EP4716807A1 - Actionneur électromagnétique et système de transmission équipé d'un tel actionneur - Google Patents

Actionneur électromagnétique et système de transmission équipé d'un tel actionneur

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EP4716807A1
EP4716807A1 EP24723579.9A EP24723579A EP4716807A1 EP 4716807 A1 EP4716807 A1 EP 4716807A1 EP 24723579 A EP24723579 A EP 24723579A EP 4716807 A1 EP4716807 A1 EP 4716807A1
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EP
European Patent Office
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piston
coupling part
housing
transmission system
electromagnetic actuator
Prior art date
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Pending
Application number
EP24723579.9A
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German (de)
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Inventor
Fabien Diascorn
Christophe Mollier
Jean Noel GILLION
Ratheesh Kumar SEMBA
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Valeo Embrayages SAS
Original Assignee
Valeo Embrayages SAS
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Abstract

L'invention concerne un actionneur électromagnétique (50) pour un système de transmission comprenant : - une embase (51) et un carter externe (52) définissant un logement (50a) creux; - un solénoïde (57) placé à l'intérieur du logement; - un couvercle de fermeture (59) rapporté sur l'embase (51) pour former une ouverture annulaire dans le logement, ledit couvercle de fermeture recouvrant une des faces latérales du solénoïde; - un piston (54), de forme cylindrique comprenant un corps de piston (54a) et une partie poussoir (54b), qui est mobile axialement au sein du logement entre une position rétractée et une position déployée dans laquelle le corps du piston (54a) vient en appui sur le couvercle de fermeture et la partie poussoir (54b) passe au travers de l'ouverture annulaire.

Description

Description
Titre de l'invention : Actionneur électromagnétique et système de transmission équipé d’un tel actionneur
Domaine technique
[0001] L’invention concerne le domaine des chaînes de transmission de véhicule.
[0002] Elle concerne plus particulièrement un actionneur électromagnétique pour un système de transmission et le système de transmission équipé d’un tel actionneur.
[0003] L’invention concerne également un système de transmission de type différentiel visant à transmettre et distribuer un couple provenant d’un moteur vers deux arbres de roue d’un essieu du véhicule. Celui-ci comporte un premier élément destiné à être entrainé par un moteur, un deuxième élément destiné à entraîner au moins un arbre de roue d’un véhicule, un dispositif d’accouplement apte à sélectivement accoupler le premier élément au deuxième élément et ledit actionneur électromagnétique pour commander le dispositif d’accouplement.
Arrière-plan technologique
[0004] Le document DE102013111891 A1 divulgue un système de transmission de type différentiel. Le système de transmission comporte un boitier de différentiel mobile en rotation autour d’un axe A qui est équipé d’une roue dentée entrainée par un moteur du véhicule. A l’intérieur du boîtier sont logés une couronne porteuse guidée en rotation dans le boîtier, deux engrenages satellites qui sont montés en rotation sur la couronne porteuse autour d’un axe B perpendiculaire à l’axe A, et deux engrenages planétaires qui engrènent chacun avec les deux engrenages satellites et qui sont chacun solidaires en rotation d’un arbre de roue. Utilisé sur un véhicule automobile, le système de transmission de type différentiel permet aux roues motrices de tourner à des vitesses différentes lors du passage d'un virage : les roues situées à l'extérieur du virage tournent plus vite que celles situées à l'intérieur.
[0005] Par ailleurs, le système de transmission comporte un dispositif d’accouplement qui permet soit d’accoupler le boîtier du système de transmission à la couronne porteuse afin de permettre une transmission et une distribution du couple du moteur vers les deux arbres de roue de l’essieu soit de les désaccoupler afin d’interrompre la transmission de couple entre le moteur et les arbres de roue. Le dispositif d’accouplement est un dispositif à crabot. Il comporte une première partie d’accouplement présentant une partie annulaire disposée à l’extérieur du boitier et des éléments en saillie qui s’étendent depuis la partie annulaire et passent au travers d’orifices ménagés dans le boîtier, ce qui permet de solidariser en rotation la première partie d’accouplement et le boîtier. La deuxième partie d’accouplement du dispositif d’accouplement comprend la couronne porteuse. Les éléments en saillie comportent des dentures destinées à coopérer avec des rainures complémentaires ménagées sur la couronne porteuse. La première partie d’accouplement est mobile axialement par rapport au boitier entre une position désaccouplée et une position accouplée dans laquelle les dentures de la première partie d’accouplement engrènent avec les rainures de la couronne porteuse.
