Titre de l'invention : Actionneur pour un système de verrouillage en stationnement d’une boîte de transmission de véhicule

[1] L’invention concerne un actionneur pour un système de verrouillage en stationnement d’une boîte de vitesses de véhicule, notamment un véhicule automobile équipée d’une boîte de vitesses automatique, par exemple un véhicule hybride. L’invention s’applique également à un système de verrouillage en stationnement d’un réducteur associé à un moteur de véhicule électrique. La boîte de vitesses ou le réducteur seront plus généralement appelés boîte de transmission. Ce système de verrouillage est mieux connu par son terme en anglais « park-lock » ou « parking lock ».

[2] Un tel actionneur permet le blocage en stationnement de la boîte de transmission au moyen d’un levier venant en prise avec une denture de la boîte de transmission.

[3] Des actionneurs de ce type sont connus et sont classiquement conçus avec un système d’engrenage roue dentée et vis sans fin pour transmettre le mouvement de rotation d’un moteur électrique à un élément de sortie de couple de l’actionneur.

[4] Le document US 2019136974 A1 présente l’inconvénient de ne pas utiliser un même référentiel entre le moteur électrique 20 et la roue dentée 31 car le moteur est porté par le boîtier 10 de l’actionneur et la roue dentée est guidée en rotation par la plaque intermédiaire 50. Ce changement de référentiel peut mener à une usure prématurée du système d’engrenage roue dentée et vis sans fin.

[5] Le document DE 102019100300 A1 présente l’inconvénient de ne pas prendre en compte le boîtier dans le calcul des tolérances ce qui peut mener à des défauts de positionnement du boîtier avec l’élément de sortie de couple 2 lorsqu’il est monté sur la boîte de transmission.

[6] Afin de minimiser l'usure d’un système d’engrenage roue et vis sans fin il est nécessaire d'avoir une bonne précision de l'entraxe entre la vis sans fin et la roue dentée. Pour cela, il est nécessaire de positionner très précisément le moteur électrique et sa vis sans fin par rapport à la roue dentée. Il est également nécessaire de positionner et maintenir très précisément le moteur électrique axialement, c’est-à-dire selon un axe passant par son arbre de sortie.

[7] Une autre contrainte associée impose une bonne précision entre l’élément de sortie de couple et la boîte de transmission sur lequel se monte l’actionneur afin de respecter les tolérances demandées par le constructeur de la boîte de transmission. Pour cela, il est nécessaire de positionner très précisément l’élément de sortie de couple par rapport au boîtier de l’actionneur qui est lui monté sur la boîte de transmission.

[8] Pour résumer, il est nécessaire que la vis sans fin et la roue dentée aient un même référentiel et que l’élément de sortie de couple et le boîtier aient également un même référentiel.

[9] Ainsi, l’invention propose un actionneur pour un système de verrouillage en stationnement d’une boîte de transmission de véhicule, ledit actionneur comprend un support intermédiaire sur lequel sont fixés un moteur électrique et un système de transmission de puissance par engrenages en liaison cinématique avec le moteur électrique, ledit actionneur comprend en outre un élément de sortie de couple engrenant avec le système de transmission de puissance par engrenages et mobile en rotation entre une position de verrouillage et une position de déverrouillage, le support intermédiaire et l’élément de sortie de couple sont logés dans un boîtier et l’élément de sortie de couple est guidé en rotation par le boîtier.

[10] Cet agencement permet ainsi au moteur électrique et au système de transmission de puissance par engrenages d’avoir un même référentiel, c’est-à- dire le support intermédiaire, de la même manière que l’élément de sortie de couple et le boîtier ont le même référentiel, c’est-à-dire le boîtier.

[11] Le moteur électrique est ainsi autoporté par le support intermédiaire. En d’autres termes, le moteur électrique est exclusivement porté par le support intermédiaire.

[12] On entend par support intermédiaire un élément de l’actionneur qui est distinct du boîtier et du couvercle, ce support est dit intermédiaire car il est intercalé entre le boîtier et le couvercle. [13] L’élément de sortie de couple peut être guidé en rotation directement par le boitier, ou indirectement par l’intermédiaire de paliers.

[14] Un autre avantage de cette architecture est un assemblage simplifié. En effet, le support intermédiaire, le moteur électrique et le système de transmission de puissance par engrenages forment un sous ensemble qui est facilement intégrable dans le boîtier, ce qui évite les manipulations de composants sur une ligne d’assemblage.

