréducteur selon l'invention, très similaire au premier mode de réalisation présenté en figure 1 et 2. Cette variante diffère de ce mode de réalisation en ce que le réducteur est de type épicycloïdal. Dans ce mode de réalisation, l'ensemble rotorique (26) n'entraine plus la roue d'engrenage (12) par le roulement (11), mais présente une forme dentelée (27) à son extrémité qui coopère avec les formes dentelées (13) de multiples roues d'engrenage (12). Les multiples roues d'engrenage (12) sont guidées en rotation par des extensions axiales (17) du disque de sortie (18) solidaire de l'arbre de sortie (19). L'exemple illustré n'est pas limitatif de l'invention, le nombre de satellite (12) et le type de réducteur épicycloïdal, ici de type simple, peuvent être modifiés, l'homme de métier envisagerait aussi d'intégrer un train composé dit de type 2, 3 ou 4 ou encore un train imbriqué. Les figures 15 et 16 présentent un douzième mode de réalisation d'un motoréducteur selon l'invention. Il diffère des modes de réalisations précédents en ce qu'il comporte deux modules de réductions juxtaposés différents, le premier étant un réducteur trochoïdal et le second un réducteur épicycloïdal. Dans ce mode de réalisation, l'ensemble rotorique (26) est guidé par des palier lisses sur l'arbre de sortie (19). L'arbre (10) du support (9) du rotor guide une roue d'engrenage (12) de manière excentrique par rapport à l'axe de rotation de l'ensemble rotorique (26). La roue d'engrenage (12) de forme discale présente en sa périphérie une forme dentelée (13).

Le boîtier (14), intégré au surmoulage de l'ensemble statorique (2), présente deux formes intérieures dentelées (15, 125), la première forme dentelée (15) coopérant avec la forme dentelée (13) de la roue d'engrenage (12) de manière à ce que ladite roue d'engrenage (12) réalise un mouvement cycloïdal lorsqu'entrainée par l'ensemble rotorique (26) via la bague de guidage (129) excentrée pour former le premier étage de réduction, la seconde forme dentelée (125) coopérant avec de multiples engrenages (122) satellites pour former un second étage de réduction.

La roue d'engrenage (12) présente un ensemble de cavités (16) à l'intérieur desquelles sont positionnées des goupilles (120) solidaires d'un porte-satellites (121). Lesdites goupilles guident chacune une roue d'engrenage (122) satellite présentant sur sa périphérie extérieure deux formes dentelée (123, 124), la première forme dentelée (123) coopérant avec la seconde forme dentelée (125) du boîtier (14).

Le disque de sortie (18) présente une forme intérieure dentelée (126) coopérant avec la seconde forme dentelée (124) des roues d'engrenage (122) satellite. Dans le présent mode de réalisation, le disque de sortie (18) est surmoulé sur l'arbre de sortie (19) et guidé par des paliers lisses (127) sur des surfaces intérieures du surmoulage de l'ensemble statorique (2) et du guidage (20). Ledit disque de sortie (18) présente aussi une excroissance (128) coopérant avec une forme complémentaire de l'organe à piloter. La forme complémentaire de l'organe à piloté étant guidée par la surface intérieure du guidage (20). Ledit arbre de sortie (19) est guidé à l'autre extrémité du motoréducteur, d'une part, par une excroissance du surmoulage de l'ensemble statorique (2) formant un palier (25), et d'autre part, par une excroissance du flasque (1) formant un palier (130). A son extrémité, l'arbre de sortie (19) est solidarisé à une pièce en forme de U (131) par emboutissage. Ladite pièce en forme de U (131) présentant un second moyen d'interfaçage avec l'organe à piloter.

Dans cette variante de réalisation, l'intégralité des guidages est réalisée par des paliers lisses, mais les autres alternatives de pièces rapportées qu'envisagerait l'homme de métier ne sont pas écartées, à titre d'exemple, la bague de guidage (129) peut avantageusement être remplacée par un roulement de manière à limiter la friction dans cette zone critique. Enfin dans ce mode de réalisation le boîtier (14) est partie intégrante du surmoulage statorique et n'est pas lié au flasque (1) par oeillères de fixation (36), non visibles ici, mais par des vis directement logées dans l'ensemble statorique surmoulées (31).

Les figures 17a et 17b présentent un treizième mode de réalisation, très similaire au mode de réalisation présenté en figure 10. Cette variante diffère de ce mode de réalisation en ce que la roue d'engrenage (12) comporte des crochets (50) déformables, aptes à se clipser sur une face (53) de la roue de sortie (18), en passant au travers des cavités (51), de manière à supprimer le degré de liberté axial entre la roue d'engrenage (12) et la roue de sortie (18). La solidarisation axiale de ces deux pièces évite l'apparition de vibrations et l'usure prématurée qui les accompagnent et limite le défaut d'alignement pénalisant le fonctionnement du réducteur. L'utilisation de crochets (50) intégrés à la roue d'engrenage (12) n'est pas limitatif de l'invention, les crochets (50) pouvant alternativement être intégrés à la roue de sortie (18) et les cavités (51) à la roue d'engrenage (12), mais l'homme de métiers pourrait aussi imaginer toutes sortes de solutions visant à contraindre de déplacement axial entre la roue de sortie (18) et la roue d'engrenage (12) tout en laissant libre la mobilité dans un plan orthogonal.