[0006] Un actionneur électromagnétique est apte à exercer un effort axial sur la première partie d’accouplement de manière à la déplacer de la position désaccouplée vers la position accouplée. L’actionneur comporte notamment un piston réalisé en deux pièces distinctes ayant des matériaux différents, un corps de piston en matière ferromagnétique pour réagir à l’action du flux magnétique de l’actionneur et une partie poussoir en matériau paramagnétique pour éviter les fuites indésirables de flux magnétiques vers d’autres composants du système de transmission. Un tel actionneur électromagnétique n’est pas pleinement satisfaisant car il nécessite l’emploi de matériau onéreux et rare, ce qui augmente sa complexité et son coût.
[0007] Par ailleurs, le système de transmission comporte une cible annulaire qui est fixée axialement à la partie annulaire de la première portion d’accouplement. La cible annulaire est disposée axialement en regard d’un capteur, tel qu’un capteur à effet hall, qui délivre un signal représentatif d’une distance axiale entre le capteur et la cible annulaire.
[0008] Le système de transmission comporte en outre une rondelle élastique qui est disposée axialement entre la cible annulaire et le boîtier. Cette rondelle élastique a notamment pour fonction d’exercer un effort de rappel sur la première partie d’accouplement de manière à la rappeler vers sa position désaccouplée lorsque l’actionneur électro-magnétique n’exerce plus d’effort sur la première partie d’accouplement.
[0009] Un tel système de transmission n’est pas pleinement satisfaisant car il présente de nombreuses pièces différentes, notamment pour assurer les fonctions de cible et de rappel du dispositif d’accouplement dans sa position désaccouplée, ce qui augmente sa complexité et son encombrement.
Résumé
[0010] Une idée à la base de l’invention est de proposer un actionneur électromagnétique ne nécessitant pas l’emploi de matériau paramagnétique pour éviter les fuites indésirables de flux magnétiques vers d’autres composants du système de transmission; cet actionneur étant plus simple à fabriquer.
[0011] L’invention vise à remédier à ce problème en proposant un actionneur électromagnétique pour un système de transmission comprenant :
- une embase et un carter externe définissant un logement creux ;
- un solénoïde placé à l’intérieur du logement ;
- un couvercle de fermeture rapporté sur l’embase pour former une ouverture annulaire dans le logement, ledit couvercle de fermeture recouvrant une des faces latérales du solénoïde ;
- un piston, de forme de révolution autour d’un axe principal X comprenant un corps de piston et une partie poussoir, qui est mobile axialement au sein du logement entre une position rétractée et une position déployée dans laquelle le corps du piston vient en appui sur le couvercle de fermeture et la partie poussoir passe au travers de l’ouverture annulaire, l’actionneur électromagnétique étant remarquable en ce que le piston, réalisé d’une seule pièce dans une matière ferromagnétique, entoure le solénoïde et comprend une surface d’arrêt définissant un entrefer avec le couvercle de fermeture, ladite surface d’arrêt étant tronconique ou partiellement sphérique.
[0012] Cet actionneur électromagnétique avec son piston, réalisé d’une seule pièce dans une matière ferromagnétique telle que de l’acier présente l’avantage d’être plus réactif qu’un piston réalisé partiellement en matière paramagnétique telle que du laiton dont la densité est plus élevée. Le piston monobloc est donc plus léger.
[0013] L’embase peut être réalisée en plusieurs parties, par exemple un tube interne équipé d’une plaque de fermeture. Dans ce cas, le tube interne, la plaque de fermeture et le carter externe définissent le logement creux.
[0014] Avantageusement, le couvercle de fermeture peut comprendre une face d’arrêt complémentaire à la surface d’arrêt du piston, respectivement de forme tronconique ou partiellement sphérique, l’entrefer étant réalisé entre la surface d’arrêt du piston et la face d’arrêt du couvercle de fermeture. Selon une variante, la surface tronconique du piston et la surface tronconique complémentaire du couvercle de fermeture ont dans angles similaires. Selon une autre variante, la surface tronconique du piston et la surface tronconique complémentaire du couvercle de fermeture ont dans angles différents. On évite ainsi le phénomène d’adhésion des deux surfaces. De manière plus générale, l’invention vise à protéger tout type de géométrie pour laquelle la surface d’arrêt et la face d’arrêt ne sont pas perpendiculaires à l’axe principal X.
