Brevet FR3143079A1 — publié le 20240614

La présente invention concerne un actionneur électromécanique (1, 1’) comprenant un moteur électrique (3) logé dans un boîtier (2), le moteur électrique (3) agissant sur un élément de sortie de couple apte à être couplé avec un élément d’une boîte de transmission d’un véhicule automobile, l’élément de sortie de couple étant relié au moteur électrique (3) par des moyens d'entraînement (4), l’élément de sortie de couple étant un arbre principal (7) configuré pour tourner autour de son axe de rotation (X) avec une première extrémité (7a) et une seconde extrémité (7b). L’actionneur (1, 1’) comprend en outre une carte électronique (13) située dans le boîtier (2), la carte électronique (13) comprend un capteur (14) qui fait face à un aimant (17) monté sur un support (16) couplé à la seconde extrémité (7b) de l'arbre principal (7) au moyen d'un premier mécanisme roto-linéaire (15). Figure pour l’abrégé : Figure 1 Actionneur électromécanique L’invention concerne un actionneur électromécanique. L’invention s’applique plus précisément au domaine des actionneurs pour un système de verrouillage en stationnement d’une boîte de vitesses de véhicule, notamment un véhicule automobile équipé 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’éléments dans la transmission des véhicules précités. Des actionneurs de ce type sont connus, par exemple dans le document ES1217209UA. Ce type d’actionneur à l’inconvénient de proposer un mécanisme complexe pour la détection de la position de l’arbre principal avec un système de roue et vis sans fin. Il est ainsi nécessaire de proposer un système plus simple à mettre en œuvre et moins onéreux tout en étant efficace. Ainsi l’invention propose un actionneur électromécanique comprenant un moteur électrique logé dans un boîtier, le moteur électrique agissant sur un élément de sortie de couple apte à être couplé avec un élément d’une transmission d’un véhicule automobile, l’élément de sortie de couple étant relié au moteur électrique par des moyens d'entraînement, l’élément de sortie de couple étant un arbre principal configuré pour tourner autour de son axe de rotation avec une première extrémité et une seconde extrémité. L’actionneur comprend en outre une carte électronique située dans le boîtier, la carte électronique comprend un capteur qui fait face à un aimant monté sur un support couplé à la seconde extrémité de l'arbre principal au moyen d'un premier mécanisme roto-linéaire. Cette conception permet une mesure fiable de la position de l’arbre principal avec une conception simple et peu onéreuse. Selon un aspect de l’invention, le capteur est de préférence un capteur à effet Hall et l’aimant est permanent et polarisé. Avantageusement, le premier mécanisme roto-linéaire est un système vis écrou. La partie vis se trouve sur l’arbre principal, plus précisément à sa seconde extrémité. La partie écrou peut être directement le support d’aimant ou indirectement liée au support d’aimant. Tout autre type de mécanisme roto-linéaire peut être utilisé en variante, par exemple un système vis à billes. Selon l’invention, l'arbre principal est relié au moteur électrique au moyen d'un système pignon roue pour effectuer la rotation de l'arbre principal. Le pignon se trouve sur l’arbre du moteur électrique et la roue se trouve sur l’élément de sortie de couple, c’est à dire l’arbre principal. De préférence, le système pignon roue est à denture droite. Selon l’invention, le premier mécanisme roto-linéaire est couplé à une surface du boîtier pour réaliser une fonction d’anti-rotation. Plus précisément, la partie écrou du premier mécanisme roto-linéaire est couplé à la surface du boîtier. Selon un mode de réalisation alternatif, le premier mécanisme roto-linéaire est associé au support d’aimant par un système de came à rainure. Cela permet de transformer le déplacement linéaire du premier mécanisme roto-linéaire en une rotation du support d’aimant. Selon une caractéristique additionnelle de l’invention, un second mécanisme roto-linéaire est couplé à la première extrémité de l'arbre principal. Le second mécanisme roto-linéaire permet de transformer le mouvement rotatif de l'arbre principal en mouvement linéaire. Le second mécanisme roto-linéaire est un système vis écrou, la partie vis se trouve sur l’arbre principal, plus précisément à sa première