Brevet FR2825130A1 — publié le 20021129

amortisseur. Actionneurs d'embravae et de boîte de vitesses La présente invention concerne des actionneurs d'embrayage et de boite de vitesses et en particulier des actionneurs à moteur électrique pour commander un mécanisme sélecteur d'embrayage ou de boîte de vitesses d'un système de transmission automatisé pour un véhicule motorisé. Des actionneurs à moteur électrique utilisés pour commander les mécanismes d'embrayage et de boîte de vitesses de systèmes de transmission automatisés utilisent typiquement un mécanisme d'entraî nement à vi s s ans fin et roue à v i s s an s fin pour obtenir un rapport de réduction élevé, par exemple comme décrit dans les documents GB2325036, GB2313885 et GB 2309761 à 1'exposé desquels on se réfère explicitement et dont le contenu est expressément incorporé dans la teneur de l'exposé de la présente demande, pour convertir l'entraînement à vitesse élevée, à couple relativement bas, du moteur électrique en un entraînement à faible vitesse, à couple relativement élevé demandé pour actionner un mécanisme d'embrayage ou de boîte de vitesses. Typiquement les rapports d'entraînement de ce mécanisme sont de 1'ordre de50:1 à60:1. Les mécanismes d'entrainement à vis sans fin utilisés jusqu'ici présentent le désavantage qu'ils sont relativement grands et présentent de sérieuses difficultés au point de vue des contraintes de mise en place rencontrées dans les systèmes de transmission automatisés pour véhicules motorisés. La présente invention utilise un mécanisme d'entraînement de rapport de transmission élevé, de construction concentrique pour surmonter les désavantages des mécanismes à vis sans fin utilisés jusqu'ici. Conformément à un aspect de la présente invention, un moteur électrique pour commander un mécanisme sélecteur d'embrayage ou de boîte de vitesses d'un véhicule motorisé, comporte: un moteur électrique, un arbre de sortie du moteur électrique et un mécanisme d'entraînement comportant un pignon double monté excentriquement sur l'arbre de sortie du moteur électrique et pouvant tourner par rapport à lui, le pignon double ayant un premier et un second jeux de dents, le nombre de dents dans un jeu (18) étant supérieur au nombre de dents dans l'autre jeu, le premier jeu de dents engrenant avec les dents d'une couronne dentée intérieure fixe, le second jeu de dents engrenant avec les dents d'une couronne dentée intérieure (24) montée pour tourner avec un élément de sortie qui est monté, coaxialement et avec liberté de rotation relative par rapport à l'arbre de sortie du moteur électrique, les nombres de dents sur la couronne dentée intérieure fixe et sur la couronne dentée intérieure située sur l'élément de sortie étant égaux aux nombres de dents du premier et du second jeux de dents du pignon double, respectivement, plus 2sk dents, " ú " étant 1'excentricité de rotation du pignon double et " k " étant une constante proportionnelle au module des dents. Avec le mécanisme d'entraînement décrit ci-dessus N (M + n) le rapport d'entraînement i = n (N - M) avec M = le nombre de dents dans le premier jeu de dents du pignon double; N = le nombre de dents dans le second jeu de dents du pignon double; n= 2sk. Les valeurs M, N et n doivent donc être choisies pour donner le rapport d'entraînement désiré qui sera typiquement de 50:1 à 60:1. Le mécanisme d'entraînement utilisé dans la présente invention est particulièrement avantageux pour emploi avec des tambours mobiles par exemple comme décrit dans les docoments GB2308874 et GB 2311829 dont on se réfère explicitement aux exposés et dont le contenu est expressément incorporé dans la teneur de l'exposé de la présente demande, dans lesquels le moteur électrique et le mécanisme d'entrainement peuvent être montés coaxialement à l'intérieur du tambour mobile. Le mécanisme d'entraînement décrit ci-dessus peut en variante s'utiliser avec des actionneurs linéaires, par exemple des actionneurs à vis et billes