[0015] De préférence, l’entrefer peut être situé sur un diamètre supérieur au diamètre extérieur du solénoïde. La géométrie particulière du piston et du couvercle de fermeture limite ainsi les fuites indésirables de flux magnétiques en dehors de l’actionneur. Par exemple, l’entrefer est défini par le diamètre extérieur du couvercle de fermeture.
[0016] Avantageusement, la partie poussoir du piston peut comprendre une collerette externe s’étendant radialement depuis le corps de piston, la collerette externe étant située en dehors du logement de l’actionneur électromagnétique.
[0017] De préférence, la collerette externe peut former une butée d’arrêt avec le carter externe du logement lorsque le piston est dans sa position rétractée. La géométrie particulière de la partie poussoir définit une position rétractée stable au piston.
[0018] Avantageusement, la partie poussoir du piston peut comprendre une surface d’appui agencée pour venir en appui sur un composant du système de transmission. La surface d’appui est perpendiculaire à l’axe principal X.
[0019] De préférence, la surface d’appui du piston peut comporter un traitement de surface facilitant le glissement. On limite ainsi l’usure de l’extrémité du piston, notamment lorsque l’autre composant glisse circonférentiellement sur la surface latérale d’appui.
[0020] Avantageusement, le couvercle de fermeture peut comporter un épaulement contre lequel vient en butée un épaulement du corps de piston lorsque le piston est en position déployée.
[0021] De préférence, le corps de piston peut comprendre deux portions cylindriques de centrage disposées en regard de l’alésage du carter externe.
[0022] Une autre idée à la base de l’invention est de proposer un système de transmission équipé d’un dispositif d’accouplement, d’une cible et d’un capteur apte à délivrer un signal représentatif de l’état du dispositif d’accouplement ; ce système de transmission étant plus simple et/ou moins encombrant.
[0023] L’invention selon un autre de ses aspects vise à remédier à ce problème en proposant un système de transmission pour un véhicule automobile comprenant :
- un premier élément et un deuxième élément mobiles en rotation l’un par rapport à l’autre autour d’un axe principal X, l’un des premier et deuxième éléments étant destiné à être entrainé par un moteur et l’autre des premier et deuxième éléments étant destiné à entrainer au moins un arbre de roue du véhicule automobile ; et - un dispositif d’accouplement qui comporte :
- une première partie d’accouplement qui est solidaire en rotation du premier élément et une deuxième partie d’accouplement qui est solidaire en rotation du deuxième élément, la première partie d’accouplement étant mobile axialement par rapport au premier élément entre une position accouplée dans laquelle la première partie d’accouplement est accouplée avec la deuxième partie d’accouplement pour transmettre un couple entre le premier élément et le deuxième élément et une position désaccouplée dans laquelle la première partie d’accouplement et la deuxième partie d’accouplement sont désaccouplées l’une de l’autre,
- un dispositif de rappel élastique fixé partiellement sur le premier élément et agencé pour se déformer élastiquement lors du mouvement de la première partie d’accouplement entre la position désaccouplée et la position accouplée et exercer un effort de rappel apte à rappeler élastiquement la première partie d’accouplement vers la position désaccouplée ou vers la position accouplée, ledit dispositif de rappel élastique comportant une portion d’actionnement déplaçable axialement par rapport au premier élément et
- l’actionneur électromagnétique reprenant tout ou partie des caractéristiques mentionnées précédemment, dans lequel le piston est en appui axial sur la portion d’actionnement du dispositif de rappel élastique.
[0024] Ainsi, le dispositif de rappel élastique assure conjointement l’interface entre le dispositif d’accouplement et l’actionneur électromagnétique tout en assurant le rappel de la première partie d’accouplement vers sa position désaccouplée ou vers sa position accouplée. Ceci permet de diminuer le coût, la complexité et l’encombrement d”un tel système de transmission.
