Brevet FR2829203A1 — publié le 20030307

L'invention concerne un dispositif de blocage de stationnement pour un véhicule automobile avec un train d'entraînement, comportant un arbre d'entraînement en liaison d'action avec les roues motrices, qui comprend une roue d'engagement qui peut être influencée par un élément de blocage. On connaît des dispositifs de blocage de stationnement généralement dans des véhicules comportant des convertisseurs de couple hydrodynamiques, et à l'arrêt du moteur ils servent à bloquer le véhicule à l'encontre d'un roulement accidentel, habituellement en bloquant l'arbre de transmission mené relié solidairement en rotation aux roues motrices. À cet effet, on peut prévoir par exemple sur l'arbre de transmission mené une roue à de cliquet qui peut être influencée par un cliquet de blocage en fonction du désir du conducteur. Il faut pouvoir engager un dispositif de blocage de stationnement déjà lorsque le véhicule termine encore de rouler à une vitesse d'environ 4 km/h sans causer des endommagements. Des charges du cliquet et de la roue à cliquent lors de l'enclenchement pendant qu'un véhicule classique termine de rouler ou commence à rouler en pente sont atténuées par son train d'entraînement. Les masses en rotation à freiner brusquement, telles que le disque d'embrayage et les arbres de transmission sont ici comparativement faibles. On utilise des dispositifs de blocage de stationnement également dans des véhicules automobiles à entraînement électrique, l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses et la roue à cliquet du dispositif de blocage de stationnement étant reliés fermement au rotor du moteur électrique. Lorsque le véhicule termine de rouler, lors d'un engagement brusque du dispositif de blocage de stationnement, l'énergie de rotation encore existante du rotor du moteur électrique peut agir pleinement sur son train de roulement relativement court par rapport à un véhicule classique, c'est-à-dire également sur le cliquet et sur la roue à cliquet. Pour empêcher ici une destruction du dispositif de blocage de stationnement, on doit supprimer l'énergie de rotation résiduelle du rotor par des moyens appropriés. On connaît du document DE 195 35 239 Cl de monter élastiquement le cliquet. L'inconvénient est ici que lors d'un blocage soudain de la roue à cliquet, la géométrie d'engagement finement ajustée du cliquet et de la roue à cliquet est modifiée de façon inadmissible. En variante, la roue à cliquet à titre de roue à rayons souple en torsion est reliée à l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses et des oscillations non désirées sont amorties au moyen d'un dispositif analogue à une rondelle-ressort. L'effet élastique exige cependant un matériau particulier correspondant et les forces de friction requises nécessitent une force d'application élevée ou un grand diamètre de friction. De plus, la marche à sec mène à une modification désavantageuse des coefficients de friction. Pour supprimer l'énergie de rotation résiduelle, le document DE 100 29 628 Al prévoit un accouplement à glissement à lamelles précontraint par une rondelle-ressort et combiné avec un dispositif de blocage de stationnement. Lors d'une marche à sec, on doit s'attendre dans cette solution également à des modifications négatives des coefficients de friction au niveau des lamelles. De plus, en cas de limitation radiale de l'espace structurel, il faut plusieurs surfaces de friction, c'est-à-dire plusieurs lamelles, ce qui mène de nouveau à une augmentation de l'espace structurel axial. D'un autre côté, une limitation de l'espace structurel en direction axiale mène à des diamètres de friction relativement grands. De plus, on propose dans le document DE 195 33 141 Cl un dispositif de friction conique précontraint par une rondelle-ressort à titre d'accouplement à glissement pour supprimer une énergie de rotation résiduelle. Ici également, on est confronté aux problèmes déjà mentionnés ci-dessus lors d'une limitation de l'espace structurel et lors d'une marche à sec. En partant d'état mentionné de la technique, l'objectif sous-jacent à l'invention est de réaliser un dispositif de blocage de stationnement au moyen duquel on peut supprimer une énergie de rotation résiduelle sans les inconvénients mentionnés. Cet objectif est atteint du fait que la roue d'engagement est montée mobile en rotation par rapport à l'arbre d'entraînement et est en liaison d'action, pour l'entraînement en rotation, avec un élément solidaire en rotation par rapport à l'arbre d'entraînement, au moins un élément élastiquement déformable étant agencé dans le parcours de couple de rotation entre la roue d'engagement et