[15] Selon l’invention, le système de transmission de puissance par engrenages est un système de roue dentée et vis sans fin. La vis sans fin se trouve sur un arbre de sortie du moteur électrique. Le système de roue dentée peut être à simple ou double étage.

[16] Selon une caractéristique de l’invention, l’extrémité de l’arbre de sortie du moteur électrique est guidée en rotation par le support intermédiaire. En d’autres termes, le support intermédiaire forme un palier de guidage pour l’extrémité de l’arbre de sortie du moteur électrique. Le support intermédiaire évite ainsi que l’arbre de sortie du moteur ne fléchisse du fait des efforts liés au système de transmission de puissance par engrenages.

[17] De manière avantageuse, le moteur électrique comprend une face avant et une face arrière, ladite face avant est montée dans une ouverture du support intermédiaire et la face arrière est maintenue au support intermédiaire par une plaque de compression fixée au support intermédiaire. Avantageusement, la plaque de compression est métallique. La plaque de compression est de préférence en forme de « U ». Cette plaque de compression permet de maintenir axialement le moteur électrique contre le support intermédiaire. Cette plaque de compression permet également d’encaisser les efforts et chocs importants provenant du système de verrouillage, notamment par effet de cliquet ou

« ratcheting » en anglais.

[18] Selon l’invention, le moteur électrique est bloqué en rotation par rapport au support intermédiaire par l’intermédiaire d’un ergot issu du support intermédiaire et coopérant avec une encoche du moteur électrique. [19] Selon une caractéristique additionnelle de l’invention, le système de roue dentée est monté mobile en rotation sur un arbre, ledit arbre étant monté d’une part dans le support intermédiaire et d’autre part dans le boîtier.

[20] Selon l’invention, l’élément de sortie de couple comprend un secteur denté engrenant avec le système de transmission de puissance par engrenages.

[21] Selon l’invention, le système de roue dentée est à double étage, le premier étage de la roue dentée engrène avec la vis sans fin de l’arbre de sortie du moteur électrique et le deuxième étage de la roue dentée engrène avec le secteur denté de l’élément de sortie de couple.

[22] Selon l’invention, le support intermédiaire présente une première face sur laquelle est montée le système de transmission de puissance par engrenages se trouvant en vis-à-vis du boîtier et une deuxième face se trouvant en vis-à-vis d’une carte électronique.

[23] Selon une autre caractéristique de l’invention, l’élément de sortie de couple traverse le support intermédiaire et présente à son extrémité opposée à la sortie de couple une cible magnétique faisant face à un capteur monté sur la carte électronique. Plus précisément, le support intermédiaire a une ouverture laissant passer l’élément de sortie de couple depuis sa première face, jusqu’à sa deuxième face. Le support intermédiaire ne participe pas au guidage en rotation de l’élément de sortie de couple, il existe un jeu radial entre le support intermédiaire et l’élément de sortie de couple.

[24] D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture qui suit d’un exemple de réalisation détaillé, en référence aux figures annexées :

[25] la [Figure 1] représente une vue en perspective éclatée de l’actionneur selon l’invention ;

[26] la [Figure 2] représente une vue de dessus en perspective de l’actionneur de la [Figure 3] sans le couvercle ;

[27] la [Figure 3] représente une vue de dessous en perspective de l’actionneur de la [Figure 4] sans le boîtier ;

[28] la [Figure 4] représente une vue en coupe A-A de l’actionneur de la [Figure 2]. [29] Il est à noter que les figures divulguent l’invention d’une manière suffisamment détaillée pour sa mise en oeuvre, lesdites figures aidant à mieux définir l’invention au besoin. L’invention ne devrait cependant pas être limitée au mode de réalisation divulgué dans la description.