ou des mécanismes à crémaillère et pignon. Un autre avantage de la présente invention est que les actionneurs peuvent étre prévus autoverrouillants au moyen d'un accroissement minimal du frottement interne du mécanisme d'entranement. On décrit maintenant l'invention à titre d'exemple uniquement en se référant aux dessins joints sur lesquels: La figure 1 représente schématiquement un mécanisme d' entraî nement utili s é dans le s acti onneurs pour embrayage ou pour boite de vitesses selon la présente invention; La figure 2 représente en vue en élévation latérale en coupe un actionneur à tambour mobile selon la présente invention; La figure 3 représente en vue en élévation latérale en coupe un actionneur à vis et billes selon la présente invention; La figure 4 représente en vue en élévation latérale en coupe un actionneur à crémaillère et pignon selon la présente invention; et La figure 5 représente en vue en élévation latérale en coupe une forme variante de 1'actionneur à tambour mobile selon la présente invention. Comme représenté sur la figure 1, un pignon double 10 est monté sur l'arbre de sortie 12 d'un moteur électrique 14. Le pignon double 10 est monté excentriquement sur 1'arbre 12, avec liberté de rotation, l'axe de rotation du pignon 10 étant décalé, par rapport à l'axe de rotation de l'arbre, de l'excentricité e. Le pignon double 10 définit un pignon primaire 16 de N dents et un pignon secondaire 18 de M dents. Le pignon primaire 16 engrène avec une couronne dentée intérieure 20 montée, fixe, coaxialement au moteur électrique 14. La couronne dentée intérieure 20 a N + n dents, avec n = 2ek, " k " étant une constante fonction du module des dents. Un élément de sortie 22 est monté coaxialement et avec liberté de rotation relative par rapport à I'axe de sortie 10 du moteur électrique 14. Le pignon secondaire 18 engrène avec une denture intérieure 24 de l'élément de sortie 22, la denture intérieure 24 ayant M + n dents. Le rapport d'entraînement i pour le mécanisme d'entraînement décrit cidessus: N (M + n) i= n (N - M) Les valeurs de M, N et n sont choisies pour donner un rapport d'entraînement approprié qui de préférence est de l'ordre de 40:1 à 60:1, par exemple comme représenté sur le tableau 1 c i-de s so us. Tableau 1 Nombre de dents Rapport i M N n 22 20 5 -54,0* 24 22 5 -63,8* 29 35 3 62,2 23 29 3 41,9 18 22 3 38,5 18 22 2 55,0 * une valeur négative signifie que la rotation de l'élément de sortie se fait en sens opposé à l'arbre du moteur Le mécanisme d'entrainement décrit ci-dessus présente également l'avantage que le frottement dans le mécanisme d'entraînement va empêcher les charges exercées sur l'élément de sortie d'inverser l'entraînement, de sorte que le mécanisme d'entraînement peut être autoverrouillant. Ceci est particulièrement avantageux avec des actionneurs d'embrayage o l'actionneur doit, par exemple, maintenir à part des éléments de l'embrayage pendant le débrayage, à l'encontre de la contrainte élastique poussant les éléments dans le sens de l'embrayage. Selon une forme de réalisation préférée comme décrit en détail ci-dessous, un excentrique est monté sur l'arbre de sortie du moteur électrique 14, le pignon double 12 étant monté sur l'excentrique par l'intermédiaire d'un palier lisse. Avec cette construction, le coefficient minimal de frottement pour l'autoverrouillage S ev (N2 - R2) R(N + e) avec R = rayon de l'excentrique. De ce qui est dit ci-dessus il résulte que plus faible est l'excentricité, plus faible est le frottement nécessaire pour l'autoverrouillage. De plus pour les actionneurs pour embrayage et pour boîte de vitesses il faut une faible excentricité pour donner les rapports d'entraînement demandés. La figure 2 représente un ensemble à tambour mobile utilisant le mécanisme d'entraînement décrit ci-dessus. Le moteur électrique 14 est monté sur un carter cylindrique 30, le moteur 14 étant fixé à un rebord intérieur 32 situé adjacent à l'une des extrémités 34 du carter 