Ce mode de réalisation diffère aussi en ce qu'une bague (52) en un matériau très rigide, tel que de l'acier, est insérée sur la périphérie extérieure du boîtier (14) au niveau de la forme intérieure dentelée (15), de manière à pallier aux déformations radiales du boîtier (14) dues aux efforts entre la roue d'engrenage (12) et la forme intérieure dentelée (15). Cette bague (52) est particulièrement utile lorsque la forme intérieure dentelée (15) est une partie intégrante d'un boîtier (14) en plastique. L'utilisation d'une telle bague (52) n'est néanmoins pas conditionnée à l'utilisation de matériaux plastiques, mais peut être envisagée dès que les efforts en jeu sont trop importants et risque de déformer la forme intérieure dentelée (15). L'utilisation d'une telle bague (52) n'est pas limitative au mode de réalisation présenté et peut être rapportée en périphérie de l'ensemble statorique (2) lorsque la forme intérieure dentelée (15) est directement réalisée dans son surmoulage.

Les figures 18a, 18b, 18c et 18d présentent un quatorzième mode de réalisation. Il diffère des modes de réalisations précédents en ce qu'il comporte un moteur à rotor extérieur et un réducteur dit à ondes de déformation ou elliptique. Dans ce mode de réalisation, l'ensemble rotorique (26) est pris en sandwich par l'ensemble statorique (2) ce dernier réalisant également la fonction de boîtier surmoulé (14), ce mode de réalisation n'étant toutefois pas limitatif le boîtier pouvant être une pièce séparée et rapportée à l'ensemble statorique. L'ensemble rotorique (26) et plus particulièrement la bague aimantée (8) coopère magnétiquement avec le champ créé par les bobines (3) de l'ensemble statorique (2) sur la périphérie radiale extérieure du stator. Par ailleurs, l'ensemble rotorique (26) est guidé au moins en partie dans l'espace intérieur (6) de l'ensemble statorique (2) par des roulements (37), ou paliers lisses, insérés entre le support (9) de l'ensemble rotorique (26) et l'arbre de sortie (19). Ledit arbre de sortie (19) étant lui-même guidé par un palier (25) lisse ou par l'intermédiaire d'un élément roulant (non illustré). L'arbre (10) du support (9) du rotor guide un plateau elliptique (300) composé d'un moyeu elliptique (301) supportant un roulement spécial (302) déformant la douille déformable dentée extérieure (303) qui engrène avec la couronne dentée intérieure (304). Cette dernière peut être rapportée, surmoulée ou faire partie intégrante de l'ensemble statorique (2) ou du boîtier (14). Le plateau elliptique (300) entraîné en rotation déforme la douille dentée (303) qui comporte un nombre de dents légèrement inférieur, généralement deux dents de moins, que la couronne dentée intérieure (304). Comme illustré ici, ladite couronne dentée intérieure (304) est le plus souvent statique et le mouvement réduit de sortie est repris par la douille déformable (303), ici liée à arbre de connexion (22) formant un plateau de grand diamètre permettant la transmission de charges élevées à l'organe à piloter et réalisant par la même la fermeture de l'actionneur. Alternativement, de manière évidente pour l'homme de métier, la douille (303) peut être bloqué en rotation et le mouvement de sortie peut alors être transmis par la couronne (304). L'arbre de connexion (22) est ici guidé par un roulement de grand diamètre (21) avantageusement situé proche du plan d'engrènement du réducteur et pouvant directement réaliser l'étanchéité du système (ou via un joint d'étanchéité dynamique, non illustré). L'arbre (19), ici présenté, est creux à des fins d'allégement de la masse du système. Alternativement, en cas de perçage du flasque (1) et circuit imprimé (5) (ou d'un leadframe), l'arbre (19) creux peut permettre d'obtenir une sortie de chaque côté de l'actionneur et/ou permettre le passage d'un fluide, câbles, axe, etc., au travers de l'actionneur. L'homme de métier pourra de manière évidente utiliser un autre type de réducteur comme celui de type trochoïdal ou épicycloïdal ou un autre type de moteur, à rotor intérieur comme décrit dans les autres modes de réalisation, mais également à flux axial, tel que par exemple enseigné dans le brevet WO1992011686 de la demanderesse.

La figures 19 montre une vue éclatée d'un quinzième mode de réalisation. Il s'agit d'une variante du premier mode de réalisation pour laquelle la roue d'engrenage (12) dispose d'extensions axiales (17) coopérant avec des cavités (16) ici réalisées dans un insert (401) rigidement lié à l'ensemble statorique (2). Ainsi, l'arbre (10) excentrique anime le disque (12) d'un mouvement de translation circulaire et le mouvement de rotation réduit est alors récupéré par la forme intérieure dentelée (15) alors rigidement liée au disque de sortie (18) afin de former une seule pièce, ce dernier entoure ici avantageusement la forme dentelée (15) afin de la rigidifier et limiter son ovalisation sous charge. De manière évidente pour l'homme de métier, les cavités (16) peuvent être directement réalisées dans le disque (12) ou via un ou plusieurs inserts, et les extensions axiales (17) peuvent être réalisés par l'insert (401). Alternativement, le ou les inserts (401) peuvent être clipsé, vissé ou surmoulé dans le boîtier (14) ou dans l'ensemble statorique (2), les cavités (16) ou extension axiales (17) pouvant être directement réalisés au moyen du surmoulage du disque (12) ou de l'ensemble statorique (2).

Dans cette variante l'ensemble rotorique (26) est réalisé au moyen de blocs aimant (8) insérés dans la culasse ferromagnétique (9), elle-même chassée ou surmoulé sur l'axe (10).

Cette variante présente aussi un codeur (405) qui peut être magnétique, ferromagnétique ou de type barrière optique permet ici d'obtenir la position de l'ensemble rotorique (26) via une sonde ou capteur (non illustrés) lié au circuit imprimé (5) ou encore placés de manière indépendante.

Enfin, cette variante de réalisation utilise un joint (406) permettant d'assurer l'étanchéité entre le boîtier (14) et l'ensemble rotorique (2) ici surmoulé.