Brevet FR3147846A1 — publié le 20241018

La présente invention concerne un actionneur (1) électromécanique comprenant un boîtier (20), un moteur électrique (2), un système de transmission de puissance par engrenages, un élément de sortie de couple (7) mobile en rotation autour d’un axe Z entre deux positions extrêmes et un élément support (10, 30), ledit système de transmission de puissance par engrenages comprend au moins un arbre (5) avec un système de vis sans fin (51) mobile en rotation autour d’un axe X, le boîtier (20) et l’élément support (10, 30) comprennent chacun deux demi-paliers (11, 12, 21, 22) séparés axialement de sorte que lorsque l’élément support (10, 30) est assemblé au boîtier (20) l’arbre (5) est guidé en rotation par deux paliers séparés axialement. Selon l’invention, les deux demi-paliers du boîtier (21, 22) et de l’élément support (11, 12) coopèrent par complémentarité de forme. Figure pour l’abrégé : Figure 1 Actionneur électromécanique L’invention concerne un actionneur électromécanique. Plus précisément, l’invention concerne 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. La boîte de vitesses ou le réducteur seront plus généralement appelés boîte de transmission. 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 transmission au moyen d’un levier venant en prise avec une denture de la boîte de transmission. L’invention s’applique également au domaine des actionneurs pour un système de connexion/déconnexion d’organes mobiles dans la boîte de transmission des véhicules précités tels que par exemple fourchettes, synchroniseurs, sélecteurs, etc... Des actionneurs de ce type sont connus et sont classiquement conçus avec un système d’engrenage roue dentée et vis sans fin pour transmettre le mouvement de rotation d’un moteur électrique à un élément de sortie de couple de l’actionneur. Un tel actionneur est décrit dans la demande US 2019383391 A1. Cet actionneur comprend un boîtier, un moteur électrique, un système de transmission de puissance par engrenages avec un système de vis sans fin et un élément de sortie de couple mobile en rotation entre une position de verrouillage et une position de déverrouillage. Cet actionneur de l’art antérieur présente un premier inconvénient au niveau de la fixation de l’arbre comprenant la vis sans fin. Cet arbre est supporté et guidé en rotation uniquement par le boîtier par l’intermédiaire d’un roulement et d’un palier. Cette conception présente l’inconvénient d’être complexe et coûteuse en raison d’un nombre élevé de composants. De plus, tous les efforts générés par la vis sans fin sont repris uniquement par le boîtier ce qui génère des contraintes élevées au niveau des fixations de l’arbre sur le boîtier. Un autre inconvénient existe au niveau de l’arrêt axial de l’arbre de la vis sans fin. L’arrêt axial est effectué par des composants additionnels, notamment le roulement ou le palier, ce qui engendre un surcoût et un surpoids. Il existe ainsi un besoin d’améliorer l’actionneur existant afin de proposer une conception plus simple avec peu de composants afin d’obtenir un actionneur léger et relativement peu coûteux. Ainsi, l’invention propose un actionneur électromécanique comprenant un boîtier, un moteur électrique, un système de transmission de puissance par engrenages, un élément de sortie de couple mobile en rotation autour d’un axe Z entre deux positions extrêmes et un élément support, ledit système de transmission de puissance par engrenages comprend au moins un arbre avec un système de vis sans fin mobile en rotation autour d’un axe X, le boîtier et l’élément support comprennent chacun deux demi-paliers séparés axialement de sorte que lorsque l’élément support est assemblé au boîtier l’arbre est guidé en rotation par deux paliers séparés axialement. Les deux demi-paliers du boîtier et de l’élément support coopèrent par complémentarité de forme. Cet agencement permet de monter l'arbre avec la vis sans fin directement sur le boîtier et l’élément support sans aucun élément additionnel tel qu’un palier, un roulement ou une bague pour le guidage en rotation de l’arbre. Cela évite ainsi un processus d'assemblage complexe. De plus, les efforts générés par la vis sans fin sont répartis uniformément entre le boîtier et l’élément support, et non plus seulement sur un élément de l’actionneur. Dans le cas d’un actionneur pour un système de verrouillage en stationnement d’une boîte de transmission de véhicule, les deux positions extrêmes sont une position de verrouillage et une position de déverrouillage. Selon l’invention, chaque demi-palier du boîtier et de l’élément support comprend au moins une empreinte positive et/ou une empreinte négative. Par exemple, l’empreinte positive est sur le demi-palier du