[0025] Avantageusement, le dispositif de rappel élastique comprend une première zone de fixation fixée à la première partie d’accouplement, une deuxième zone de fixation fixée sur le premier élément et une portion élastique de rappel raccordant la première zone de fixation à la deuxième zone de fixation.
[0026] Selon un mode de réalisation, le dispositif de rappel élastique peut être un disque annulaire comprenant sur sa périphérie interne la portion d’actionnement, le disque étant apte à se déformer élastiquement entre la portion d’actionnement et la deuxième zone de fixation lors du déplacement axial du piston. Dans ce mode de réalisation, la portion d’actionnement est contiguë avec la première zone de fixation. [0027] Selon une variante de ce mode de réalisation, le disque est réalisé en acier à ressort, tel que l’acier XC 70, avantageusement pré-durci. Le disque peut présenter une épaisseur comprise entre 0.4 et 1 ,2 mm, par exemple de l’ordre de 0,8 mm.
[0028] Selon une autre variante de ce mode de réalisation, le disque est réalisé en acier inoxydable qui est un métal non-magnétique, ce qui limite également les fuites indésirables de flux magnétiques.
[0029] De préférence, le disque peut être dimensionné pour générer une raideur s’opposant à un rapprochement axial du piston vers la première partie d’accouplement qui est comprise entre 5 et 500 N/mm. Le disque génère ainsi une précharge axiale sur le piston, même lorsque que celui-ci est dans sa position rétractée.
[0030] Avantageusement, le disque peut comporter une pluralité de portions élastiques de rappel réalisées chacune sous la forme d’une lame élastique qui raccorde la première zone de fixation la deuxième zone de fixation.
[0031] De préférence, la portion d’actionnement du disque peut être une portion annulaire interne qui vient en appui sur la surface d’appui du piston. Lorsque la première partie d’accouplement est accouplée avec la deuxième partie d’accouplement, la portion d’actionnement glisse sur la surface d’appui du piston et lorsque la première partie d’accouplement est désaccouplée avec la deuxième partie d’accouplement, la portion d’actionnement est en appui statique sur la surface d’appui du piston.
[0032] Avantageusement, le disque peut comporter une portion annulaire externe formant cible qui se déplace axialement conjointement avec la portion d’actionnement lorsque le piston se déplace depuis sa position rétractée vers sa position déployée.
[0033] Dans ce mode de réalisation, le système de transmission peut comprendre un capteur qui est disposé en regard de la portion annulaire externe du disque et qui est configuré pour délivrer un signal représentatif d’une distance entre le capteur et la portion annulaire formant cible.
[0034] Ainsi, le disque présente une double fonctionnalité, à savoir, d’une part, former la cible dont la position est apte à être détectée par un capteur de manière à délivrer un signal indiquant la position de la première partie du dispositif d’accouplement et, d’autre part, assurer le rappel de la première partie d’accouplement vers sa position désaccouplée. Ceci permet de diminuer le coût, la complexité et l’encombrement d”un tel système de transmission. [0035] Selon un autre mode de réalisation, le dispositif de rappel élastique peut comprendre un ensemble de ressort hélicoïdaux répartis circonférentiellement autour de l’axe principal X qui forment la portion élastique de rappel.
[0036] Selon un autre mode de réalisation, le dispositif de rappel élastique peut comprendre une rondelle ondulée s’étendant circonférentiellement autour de l’axe principal X qui forme la portion élastique de rappel.
[0037] Le système de transmission selon l’invention peut présenter l’une ou l’autre des caractéristiques décrites ci-dessous combinées entre elles ou prises indépendamment les unes des autres :
- le capteur est disposé axialement en regard de la portion annulaire du disque.
- lors du mouvement de la première partie d’accouplement de la position désaccouplée vers la position accouplée, la portion élastique de rappel est contrainte élastiquement entre une zone d’appui du système de transmission et la zone de fixation.
- la zone d’appui est fixe axialement par rapport à la deuxième partie d’accouplement.
- chacune des lames élastiques comporte une extrémité libre.
- la lame élastique est en appui contre la zone d’appui du système de transmission par l’intermédiaire des extrémités des lames élastiques.
- chaque lame élastique est ménagée dans une fenêtre formée dans le disque.
- les lames élastiques sont régulièrement réparties autour de l’axe X afin de ne pas générer de balourd.
