Brevet FR3101690A1 — publié le 20210409

DISPOSITIF DE VERROU DE PARKING Le dispositif de verrou de parking comprend un doigt de blocage (4), une roue dentée (3) 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 (31) ayant un corps déformable en mode élastique à l’intérieur duquel est logé un ressort de compression (33), le ressort de compression étant agencé à l’intérieur du corps déformable de façon à absorber au moins partiellement une énergie d’un choc d’impact (CK) lors du basculement du doigt de blocage dans la position d’engagement avec la roue dentée. Fig.5 DISPOSITIF DE VERROU DE PARKING 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. 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. 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. 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. 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 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. 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. 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. 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 ayant un corps déformable en mode élastique à l’intérieur duquel est logé un ressort de compression, le ressort de compression étant agencé à l’intérieur du corps déformable de façon à absorber au moins partiellement une énergie d’un choc d’impact lors du basculement du doigt de blocage dans la position d’engagement avec la roue dentée. Selon une caractéristique particulière, le corps déformable comprend des première et deuxième parois de flanc destinées l’une ou l’autre à venir en contact avec le doigt de blocage lors du basculement du doigt de blocage dans la position d’engagement avec la roue dentée et des première et deuxième parois de sommet, les première et deuxième parois de flanc et les première et deuxième parois de sommet délimitant conjointement un évidement de logement de ressort dans le corps déformable, le ressort de compression étant disposé entre les première et deuxième parois de flanc, et les première et deuxième parois de sommet étant agencées de façon à coulisser l’une sur l’autre lors du choc d’impact. Selon une autre caractéristique particulière, le corps déformable comprend des premier et deuxième jeux de débattement respectivement au niveau de première et deuxième extrémités des première et deuxième parois de sommet, les premier et deuxième jeux de débattement autorisant un coulissement libre des première et deuxième parois de sommet lors du choc d’impact. Selon encore une autre caractéristique particulière, le ressort de compression est un ressort à rigidité calibrée. Selon encore une autre caractéristique particulière, le corps déformable est en acier. 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. 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 : 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. 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. 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, la roue de parking ayant des dents comprenant chacune des moyens d’amortissement de choc. La Fig.4 est une vue en coupe d’une dent de la roue de parking dans un dispositif de verrou de parking selon l’invention, montrant schématiquement les moyens d’amortissement de choc compris dans la dent. 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 les moyens d’amortissement de choc compris dans la dent de la roue de parking. En référence aux Figs.1 à 5, il est maintenant décrit une forme de réalisation particulière 1 d’un dispositif de verrou de parking selon l’invention. 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’actionnement de doigt de blocage 5. 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. 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, l’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. 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. 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.1, 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. En référence aux Figs.3 à 5, il est maintenant décrit en détail ci-dessus l’agencement des dents 31 de la roue de parking 3 comprenant chacune des moyens d’amortissement de choc intégrés. Les Figs.3 à 5 montrent des coupes schématiques d’une dent 31 dans un plan XZ d’un repère orthogonal XYZ utilisé dans ces figures. Les moyens d’amortissement de choc de la dent 31 sont obtenus essentiellement grâce à un ressort de compression 33 qui est logé à l’intérieur d’un corps de dent déformable en mode élastique. Le corps de la dent 31 est typiquement en acier et se déforme en mode élastique lors du choc d’impact produit par l’engagement du doigt de blocage 4. Cette déformation comprime le ressort 33 qui absorbe majoritairement l’énergie du choc d’impact. La rigidité du ressort de compression 33 est calibrée à cette fin. On notera que la déformation du corps de dent en mode élastique absorbera aussi une partie de l’énergie du choc d’impact. Comme mieux visible aux Figs.4 et 5, la dent 31 comporte un évidement central de logement de ressort 32 dans lequel est contenu le ressort de compression 33. L’évidement de logement de ressort 32 se prolonge en Y dans le corps de la dent 31 et est débouchant sur les faces de la dent 31 dans le plan XZ. L’évidement de logement de ressort 32 est délimité par deux parois de flanc 321D et 321G, respectivement sur des flancs droit FD et gauche FG de la dent 31, et deux parois de sommet superposées 322A et 322B. Les deux parois de flanc 321D et 321G sont agencées en regard et se prolongent en Z. Un fond d’évidement 320 délimite ici dans sa partie basse l’évidement de logement de ressort 32. La paroi