boîtier et l’empreinte négative est sur le demi-palier de l’élément support. De préférence chaque demi-palier comprend deux empreintes localisées de part et d’autre de la surface concave recevant l’arbre. Selon une caractéristique de l’invention, les empreintes ont des surfaces d’arrêt planes permettant une immobilisation de l’élément support par rapport au boîtier selon l’axe X et selon un axe Y transversal à l’axe X. De préférence, l’empreinte positive ou négative est de forme cubique ou cuboïde (prisme rectangulaire ou parallélépipède rectangle). L’obtention de surfaces planes est plus simple à réaliser avec un procédé de moulage par injection par comparaison avec des surfaces rondes, par exemple des pions. De manière avantageuse, les faces en contact de chaque demi-palier du boîtier et de l’élément support ont dans le plan XY une forme de « U ». Cette forme permet un blocage dans deux directions. Selon l’invention, l’arbre comprend une roue dentée qui engrène avec un pignon moteur du moteur électrique, ledit arbre comprend un épaulement servant d’arrêt axial de l’arbre contre une face d’un des paliers. Cet agencement permet de boquer axialement l'arbre par rapport au boîtier et l’élément support sans aucun élément additionnel tel qu’un circlip, un palier ou un roulement. Cela évite ainsi un processus d'assemblage complexe. Selon l’invention, la roue dentée, l’épaulement et une portion de guidage en rotation sont surmoulés sur l’arbre, ladite portion est située axialement selon l’axe X entre la roue dentée et l’épaulement. Cette conception permet un assemblage simple de l’actionneur. Selon une caractéristique additionnelle de l’invention, le système de vis sans fin de l’arbre engrène avec l’élément de sortie de couple via un secteur denté monobloc avec l’élément de sortie de couple. Selon l’invention, le moteur électrique est logé dans le boîtier et s’étend selon un axe X’ parallèle à l’axe X, l’élément de support comprend des moyens de connexion électrique afin d’alimenter le moteur électrique en énergie électrique et des moyens de blocage du moteur électrique dans le boîtier. Selon l’invention, l’élément support est un cadre intermédiaire ou un couvercle. Avantageusement, le couvercle vient se fixer sur le boîtier afin de délimiter un volume interne dans lequel de trouvent le moteur électrique, le système de transmission de puissance par engrenages, le cadre intermédiaire et l’élément de sortie de couple. De manière préférée, le cadre intermédiaire est fixé sur le boîtier par au moins un moyen de fixation, par exemple une vis. Selon une autre caractéristique de l’invention, le cadre intermédiaire comprend une ouverture coaxiale à l’axe de rotation de l’élément de sortie de couple, afin de permettre le passage d’un système de détection de la position angulaire de l’élément de sortie de couple. Le système de détection comprend un aimant disposé sur l’élément de sortie de couple et un capteur disposé sur une carte électronique fixée au cadre intermédiaire. Avantageusement, le boîtier guide en rotation l’élément de sortie de couple. Selon l’invention, le boîtier et l’élément support, notamment le cadre intermédiaire sont en plastique. Le couvercle est également en plastique. 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 en perspective éclatée de l’actionneur selon l’invention ; la représente une vue de dessous en perspective de l’élément support ; la représente une vue en coupe de l’actionneur de la sans le couvercle. 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 se référant à la , l’actionneur 1 comprend principalement un boîtier 20, un moteur électrique d’entrainement 2, un système de transmission de puissance par engrenages, un cadre intermédiaire 10, un élément de sortie de couple 7, une carte électronique 60 et un couvercle 30. Le système de transmission de puissance par engrenages réduit la vitesse et augmente le couple du moteur électrique 2. Le système de transmission de puissance par engrenages comprend un pignon moteur 3 monté sur l’arbre de sortie du moteur électrique 2, une roue dentée 4 qui engrène avec le pignon moteur 3, un arbre 5 avec une vis sans fin 51 qui est lié à la roue dentée 4, l’arbre 5 s’étend selon un axe X, un secteur denté 6 qui engrène avec la vis sans fin 51. L’élément de sortie de couple 7 est monobloc avec le secteur denté 6. Le moteur électrique 2 est logé dans le boîtier 20 et s’étend selon un axe X’ parallèle à l’axe X de l’arbre 5. Le moteur électrique 2 comprend une face avant et une face arrière. La face avant et la face arrière comprennent chacune une protrusion cylindrique correspondant à une complémentarité de forme avec un roulement interne au moteur électrique 2. Le boîtier 20 et le couvercle 30 forment, une