l'élément solidaire en rotation, qui, lors d'un blocage de .la roue d'entraînement par l'élément de blocage, peut encaisser une énergie de rotation résiduelle du train d'entraînement. Grâce à cette réalisation, on peut obtenir d'une part un effet de blocage fiable de l'arbre d'entraînement et ainsi une position de stationnement sûre du véhicule et supprimer d'autre part, à l'instant de l'enclenchement du cliquet, en douceur l'énergie de rotation résiduelle encore existante dans le train d'entraînement, grâce à quoi on évite de façon sûre un endommagement de composants du train d'entraînement et d'autres pièces du véhicule. On peut faire fonctionner le dispositif de blocage de stationnement conforme à l'invention de manière avantageuse en marche à sec. Avantageusement, l'élément solidaire en rotation peut être réalisé sous forme de bride sur l'arbre d'entraînement. Pour transmettre un couple de rotation, la roue d'engagement et la bride présentent des barrettes sous forme de dentures. Le couple de rotation à transmettre est ainsi réparti de façon régulière sur la périphérie lors de l'enclenchement du cliquet dans la roue à cliquet. Pour l'entraînement en rotation mutuel, la roue d'engagement et la bride présentent des profils à coopération de formes. Selon un autre développement des profils à coopération de formes, on réalise des barrettes sur ceux-ci. Pour établir une liaison d'action, les profils à coopération de formes de la roue d'engagement et de la bride sont agencés sensiblement à la même situation axiale par rapport à l'arbre d'entraînement, les barrettes s'emboîtant l'une dans l'autre en réalisant des chambres qui reçoivent les éléments élastiques. On obtient un agencement particulièrement peu encombrant lorsque que la roue d'engagement et la bride sont agencées sensiblement à la même situation axiale, c'est-à-dire radialement l'une par rapport à l'autre sur l'arbre d'entraînement. De manière particulièrement avantageuse, les barrettes de la bride et de la roue de cliquet sont réalisées chacune plus étroites que les lacunes correspondantes entre les barrettes. Lorsque les barrettes de l'un des éléments sont agencées au milieu dans les lacunes de l'autre élément respectif, on obtient des chambres de section en forme de U, dans lesquelles sont montés les éléments élastiques présentant également une section sensiblement en forme de U. Le dispositif de blocage de stationnement convient ainsi pour un blocage du train d'entraînement dans les deux directions de rotation. On fait face à l'allongement d'un élément élastique accompagné simultanément d'un refoulement lors d'un blocage de la roue à cliquet et à la modification de la forme qui en résulte par au moins une cavité qui est adjacente à l'élément élastique et qui peut encaisser cette modification en forme. De manière particulièrement avantageuse, on utilise le dispositif de blocage de stationnement conforme à l'invention dans un véhicule comportant un entraînement électrique, l'arbre d'entraînement représentant l'arbre du rotor du moteur électrique. De même, dans un véhicule comprenant une boîte de vitesses, l'arbre d'entraînement peut représenter l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses. Un élastomère s'avère particulièrement avantageux comme matériau pour l'élément élastique. Lorsque l'on utilise plusieurs éléments élastiques, ceux-ci peuvent être reliés de manière avantageuse via des éléments de liaison, par exemple via des barrettes ou des charnières à bande, ce qui facilite considérablement leur montage dans le dispositif de blocage de stationnement et qui économise du temps de montage. L'invention sera expliquée plus en détail dans ce qui suit en se rapportant à un exemple de réalisation illustré dans les dessins annexés. Les figures montrent : figure 1, une illustration en coupe longitudinale d'un arbre d'entrée de la boîte de vitesses avec le rotor d'un moteur électrique à induit extérieur et avec une roue à cliquet du dispositif de blocage de stationnement ; figure 2, une illustration schématique en coupe radiale d'une roue à cliquet, comportant plusieurs éléments élastiques et le cliquet du dispositif de blocage de stationnement ; et figure 3, une illustration schématique de plusieurs éléments conformés élastiques attachés les uns aux autres. La figure 1 montre un détail d'un train d'entraînement d'un véhicule automobile comportant un dispositif de blocage de stationnement 11. Les roues motrices non illustrées ici sont en liaison d'action avec un arbre d'entraînement, en l'occurrence l'arbre d'entrée 12 de la boîte de vitesses. Sur celui-ci est fixé, au moyen d'une bride 14 solidaire en rotation, le rotor 16 d'un moteur électrique