Brevet FR3100300A1 — publié le 20210305

Description Titre de l'invention : DISPOSITIF DE VERROU DE PARKING [0001] L'invention concerne de manière générale le domaine des réducteurs de vitesse de moteur électrique et des boîtes de vitesse automatique intégrés dans les véhicules, et notamment les véhicules automobiles. Plus particulièrement, l'invention se rapporte à un dispositif de verrou de parking pour le verrouillage d'un arbre de transmission dans un réducteur de vitesse de moteur électrique ou une boîte de vitesse automatique. [0002] Dans les véhicules électriques équipés d'un réducteur de vitesse de moteur électrique ou les véhicules thermiques, ou hybrides, équipés d'une boîte de vitesse automatique, 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 de parking (P). Le sélecteur transmet sa position au réducteur de vitesse, ou à la boîte de vitesse, 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 du réducteur de vitesse, ou de la boîte de vitesse automatique, doit être bloqué pour empêcher toute rotation des roues motrices du véhicule. [0003] De manière classique, l'arbre de transmission d'un réducteur de vitesse de moteur électrique, ou d'une boîte de vitesse automatique, 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 une entredent de la roue de parking ou à le désengager de celui-ci. L'engagement du doigt de blocage dans une entredent de la roue de parking bloque toute rotation de cette dernière et de l'arbre de transmission. [0004] Des efforts d'impact importants sont engendrés par le dispositif de verrou de parking lors de l'engagement du doigt de blocage dans la roue de parking, avec l'arrêt. brutal de la rotation de l'arbre de transmission, et exposent à des risques de casse non seulement le dispositif lui-même, mais aussi d'autres composants de la chaîne de transmission. Par ailleurs, un effet de cliquet, dit « ratcheting » en anglais, apparaît lors de l'engagement du doigt de blocage, effet de cliquet qu'il est souhaitable de réduire ou d'éliminer afin de diminuer l'exposition aux chocs des composants du système de blocage de l'arbre de transmission et pour un meilleur confort des utilisateurs du véhicule. [0005] La roue de parking, le doigt de blocage, ainsi que différents organes mécaniques internes et les carters du réducteur de vitesse de moteur électrique, ou de la boîte de vitesse automatique, sont fortement sollicités par les efforts d'impact lors de l'engagement du doigt de blocage. Dans certaines situations de vie du véhicule, comme lors d'un roulage en pente, d'un roulage avec une charge maximale ou avec une 2 remorque attelée, les efforts d'impact lors de l'engagement du doigt de blocage peuvent atteindre des niveaux critiques et présenter des risques importants pour la sûreté de fonctionnement. Ainsi, dans la technique actuelle, les efforts d'impact engendrés par le dispositif de verrou de parking imposent une contrainte de conception majeure qui oblige à des surdimensionnements de différents composants de la chaîne de transmission afin de garantir la sûreté de fonctionnement du véhicule. Ces surdimensionnements entraînent des coûts supplémentaires et ont un impact sur le poids global de la chaîne de transmission au détriment des performances du véhicule. [0006] Par le document KR20070052409A, il est connu un dispositif de verrou de parking dans lequel le doigt de blocage de la roue de parking est muni d'un dispositif d'amortissement de choc. Ce dispositif d'amortissement de choc comporte deux billes de contact et un ressort de compression logés dans le doigt de blocage. Lors de l'engagement du doigt de blocage dans une entredent de la roue de parking, l'une ou l'autre des billes vient en contact contre un flanc de dent de la roue de parking et comprime le ressort. La compression du ressort amortit le choc en absorbant une partie de l'énergie de celui-ci. [0007] Il est souhaitable de proposer un dispositif de verrou de parking perfectionné ne présentant pas les inconvénients susmentionnés de la technique antérieure, et qui réponde aux exigences de sûreté de fonctionnement et aux contraintes de coût de l'industrie automobile. [0008] Selon un premier aspect, l'invention concerne un dispositif de verrou 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. Conformément à l'invention, la roue dentée comprend des dents qui sont munies chacune d'un dispositif d'amortissement de choc. [0009] Selon une caractéristique particulière, le dispositif d'amortissement de choc équipant chaque dent de la roue dentée comprend des première et deuxième pièces mobiles montées respectivement sur des premier et deuxième flancs de la dent et un ressort de compression logé dans la dent et couplé mécaniquement aux première et deuxième pièces mobiles. [0010] Selon une autre caractéristique particulière, la dent comporte des premier et deuxième