extrémité, et la partie écrou est un organe de poussée. Tout autre type de mécanisme roto-linéaire peut être utilisé en variante, par exemple un système vis à billes. Selon une autre caractéristique de l’invention, la course du premier mécanisme roto-linéaire est différente de la course du second mécanisme roto-linéaire. Par exemple, la course du premier mécanisme roto-linéaire et la course du second mécanisme roto-linéaire ont un ratio compris entre 0,1 et 3. En particulier, la course du premier mécanisme roto-linéaire peut-être plus petite que la course du second mécanisme roto-linéaire. Cette caractéristique permet de réduire la course du premier mécanisme roto-linéaire associé au support d’aimant et d’utiliser un capteur standard. De manière alternative, la course du premier mécanisme roto-linéaire peut être plus grande que la course du second mécanisme roto-linéaire. Cette caractéristique permet d’augmenter la précision de la mesure. De manière avantageuse, l'arbre principal est guidé en rotation pour un roulement, la bague intérieure du roulement est contact avec l'arbre principal et la bague extérieure du roulement est en contact avec le boîtier et une bride fixée au boîtier. Le roulement est de préférence à double rangée de billes car l’arbre principal est soumis à de forts efforts axiaux de l’ordre de 700N. Selon une particularité de l’invention, le moteur électrique comprend une face avant tournée vers les moyens d'entraînement et une face arrière, le boîtier comprend un bouchon amovible au niveau de la face arrière du moteur électrique. Le bouchon, une fois retiré, permet avantageusement d’accéder au moteur pour effectuer des opérations manuelle d’engagement ou de désengagement du système de verrouillage. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture qui suit d’exemples de réalisations détaillés, en référence aux figures annexées : la représente une vue en coupe d’un actionneur selon un premier mode de réalisation ; la représente une vue en perspective et en coupe partielle de l’actionneur de la ; la représente une vue en coupe d’un actionneur selon un deuxième mode de réalisation ; la représente une vue de dessus d’un actionneur sans le capot selon un troisième mode de réalisation ; la représente une vue en perspective et en coupe partielle 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 aux modes de réalisations divulgués dans la description. Dans le premier mode de réalisation illustré à la , l'actionneur électromécanique 1 comprend un moteur électrique à courant continu 3 logé à l'intérieur d'un boîtier 2 fait, par exemple, d'aluminium ou de plastique. Le moteur électrique 3 comprend une face avant 3a et une face arrière 3b. Le boîtier 2 comprend un bouchon amovible 30 au niveau de la face arrière 3b du moteur électrique 3. Le boîtier 2 peut être fixé à la boîte de transmission par l’intermédiaire d’œillets 20 de fixation. En partie supérieure, le boîtier 2 est fermé au moyen d’un capot 40, ce capot 40 comprend une membrane 50 perméable aux gaz et imperméable aux liquides. Le capot 40 intègre un connecteur électrique afin d’alimenter l’actionneur 1 en énergie électrique. Le moteur électrique 3 agit sur un organe de poussée 18 configuré pour effectuer un déplacement linéaire prédéterminé (un mouvement d'extension et de rétraction) pour entrer en contact avec un mécanisme externe (non représenté) dans la boîte de transmission. L’organe de poussée 18 est relié au moteur électrique 3 par l’intermédiaire d’un arbre principal 7 aligné axialement avec l’organe de poussée 18. L’arbre principal 7 est de préférence en métal et est configuré pour tourner autour de son axe de rotation X. Un première extrémité 7a de l’arbre principal 7, c’est-à-dire celle faisant face à l’élément de la boîte de transmission, est couplée à l’organe de poussée 18 par un mécanisme roto-linéaire 9, de sorte que l’organe de poussée 18 peut se déplacer en translation et simultanément en rotation par rapport à l'arbre principal 7 lorsque l'arbre principal 7 est en rotation. Le mécanisme roto-linéaire 9 est un système vis écrou. La première extrémité 7a de l’arbre principal 7 présente une section filetée externe qui est couplée à une section filetée présente dans un logement interne de l’organe de poussée 18. L'arbre principal 7 est relié au moteur électrique 3 par des moyens d'entraînement 4, c’est-à-dire