à induit extérieur non illustré comportant un raccord vissé 18. L'application de l'invention n'est pas limitée à une combinaison avec un certain type d'un moteur électrique. Comme on le voit dans la figure 2, un certain nombre de barrettes 20 qui s'étendent radialement vers l'extérieur sont réalisées sur la bride 14. Sur le côté de la bride 14 axialement opposé au rotor 16 est prévue, concentriquement à celle-ci, une roue d'engagement à titre de roue à cliquet 22 sensiblement dans la même position axiale, qui comprend le même nombre de barrettes 24 qui s'étendent cependant radialement vers l'intérieur. Les barrettes 20 de la bride et les barrettes 24 de la roue à cliquet forment ainsi chacune un profil de coopération de formes et, pour l'entraînement en rotation, les barrettes de l'un des profils pénètrent dans les lacunes de l'autre profil respectif. La roue à cliquet 22 comprend en outre un tronçon 26 qui s'étend radialement vers l'intérieur et par lequel elle est montée mobile en rotation sur l'arbre 12. Un autre montage radial est défini par un prolongement axial 28 qui prend appui contre la zone radialement extérieure de la bride 14. Les emplacements de coulissement radiaux 30 et 32 entre la roue à cliquet 22 et l'arbre d'entrée 12 de la boîte de vitesses ainsi que la bride sont revêtus d'un agent coulissant anticorrosion et conçus de telle sorte que ceux-ci peuvent engendrer une friction et amortir ainsi des oscillations éventuelles lorsque le cliquet est enclenché. L'immobilisation axiale de la roue à cliquet 22 s'effectue par l'appui contre une surface axiale 34 de l'arbre d'entrée 12 de la boîte de vitesses et sur le côté opposé avec un disque 36 et avec un anneau de blocage 38 agencé dans une gorge de l'arbre. La figure 2 montre une coupe radiale de la roue de cliquet 12. L'effet de blocage de la roue à cliquet 22 est obtenu de manière connue tout d'abord par une denture extérieure 40 dans les lacunes interdentaires de laquelle peut s'engager par coopération de formes un bec 42 d'un cliquet 46 monté mobile en rotation sur un goujon 44. Les barrettes 20,24 sont réalisées de manière qu'elles ne sont pas en appui mutuel par toute leur surface, mais qu'elles présentent des chambres 48 en forme de U au moins en direction périphérique. Grâce à ceci, la roue à cliquet 22 avec ses barrettes 24 peut tout d'abord tourner librement dans la lacune entre deux barrettes de bride 29 voisines. Les barrettes 20,24 sont agencées sensiblement à la même hauteur axiale de l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses, au moins de telle sorte que celles-ci se chevauchent axialement partiellement. En variante, la bride 14 et la roue à cliquet 22 peuvent également être agencées axialement l'une par rapport à l'autre, les barrettes étant également orientées de manière à s'emboîter axialement les unes dans les autres. En supplément, la figure 2 montre encore des intervalles radiaux 50 entre les extrémités des barrettes 24 de la roue à cliquet et le contour extérieur de la bride 14, tandis que les extrémités des barrettes 20 de la bride s'appliquent en coopération de formes contre le contour intérieur de la roue à cliquet 22. On a mis en place dans les chambres 48 en forme de U des éléments conformés élastiques 52 de contour adapté et également en forme de U, constitués d'un élastomère portant la désignation HNBR qui sont maintenus radialement par les barrettes 20,24 et axialement par la bride 14 et par le tronçon 26 s'étendant radialement à l'intérieur. Grâce à ceci, on restreint la mobilité rotative de la roue à cliquet 22 dans l'état non chargé du dispositif de blocage de stationnement 11, tandis que celle-ci est possible dans des limites en fonction de la charge. Les éléments conformés 52 ne sont pas limités au matériau mentionné à titre d'exemple, de sorte que l'on peut également utiliser d'autres matériaux qui présentent une élasticité suffisante. Avantageusement, les éléments conformés 52 sont réalisés par exemple par un procédé d'injection via des éléments de liaison 54,56 similaires à une charnière à bande ou à une corde, comme ceci est illustré à titre d'exemple dans la figure 3. Lorsque la roue à cliquet 22 est bloquée par le bec 42 du cliquet 46 au moyen d'un dispositif d'actionnement non illustré, le véhicule terminant de rouler à une vitesse d'environ 4 km/h ou moins, le train d'entraînement 10 avec l'arbre d'entrée 12 de la boîte de vitesses et avec le rotor 16 demeurera tout d'abord en rotation en raison de l'inertie. Entre la roue à cliquet 22 et la bride 14 apparaît alors une rotation relative, les éléments élastiques 52 agencés dans les chambres 48 étant poussés contre les barrettes 24 de la