30. Un rebord extérieur 35 à l'autre extrémité du carter 30 est adapté pour être fixé, par exemple, à un carter de boîte de vitesses. La couronne dentée intérieure 20, fixe, est prévue à l'extrémité 34 du carter 30. Un excentrique 36 est monté sur l'arbre de sortie 12 du moteur électrique 14, le pignon double 10 étant monté, avec liberté de rotation, sur 1'excentrique 36 par 1'intermédiaire d'un roulement 38. Le pignon primaire 16 du pignon double 10 engrène avec la couronne dentée intérieure 20 de sorte que, lors de la rotation de l'arbre 12, le pignon double 10 va rouler autour de la couronne dentée intérieure 20. Un tambour mobile 40 est monté, avec liberté de rotation, sur le diamètre extérieur du carter cylindrique 30 par l'intermédiaire de roulements 42. L'extrémité du tambour mobile 40 éloignée du rebord 35 du carter 30 est fermée, I'extrémité fermée du tambour mobile 40 étant montée, avec liberté de rotation relative, sur l'arbre de sortie 12 du moteur électrique 14 par 1'intermédiaire d'un roulement 44. La couronne dentée intérieure 24 est prévue sur le tambour mobile 40, près de son extrémité fermée, la couronne dentée intérieure 24 engrenant avec le pignon secondaire 18 du pignon double 10. Lorsque le moteur électrique 14 entraîne l'arbre 12, de façon que le pignon double 10 roule autour de la couronne dentée intérieure 20, l'engrènement du pignon secondaire 18 avec la couronne dentée intérieure 24 va entraîner en rotation le tambour mobile 40, le rapport d'entraînement étant typiquement de l'ordre de40:1 à60:1. Le mécanisme d'entraînement linéaire représenté sur la figure 3 peut s'utiliser typiquement pour commander le mouvement d'un piston d'un cylindre hydraulique maître du type décrit dans les documents GB2325036, GB2313885 et GB2309761, qui, à son tour, va alimenter en pression hydraulique un cylindre esclave d'un mécanisme d'embrayage pour commander l'embrayage et le débrayage d'un mécanisme d'embrayage. En variante des actionneurs linéaires de ce type peuvent s'utiliser pour commander l'embrayage et le débrayage d'un mécanisme d'embrayage, ou la sélection d'un rapport de vitesse, par l'intermédiaire d'un mécanisme à tringlerie mécanique appropriée ou d'un entraînement par câble. Dans l'actionneur linéaire représenté sur la figure 3, le pignon double 10 est monté, avec liberté de rotation relative, sur un excentrique 36 monté sur l'arbre de sortie 12 du moteur électrique 14, de façon semblable à ce qui a été décrit en référence à la figure 3. Toutefois le pignon 10 est monté sur l'excentrique 36 par l'intermédiaire d'un palier lisse pour donner un frottement suffisant dans le mécanisme d'entraînement pour empêcher le recul de l'actionneur linéaire lorsqu'une charge lui est appliquée. Le moteur 14 est fixé à un carter concentrique 50 qui définit la couronne dentée intérieure fixe 20 qui engrène avec le pignon primaire 16 du pignon double 10. Un élément de sortie annulaire 22 est monté, avec liberté de rotation, sur le carter 50 et sur l'arbre de sortie 12 du moteur 14 au moyen de roulements 52, 54. L'élément de sortie 22 définit la couronne dentée intérieure 24 qui engrène avec le pignon secondaire 18. L'extrémité 56 de l'élément de sortie 22 éloignée du moteur 14 définit la portion filetée intérieure d'un actionneur à vis et billes 58. Une portion filetée extérieure 60 de l'actionneur à vis et billes 58 est montée coaxialement à la portion intérieure 56, avec une série de billes 62 situées entre elles, dans le filetage défini par les portions intérieure et extérieure 56, 60. La portion extérieure 60 de l'actionneur à vis et billes 58 présente un plongeur 64 qui passe à travers une paroi d'extrémité 66 du carter 50, le plongeur 64 étant mobile selon la direction axiale du carter 50 mais sans liberté de rotation par rapport à lui. Le plongeur 64, qui peut être connecté directe,ment ou indirectement au piston d'un cylindre matre, se déplacera donc selon la direction axiale lors de la rotation