un système pignon-roue pour effectuer la rotation de l'arbre principal 7. La roue dentée 6 du système pignon-roue est couplée de manière fixe à l'arbre principal 7 qui s'engage avec un pignon 5 monté sur un arbre du moteur électrique 3. Le moteur électrique 3 est géré au moyen d'une carte électronique 13 située dans le boîtier 2. Pour assurer un fonctionnement de l'actionneur 1, il est prévu des moyens de détection configurés pour détecter la position axiale de l’organe de poussée 18, comprenant un capteur à effet Hall 14 monté de façon permanente et connecté à la carte électronique 13 et un aimant permanent 17. Cet aimant 17 est monté sur un support 16 qui est couplé à l'arbre principal 7 au moyen d'un mécanisme roto-linéaire 15, de sorte que le support d’aimant peut se déplacer en translation par rapport à l'arbre principal 7 lorsque l'arbre principal 7 est en rotation. Le mécanisme roto-linéaire 15 est un système vis écrou. En ce qui concerne plus particulièrement le support d’aimant 16, il comprend un corps en matière plastique doté d'une zone supérieure recevant l'aimant 17 et une zone inferieure sous la forme d’un écrou fileté configuré pour s'engager avec une section filetée de la seconde extrémité 7b de l’arbre principal 7. Le support d’aimant 16 est de préférence encliqueté sur l’écrou fileté. La course des deux mécanismes roto-linéaire 9, 15 est différente. En particulier, la course du premier mécanisme roto-linéaire 15, c’est-à-dire celui associé au système de détection capteur 14 et aimant 17 est plus petite que la course du second mécanisme roto-linéaire 9 de l’organe de poussée 18. Par exemple, la course du premier mécanisme roto-linéaire 15 est de 14mm et la course du second mécanisme roto-linéaire 9 est de 22mm. De cette manière, la course du premier mécanisme roto-linéaire et la course du second mécanisme roto-linéaire ont un ratio compris entre 0,5 et 0,8. De préférence le ratio est de 0,7. Ainsi, en fonction du champ magnétique généré par l'aimant permanent 17 qui est détecté par le capteur 14, le système aura connaissance de la position exacte de l’organe de poussée 18. L'arbre principal 7 est supporté et guidé en rotation par un roulement à double rangée de billes 11. La bague intérieure du roulement 11 est contact avec l'arbre principal 7 et la bague extérieure du roulement 11 est en contact avec le boîtier 2 et une bride 10 rapportée et fixée au boîtier 2. La bride 10 sert également de guidage au second mécanisme roto-linéaire 9. Un joint à lèvre 12 est logé dans la bride 10 et se trouve axialement entre le roulement 11 et l’organe de poussée 18 afin d’empêcher que des polluants externes n’entrent dans l’actionneur 1. La permet de mieux visualiser le support d’aimant 16, notamment la zone supérieure recevant l'aimant 17 et la zone inferieure sous la forme d’écrou fileté configuré pour s'engager avec une section filetée de la seconde extrémité 7b de l’arbre principal 7. Le support d’aimant 16 a sensiblement une forme en « T » et les deux ailes du « T » du support d’aimant 16 sont en contact avec deux surfaces planes 8 du boîtier 2 pour réaliser une fonction d’anti-rotation. Le contact est linéaire avec une protubérance 81. Le boîtier 2 comprend ainsi deux surfaces planes 8 sur lesquelles viennent glisser les deux ailes du support d’aimant 16. L’aimant 17 se trouve sur l’une des deux ailes du support 16. A la différence du premier mode de réalisation, le deuxième mode de réalisation illustré à la n’intègre pas de second mécanisme roto-linéaire. Autrement dit, la première extrémité 7a de l’arbre principal 7 n’intègre pas de filetage mais seulement une surface apte à entrer en contact avec un mécanisme externe. Les autres éléments référencés sur la étant similaire à ceux de la et de la , ils ne seront pas décrits ici. Un troisième mode de réalisation est illustré sur la . A la différence des premier et deuxième modes de réalisation, le troisième mode de réalisation transforme un déplacement linéaire en une rotation. Autrement dit dans les premier et deuxième modes de réalisation l’aimant 17 subit une translation et dans le troisième mode de réalisation l’aimant 17 subit une rotation. Pour ce faire le premier mécanisme roto-linéaire 15 et plus précisément sa partie écrou fileté qui s'engage avec la section filetée de la seconde extrémité 7b de l’arbre principal 7 comprend