[30] En se référant de la [Figure 1] à la [Figure 4], l’actionneur 1 comprend principalement un boîtier 30, un moteur électrique d’entrainement 20, un système de transmission de puissance par engrenages 60, un support intermédiaire 10, un élément de sortie de couple 70, une carte électronique 50 et un couvercle 40. Le système de transmission de puissance par engrenages 60 réduit la vitesse et augmente le couple du moteur électrique 20. Un train d’engrenage peut éventuellement se trouver cinématiquement entre le moteur électrique 20 et l’élément de sortie de couple 70. Le boîtier 30 et le couvercle 40 forment, une fois assemblés entre eux, un volume interne dans lequel sont logés le moteur électrique 20, le système de transmission de puissance par engrenages 60, le support intermédiaire 10, l’élément de sortie de couple 70 et la carte électronique 50. Le boîtier 30 et le couvercle 40 peuvent être assemblés entre eux par tous types de fixation étanche, par exemple vissage, collage ou par soudure laser, ultrasons. Le boîtier 30 et le couvercle 40 sont réalisés en plastique, notamment en PBT renforcé en fibre de verre. Une membrane semi-perméable, c’est-à-dire perméable aux gaz et imperméable aux liquides est logée dans le boîtier 30 ou dans le 40 afin de réguler automatiquement la pression à l’intérieur de l’actionneur 1 .

[31 ] Le boîtier est apte à être fixé à une boîte de transmission par l’intermédiaire de moyens de fixations traversant des ouvertures 36 du boîtier. Le boîtier 30 est ainsi positionné de manière précise avec la boîte de transmission.

[32] L’élément de sortie de couple 70 est réalisé sous la forme d’un arbre dont une extrémité a la forme d’une prise femelle 73 en étoile dans laquelle est apte à venir s’engager une tige d'actionnement (non représentée) d’un système de verrouillage de sorte à verrouiller ou déverrouiller une denture de la boîte de transmission (non représentée) via un levier d’actionnement ou loquet (non représenté). De manière alternative, l’élément de sortie de couple 70 peut être réalisé sous la forme d’une prise mâle. L’élément de sortie de couple 70 comprend un secteur denté 71 engrenant avec le système de transmission de puissance par engrenages 60.

[33] Le boîtier 30 comprend une ouverture 32 sous la forme d’un fût de guidage dans laquelle vient se monter l’élément de sortie de couple 70. Grace à un tolérancement précis entre l’ouverture 32 et l’élément de sortie de couple 70, un guidage en rotation précis permet à l’élément de sortie de couple 70 de se mouvoir entre une position de verrouillage et une position de déverrouillage. Un moyen d’étanchéité 33 est positionné concentriquement à l’ouverture 32 afin d’assurer que des polluants externes n’entrent à l’intérieur de l’actionneur 1 , par exemple ici un joint à lèvres. De manière similaire, un moyen d’étanchéité 34 est prévu entre le boîtier 30 et la boîte de transmission, par exemple ici un joint torique.

[34] Le support intermédiaire 10 supporte le moteur électrique 20 et le système de transmission de puissance par engrenages 60 afin de garantir des tolérances de montage précises entre ces deux éléments. Le support intermédiaire 10 guide ainsi en rotation le système de transmission de puissance par engrenages 60. Le système de transmission de puissance par engrenages 60 est en liaison cinématique avec le moteur électrique 20 et avec l’élément de sortie de couple 70. Le support intermédiaire 10, le moteur électrique 20 et le système de transmission de puissance par engrenages 60 forment un sous ensemble facilement intégrable dans le boîtier 30.

[35] Le système de transmission de puissance par engrenages 60 est un système de roue dentée 61 et vis sans fin 21 . La vis sans fin 21 se trouve sur un arbre de sortie du moteur électrique 20. L’extrémité de l’arbre de sortie du moteur électrique 20 est guidé en rotation par un palier 13 issu de matière avec le support intermédiaire 10.

[36] Le moteur électrique 20 comprend une face avant 20a et une face arrière 20b. La face avant 20a et la face arrière comprennent chacune une protrusion correspondant à une complémentarité de forme avec un roulement interne au moteur électrique. La face avant 20a est montée dans une ouverture 11 du support intermédiaire 10 et la face arrière 20b est maintenue au support intermédiaire 10 par une plaque de compression 23 fixée au support intermédiaire 10. La plaque de compression 23 est une bande métallique avec des propriétés élastiques. La face arrière 20b du moteur électrique vient se loger dans une ouverture 24 de la plaque de compression 23 par complémentarité de forme. La plaque de compression 23 est fixée au support intermédiaire 10 par des moyens de fixations, notamment deux vis, situés de part et d’autre de la face avant 20a du moteur électrique 20. La plaque de compression 23 peut optionnellement être fixée au boîtier 30 par une patte et un moyen de fixation, notamment une vis, située à proximité de la face arrière 20b du moteur électrique. La plaque de compression comprend également deux oreilles 25 prenant appui sur la face arrière 20b du moteur électrique 20. Ces deux oreilles 25 sont situées sur le pourtour de l’ouverture 24 et sont diamétralement opposées.

