Brevet FR3164420A1 — publié le 20260116

La présente invention concerne un ensemble comprenant un dispositif d’actionnement (100) et un système de transmission (200) d’un véhicule automobile, le dispositif d’actionnement (100) comprend un boitier d’actionnement (10), un moteur électrique (11), un arbre moteur (19) rotatif selon un axe Y, un élément de sortie de couple (50), un mécanisme réducteur (20) disposé entre l’arbre moteur (19) et l’élément de sortie de couple (50), le système de transmission (200) comprend un boitier de transmission (60), un manchon coulissant (80) mobile axialement entre deux positions extrêmes selon un axe X sensiblement perpendiculaire à l’axe Y, le manchon coulissant (80) comprend un logement de réception (81) de l’élément de sortie de couple (50), le mécanisme réducteur (20) du dispositif d’actionnement (100) comprend un pignon moteur (23) lié en rotation à l’arbre moteur (19), une première roue dentée (30) qui engrène en permanence avec le pignon moteur (23) et l’élément de sortie de couple (50), une deuxième roue dentée (40) qui engrène en permanence avec le pignon moteur (23) et l’élément de sortie de couple (50). Figure pour l’abrégé : Figure 1 Dispositif d’actionnement et système de transmission d’un véhicule L’invention concerne le domaine des dispositifs d’actionnement pour système de transmission. L’invention trouve un intérêt particulier dans le domaine des véhicules automobiles, notamment des véhicules électriques ou hybrides. Les véhicules électriques ou hybrides à quatre roues motrices sont équipés de moteurs électriques à l'avant et à l'arrière, qui sont généralement divisés en un moteur d'entraînement principal et un moteur d'entraînement auxiliaire qui, dans certains cas, peut être inactif. Par exemple, le moteur auxiliaire peut être enclenché lors d'une accélération ou dans certaines conditions particulières. Toutefois, lorsque ce moteur auxiliaire cesse de fonctionner, les roues continuent d'entraîner le différentiel auxiliaire, qui fait tourner tous les mécanismes d'entraînement qui lui sont reliés, ainsi que le moteur, ce qui entraîne des pertes de puissance. Afin d'améliorer l'efficacité, des dispositifs d’actionnement, appelé aussi mécanisme de déconnexion sont ajoutés au groupe motopropulseur des véhicules électriques pour réduire les pertes par traînée. Les dispositifs d’actionnement sont par exemple inséré dans un système de transmission du type embrayage de connexion intercalé entre la sortie d’un réducteur de vitesse et une roue du véhicule. Alternativement, le dispositif d’actionnement est par exemple utilisé en complément d’une fourchette d’actionnement pour le changement d’un rapport de vitesses au sein d’une boite de vitesses. Il est connu un actionneur pour connecter et déconnecter un embrayage de connexion entre deux arbres coaxiaux au moyen d'une douille axialement mobile. L’actionneur comprend un moteur électrique et l'arbre du moteur est relié à une tige d'actionnement rotative. Cette tige est munie à son extrémité d'un excentrique qui coopère avec la douille d'embrayage. La rotation de la tige d'actionnement au moyen du moteur électrique entraîne un accouplement ou un désaccouplement de l'embrayage de connexion. Entre le moteur électrique et l’excentrique se trouve un mécanisme réducteur sous la forme d’un train épicycloïdal. Ce mécanisme est complexe, difficile à assembler et relativement coûteux. Il est ainsi nécessaire de proposer une solution permettant de remédier aux problème précités en proposant un dispositif d’actionnement associé à un système de transmission qui soit relativement simple, facile à assembler et robuste. Ainsi l’invention propose un ensemble comprenant un dispositif d’actionnement et un système de transmission d’un véhicule automobile, - le dispositif d’actionnement comprend un boitier d’actionnement, un moteur électrique, un arbre moteur rotatif selon un axe Y, un élément de sortie de couple, un mécanisme réducteur disposé entre l’arbre moteur et l’élément de sortie de couple, - le système de transmission comprend un boitier de transmission, un manchon coulissant mobile axialement entre deux positions extrêmes selon un axe X sensiblement perpendiculaire à l’axe Y, le manchon coulissant comprend un logement de réception de l’élément de sortie de couple, le mécanisme réducteur du dispositif d’actionnement comprend un pignon moteur lié en rotation à l’arbre moteur, une première roue dentée qui engrène en permanence avec le pignon moteur et l’élément de sortie de couple, une deuxième roue dentée qui engrène en permanence avec le pignon moteur et l’élément de sortie de couple. Cette conception simple du mécanisme réducteur avec deux roues dentées identiques montées en parallèle permet de créer deux chemins de couple depuis le pignon moteur vers l’élément de sortie de couple