de sommet 322A, 322B, prolonge sensiblement en angle droit la paroi de flanc 321D, 321G, en continuité de matière avec celle-ci, respectivement. La paroi de sommet 322A, 322B, forme ainsi une forme en « L » avec la paroi de flanc respective 321D, 321G. La paroi de sommet 322B recouvre ici la paroi de sommet 322A. Les parois de sommet superposées 322A et 322B sont agencées de façon à pouvoir coulisser l’une contre l’autre lors d’une déformation en X d’une des parois de flanc 321D, 321G. Le ressort de compression 33 est disposé dans l’évidement de logement de ressort 32 entre les parois de flanc 321D et 321G, avec son axe de compression AC qui est aligné en X. Les extrémités 330D, 330G, du ressort de compression 33 sont en appui contre des faces intérieures 3210D, 3210G, des parois de flanc 321D, 321G, respectivement. La déformation en X d’une des parois de flanc 321D, 321G, provoque une compression du ressort 33 qui absorbe une énergie de choc d’impact. Dans l’état montré à la Fig.4, les moyens d’amortissement de choc de la dent 31 ne sont pas sollicités par un engagement du doigt de blocage 4 et sont dans un état de repos. Comme bien visible à la Fig.4, des jeux de débattement Dg et Dd sont prévus au niveau d’extrémités 3220A, 3220B, des parois de sommet 322A, 322B, respectivement. Les jeux de débattement Dg, Dd, sont prévus pour autoriser un déplacement libre (sans obstacle formant butée) des parois de sommet 322A, 322B par le coulissement entre elles lors d’un choc d’impact, comme susmentionné. Les cotes des différentes parties fonctionnelles de la dent 31 devront donc être dimensionnées de façon à permettre ces jeux de débattement Dg, Dd, ainsi qu’un jeu de glissement entre les parois de sommet 322A, 322B, et d’autres jeux éventuels selon les formes de réalisation. La Fig.5 montre le fonctionnement des moyens d’amortissement de choc de la dent 31. Dans cet exemple illustratif de la Fig.5, 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 30 de la roue 3. Il se produit alors un choc d’impact, représenté par la flèche CK, au niveau du flanc droit FD de la dent 31 qui provoque une déformation de la paroi de flanc 321D vers la gauche, en -X. La déformation en -X de la paroi de flanc 321D est autorisée par le coulissement libre de la paroi de sommet 322A sous la paroi de sommet 322B et comprime le ressort 33 qui absorbe l’énergie du choc d’impact CK. Lorsque la roue de parking 3 tourne dans le sens antihoraire quand intervient un engagement 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 33 est comprimé par une déformation en +X de la paroi de flanc 321G. La roue de parking est typiquement une pièce métallique en acier. Des techniques de moulage, usinage et traitement de surface pourront typiquement être utilisées pour sa fabrication. La roue de parking 3 pourra être réalisé sous une forme monobloc ou par assemblage de pièces distinctes. 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. 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. Dispositif 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) ayant un corps déformable en mode élastique (321D, 322A, 321G, 322B) à l’intérieur duquel est logé un ressort de compression (33), ledit ressort de compression (33) étant agencé à l’intérieur dudit corps déformable (321D, 322A, 321G, 322B) de façon à absorber au moins partiellement une énergie d’un choc d’impact (CK) lors du basculement dudit doigt de blocage (4) dans ladite position d’engagement avec ladite roue dentée (3). Dispositif de verrou de parking selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit corps déformable comprend des première et deuxième parois de flanc (321D, 321G) destinées l’une ou l’autre à venir en contact avec ledit doigt de blocage (4) lors dudit basculement dudit doigt de blocage (4) dans ladite position d’engagement avec ladite roue dentée (3) et des première et deuxième parois de sommet (322A, 322B), lesdites première et deuxième parois de flanc (321D, 321G) et lesdites première et deuxième parois de sommet (322A, 322B) délimitant conjointement un évidement de logement de ressort (32) dans ledit corps déformable, ledit ressort de compression étant disposé entre lesdites première et deuxième parois de flanc (321D, 321G), et lesdites première et deuxième parois de sommet (322A, 322B) étant agencées de façon à coulisser l’une sur l’autre lors dudit choc d’impact. Dispositif de verrou de parking selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit corps déformable comprend des premier et deuxième jeux de débattement (Dd, Dg) respectivement au niveau de première et deuxième extrémités (3220A, 3220B) desdites première et deuxième parois de sommet (322A, 322B), lesdits premier et deuxième jeux de débattement (Dd, Dg) autorisant un coulissement libre desdites première et deuxième parois de sommet (322A, 322B) lors dudit choc d’impact. Dispositif de verrou de parking selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit ressort de compression (33) est un ressort à rigidité calibrée. Dispositif de verrou de parking selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit corps déformable (321D, 322A, 321G, 322B) est en acier. Réducteur de vitesse de moteur électrique de véhicule comprenant un dispositif de verrou de parking (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5. Boîte de vitesse automatique de véhicule comprenant un dispositif de verrou de parking (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5. Véhicule comprenant un réducteur de vitesse de moteur électrique selon la revendication 6 et/ou une boîte de vitesse automatique selon la revendication 7.