Brevet FR3098265A1 — publié le 20210108

Description Titre de l'invention : DISPOSITIF DE COMMANDE DE FREIN DE PARKING [0001] L'invention concerne de manière générale le domaine des boîtes de vitesse au- tomatique et des réducteurs de moteur électrique intégrés dans les véhicules, et notamment les véhicules automobiles. Plus particulièrement, l'invention se rapporte à un dispositif de commande de frein de parking pour le verrouillage d'un arbre de transmission dans une boîte de vitesse automatique ou un réducteur de moteur électrique. [0002] Dans les véhicules équipés d'une boîte de vitesse automatique, ou d'un réducteur, le conducteur dispose d'un sélecteur à plusieurs positions pour commander la marche du véhicule. Les positions du sélecteur comprennent au moins les positions de marche avant (D), de marche arrière (R), de point neutre (N) et dc parking (P). Le sélecteur transmet sa position à la boîte de vitesse, ou au réducteur, par un câble, une tringlerie ou par commande électrique. La position de parking est sélectionnée lorsque le véhicule est en stationnement et doit être immobilisé. Dans cette position de parking, l'arbre de transmission dc la boîte de vitesse automatique, ou du réducteur, doit être bloqué pour empêcher toute rotation des roues motrices du véhicule. [0003] De manière classique, l'arbre dc transmission d'une boîte de vitesse automatique, ou d'un réducteur, comporte une roue dentée, appelée « roue de parking ». Un doigt de blocage est monté pivotant et est actionné par un mécanisme de façon à l'engager dans un créneau entre des dents de la roue de parking ou à le désengager de celui-ci. L'engagement du doigt dc blocage dans un créneau de la roue de parking bloque toute rotation de cette dernière et de l'arbre de transmission. [0004] Par le document FR2878487A1, il est connu un mécanisme comportant un ressort de désengagement appliquant un effort constant sur un levier dc blocage de façon à repousser celui-ci vers une position angulaire correspondant à une position de désengagement du doigt de blocage. Le mécanisme comporte aussi un ressort de rappel qui retient le doigt dans la position de désengagement lorsque le sélecteur de la boîte de vitesse automatique est en position R, N ou D. [0005] Le document W02017/006008A1 décrit un dispositif de commande de frein de parking comprenant un guide mobile entre une position de verrouillage et une position de déverrouillage du frein de stationnement. Le doigt de blocage bascule entre une position de désengagement à l'écart de la roue de parking et une position d'engagement entre des dents de celle-ci, sous l'action combinée du guide, d'un ressort d'engagement et d'un ressort de désengagement. 2 [0006] Les dispositifs de commande de frein de parking requièrent une conception robuste. Le doigt et la roue de parking sont soumis à des efforts importants, par exemple lorsque le véhicule stationne dans une forte pente. Les positions d'engagement et de désengagement du doigt de blocage doivent être maintenues de manière sûre et dans toutes les situations de vie du véhicule. Des contraintes de surdimensionnement, notamment sur la raideur d'un ressort, peuvent s'appliquer pour la sécurité de fonctionnement et conduire à la nécessité d'une force importante pour l'actionnement du frein de parking. L'intégration d'un actionneur électrique dans le mécanisme d'actionnement du doigt de blocage apporte de la flexibilité dans la conception du dispositif de commande de frein de parking et procure une manoeuvre sans effort du sélecteur de position pour le conducteur. [0007] Il est souhaitable de proposer un dispositif de commande de frein de parking ayant une robustesse accrue et répondant aux exigences de sécurité de fonctionnement, qui assure le confort d'utilisation attendu par le conducteur et qui satisfasse aux contraintes de coût dc l'industrie automobile. [0008] Selon un premier aspect, l'invention concerne un dispositif de commande de frein de parking comprenant un doigt de blocage, une roue dentée solidaire en rotation d'un arbre de transmission et un mécanisme d'actionnement commandant un basculement du doigt de blocage entre une position d'engagement et une position de désengagement avec la roue dentée, le mécanisme d'actionnement comprenant un ressort de désengagement associé au doigt de blocage et un chariot mobile en contact d'actionnement avec le doigt de blocage et couplé mécaniquement à un actionneur pilotable et à un ressort d'engagement. Conformément à l'invention, le mécanisme d'actionnement comprend également un ressort de butée pour le chariot mobile, les ressort d'engagement et ressort de butée étant