de l'élément de sortie 22 entraîné par le moteur électrique 14. Un ressort de compensation 68 agit entre l'élément de sortie 22 et la portion extérieure 60 de l'actionneur à vis et billes 58 contraignant la portion extérieure 60 en direction de la paroi d'extrémité 66 du carter 50. Le ressort de compensation 68 va ainsi s'opposer à la charge exercée par le ressort de l'embrayage. Typiquement, le ressort de compensation 68 sera arrangé pour étre sous compression lorsque le mécanisme d'embrayage est entièrement embrayé et que l'actionneur à vis et billes 58 est à la limite de son mouvement opposée à l'extrémité fermée du carter 50. La charge exercée par le ressort de compensation 68 va ainsi assister le moteur électrique 14 lorsque l'actionneur à vis et billes est entrainé pour débrayer le mécanisme d'embrayage. De cette façon on peut utiliser un moteur électrique 14 plus petit que ce qui serait nécessaire en l'absence du ressort de compensation 68. La figure 4 représente un actionneur à vis et billes semblable à l'actionneur représenté sur la figure 3 dans lequel l'élément de sortie 22 définit un pignon 70 qui engrène avec une crémaillère 72 qui s'étend transversalement au carter 50. Dans la forme de réalisation représentée sur la figure 5, un tambour mobile 80 est monté coaxialement au moteur électrique 82, le tambour mobile 80 s'étendant selon la direction axiale à partir du flasque 84 du moteur de sorte que le mécanisme d'entranement 86 est situé entre le moteur électrique et le tambour mobile 80. Le tambour mobile 80 comporte un élément tubulaire 90 avec une crémaillère 92 formée d'un matériau en feuille fixé sur le diamètre extérieur de l'élément tubulaire 90 près de l'une de ses extrémités. L'autre extrémité 94 de l'élément tubulaire 90 a un diamètre agrandi, une portion 96 formant épaulement à rayon étant prévue entre le corps 98 de l'élément tubulaire 90 et l'extrémité à diamètre agrandi 94. Une couronne dentée intérieure 100 est montée à ajustement serré à l'intérieur de l'extrémité à diamètre agrandi 94 de l'élément tubulaire 90, la couronne dentée intérieure 100 étant fixée, à la fois en rotation et selon la direction axiale, à l'élément tubulaire 90. Un élément tubulaire formant carter 102 est adapté pour être boulonné au flasque 84 du moteur. L'élément tubulaire formant carter 102 a une portion formant corps 104 dont le diamètre intérieur est supérieur au diamètre extérieur de l'extrémité à diamètre agrandi 94 de l'élément 90. Un rebord extérieur 106 est prévu à l'une des extrémités de l'élément formant carter 102 et il est adapté pour étre boulonné au flasque 84 du moteur. L'autre extrémité 108 de l'élément formant carter 102 est de diamètre réduit, son diamètre intérieur étant inférieur au diamètre extérieur de l'extrémité agrandie 94 de l'élément tubulaire 90, mais supérieur au diamètre extérieur de la portion formant corps 98 de l'élément tubulaire 90. L'extrémité à diamètre réduit 108 de l'élément formant carter 102 définit un épaulement à rayon 110. L'élément tubulaire 90 est assemblé coaxialement à l'élément formant carter 102, l'extrémité à grand diamètre 94 étant situce à l'intérieur du carter 102 et la portion formant corps 98 et la crémaillère 92 s'étendant en dehors de l'extrémité à petit diamètre 108 de l'élément formant carter 102. Les épaulements à rayon 96 de l'élément tubulaire 90 et 108 de l'élément formant carter 102 définissent les pistes intérieure et extérieure d'un roulement à billes 112 qui positionne l'élément tubulaire 90, selon la direction radiale, avec liberté de rotation, et, selon la direction axiale, à distance de l'extrémité à rebord 106 de l'élément formant carter 102. Une couronne dentée intérieure 114 est montée à ajustement serré à l'intérieur de l'élément formant carter 102 de façon à lui être fixée en rotation et selon la direction axiale. Le diamètre extérieur, adjacent, et la face radiale de la couronne dentée intérieure 100 et le diamètre intérieur