Brevet FR3138484A1 — publié le 20240202

La présente invention concerne un élément (30) de sortie de couple pour un actionneur (1) comprenant une portion de couplage (34) apte à être couplée avec un élément externe, ladite portion de couplage (34) est réalisée dans un premier matériau, une portion de support (32) apte à recevoir une cible magnétique (31), ladite portion de support (32) est réalisée dans un deuxième matériau différent du premier matériau, une portion dentée (33) réalisée dans un troisième matériau différent du premier et du deuxième matériau. Figure pour l’abrégé : Figure 2 Élément de sortie de couple pour un actionneur et actionneur comprenant un tel élément L’invention concerne un élément de sortie de couple pour un actionneur, par exemple un actionneur pour un système de verrouillage en stationnement d’une boîte de vitesses de véhicule, notamment un véhicule automobile équipée d’une boîte de vitesses automatique, par exemple un véhicule hybride. L’invention s’applique également à un système de verrouillage en stationnement d’un réducteur associé à un moteur de véhicule électrique. Ce système de verrouillage est mieux connu par son terme en anglais « park -lock » ou « parking lock » . Un tel actionneur permet le blocage en stationnement de la boîte de vitesses au moyen d’un levier venant en prise avec une denture de la boîte de vitesses. Des actionneurs de ce type sont connus, notamment des documents US2019383391AA et US2019136960AA qui présentent chacun un boîtier dans lequel sont logés un moteur électrique et un élément de sortie de couple. L’élément de sortie de couple de ces actionneurs a pour fonction de transférer le couple provenant du moteur électrique à un élément externe de l’actionneur, par exemple à un levier via un axe dans le cas présent. L’élément de sortie de couple doit ainsi être de conception robuste afin de transmettre un couple important sans se détériorer dans le temps au fil des actionnements demandés. L’élément de sortie de couple a également pour fonction de fournir une indication de position angulaire par l’intermédiaire d’un système de cible magnétique et de capteur à une unité électronique. Il est ainsi nécessaire de concevoir l’élément de sortie de couple de manière robuste sans pour autant que la conception ne perturbe le champ magnétique du système de cible magnétique et de capteur, ce qui pourrait amener à des indications de position angulaire erronées. Ainsi, l’invention propose un élément de sortie de couple pour un actionneur qui comprend une portion de couplage apte à être couplée avec un élément externe, ladite portion de couplage est réalisée dans un premier matériau, une portion de support apte à recevoir une cible magnétique, ladite portion de support est réalisée dans un deuxième matériau différent du premier matériau, une portion dentée réalisée dans un troisième matériau différent du premier et du deuxième matériau. Cet agencement permet ainsi de concevoir l’élément de sortie de couple avec des matériaux différents dont les propriétés mécaniques et magnétiques sont adaptées à l’usage dans un actionneur. Selon l’invention, le premier matériau est du métal, notamment de l’acier. Ainsi, la portion de couplage réalisée en métal, pourra transmettre un couple important, de l’ordre de 20 à 30 N.m à un élément externe mais pourra également absorber des chocs sans se détériorer dans le temps au fil des actionnements demandés. Selon l’invention, le deuxième matériau présente des propriétés non magnétiques. De manière avantageuse, le deuxième matériau est de l’acier inoxydable ou de l’aluminium. Ainsi, la portion de support supportera la cible magnétique sans perturber le champ magnétique du système associé au capteur car la portion de support ne conduit pas les lignes de champ magnétique de la portion de couplage. La portion de support a pour fonction d’augmenter la distance entre la cible magnétique et la portion de couplage. Selon l’invention, le troisième matériau est du plastique. Ainsi, la portion dentée sera de fabrication simple et peu couteuse tout en résistant aux efforts de transmission. La portion dentée peut-être une roue dentée ou bien un secteur denté. Selon une caractéristique additionnelle de l’invention, la portion de couplage forme sensiblement un arbre s’étendant selon un axe X, sa première extrémité comprend une prise et sa deuxième extrémité comprend un alésage, et optionnellement une forme d’anti-rotation, dans lequel vient se loger la portion de support. La prise permet un accouplement et un transfert de couple mécanique. Selon une autre caractéristique de l’invention, la portion de support forme sensiblement un arbre s’étendant selon l’axe X, sa première extrémité se loge en contre-forme de l’alésage de la portion de couplage et sa deuxième extrémité comprend une cuvette apte à recevoir la cible magnétique. Selon l’invention, la portion dentée est située axialement selon l’axe X entre la portion de couplage et la portion de support. Plus précisément, la portion dentée est située axialement selon l’axe X à cheval, par-dessus, ou autour de la portion de couplage et de la portion de support De manière avantageuse, la portion dentée est surmoulée sur la portion de couplage et la portion de support. L’invention porte également sur un actionneur pour un système de verrouillage en stationnement d’une boîte de vitesses de véhicule comprenant un boîtier, un moteur électrique et un élément de sortie de couple présentant au moins une des caractéristiques ci-dessus, l’élément de sortie de couple est relié cinématiquement au moteur électrique. Un train d’engrenages peut se trouver entre le moteur électrique et l’élément de sortie de couple. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture qui suit d’un exemple de réalisation détaillé, en référence aux figures annexées : la représente une vue d’un élément de sortie de couple selon l’invention ; la représente une vue en coupe A-A de l’élément de sortie de couple de la ; la représente une vue en perspective d’un actionneur intégrant un élément de sortie de couple selon l’invention ; la représente une vue en coupe B-B de l’actionneur de la . Il est à noter que les figures divulguent l’invention d’une manière suffisamment détaillée pour sa mise en œuvre, lesdites figures aidant à mieux définir l’invention au besoin. L’invention ne devrait cependant pas être limitée au mode de réalisation divulgué dans la description. En référence à la et à la , un élément de sortie de couple 30 selon l’invention est représenté. L’élément de sortie de couple s’étend selon un axe X et comprend trois portions, une portion de couplage 34, une portion de support 32 et une portion dentée 33. La portion de couplage 34 est apte à être couplée avec un élément externe, par exemple une tige d'actionnement (non représentée) d’un système de verrouillage de sorte à verrouiller ou déverrouiller une denture de la boîte de vitesses via un levier d’actionnement. La portion de couplage 34 forme sensiblement un arbre s’étendant selon l’axe X, sa première extrémité comprend une prise 35 qui peut être une prise femelle, par exemple de forme hexagonale ou octogonale, ou bien une prise mâle. Cette prise 35 est apte à coopérer avec l’élément externe. Sa deuxième extrémité comprend un alésage 37 dans lequel vient se loger la portion de support 32. Afin de transférer un couple important et de résister à d’éventuels chocs, la portion de couplage 34 est réalisée en métal, notamment en acier. La portion de support 32 est apte à recevoir une cible magnétique 31 coopérant avec un capteur 52 afin de détecter la position angulaire de l’élément de sortie de couple 30. La portion de support 32 forme sensiblement un arbre s’étendant selon l’axe X, sa première extrémité se loge dans l’alésage 37 de la portion de couplage 34 et sa deuxième extrémité comprend une cuvette 36 apte à recevoir la cible magnétique 31. La cible magnétique 31 est de préférence collée dans la cuvette 36. Tout autre moyen de fixation connu peut être envisagé. Afin de ne pas perturber le champ magnétique du système cible magnétique 31 et du capteur 52, la portion de support 32 est réalisée dans un matériau qui présente des propriétés non magnétiques, notamment en acier inoxydable ou en aluminium. Ainsi, la portion de support 32 supportera la cible magnétique 31 sans perturber le champ magnétique du système associé au capteur 52 car la portion de support 32 augmente la distance entre la cible magnétique 31 et la portion de couplage 34. La portion dentée 33 se présente sous la forme d’une roue dentée et est apte à être reliée cinématiquement à un moteur électrique 20. La portion dentée 33 est située axialement selon l’axe X entre la portion de couplage 34 et la portion de support 32. La portion dentée 33 est réalisée en plastique et est surmoulée à la fois sur la portion de couplage 34 et sur la portion de support 32. Pour garantir un bon maintien axial de la portion dentée 33, la portion de couplage 34 présente une collerette annulaire 38 qui se trouve, une fois la portion dentée 33 surmoulée, au niveau d’un plan horizontal Y de la portion dentée 33 passant par le milieu de la denture. Le plan horizontal Y est perpendiculaire à l’axe X. Un interstice axial 39 existe également entre la portion de couplage 34 et la portion de support 32 afin que la matière de la portion dentée 33 puisse s’y loger, renforçant ainsi la tenue axiale et radiale de la portion dentée 33. Le procédé de fabrication de l’élément de sortie de couple 30 est le suivant : i) fournir une portion de couplage 34, ii) fournir une portion de support 32 et insérer cette portion de support dans un alésage de la portion de couplage, iii) placer la portion de couplage et la portion de support assemblés dans un moule afin de surmouler une portion dentée. Lors de l’étape ii), un interstice axial 39 est créé entre la portion de couplage 34 et la portion de support 32. Ce procédé de fabrication permet un assemblage simple des trois portions de l’élément de sortie de couple 30. La montre un actionneur 1 de système de verrouillage en stationnement d’une boîte de vitesses intégrant un élément de sortie de couple selon l’invention. Plus précisément cet actionneur 1 comprend un boîtier 10 monobloc dans lequel se trouve un moteur électrique 20 de type à courant continu sans balais. Tout autre type de moteur électrique peut être utilisé. Ce moteur électrique comprend un arbre de sortie 23. Dans le boîtier 10 se trouvent également un mécanisme réducteur 70 en liaison cinématique avec le moteur électrique 20 et deux cartes électroniques 40, 50. Le mécanisme réducteur réduit la vitesse et augmente le couple du moteur électrique 20. Le boîtier 10 est fermé au moyen d’un premier capot 12 et d’un second capot 14 (non représenté). Le premier capot 12 est fixé au boîtier 10 par l’intermédiaire de clips 13 