[37] Le moteur électrique 20 est bloqué en rotation par rapport au support intermédiaire 10 par l’intermédiaire d’un ergot 12 issu du support intermédiaire 10 et coopérant avec une encoche 22 du moteur électrique 20. Le support intermédiaire 10 présente une complémentarité de forme avec l’enveloppe externe du moteur électrique 20 au niveau de sa face avant 20a, par exemple ici deux demi-coquilles issues de matière avec le support intermédiaire 10.

[38] La roue dentée 61 du système de transmission de puissance par engrenages 60 est montée mobile en rotation sur un arbre 31 qui est monté principalement dans le support intermédiaire 10 mais aussi dans le boîtier 30. A cet effet, le support intermédiaire 10 comprend un moyen de fixation de l’arbre 31 sous la forme d’un fût 14 et le boîtier 30 comprend également un moyen de guidage de l’arbre 31 sous la forme d’un fût 35. L’arbre 31 est monté serré ou emmanché dans le fût 14 du support intermédiaire et l’arbre 31 est monté glissant dans le fût 35 du boîtier. La roue dentée 61 est à double étage, le premier étage 62 de la roue dentée 61 engrène avec la vis sans fin 21 de l’arbre de sortie du moteur électrique 20 et le deuxième étage 63 de la roue dentée 61 engrène avec le secteur denté 71 de l’élément de sortie de couple 70.

[39] Le support intermédiaire 10 présente une première face 10a sur laquelle est montée le système de transmission de puissance par engrenages 60 se trouvant en vis-à-vis du boîtier 10 et une deuxième face 10b se trouvant en vis-à-vis de la carte électronique 50. [40] La [Figure 5] montre plus précisément l’assemblage des éléments dans le boîtier 30. Il est ainsi visible que le support intermédiaire 10 est fixé au boîtier par des moyens de fixation, notamment des vis. Une zone du support intermédiaire 10 recouvre partiellement l’arbre de sortie du moteur électrique, cette même zone du support intermédiaire 10 inclus le palier de guidage 13 en rotation de l’arbre de sortie du moteur électrique 20.

[41 ] Des nervures issues du fût de guidage 14 se trouvent sur la deuxième face 10b du support intermédiaire et permettent de rigidifier le support intermédiaire 10.

[42] Le couvercle 40 comprend un connecteur électrique afin de relier l’actionneur à une source électrique du véhicule. La carte électronique 50 se trouve entre le support intermédiaire 10 et le couvercle 40. La carte électronique 50 est fixée au couvercle par des moyens de fixation, notamment des clips. La carte électronique est à la fois reliée au connecteur électrique et au moteur électrique 20 via des broches conductrices.

[43] La [Figure 3] montre plus précisément l’agencement du système de transmission de puissance par engrenages 60 coopérant avec le secteur denté 71 de l’élément de sortie de couple 70. En fonctionnement la vis sans fin 21 de l’arbre du moteur électrique 20 engrène avec la roue dentée 61 via son premier étage 62, ensuite le couple est transmis au secteur denté 71 de l’élément de sorte de couple 70 via le deuxième étage de 63 de la roue dentée 61 .

[44] La [Figure 4] permet de mettre en évidence la récupération de la position angulaire de l’élément de sortie de couple 70. L’élément de sortie de couple 70 présente à l’extrémité opposée de la prise 73 une cible magnétique 72 faisant face à un capteur 51 monté sur la carte électronique 50. La cible magnétique 72 est collée, encliquetée ou vissée à l’élément de sortie de couple. L’élément de sortie de couple 72 traverse le support intermédiaire 10 de part et d’autre depuis la première face 10b jusqu’à la deuxième face 10b du support intermédiaire par l’intermédiaire d’une ouverture 15. Le support intermédiaire 10 ne participe pas au guidage en rotation de l’élément de sortie de couple 72, il existe un jeu radial entre le support intermédiaire 10 et l’élément de sortie de couple 72. [45] Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec un mode de réalisation particulier, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits.

[46] Dans les revendications, les symboles de référence entre parenthèses ne doivent pas être interprétés comme une limitation de la revendication.