afin de minimiser les efforts appliqués aux dentures et d’équilibrer les efforts appliqués sur le pignon moteur et sur l’élément de sortie de couple. De plus, les roues dentées permettent la fonction réversibilité, c’est-à-dire que le mécanisme réducteur peut encaisser les potentiels rejets d’accouplement ou de désaccouplement du système de transmission. Ainsi, les chocs générés par le système de transmission ne sont pas répercutés à la cinématique ce qui garantit un bon fonctionnement de l’ensemble dans le temps. Bien entendu, l’invention ne se limite pas à l’emploi de deux roues dentées identiques montées en parallèle, mais doit être compris comme un minimum de roues dentées. Par exemple, l’emploi de trois ou quatre roues dentées montées en parallèle est tout à fait possible sans dévier de l’idée principale de minimiser les efforts appliqués aux dentures. Au sens de l’invention, le mécanisme réducteur signifie que la vitesse de rotation de l’élément de sortie de couple est réduite par rapport à la vitesse de rotation du pignon moteur, ce qui permet d’augmenter le couple. Par exemple, le rapport de réduction du mécanisme réducteur est de 12:1. D’autres rapports de réductions sont envisageables en fonction du couple à transmettre. Selon l’invention, l’élément de sortie de couple comprend une denture et un profil d’actionnement coopérant avec le logement de réception du manchon coulissant. De préférence, la denture est située à la périphérie de l’élément de sortie de couple à une première extrémité axiale et le profil d’actionnement est situé à une seconde extrémité axiale. De préférence, la denture est obtenue de matière avec l’élément de sortie de couple. Selon l’invention, la première roue dentée est à double étage, le premier étage engrène avec le pignon moteur et le second étage engrène avec l’élément de sortie de couple. La deuxième roue dentée est également à double étage, le premier étage engrène avec le pignon moteur et le second étage engrène avec l’élément de sortie de couple. Les deux roues dentées sont identiques, c’est-à-dire qu’elles ont le même nombre de dents pour les deux étages afin d’obtenir le même rapport de réduction. De préférence, les deux roues dentées sont réalisées en plastique ou en métal. De préférence, les deux roues dentées ont des dentures droites. Selon l’invention, la première roue dentée est rotative autour d’un premier pion et la deuxième roue dentée est rotative autour d’un deuxième pion. Le premier pion et le deuxième pion sont emmanchés dans boitier de transmission. En variante, les pions peuvent être seulement emmanchés dans le boitier d’actionnement. Dans une autre variante, les pions peuvent être emmanchés à la fois dans le boitier d’actionnement et dans le boitier de transmission. Selon une caractéristique additionnelle de l’invention, une cavité est formée à l’interface du boitier d’actionnement et du boitier de transmission et le mécanisme réducteur est disposé dans cette cavité. Selon une autre caractéristique de l’invention, le profil d’actionnement de l’élément de sortie de couple est une came ou un excentrique. Le profil d’actionnement peut être obtenu de matière avec l’élément de sortie de couple ou bien rapporté et maintenu avec des moyens de fixation. Avantageusement, l’élément de sortie de couple comprend deux butées d’apprentissage ménagées au niveau de la denture et espacées angulairement. De manière avantageuse, l’élément de sortie de couple est rotatif selon l’axe Y et guidé en rotation par le boitier de transmission. Un palier de guidage est avantageusement intercalé entre le boitier de transmission et l’élément de sortie de couple. Selon l’invention, le manchon coulissant est une pièce de révolution autour de l’axe X et le logement de réception est une rainure circonférentielle. La rainure circonférentielle est définie par deux murets qui servent de surface de contact au profil d’actionnement de l’élément de sortie de couple. Selon l’invention, le manchon coulissant comprend au moins une première cannelure de connexion agencée pour coupler en rotation un arbre menant et une deuxième cannelure de connexion agencée pour coupler un arbre mené. Les première et deuxième cannelures de connexion sont engagées lorsque le manchon coulissant est dans une première position extrême d’accouplement et l’une des première et deuxième cannelures de connexion est désengagée lorsque le manchon coulissant est dans une deuxième position extrême de désaccouplement. 