agencés coaxialement et insérés dans une tige de guidage du chariot mobile. [0009] Selon une caractéristique particulière, les ressort d'engagement et ressort de butée sont de type hélicoïdal. [0010] Selon une autre caractéristique particulière, le ressort de butée a une longueur in- férieure à celle du ressort d'engagement. [0011] Selon encore une autre caractéristique particulière, l'actionneur pilotable est un ac- tionneur électrique. [0012] L'invention concerne aussi une boîte de vitesse automatique et un réducteur de moteur électrique de véhicule comprenant un dispositif de commande de frein de parking tel que décrit brièvement ci-dessus. L'invention concerne aussi un véhicule automobile comprenant une boîte de vitesse automatique et/ou un réducteur de moteur électrique comme décrits. [0013] D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus 3 clairement à la lecture de la description détaillée ci-dessous de plusieurs formes de réalisation particulières de l'invention, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : [0014] [fig.1] La Fig.1 est une vue en coupe partielle d'un exemple de réalisation du dispositif de commande de frein de parking selon l'invention dans un état d'engagement du frein de parking. [0015] [fig.2] La Fig.2 est une vue en coupe partielle du dispositif de commande de frein de parking selon l'invention dans un état de désengagement du frein de parking. [0016] En référence aux Figs.1 et 2, il est maintenant décrit une forme de réalisation par- ticulière 1 d'un dispositif de commande de frein de parking. [0017] Comme visible aux Figs.1 et 2, le dispositif de commande de frein de parking 1 est logé à l'intérieur d'un carter 2 d'une boîte de vitesse automatique (ou réducteur de moteur électrique) formant l'enveloppe de celle-ci et comprend essentiellement une roue de parking 3, un doigt de blocage 4 et un mécanisme d'actionnement de doigt de blocage 5. [0018] La roue de parking 3 est solidaire en rotation d'un arbre de transmission (non re- présenté) de la boîte de vitesse automatique. La roue de parking 3 est une roue dentée comprenant une pluralité de créneaux d'engagement 30 entre des dents de celle-ci. Les créneaux d'engagement 30 sont agencés de façon à autoriser un engagement du doigt de blocage 4 avec la roue de parking 3. [0019] Les Figs.1 et 2 montrent le doigt de blocage 4 respectivement dans sa position d'engagement et sa position de désengagement avec la roue de parking 3. Le doigt de blocage 4 est monté pivotant autour d'un axe de pivot 40 qui est fixe et supporté par la structure du carter 2. Le doigt de blocage 4 comprend une extrémité d'engagement 41 apte à s'engager dans un créneau d'engagement 30 en regard de la roue de parking 3. Un ressort de désengagement 42 est associé au doigt de blocage 4 et exerce une force de rappel de l'extrémité d'engagement 41 hors du créneau d'engagement 30. [0020] Le mécanisme d'actionnement de doigt de blocage 5 comprend essentiellement un support 50, un chariot mobile 51, un actionneur pilotable 52, une tige de guidage 53, un ressort d'engagement 54 et un ressort de butée 55. [0021] Le support 50 est fixé, typiquement par vis, à la structure du carter 2 et supporte le montage mécanique des éléments fonctionnels Si à 55 du mécanisme d'actionnement de doigt de blocage 5. [0022] Le chariot mobile 51 est monté coulissant dans une glissière du support 50, de façon à pouvoir effectuer un mouvement rectiligne bidirectionnel, comme montré par les flèches FG et FD. [0023] Des galets rotatifs 510 et 511 sont montés en rotation libre sur des axes du chariot mobile 51 et participent à un guidage du mouvement rectiligne de celui-ci, par roulage sur des pistes respectives de la glissière susmentionnée du support 50. [0024] Comme visible aux Figs.1 et 2, le galet rotatif 511 remplit une fonction d'actionnement pour le basculement du doigt de blocage 4 autour de l'axe de pivot 40. Le galet rotatif 511 est en contact de roulement avec une surface d'appui 43, 44, du doigt de blocage 4 et assure l'actionnernent de celui-ci selon le mouvement du chariot mobile 51. [0025] La tige de guidage 53 est solidaire du chariot mobile 51 et accompagne le mouvement de celui-ci. La tige de guidage 53 comporte une extrémité liée mécaniquement au chariot mobile 51 et est guidée en translation par glissement dans un orifice de guidage 530 dans laquelle elle est insérée. L'orifice de guidage 530 est aménagé dans une paroi formant butée 531 du support 50. La tige de guidage 53 contribue ainsi au guidage du chariot mobile 51. [0026] L'actionneur pilotablc 52 est typiquement un actionneur électrique. Dans cette forme de