et la face radiale de la couronne dentée intérieure 114 forment les pistes intérieure et extérieure 116, 118 d'un autre roulement à billes 120 qui positionne l'élément tubulaire selon les directions radiale et axiale du côté de l'extrémité à rebord 106 de 1'élément formant carter 102. Un pignon double 122 est monté pour pouvoir tourner sur un excentrique 123 monté sur 1'arbre de sortie 124 du moteur électrique 82, par l'intermédiaire d'un palier lisse 126. Les pignons 128 et 130 définissant le pignon double 122 sont adaptés pour engrener avec les couronnes dentées intérieures 100 et 114 respectivement lorsque l'élément formant carter 102 est boulonné au corps 104 du moteur par le flasque 106. Les pignons 128 et 130 du pignon double 122 ont des nombres de dents différents et les couronnes dentées intérieures 104 et 114 ont un nombre de dents correspondant, respectivement, comme discuté ci-dessus, pour donner le rapport d'entraînement demandé. Différentes modifications peuvent être apportées sans s'écarter de l'invention. Par exemple, alors que dans les formes de réulisation cidessus le pignon double est monté avec liberté de rotation sur l'arbre de sortie du moteur électrique ou sur un excentrique, en variante, l'arbre de sortie peut être en forme de manivelle. De même, en ce qui concerne l'actionneur à vis et billes décrit en référence sur la figure 3, l'élément de sortie du mécanisme d'entraînement peut définir la portion filetée extérieure de la vis à billes plutôt que la portion intérieure. Les revendications déposées avec la demande sont des propositions de formulation sans préjudice de l'obtention d'un complément de protection. La demanderesse se réserve de revendiquer encore d'autres combinaisons de caractéristiques qui n'apparaissent jusqu'ici que dans la description et/ou sur les dessins. Des références employées dans les sous-revendications attirent l' attention sur la poursuite de l'étude de l'objet de la revendication principale grâce aux caractéristiques de la sous-revendication respective; elles ne doivent pas être comprises comme une renonciation à l'obtention d'une protection propre, concrète pour la combinaison de caractéristiques des sous-revendications référencées. Du fait que les objets des sous-revendications peuvent, au regard de la technique à la date de priorité, constituer des inventions distinctes et indépendantes, la demanderesse se réserve d' en faire l' objet de revendications indépendantes ou de demandes divisionnaires. Elles peuvent en outre contenir également des inventions propres présentant une construction indépendante de l'un des objets des sous-revendications indépendantes. Les formes de réalisation ne sont pas à considérer comme limitation de l'invention. Bien plutôt, dans le cadre du présent exposé, une large plage de variantes et de modifications sont possibles, en particulier les variantes, éléments et combinaisons et/ou matériaux que, par exemple, l'homme de l'art peut enseigner en combinant les différents/différentes variantes, éléments, combinai sons et/ou matériaux avec ceux/cel l es de la description générale, ainsi que des formes de réalisation en addition aux caractéristiques et/ou aux éléments ou aux étapes du processus décrits dans les revendications et contenus sur les dessins, dans le but de résoudre une tâche, conduisant ainsi à un nouvel objet ou à de nouvelles étapes ou séquences d'étapes de processus au moyen de caractéristiques combinables, même si elles concernent les processus de fabrication, de test et de mise en _uvre. Revendications 1. Actionneur de moteur électrique pour commander un mécanisme sélecteur d'embrayage ou de bote de vitesses d'un véhicule motorisé, comportant: un moteur électrique, un arbre de sortie du moteur électrique et un mécanisme d'entraînement, caractérisé par le fait qu'il comporte un pignon double monté excentriquement sur l'arbre de sortie du moteur électrique et pouvant tourner par rapport à lui, le pignon double ayant