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 FIG. 1 représente une vue en coupe d’un ensemble comprenant un dispositif d’actionnement et un système de transmission selon l’invention; la FIG. 2 représente une vue en perspective du mécanisme réducteur du dispositif d’actionnement; 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. Dans la description et les revendications, on utilisera, les termes "externe" et "interne" ainsi que les orientations "axiale" et "radiale" pour désigner, selon les définitions données dans la description, des éléments du système de transmission. Par convention, l'orientation "radiale" est dirigée orthogonalement à l'axe principal X de rotation du système de transmission déterminant l'orientation "axiale" et, de l'intérieur vers l'extérieur en s'éloignant dudit axe, l'orientation "circonférentielle" est dirigée orthogonalement à l'axe principal X et orthogonalement à la direction radiale. La FIG. 1 illustre un ensemble comprenant un dispositif d’actionnement 100 et un système de transmission 200. Le système de transmission 200 est ici un embrayage de connexion entre deux arbres 70, 90 qui est utilisé, dans une chaîne de transmission d’un véhicule, pour transmettre un couple provenant d’un moteur électrique ou thermique, non illustré, vers un arbre de roue d’un véhicule automobile. Un tel système de transmission peut, par exemple, faire partie d’une chaîne de transmission auxiliaire apte à transmettre un couple d’un moteur auxiliaire du véhicule, tel qu’un moteur électrique, vers un essieu arrière ou avant d’un véhicule tandis qu’une chaîne de transmission primaire est apte à transmettre un couple d’un moteur principal, par exemple un moteur thermique, vers les arbres de roue d’un autre essieu du véhicule. Lorsque le moteur auxiliaire est inactif, il n’y a pas d’intérêt à le laisser connecté à la roue du véhicule. On désengage alors l’embrayage de connexion. Le système de transmission 200 est intercalé cinématiquement entre un réducteur de vitesse (non visible) et l’arbre de roue du véhicule (non visible). L’arbre de sortie du réducteur de vitesse est appelé arbre menant 70 et est rotatif autour de l’axe X. L’arbre menant 70 du système de transmission 200 comprend une première cannelure externe 71 usinée sur son extrémité. Le système de transmission 200 comprend également un arbre mené 90 de transmission coaxial à l’arbre menant 70 comprenant une deuxième cannelure externe 91. Dans l’exemple de la FIG. 1 , l’arbre mené 90 est inséré dans l’arbre menant 70 et guidé en rotation grâce à un roulement 62. L’arbre mené 90 de transmission comprend une cannelure interne de sortie de couple 92 liée en rotation avec l’arbre de roue du véhicule (non visible). Le système de transmission 200 comprend un boitier de transmission 60, un manchon coulissant 80 mobile axialement entre deux positions extrêmes selon l’axe X. Le manchon coulissant 80 permet d’accoupler ou désaccoupler les deux arbres 70, 90 réalisant ainsi la fonction d’un embrayage de connexion. L’arbre menant 70 est guidé en rotation dans le boitier de transmission 60 par un roulement 61. L’arbre mené 90 est guidé en rotation dans le boitier de transmission 60 par un roulement 63. Afin d’actionner le manchon coulissant 80, c’est-à-dire afin de le faire coulisser le long de l’axe X on utilise un dispositif d’actionnement 100 alimenté électriquement. Le dispositif d’actionnement 100 comprend un boitier d’actionnement 10 dans lequel est logé un moteur électrique 11 comprenant un stator 12 et un rotor 13. Le moteur électrique 11 est de préférence un moteur électrique à courant continu sans balais. Le rotor 13 est couplé à un arbre moteur 19 rotatif selon un axe Y sensiblement perpendiculaire à l’axe X. L’arbre moteur 19 est guide en rotation par un premier roulement 17 emmanché dans une paroi transversale 14 et par un deuxième roulement 18 emmanché dans le boitier d’actionnement 10. Le stator 12 du moteur électrique 11 est relié à une carte électronique 15 qui permet de piloter le moteur électrique 11. La carte électronique 15 se trouve dans un espace électronique défini entre la paroi transversale 14 et un couvercle 16. Le couvercle 16 comprend un connecteur électrique. La paroi transversale 14 et le couvercle 16 sont réalisés de préférence en plastique. Cet espace électronique se trouve axialement selon l’axe Y à une extrémité du boitier d’actionnement 10 opposée au système de transmission 200. A l’autre extrémité axiale du boitier d’actionnement 10 se trouve l’élément de sortie de couple 50 du dispositif d’actionnement 100. Un mécanisme réducteur 20 est disposé entre l’arbre moteur 19 et l’élément de sortie de couple 50. Une cavité est formée à l’interface du boitier d’actionnement 10 et du boitier de transmission 60, le mécanisme réducteur 20 est disposé dans cette cavité. Le mécanisme réducteur 20 sera décrit plus précisément en lien avec la FIG. 2 . L’élément de sortie de couple 50 comprend une denture 51 et un profil d’actionnement 54 réalisé sous la forme d’une came ou d’un excentrique. La denture 51 et le profil d’actionnement 54 sont réalisés de matière avec l’élément de sortie de couple 50. En d’autres termes ils sont