réalisation particulière, l'actionneur 54 est de type à solénoïde et comprend un arbre d'actionnement central 520 qui lié mécaniquement au chariot mobile 51. L'actionneur 52 a deux états de fonctionnement, à savoir, un état de repos et un état de travail. Dans l'état de repos, visible à la Fig.1, le solénoïde de l'actionneur 52 n'est pas excité et l'arbre d'actionnement central 520 est rétracté. Dans l'état de travail, visible à la Fig.2, le solénoïde de l'actionneur 52 est excité par le passage d'un courant électrique et l'arbre d'actionnement central 520 est sortant et exerce une force de poussée sur le chariot mobile 51 auquel il est relié mécaniquement. [0027] Les ressorts d'engagement 54 et de butée 55 sont des ressorts de compression qui sont agencés coaxialement et insérés sur la tige de guidage 53. Typiquement, les ressorts 54 et 55 seront des ressorts de type hélicoïdal pour une tige de guidage de section circulaire, mais pas exclusivement. Ces ressorts 54 et 55 pourront avoir des sections non circulaires et adaptées à la section de la tige de guidage, par exemple carrée, oblongue et autres. [0028] Dans la forme de réalisation décrite ici, les ressorts d'engagement 54 et de butée 55 sont des ressorts hélicoïdaux. Le ressort d'engagement 54 a un diamètre extérieur qui est inférieur au diamètre intérieur du ressort de butée 55 et est entouré par ce dernier. Le ressort de butée 55 a une longueur inférieure à celle du ressort d'engagement 54. [0029] Le ressort d'engagement 54, inséré dans la tige de guidage 53, est monté en com- pression entre la paroi formant butée 531, dans laquelle est aménagé l'orifice de guidage 530, et une surface d'appui du chariot mobile 51. Le ressort de butée 55 comprend une extrémité en appui contre la paroi formant butée 531, l'autre extrémité étant libre et formant butée pour un contact avec une surface d'appui du chariot mobile Si lors du mouvement de celui-ci vers la gauche (flèche FG). [0030] Comme mieux visible à la Fig.1, lorsque l'actionneur 52 n'est pas excité et que l'arbre d'actionnement 520 est rétracté, le chariot mobile 51 est poussé vers la droite (flèche FD) par le ressort 54 en compression et atteint alors une première position stable correspondant à la position d'engagement du doigt de blocage 4 avec la roue de parking 3. Le mouvement vers la droite (flèche FD) du chariot mobile 51 a été produit par la force de poussée du ressort 54 qui est supérieure à la force de rappel exercée par le ressort de désengagement 42 sur le doigt de blocage 4. Le galet rotatif 511 appuie alors sur une portion formant bossage 43 du doigt de blocage 4. Un couple mécanique dans le sens horaire est ainsi appliqué sur le doigt de blocage 4 et maintient l'extrémité d'engagement 41 de celui-ci engagée dans le créneau d'engagement 30 en regard de la roue de parking 3. Dans cette première position stable du chariot mobile 51, le frein de parking est engagé. [0031] Comme mieux visible à la Fig.2, lorsque l'actionneur 52 est excité par un courant électrique, l'arbre d'actionnement 520 est sortant et déplace le chariot mobile 51 vers la gauche (flèche FG). Le chariot mobile 51 atteint alors une deuxième position stable correspondant à la position de désengagement du doigt de blocage 4 avec la roue de parking 3. Le mouvement vers la gauche (flèche FG) du chariot mobile 51 a été produit par une force de poussée exercée par l'arbre d'actionnement 520 qui est supérieure à celle exercée par le ressort d'engagement 54 et qui compresse celui-ci. Avec le mouvement du chariot mobile 51 vers la gauche (flèche FG), le galet rotatif 511 s'est écarté de la portion formant bossage 43 et a relâché son appui sur le doigt de blocage 4. Le passage par roulement du galet rotatif 511 de la portion formant bossage 43 à une portion concave 44 du doigt de blocage 4 a autorisé un basculement de ce dernier dans le sens anti-horaire, par l'action du ressort de désengagement 42, produisant ainsi un retrait de l'extrémité d'engagement 41 du créneau d'engagement 30 dans lequel celle-ci était engagée. Dans cette deuxième position stable du chariot mobile 51, le frein de parking est désengagé. [0032] Le ressort de butée 55 prévu dans le mécanisme d'actionnement de doigt de blocage 5 du dispositif de commande de frein de parking selon l'invention remplit une fonction d'amortissement de choc du chariot mobile 51 contre une surface formant butée 56 du support 50. Cette fonction d'amortissement de choc assurée grâce au ressort de butée 55 est active pendant la phase transitoire de mouvement du chariot mobile 51 entre la première position stable et la deuxième position stable de celui-ci. Le ressort de butée 55 freine le mouvement du chariot mobile 51 dans sa direction de déplacement FG, après le désengagement de la butée de blocage 4 avec la roue de parking 3, et évite un choc trop brutal du chariot mobile 51 contre la surface de butée 56. La répétition d'un tel choc pendant la vie du véhicule serait susceptible, sans l'amortissement obtenu grâce au ressort de butée 55, de fragiliser le support 50 et de provoquer une rupture de celui-ci. La durabilité du dispositif de commande de frein de parking est ainsi améliorée grâce au ressort de butée 55. 