un galet 151 qui s’engage dans une rainure 162 du support d’aimant 161. Il est ainsi formé un système de came à rainure entre le premier mécanisme roto-linéaire 15 et le support d’aimant 161. La cinématique de transmission de couple entre le moteur électrique 3 et l’arbre principal 7 est similaire aux premier et deuxième modes de réalisation. La permet de mieux visualiser le système de came à rainure entre le premier mécanisme roto-linéaire 15 et le support d’aimant 161. Il est visible que le support d’aimant 161 est en partie logé dans une cuvette du boitier 2 afin de bloquer la translation du support d’aimant 161 et ainsi le forcer à pivoter selon l’axe Z. La rainure 162 du support d’aimant 161 est de forme oblongue. Le galet 151 est issue de matière avec la partie écrou fileté du premier mécanisme roto-linéaire 15. En fonctionnement, lorsque la partie écrou fileté du premier mécanisme roto-linéaire 15 translate le support d’aimant 161 pivote selon l’axe Z. Il est ainsi possible de récupérer la position de l’organe de pousser en détectant la rotation de l’aimant 17 associé à un capteur 14 non représenté sur cette figure. Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec deux modes de réalisations particuliers, 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 électromécanique (1, 1’, 1’’) comprenant un moteur électrique (3) logé dans un boîtier (2), le moteur électrique (3) agissant sur un élément de sortie de couple apte à être couplé avec un élément d’une boîte de transmission d’un véhicule automobile, l’élément de sortie de couple étant relié au moteur électrique (3) par des moyens d'entraînement (4), l’élément de sortie de couple étant un arbre principal (7) configuré pour tourner autour de son axe de rotation (X) avec une première extrémité (7a) et une seconde extrémité (7b), l’actionneur (1, 1’) comprend en outre une carte électronique (13) située dans le boîtier (2), la carte électronique (13) comprend un capteur (14) qui fait face à un aimant (17) monté sur un support (16, 161) couplé à la seconde extrémité (7b) de l'arbre principal (7) au moyen d'un premier mécanisme roto-linéaire (15). Actionneur électromécanique (1, 1’, 1’’) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre principal (7) est relié au moteur électrique (1) au moyen d'un système pignon (5) roue (6) pour effectuer la rotation de l'arbre principal (7). Actionneur électromécanique (1, 1’, 1’’) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le premier mécanisme roto-linéaire (15) est couplé à une surface (8) du boîtier (2) pour réaliser une fonction d’anti-rotation. Actionneur électromécanique (1’’) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce le premier mécanisme roto-linéaire (15) est associé au support d’aimant (161) par un système de came à rainure (151, 162). Actionneur électromécanique (1, 1’, 1’’) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’un second mécanisme roto-linéaire (9) est couplé à la première extrémité (7a) de l'arbre principal (7). Actionneur électromécanique (1, 1’, 1’’) selon la revendication 5, caractérisé en ce que la course du premier mécanisme roto-linéaire (15) est différente de la course du second mécanisme roto-linéaire (9). Actionneur électromécanique (1, 1’, 1’’) selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que la course du premier mécanisme roto-linéaire (15) est plus petite que la course du second mécanisme roto-linéaire (9) ou la course du premier mécanisme roto-linéaire (15) est plus grande que la course du second mécanisme roto-linéaire (9). Actionneur électromécanique (1, 1’, 1’’) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'arbre principal (7) est guidé en rotation pour un roulement (11), la bague intérieure du roulement (11) est contact avec l'arbre principal (7) et la bague extérieure du roulement (11) est en contact avec le boîtier (2) et une bride (10) fixée au boîtier (2). Actionneur électromécanique (1, 1’, 1’’) selon la revendication 8, caractérisé en ce que le roulement (11) est à double rangée de billes. Actionneur électromécanique (1, 1’, 1’’) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moteur électrique (3) comprend une face avant (3a) tournée vers les moyens d'entraînement (4) et une face arrière (3b), le boîtier (2) comprend un bouchon amovible (30) au niveau de la face arrière du moteur électrique (3b).