évidements de flanc dans lesquels sont agencées respectivement les première et deuxième pièces mobiles et un orifice central dans lequel est logé le ressort de compression. [0011] Selon encore une autre caractéristique particulière, le dispositif d'amortissement de choc comprend également des première et deuxième billes formant des interfaces mécaniques entre des extrémités du ressort de compression et les première et deuxième 3 pièces mobiles, les première et deuxième billes étant logées dans l'orifice central et en appui contre des première et deuxième portions respectives formant cuvettes des première et deuxième pièces mobiles. [0012] Selon encore une autre caractéristique particulière, les première et deuxième pièces mobiles comportent des languettes de retenue logées respectivement dans des rainures internes de retenue des évidements de flanc. [0013] Selon encore une autre caractéristique particulière, les première et deuxième pièces mobiles sont formées dans un matériau élastomère. [0014] L'invention concerne aussi un réducteur de vitesse de moteur électrique et une boîte de vitesse automatique pour véhicule comprenant un dispositif de verrou de parking tel que décrit brièvement ci-dessus. L'invention concerne aussi un véhicule comprenant un réducteur de vitesse de moteur électrique et/ou une boîte de vitesse automatique comme décrits. [0015] D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus 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 : [0016] [fig.1] La Fig.1 est une vue en coupe partielle d'un exemple de réalisation du dispositif de verrou de parking selon l'invention dans un état de désengagement du doigt de blocage. [0017] [fig.2] La Fig.2 est une vue en coupe partielle du dispositif de verrou de parking de la Fig.1 dans un état d'engagement du doigt de blocage. [0018] [fig.3] La Fig.3 est une vue de face partielle montrant schématiquement un exemple particulier d'une roue de parking comprise dans un dispositif de verrou de parking selon l'invention. [0019] [fig.4] La Fig.4 est une vue en coupe partielle de la roue de parking dans un dispositif de verrou de parking selon l'invention, montrant de manière schématique le dispositif d'amortissement de choc équipant une dent de la roue de parking. [0020] [fig.5] La Fig.5 est une vue en coupe schématique d'une dent de la roue de parking dans un dispositif de verrou de parking selon l'invention, la dent étant montrée dépourvue du dispositif d'amortissement de choc. [0021] [fig.6] La Fig.6 est une vue en coupe partielle de la roue de parking et du doigt de blocage dans un dispositif de verrou de parking selon l'invention, montrant de manière schématique l'engagement complet du doigt de blocage dans la roue de parking et l'amortissement du choc d'impact par le dispositif d'amortissement de choc équipant la dent de la roue de parking. [0022] En référence aux Figs.1 à 6, il est maintenant décrit une forme de réalisation par- ticulière 1 d'un dispositif de verrou de parking. [0023] Comme visible aux Figs.1 et 2, le dispositif de verrou de parking 1 est logé à l'intérieur d'un carter 2 d'un réducteur de vitesse de moteur électrique (ou d'une boîte de vitesse automatique) formant l'enveloppe de celui-ci et comprend essentiellement une roue de parking 3, un doigt de blocage 4 et un mécanisme d'actionner-rient de doigt de blocage 5. [0024] La roue de parking 3 est solidaire en rotation d'un arbre de transmission du réducteur de vitesse de moteur électrique. La roue de parking 3 est une roue dentée comprenant une pluralité d'entredents 30 agencés de façon à autoriser un engagement du doigt de blocage 4 avec la roue de parking 3. [0025] Les Figs.1 et 2 montrent le doigt de blocage 4 respectivement dans sa position de désengagement et sa position d'engagement avec la roue de parking 3. Typiquement, r actionnement du dispositif de verrou de parking, et corrélativement l'engagement du doigt de blocage 4 avec la roue de parking 3, n'est autorisé que lorsque la vitesse de roulage du véhicule est inférieure à cinq kilomètre/heure. [0026] 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 entredent 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 de l'entredent 30. [0027] Le mécanisme d'actionnement de doigt de blocage 5 comprend ici essentiellement un chariot mobile 50 coulissant sous l'action d'un actionneur pilotable 51 et un ressort d'engagement 52. Le chariot mobile 50 est couplé mécaniquement au doigt de blocage 4 et commande le basculement de celui-ci autour de l'axe de pivot 40. L'actionneur pilotable 51 est typiquement un actionneur électrique de type à solénoïde. L'actionneur 51 a deux états de fonctionnement, à savoir, un état de travail et un état de repos. Dans l'état de travail, visible à la Fig.', le solénoïde de l'actionneur 51 est excité par le passage d'un courant électrique et exerce une