monobloc. Le boitier d’actionnement 10 est rapporté sur le boitier de transmission 60. Le boitier de transmission 60 est de forme cylindrique d’axe confondu avec l’axe X et comporte une ouverture de passage de l’élément de sortie de couple 50 du dispositif d’actionnement 100. L’élément de sortie de couple 50 est rotatif selon l’axe Y et guidé en rotation par le boitier de transmission 60 par l’intermédiaire d’un palier monté dans l’ouverture. Le boitier de transmission 60 est rapporté sur un carter du réducteur de vitesse du véhicule. Le boitier d’actionnement 10 peut être réalisé en plastique ou en métal. Le boitier de transmission 60 est réalisé en métal. Le manchon coulissant 80 comprend un logement de réception 81 de l’élément de sortie de couple 50. Plus précisément, le profil d’actionnement 54 de l’élément de sortie de couple 50 coopère avec le logement de réception 81 du manchon coulissant 80. Le manchon coulissant 80 se déplace axialement selon l’axe X entre ses deux positions extrêmes lorsque l’élément de sortie de couple 50 pivote autour de son axe de rotation Y. Le manchon coulissant 80 comprend au moins une première cannelure interne de connexion 83 agencée pour coupler en rotation l’arbre menant 70 et une deuxième cannelure interne de connexion 84 agencée pour coupler l’arbre mené 90. Les première et deuxième cannelures de connexion 83, 84 étant engagées lorsque le manchon coulissant 80 est dans une première position extrême d’accouplement et l’une des première et deuxième cannelures de connexion 83, 84 étant désengagée lorsque le manchon coulissant 80 est dans une deuxième position extrême de désaccouplement. Les première et deuxième cannelures de connexion 83, 84 sont engagées respectivement dans la première cannelure externe 71 de l’arbre menant 70 et la deuxième cannelure externe 91 de l’arbre mené 90 lorsque le manchon coulissant 80 est dans une première position extrême, cette première position extrême étant appelée position extrême d’accouplement. La deuxième cannelure de connexion 84 est désengagée de la deuxième cannelure externe 91 de l’arbre mené 90 lorsque le manchon coulissant 80 est dans une seconde position extrême, cette seconde position extrême étant appelée position extrême de désaccouplement. Dans le mode de réalisation présenté à la FIG. 1 , le manchon coulissant 80 est une pièce de révolution autour de l’axe principal X. le manchon coulissant 80 est entraîné en rotation par l’arbre menant 70 par l’intermédiaire de la cannelure interne 83 qui engrène avec la première cannelure externe 71. Comme le logement de réception 81 est réalisé sous la forme d’une gorge annulaire, un mouvement relatif de rotation selon l’axe principal X entre le logement de réception 81 et le profil d’actionnement 54 est possible. Dans l’exemple de la FIG. 1 , le profil d’actionnement 54 est reçu directement dans le logement de réception 81. En variante, non représentée, le profil d’actionnement peut être reçue dans un composant intermédiaire relié au logement de réception 81. La FIG. 2 montre de manière plus visible la conception du mécanisme réducteur 20. L’arbre moteur 19 est montré ici sans le rotor 13 normalement associé du moteur électrique 11. L’arbre moteur 19 comprend un pignon moteur 23 disposé à une extrémité libre de l’arbre moteur 19, ce pignon moteur 23 est lié en rotation à l’arbre moteur 19. Deux roues dentées 30, 40 engrènent en permanence avec le pignon moteur 23 afin de diviser les efforts générés sur les dentures. La première roue dentée 30 est à double étage dont le premier étage 31 engrène avec le pignon moteur 23 et le second étage 32 engrène avec la denture 51 de l’élément de sortie de couple 50. La deuxième roue dentée 40 est également à double étage et le premier étage 41 engrène avec le pignon moteur 23 et le second étage 42 engrène avec la denture 51 de l’élément de sortie de couple 50. Le couple fournit par le moteur électrique 11 à l’élément de sortie de couple 50 passe ainsi par deux chemins de couple parallèles. Les deux roues dentées 30, 40 sont de préférence réalisées en plastique. Le pignon moteur 23 est de préférence réalisé en plastique. L’élément de sortie de couple 50 et son profil d’actionnement sont de préférence réalisés en plastique. Le manchon coulissant 80 est de préférence réalisé en métal. La première roue dentée 30 est rotative autour d’un premier pion 21 et la deuxième roue dentée 40 est rotative autour d’un deuxième pion 22, le premier pion 21 et le deuxième pion 22 sont emmanchés dans boitier de transmission 60. L’élément de sortie de couple 50 comprend deux butées d’apprentissage 52, 53 ménagées au niveau de la denture 51 et espacées angulairement de 120°. Cet espacement angulaire de 120° correspond à la course souhaitée du manchon coulissant 80 dans cet exemple de réalisation. Ces butées 52, 53 ont une