fois assemblés entre eux, un volume interne dans lequel sont logés le moteur électrique 2, le système de transmission de puissance par engrenages, le cadre intermédiaire 10, l’élément de sortie de couple 7 et la carte électronique 60. Le boîtier 20 et le couvercle 30 peuvent être assemblés entre eux par tous types de fixation étanche, par exemple vissage, collage ou par soudure laser, ultrasons. Le boîtier 20 et le couvercle 30 sont réalisés en plastique, notamment en PBT renforcé en fibre de verre. Une membrane semi-perméable, c’est-à-dire perméable aux gaz et imperméable aux liquides est logée dans le boîtier 20 ou dans le couvercle 30 afin de réguler automatiquement la pression à l’intérieur de l’actionneur 1. Le couvercle 30 comprend également un connecteur électrique 31 afin de relier l’actionneur 1 à une source électrique du véhicule. La carte électronique 60 est à la fois reliée au connecteur électrique 31 et au moteur électrique 20 via des broches conductrices traversant le cadre intermédiaire 10. Le boîtier est apte à être fixé à une boîte de transmission du véhicule par l’intermédiaire de moyens de fixations traversant des ouvertures du boîtier 20. Le boîtier 20 est ainsi positionné de manière précise avec la boîte de transmission. L’élément de sortie de couple 7 est réalisé sous la forme d’un arbre dont une extrémité a la forme d’une prise femelle en étoile dans laquelle est apte à venir s’engager une tige d'actionnement (non représentée) d’un système de verrouillage de sorte à verrouiller ou déverrouiller une denture de la boîte de transmission (non représentée) via un levier d’actionnement ou loquet (non représenté). De manière alternative, l’élément de sortie de couple 7 peut être réalisé sous la forme d’une prise mâle. Le boîtier 20 comprend une ouverture sous la forme d’un fût de guidage dans laquelle vient se monter l’élément de sortie de couple 7. Grace à un tolérancement précis entre l’ouverture et l’élément de sortie de couple 7, un guidage en rotation précis permet à l’élément de sortie de couple 7 de se mouvoir entre une position de verrouillage et une position de déverrouillage. Le boîtier 20 et le cadre intermédiaire 10 comprennent chacun deux demi-paliers 11, 12, 21, 22 séparés axialement selon l’axe X de sorte que lorsque le cadre intermédiaire 10 est assemblé au boîtier 20 l’arbre 5 est guidé en rotation par deux paliers séparés axialement. Les deux demi-paliers du boîtier 21, 22 et du cadre intermédiaire 11, 12 coopèrent par complémentarité de forme. A cet effet, chaque demi-palier du boîtier 21, 22 et du cadre intermédiaire 11, 12 comprend au moins une empreinte positive ou une empreinte négative. Dans le mode de réalisation ici décrit, les demi-palier du boîtier 20 ont des empreintes positives 211, 221 et les demi-palier du cadre intermédiaire ont des empreintes négatives 111, 121 qui sont visibles sur la . Il est tout à fait possible de prévoir de manière alternative que les demi-palier du boîtier 20 aient des empreintes positives et négatives et que les demi-palier du cadre intermédiaire 10 aient des empreintes positives et négatives. Les empreintes 111, 121, 211, 221 ont des surfaces d’arrêt planes permettant une immobilisation du cadre intermédiaire 10 par rapport au boîtier 20 selon l’axe X et selon un axe Y transversal à l’axe X. Les faces en contact de chaque demi-palier du boîtier 21, 22 et du cadre intermédiaire 11, 12 ont dans le plan XY une forme de « U ». Chaque demi-palier comprend une surface concave pour recevoir l’arbre 5. La permet de mieux visualiser le cadre intermédiaire 10 et notamment les empreintes négatives 111, 121 des deux demi-paliers. Le cadre intermédiaire 10 comprend des moyens de connexion électrique 13, sous forme de broches, traversant de part et d’autre le cadre intermédiaire afin d’alimenter le moteur électrique 2 en énergie électrique. Le cadre intermédiaire comprend également des moyens de blocage 13, 14 du moteur électrique dans le boîtier 20. Ces moyens de blocage 13, 14 s’étendent sous la forme d’excroissance et viennent en prise avec la face avant et la face arrière du moteur électrique 2 par une complémentarité de forme. Le moteur électrique 2 est ainsi bloqué axialement selon l’axe X et transversalement selon l’axe Y. Le cadre intermédiaire 10 comprend en outre une ouverture 9 coaxiale à l’axe de rotation Z de l’élément de sortie de couple 7, afin de permettre le passage d’un système de détection de la position angulaire de l’élément de sortie de couple 7. Le système de détection comprend un aimant 8 disposé sur l’élément de sortie de sortie de couple 7 et un capteur disposé sur la carte électronique 60 fixée sur le cadre intermédiaire 10. L’aimant 8 peut être collé, encliqueté, vissé ou surmoulé