force de poussée sur le chariot mobile 50 auquel il est relié mécaniquement. Le doigt de blocage 42 est maintenu désengagé de la roue de parking 3. Dans l'état de repos, visible à la Fig.2, le solénoïde de l'actionneur 52 n'est pas excité. Le chariot mobile 50 poussé alors par le ressort d'engagement 52 actionne le basculement du doigt de blocage 42 et maintient celui-ci engagé dans la roue de parking 3. [0028] En référence aux Figs.3 à 6, il est maintenant décrit en détail ci-dessus le dispositif d'amortissement de choc 32 équipant chacune des dents 31 de la roue de parking 3. Un repère orthogonal XYZ est utilisé dans les figures. [0029] En référence plus particulièrement à la Fig.4, qui montre une coupe schématique d'une dent 31 dans un plan XZ du repère orthogonal XYZ, le dispositif d'amortissement de choc 32 équipant la dent 31 comprend essentiellement deux pièces mobiles 320D et 320G, deux billes 321D et 321G, et un ressort de compression 322. Les pièces mobiles 320D et 320G, montrées schématiquement aussi à la Fig.3, sont montées respectivement au niveau des flancs droit FD et gauche FG de la dent 31. Le ressort de compression 322 et les billes 321D, 321G, sont contenus dans un orifice central 34 de la dent 31. [0030] En référence aussi à la Fig.5, dans les flancs FD, FG, de la dent 31 sont aménagés des évidements de flanc 33D, 33G, formant des rainures se prolongeant suivant l'axe Y, respectivement. Les évidements de flanc 33D, 33G, sont débouchants, ont des formes sensiblement identiques et sont agencés symétriquement par rapport à un plan central en YZ de la dent 31. Les évidements de flanc 33D, 33G, comprennent des rainures internes de retenue hautes 35HD, 35HG, et basses 35BD, 35BG, se prolongeant suivant l'axe Y, respectivement. L'orifice central 34 se prolonge en X dans le corps de la dent 31 et met en communication les évidements de flanc 33D, 33G. [0031] Comme visible à la Fig.4, les pièces mobiles 320D, 320G, sont ici des pièces monoblocs sensiblement identiques. Les pièces mobiles 320D, 320G, comprennent des parois d'impact 3200D, 3200G, recouvrant les flancs FD, FG, de la dent 31 et des portions centrales 3201D, 3201G, logées dans les évidements de flanc 33D, 33G, et ayant des formes complémentaires à ceux-ci, respectivement. [0032] Les portions centrales 3201D, 3201G, comprennent des languettes de retenue hautes 320HD, 320HG, et basses 320BD, 320BG, qui sont logées dans les rainures internes de retenue hautes 35HD, 35HG, et basses 35BD, 35BG, des évidements de flanc 33D, 33G, respectivement. [0033] Les portions centrales 3201D, 3201G, comprennent également des cuvettes sphériques 3202D, 3202G aménagées sur des faces internes 3203D, 3203G, en regard de l'orifice central 34 de la dent 31 et prévues pour recevoir les billes 321D, 321G, respectivement. Les billes 321D, 321G, typiquement en acier, sont disposées aux extrémités du ressort de compression 322. Les billes 321D, 321G, sont guidées par la paroi de l'orifice central 34, poussées partiellement hors de l'orifice central 34 par le ressort de compression 322 et logées de manière stable dans les cuvettes 3202D, 3202G, respectivement. Outre les fonctions d'interface mécanique pour la transmission des efforts entre le ressort de compression 322 et les pièces mobiles 320D, 320G, qu'elles assurent, les billes 321D, 321G, facilitent aussi un montage par glissement (suivant l'axe Y) des pièces mobiles 320D, 320G, dans les évidements de flanc 33D, 33G, de la dent 31. Par ailleurs, la combinaison des billes 321D, 321G, et des cuvettes respectives 3202D, 3202G, permet d'assurer une indexation en Y des pièces mobiles 320D, 320G, dans les évidements de flanc 33D, 33G. [0034] Conformément à l'invention, un débattement d'amortissement de choc D des pièces mobiles 320D, 320G, suivant l'axe X, dans les évidements de flanc 33D, 33G est autorisé. Les cotes des évidements de flanc 33D, 33G, et des pièces mobiles 320D, 6 320G, devront être dimensionnées en conséquence de façon à permettre ce débattement d'amortissement de choc D et des jeux nécessaires au fonctionnement. [0035] Dans l'état montré à la Fig.4, le dispositif d'amortissement de choc 32 n'est pas sollicité par un engagement du doigt de blocage 4 et est dans un état de repos. Les ressort de compression 322 exerce une poussée de rattrapage de jeu sur les pièces mobiles 320D, 320G. Les pièces mobiles 320D, 320G, sont retenues en place dans les évidements de flanc 33D, 33G, par les languettes de retenue 320HD, 320HG, et 320BD, 320BG, logées dans les rainures internes de retenue 35HD, 35HG, et 35BD, 35BG. [0036] La Fig.6 montre la fonction d'amortissement de choc assurée par le dispositif 32. Dans cet exemple illustratif de la Fig.6, il est considéré que la roue de parking 3 tourne dans le sens horaire SH et qu'une activation de l'actionneur 51 (cf. Fig.2) a