roue à cliquet par les barrettes 20 de la bride, et étant déformés. Dans ce cas, les éléments conformés élastiques 52 encaissent partiellement élastiquement l'énergie de rotation résiduelle du train d'entraînement 10 et suppriment partiellement l'énergie de choc et les oscillations par une friction interne. Pour une contraction des éléments 52 qui apparaît en direction de mouvement, un allongement apparaît dans d'autres directions perpendiculaires à celle-ci. Pour encaisser la modification en forme, on prévoit des cavités différentes adjacentes aux éléments conformés 52 en direction de la bride 14 et de la roue à cliquet 22. Celles-ci sont réalisées à titre d'exemple dans la figure 1 par une fente axiale 58 et dans la figure 2 par des canaux axiaux 60. En variante, on peut également remplacer le disque 36 par un élément élastique et/ou on peut prévoir des évidements dans les éléments conformés 52. La caractéristique du dispositif de blocage de stationnement 11 peut être adaptée dans des limités déterminées par des paramètres différents, par exemple par la conformation des éléments conformés 52, des chambres 48, des barrettes 20,24 ainsi que par la dureté et le mélange du matériau et par la précontrainte des éléments conformés 52 lors du montage dans les chambres 48. Revendications 1. Dispositif de blocage de stationnement pour un véhicule automobile avec un train d'entraînement (10), comportant un arbre d'entraînement (12) en liaison d'action avec les roues motrices, qui comprend une roue d'engagement (22) qui peut être influencée par un élément de blocage (46), caractérisé en ce que la roue d'engagement (22) est montée mobile en rotation par rapport à l'arbre d'entraînement (12) et est en liaison d'action, pour l'entraînement en rotation, avec un élément (14) solidaire en rotation par rapport à l'arbre d'entraînement (12), au moins un élément élastiquement déformable (52) étant agencé dans le parcours de couple de rotation entre la roue d'engagement (22) et l'élément solidaire en rotation (14), qui, lors d'un blocage de la roue d'entraînement (22) par l'élément de blocage (46), peut encaisser une énergie de rotation résiduelle du train d'entraînement (10). 2. Dispositif de blocage de stationnement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément solidaire en rotation (14) est réalisé sous forme de bride. 3. Dispositif de blocage de stationnement selon la revendication 2, caractérisé en ce que la roue d'engagement (22) et la bride (14) présentent des profils à coopération de formes (20,24) pour l'entraînement en rotation mutuel. 4. Dispositif de blocage de stationnement selon la revendication 3, caractérisé en ce que les profils à coopération de formes comprennent des barrettes (20,24). 5. Dispositif de blocage de stationnement selon la revendication 4, caractérisé en ce que les profils à coopération de formes de la roue d'engagement (22) et de la bride (14) sont agencés sensiblement à la même situation axiale par rapport à l'arbre d'entraînement (12), les barrettes (20,24) s'emboîtant l'une dans l'autre en réalisant des chambres (48) qui reçoivent les éléments élastiques (52). 6. Dispositif de blocage de stationnement selon la revendication 5, caractérisé en ce que les chambres (48) présentent une section sensiblement en forme de U. 7. Dispositif de blocage de stationnement selon la revendication 6, caractérisé en ce que les éléments élastiques (52) présentent une section sensiblement en forme de U. 8. Dispositif de blocage de stationnement selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'un élément élastique (52) comprend au moins une cavité (58,60) vers un composant adjacent (14,22), qui, lors d'un allongement de l'élément élastique (52), peut encaisser une modification en forme. 9. Dispositif de blocage de stationnement selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel le train d'entraînement du véhicule automobile comprend un moteur électrique pour entraîner celui-ci, caractérisé en ce que l'arbre d'entraînement (12) représente l'arbre rotor du moteur électrique. 10. Dispositif de blocage de stationnement selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel le véhicule automobile comprend en supplément une boîte de vitesses, caractérisé en ce que l'arbre d'entraînement (12) représente l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses. 11. Dispositif de blocage de stationnement selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'élément élastique (52) est constitué en élastomère. 12. Dispositif de blocage de stationnement selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que plusieurs éléments élastiques (52) sont reliés via des éléments de liaison (54,56).