un premier et un second jeux de dents (16, 18), le nombre de dents dans un jeu (18) étant supérieur au nombre de dents dans l'autre j eu ( 16), le premier jeu de dents (16) engrenant avec les dents d'une couronne dentée intérieure fixe, le second jeu de dents (18) engrenant avec les dents d'une couronne dentée intérieure montée pour tourner avec un élément de sortie qui est monté, coaxialement et avec liberté de rotation relative par rapport à I'arbre de sortie du moteur électrique, les nombres de dents sur la couronne dentée intérieure fixe et sur la couronne dentée intérieure située sur 1'élément de sortie étant égaux aux nombres de dents du premier et du second jeux de dents (16, 18) du pignon double, respectivement, plus 2sk dents, " " étant 1'excentricité de rotation du pignon double et " k " étant une constante proportionnelle au module des dents (16, 18). 2. Actionneur de moteur électrique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le mécanisme d'entraînement a un rapport d'entrainement de 40:1 à 60:1. 3. Actionneur de moteur électrique selon la revendication I ou 2, caractérisé par le fait que le pignon double ( 10) est monté, avec liberté de rotation, sur un excentrique (36) monté pour être entrainé en rotation avec l'arbre de sortie du moteur électrique. 4. Actionneur de moteur électrique selon l'une quelcouque des revendications précédentes caractérisé par le fait que le pignon double (10) est monté excentriquement sur 1'arbre de sortie (12), avec liberté de rotation, au moyen d'un roulement. 5. Actionneur de moteur électrique selon l'une quelcouque des revendications précédentes caractérisé par le fait que l'actionneur est autoverrouillant. 6. Actionneur de moteur électrique selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le pignon double (10) est monté excentriquement sur l'arbre de sortie (12), avec liberté de rotation, au moyen d'un palier lisse. 7. Actionneur de moteur électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que l'élément de sortie (22, 40) est un tambour mobile (40) adapté pour commander le mouvement d'un mécanisme de changement de vitesse. 8. Actionneur de moteur électrique selon la revendication 7, caractérisé par le fait que le moteur électrique est monté à l'intérieur d'un carter cylindrique, le carter cylindrique définissant la couronne dentée intérieure fixe (20), le tambour mobile étant monté, avec liberté de rotation, sur le diamètre extérieur du carter cylindrique, la couronne dentée intérieure (24), à liberté de rotation relative, étant prévue sur un diamètre intérieur du tambour mobile. 9. Actionneur de moteur électrique selon l'une quelcouque des revendications 1 à 6 caractérisé par le fait que l'élément de sortie (22) entrane un actionneur à vis (58). 10. Actionneur de moteur électrique selon la revendication 9 caractérisé par le fait que l'élément de sortie entrane un actionneur à vis à billes, l'actionneur à vis à billes comportant une portion filetée intérieure et extérieure (56, ) avec une série de billes situées dans le filetage défini entre elles, I'élément de sortie définissant l'une des portions filetées de l'actionneur à vis à billes (58), I'autre portion filetée (60) de l'actionneur à vis à billes (58) étant mobile selon la direction axiale mais sans liberté de rotation relative par rapport à l'élément de sortie (22). 11. Actionneur de moteur électrique selon la revendication 9 ou 10 caractérisé par le fait qu'un ressort de compensation (68) est prévu entre les portions filetées intérieure et extérieure de l'actionneur à vis (58). 12. Actionneur de moteur électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé par le fait que l'élément de sortie entraîne un mécanisme à crémaillère et pignon (70, 72). 13. Actionneur de moteur électrique selon la revendication 12 caractérisé par le fait que l'élément de sortie définit un pignon (70), ledit pignon engrenant avec une crémaillère (72) montée selon la direction transversale de 1'axe de