métalliques. Le second capot 14 est fixé au boîtier 10 par tout moyen de fixation classique, par exemple des vis. Le mécanisme réducteur 70 comprend une vis sans fin 22 positionnée sur l’arbre de sortie 23 du moteur électrique 20 et engrène avec la portion dentée 33 de l’élément de sortie de couple 30. Un train d’engrenage peut éventuellement se trouver cinématiquement entre l’arbre de sortie 23 du moteur électrique 20 et l’élément de sortie de couple 30. Cet élément de sortie de couple 30 est guidé en rotation par un fût 80 du boîtier 10 et un cadre intermédiaire 90 fixé au boîtier 10. Un moyen d’étanchéité est positionné dans ce fût 80 afin d’assurer que des polluants externes n’entrent à l’intérieur de l’actionneur 1. Le boîtier 10 comprend également un connecteur électrique 15 permettant de connecter électriquement les composants internes à l’actionneur 1. Des moyens de fixation 11 sous la forme d’inserts métalliques sont disposés à plusieurs endroits du boîtier 10 afin de pouvoir le fixer à la boîte de vitesse du véhicule. Dans le cas présent, trois inserts 11 sont prévus. Le boîtier 10 présente également une cavité dans laquelle vient se loger la roue dentée et cette cavité épouse sensiblement la forme de la roue dentée 30. La montre plus précisément l’intégration de l’élément de sortie de couple 30 dans l’actionneur 1 et notamment ses moyens de guidage. L’élément de sortie de couple 30 est guidé en rotation par un premier palier 81 disposé dans le fût 80 du boîtier 10 et par un second palier 91 disposé dans une ouverture 92 d’un cadre intermédiaire 90 monté dans le boîtier 10. Le premier palier 81 est un palier lisse et le second palier 91 est un palier à collerette. Ces deux paliers 81, 91 sont optionnels, l’élément de sortie de couple 30 peut être guidé directement par le boîtier 10. Un élément d’étanchéité 16, de type joint à lèvre est disposé entre le fût 80 du boîtier 10 et l’élément de sortie de couple 30, notamment en contact avec la portion de couplage 34. La carte électronique 50 est fixée au cadre intermédiaire 90 par des moyens de fixations, notamment des vis. La carte électronique porte des éléments électroniques nécessaire à l’alimentation et au pilotage du moteur électrique 20 et porte également un élément capteur 52 afin de détecter la position angulaire de l’élément de sortie de couple 30. La portion de support 32 de l’élément de sortie de couple 30 traverse ainsi en partie axialement le cadre intermédiaire 90 afin que la cible magnétique 31 fixée à cette portion 32 soit en vis-à-vis du capteur 52 monté sur la carte électronique 50. Ainsi, selon l’architecture de l’actionneur 1 de la présente invention, la carte électronique 50, le cadre intermédiaire 90, l’élément de sortie de couple 30 avec la cible magnétique, et le fût 80 du boîtier 10 se succèdent axialement. Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec un mode de réalisation particulier, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits. Dans les revendications, les symboles de référence entre parenthèses ne doivent pas être interprétés comme une limitation de la revendication. Elément (30) de sortie de couple pour un actionneur (1), caractérisé en ce qu’il comprend une portion de couplage (34) apte à être couplée avec un élément externe, ladite portion de couplage (34) est réalisée dans un premier matériau, une portion de support (32) apte à recevoir une cible magnétique (31), ladite portion de support (32) est réalisée dans un deuxième matériau différent du premier matériau, une portion dentée (33) réalisée dans un troisième matériau différent du premier et du deuxième matériau. Elément (30) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier matériau est du métal, notamment de l’acier. Elément (30) selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le deuxième matériau présente des propriétés non magnétiques. Elément (30) selon la revendication 3, caractérisé en ce que le deuxième matériau est de l’acier inoxydable ou de l’aluminium. Elément (30) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le troisième matériau est du plastique. Elément (30) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la portion de couplage (34) forme sensiblement un arbre s’étendant selon un axe X, sa première extrémité comprend une prise (35) et sa deuxième extrémité comprend un alésage (37) dans lequel vient se loger la portion de support (32). Elément (30) selon la revendication 6, caractérisé en ce que la portion de support (32) forme sensiblement un arbre s’étendant selon l’axe X, sa première extrémité se loge en contre-forme de l’alésage (37) de la portion de couplage (34) et sa deuxième extrémité comprend une cuvette (36) apte à recevoir la cible magnétique (31). Elément (30) selon les revendications 6 et 7, caractérisé en ce que la portion dentée (33) est située axialement selon l’axe X entre la portion de couplage (34) et la portion de support (32). Elément (30) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la portion dentée (33) est surmoulée sur la portion de couplage (34) et la portion de support (32). Actionneur (1) pour un système de verrouillage en stationnement d’une boîte de vitesses de véhicule, ledit actionneur (1) comprend un boîtier (10), un moteur électrique (20) et un élément (30) de sortie de couple selon l’une des revendications précédentes, ledit élément (30) de sortie de couple étant relié cinématiquement au moteur électrique (20).