à l’élément de sortie de couple 7. L’élément de sortie de couple 7 traverse le support intermédiaire 10 de part et d’autre. La carte électronique 60 est fixée sur le cadre intermédiaire 10 sur la face opposée à la face où se trouvent les deux demi-paliers 11, 12. Le cadre intermédiaire comprend également des ouvertures afin de laisser passer des moyens de fixation du cadre au boîtier. La permet de mieux visualiser le guidage en rotation de l’arbre 5 ainsi que son arrêt axial. Sur cette , le couvercle n’est pas représenté. L’arbre 5 comprend à cet effet un épaulement 42 servant d’arrêt axial selon l’axe X de l’arbre 5 contre une face d’un des paliers 11, 12. La roue dentée 4, l’épaulement 42 et une portion 41 de guidage en rotation sont surmoulés sur l’arbre 5, ladite portion 41 est située axialement entre la roue dentée 4 et l’épaulement 42. L’arbre 5 est ainsi pris en sandwich entre le boîtier 20 et le cadre intermédiaire 10. L’arbre est de préférence en métal. Ainsi, le premier guidage en rotation est un contact plastique sur plastique du fait du surmoulage de la portion 41 et le deuxième guidage en rotation est un contact plastique sur métal. De la graisse peut être ajoutée entre l’arbre 5 et les paliers afin de prévenir l’usure et faciliter la rotation. 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. Actionneur (1) électromécanique comprenant un boîtier (20), un moteur électrique (2), un système de transmission de puissance par engrenages, un élément de sortie de couple (7) mobile en rotation autour d’un axe Z entre deux positions extrêmes et un élément support (10, 30), ledit système de transmission de puissance par engrenages comprend au moins un arbre (5) avec un système de vis sans fin (51) mobile en rotation autour d’un axe X, le boîtier (20) et l’élément support (10, 30) comprennent chacun deux demi-paliers (11, 12, 21, 22) séparés axialement de sorte que lorsque l’élément support (10, 30) est assemblé au boîtier (20) l’arbre (5) est guidé en rotation par deux paliers séparés axialement, caractérisé en ce que les deux demi-paliers du boîtier (21, 22) et de l’élément support (11, 12) coopèrent par complémentarité de forme. Actionneur (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque demi-palier du boîtier (21, 22) et de l’élément support (11, 12) comprend au moins une empreinte positive (211, 221) et/ou une empreinte négative (111, 121). Actionneur (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que les empreintes (111, 121, 211, 221) ont des surfaces d’arrêt planes permettant une immobilisation de l’élément support (10, 30) par rapport au boîtier (20) selon l’axe X et selon un axe Y transversal à l’axe X. Actionneur (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que les faces en contact de chaque demi-palier du boîtier (21, 22) et de l’élément support (11, 12) ont dans le plan XY une forme de « U ». Actionneur (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’arbre (5) comprend une roue dentée (4) qui engrène avec un pignon moteur (3) du moteur électrique (2), ledit arbre (5) comprend un épaulement (42) servant d’arrêt axial de l’arbre (5) contre une face d’un des paliers. Actionneur (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que la roue dentée (4), l’épaulement (42) et une portion (41) de guidage en rotation sont surmoulés sur l’arbre (5), ladite portion (41) est située axialement selon l’axe X entre la roue dentée (4) et l’épaulement (42). Actionneur (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système de vis sans fin (51) de l’arbre (5) engrène avec l’élément de sortie de couple (7) via un secteur denté (6) monobloc avec l’élément de sortie de couple (7). Actionneur (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moteur électrique (2) est logé dans le boîtier (20) et s’étend selon un axe X’ parallèle à l’axe X, l’élément de support (10, 30) comprend des moyens de connexion électrique (13) afin d’alimenter le moteur électrique (2) en énergie électrique et des moyens de blocage (13, 14) du moteur électrique dans le boîtier (20). Actionneur (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’élément support est un cadre intermédiaire (10) ou un couvercle (30). Actionneur (1) selon la revendication 9 lorsque l’élément support est un cadre intermédiaire (10), caractérisé en ce que le cadre intermédiaire (10) comprend une ouverture (9) coaxiale à l’axe de rotation de l’élément de sortie de couple (7), afin de permettre le passage d’un système de détection de la position angulaire de l’élément de sortie de couple (7), le système de détection comprend un aimant (8) disposé sur l’élément de sortie de couple (7) et un capteur disposé sur une carte électronique (60) fixée sur le cadre intermédiaire (10).