forme sensiblement parallélépipédique. Ces butées 52, 53 permettent d’initialiser la position angulaire du profil d’actionnement 54 afin d’identifier les positions extrêmes du manchon coulissant 80 car à chaque butée correspond une position extrême du manchon coulissant 80. Ces butées 52, 53 viennent chacune en contact contre une paroi du boitier de transmission 60, notamment issue de fûts recevant les pions 21, 22. Ainsi en cas de coupure de courant du dispositif d’actionnement 100, il est simple de réinitialiser l’ensemble en connaissant exactement la position du manchon coulissant 80. Il est visible ici que le manchon coulissant 80 est une pièce de révolution autour de l’axe X et le logement de réception 81 est une rainure circonférentielle définie par deux murets 82 qui servent de surface de contact au profil d’actionnement 54 de l’élément de sortie de couple 50. Le profil d’actionnement 54 est toujours en contact avec au moins l’un des deux murets 82 en fonction du sens de translation du manchon coulissant 80. 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. Ensemble comprenant un dispositif d’actionnement (100) et un système de transmission (200) d’un véhicule automobile, le dispositif d’actionnement (100) comprend un boitier d’actionnement (10), un moteur électrique (11), un arbre moteur (19) rotatif selon un axe Y, un élément de sortie de couple (50), un mécanisme réducteur (20) disposé entre l’arbre moteur (19) et l’élément de sortie de couple (50), le système de transmission (200) comprend un boitier de transmission (60), un manchon coulissant (80) mobile axialement entre deux positions extrêmes selon un axe X sensiblement perpendiculaire à l’axe Y, le manchon coulissant (80) comprend un logement de réception (81) de l’élément de sortie de couple (50), caractérisé en ce que le mécanisme réducteur (20) du dispositif d’actionnement (100) comprend un pignon moteur (23) lié en rotation à l’arbre moteur (19), une première roue dentée (30) qui engrène en permanence avec le pignon moteur (23) et l’élément de sortie de couple (50), une deuxième roue dentée (40) qui engrène en permanence avec le pignon moteur (23) et l’élément de sortie de couple (50). Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’élément de sortie de couple (50) comprend une denture (51) et un profil d’actionnement (54) coopérant avec le logement de réception (81) du manchon coulissant (80). Ensemble selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première roue dentée (30) est à double étage, le premier étage (31) engrène avec le pignon moteur (23) et le second étage (32) engrène avec l’élément de sortie de couple (50), notamment la denture (51) et la deuxième roue dentée (40) est à double étage, le premier étage (41) engrène avec le pignon moteur (23) et le second étage (42) engrène avec l’élément de sortie de couple (50), notamment la denture (51). Ensemble selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première roue dentée (30) est rotative autour d’un premier pion (21) et la deuxième roue dentée (40) est rotative autour d’un deuxième pion (22), le premier pion (21) et le deuxième pion (22) sont emmanchés dans le boitier d’actionnement (10) et/ou dans boitier de transmission (60). Ensemble selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’une cavité est formée à l’interface du boitier d’actionnement (10) et du boitier de transmission (60), le mécanisme réducteur (20) est disposé dans cette cavité. Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce que le profil d’actionnement (54) de l’élément de sortie de couple (50) est une came ou un excentrique. Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce que l’élément de sortie de couple (50) comprend deux butées d’apprentissage (53, 54) ménagées au niveau de la denture (51) et espacées angulairement. Ensemble selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’élément de sortie de couple (50) est rotatif selon l’axe Y et guidé en rotation par le boitier de transmission (60). Ensemble selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le manchon coulissant (80) est une pièce de révolution autour de l’axe X et le logement de réception (81) est une rainure circonférentielle. Ensemble selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le manchon coulissant (80) comprend au moins une première cannelure de connexion (83) agencée pour coupler en rotation un arbre menant (70) et une deuxième cannelure de connexion (84) agencée pour coupler un arbre mené (90), les première et deuxième cannelures de connexion (83, 84) étant engagées lorsque le manchon coulissant (80) est dans une première position extrême d’accouplement et l’une des première et deuxième cannelures de connexion (83, 84) étant désengagée lorsque le manchon coulissant (80) est dans une deuxième position extrême de désaccouplement.