6 [0033] La disponibilité de cette fonction d'amortissement de choc assurée par le ressort de butée 55 offre au concepteur une flexibilité supplémentaire pour un meilleur compromis de conception. Avec la présente invention, il lui est possible de choisir un actionneur 52 de puissance plus faible, et corrélativement plus économique, en dimensionnant le ressort d'engagement 54 avec une raideur moindre. L'accélération importante du chariot mobile 51 après le désengagement de la butée de blocage 4, duc à la faible raideur du ressort d'engagement 54, pourra être réduite par le ressort de butée 54 afin d'éviter un choc trop brutal du chariot mobile 51 contre la surface de butée 56. [0034] L'ensemble formé par l'agencement coaxial des ressorts d'engagement et de butée procure une solution économique facilitant l'optimisation de la cinématique du chariot mobile lors de l'engagement et du désengagement du frein de parking. Le ressort de butée est aisément dimensionnable pour former l'agencement coaxial voulu. Le choix de la raideur du ressort de butée 55 permet de dimensionner la fonction d'amortissement de choc assurée par celui-ci. L'action du ressort de butée ne doit intervenir qu'une fois que le désengagement du doigt de blocage avec la roue de parking est effectif. Dans cette forme de réalisation particulière, cela est obtenu avec une longueur du ressort de butée 55 qui est inférieure à celle du ressort d'engagement 54, de façon que son contact avec la surface d'appui du chariot mobile 51 pour le freinage de celui-ci n'intervient qu'après que le galet rotatif 511 ait atteint la portion concave 44 de la butée de blocage 4, c'est-à-dire, lorsque le désengagement du doigt de blocage 4 avec la roue de parking 3 est effectif [0035] L'invention ne se limite pas aux formes de réalisation particulières qui ont été décrites ici à titre d'exemple. L'homme du métier, selon les applications de l'invention, pourra apporter différentes modifications et variantes entrant dans le champ de protection de l'invention. 7 REVENDICATIONS[Revendication 1] Dispositif de commande dc frein de parking (1) comprenant un doigt de blocage (4), une roue dentée (3) solidaire en rotation d'un arbre de transmission et un mécanisme d'actionnement (5) commandant un basculement dudit doigt de blocage (4) entre une position d'engagement et une position de désengagement avec ladite roue dentée (3), ledit mécanisme d'actionnement (5) comprenant un ressort de désengagement (42) associé audit doigt de blocage (4) et un chariot mobile (51) en contact d'actionnement avec ledit doigt de blocage (4) et couplé mécaniquement à un actionneur pilotable (52) et à un ressort d'engagement (54), caractérisé en ce que ledit mécanisme d'actionnement (5) comprend également un ressort de butée (55) pour ledit chariot mobile (51), lesdits ressort d'engagement (54) et ressort de butée (55) étant agencés coaxialement et insérés dans une tige de guidage (53) dudit chariot mobile (51). [Revendication 2] Dispositif de commande de frein de parking selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que lesdits ressort d'engagement (54) et ressort de butée (55) sont de type hélicoïdal. [Revendication 3] Dispositif de commande de frein de parking selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit ressort de butée (55) a une longueur inférieure à celle dudit ressort d'engagement (54). [Revendication 4] Dispositif de commande de frein de parking selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit actionneur pilotable (52) est un actionneur électrique. [Revendication 5] Boîte de vitesse automatique de véhicule comprenant un dispositif de commande de frein de parking (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à4. [Revendication 6] Réducteur de moteur électrique de véhicule comprenant un dispositif de commande de frein de parking (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4. [Revendication 7] Véhicule automobile comprenant une boîte de vitesse automatique selon la revendication 5 et/ou un réducteur de moteur électrique selon la revendication 6.