provoqué le basculement (flèche BS) du doigt de blocage 4 et l'engagement de l'extrémité 41 de celui-ci dans un entredent de la roue 3.11 se produit alors un choc d'impact, représenté par la flèche CK, au niveau du flanc droit FD de la dent 31 qui provoque un déplacement de la pièce mobile 320D vers la gauche, en -X. Le déplacement en -X de la pièce mobile 320D comprime le ressort 322 qui absorbe une partie de l'énergie du choc CK. [0037] Lorsque la roue de parking 3 tourne dans le sens antihoraire quand intervient un en- gagement du doigt de blocage 4 dans la roue de parking 3, le choc d'impact se produit alors au niveau du flanc gauche FG de la dent 31 et le ressort 322 est comprimé par un déplacement en +X de la pièce mobile 320G. [0038] Les pièces mobiles 320D, 320G, pourront être réalisées dans un matériau élastomère. Le matériau élastomère des pièces mobiles 320D, 320G, contribuera alors, en complément avec le ressort de compression, à absorber l'énergie des chocs d'impact. [0039] Grâce à la réduction des efforts mécaniques dus aux chocs d'impact sur les dents de la roue de parking, la présente invention permet de réduire de manière sensible les contraintes de conception qui s'imposent aux réducteurs de vitesse et aux boîtes de vitesse automatiques des véhicules. Par ailleurs, l'invention permet notamment d'accroître le rendement de transmission en remplaçant des roulements coniques, utilisés pour supporter des efforts d'impact importants dans la technique antérieure, par des roulements à billes, de réduire le coût global des réducteurs de vitesse et des boîtes de vitesse automatiques en utilisant des pièces de mécanique interne moins résistantes, et d'améliorer la tenue des assemblages vissés des carters. De plus, l'invention procure également un gain en compacité et poids, en autorisant notamment une réduction des entraxes des engrenages et/ou des largeurs des dentures. [0040] 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 7 l'invention, pourra apporter différentes modifications et variantes entrant dans le champ de protection de l'invention. 8 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] [Revendication 6] REVENDICATIONSDispositif de verrou 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), caractérisé en ce que ladite roue dentée (30) comprend des dents (31) qui sont munies chacune d'un dispositif d'amortissement de choc (32). Dispositif de verrou de parking selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif d'amortissement de choc (32) équipant chaque dent (31) de ladite roue dentée (3) comprend des première et deuxième pièces mobiles (320D, 320G) montées respectivement sur des premier et deuxième flancs (FD, FG) de ladite dent (31) et un ressort de compression (322) logé dans ladite dent (31) et couplé mécaniquement auxdites première et deuxième pièces mobiles (320D, 320G). Dispositif de verrou de parking selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite dent (31) comporte des premier et deuxième évidements de flanc (33D, 33G) dans lesquels sont agencées respectivement lesdites première et deuxième pièces mobiles (320D, 320G) et un orifice central (34) dans lequel est logé ledit ressort de compression (322). Dispositif de verrou de parking selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit dispositif d'amortissement de choc (32) comprend également des première et deuxième billes (321D, 321G) formant des interfaces mécaniques entre des extrémités dudit ressort de compression (322) et lesdites première et deuxième pièces mobiles (320D, 320G), lesdites première et deuxième billes (321D, 321G) étant logées dans ledit orifice central (34) et en appui contre des première et deuxième portions respectives formant cuvettes (3202D, 3202G) desdites première et deuxième pièces mobiles (320D, 320G). Dispositif de verrou de parking selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que lesdites première et deuxième pièces mobiles (320D, 320G) comportent des languettes de retenue (320HD, 320BD, 320HG, 320BG) logées respectivement dans des rainures internes de retenue (35HD, 35BD, 35HG, 35BG) desdits évidements de flanc (33D, 33G). Dispositif de verrou de parking selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que lesdites première et deuxième pièces mobiles (320D, 320G) sont formées dans un matériau élastomère. 9 [Revendication 7] Réducteur de vitesse de moteur électrique de véhicule comprenant un dispositif de verrou de parking (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6. [Revendication 8] Boîte de vitesse automatique de véhicule comprenant un dispositif de verrou de parking (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6. [Revendication 9] Véhicule comprenant un réducteur de vitesse de moteur électrique selon la revendication 7 et/ou une boîte de vitesse automatique selon la revendication 8.