- les lames élastiques sont situées radialement à l’intérieur de la portion annulaire formant cible, ce qui permet de limiter l’encombrement radial du disque.
- chaque lame élastique s’étend selon une direction présentant une composante circonférentielle autour de l’axe X. Ceci permet d’obtenir, pour un encombrement radial donné, des lames élastiques de plus grande longueur et, par conséquent de plus faible raideur.
- le premier élément comporte un boîtier à l’intérieur duquel est logé la deuxième partie d’accouplement, la première partie d’accouplement comportant une partie annulaire qui est logé à l’intérieur du boîtier et une pluralité de plots de liaison qui relient axialement la partie annulaire de la première partie d’accouplement avec le disque, chacun des plots de liaison passant au travers d’une ouverture correspondante ménagée dans le boitier. - le disque est disposé à l’extérieur du boîtier et est fixé sur la pluralité de plots de liaison de la première partie d’accouplement.
- le boitier comporte des bossages faisant saillie axialement vers l’extérieur du boîtier en direction du disque, chaque bossage présentant une extrémité formant des zones d’appui associées à la deuxième zone de fixation du disque.
- les bossages présentent une dimension axiale supérieure ou égale à la course de la première partie d’accouplement entre la position accouplée et la position désaccouplée.
- le premier élément est un boitier de différentiel.
- le deuxième élément comporte une couronne porteuse qui est guidée en rotation autour de l’axe principal X à l’intérieur du boîtier, deux engrenages satellites qui sont montés en rotation sur la couronne porteuse autour d’un axe secondaire Z perpendiculaire à l’axe principal X et deux engrenages planétaires qui sont mobiles en rotation autour de l’axe principal X, sont chacun en prises avec les deux engrenages satellites et sont chacun destinés à être solidaires en rotation d’un arbre de roue. Ainsi, le système de transmission forme un différentiel autorisant les arbres de roue à tourner à des vitesses différentes.
- les deux engrenages satellites comportent chacun une denture conique qui engrène avec une denture conique complémentaire des deux engrenages planétaires.
- la deuxième partie d’accouplement du dispositif d’accouplement est solidaire en rotation de la couronne porteuse par rapport à l’axe principal X. Ainsi, lorsque le dispositif d’accouplement est en position accouplée, le système de transmission distribue le couple provenant du moteur vers les deux arbres de roue. A l’inverse, la transmission du couple est interrompue entre le boitier et la couronne porteuse dans la position désaccouplée du dispositif d’accouplement.
- la deuxième partie d’accouplement du dispositif d’accouplement est formée d’un seul tenant avec la couronne porteuse.
- la deuxième partie d’accouplement est solidaire en rotation de l’un des engrenages planétaires. Dans un tel mode de réalisation, lorsque celui-ci est en position accouplée, le couple est transmis entre le premier élément et le deuxième élément via les engrenages mais la fonction différentielle est bloquée par le dispositif d’accouplement, ce qui empêche les arbres de roue de tourner à des vitesses différentes.
[0038] Selon un mode de réalisation de l’invention, le dispositif d’accouplement est un dispositif à crabots, l’une des première et deuxième parties d’accouplement comportant des dents et l’autre comportant des rainures correspondantes dans lesquelles sont engagées lesdites dents lorsque la première partie d’accouplement est dans la position accouplée.
[0039] Selon un autre mode de réalisation de l’invention, le dispositif d’accouplement est un dispositif de déconnexion apte à interrompre sélectivement la transmission du couple entre le premier élément et le deuxième élément.
[0040] Selon un autre de ses aspects, l’invention concerne également un véhicule automobile et un système de transmission reprenant tout ou partie des caractéristiques mentionnées précédemment.
[0041] Avantageusement, le véhicule automobile comporte une machine électrique et le premier élément du système de transmission est apte à être entrainé par la machine électrique.
[0042] La machine électrique et le système de transmission peuvent être intégrés au sein d’un essieu électrique.
[0043] D’autres caractéristiques et avantages de l’invention sont mis en évidence par la description ci-après d’exemples non limitatifs de réalisation des différents aspects de l’invention.
Brève description des figures
[0044] L’invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description suivante de plusieurs modes de réalisation particuliers de l’invention, donnés uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés.
[fig.1] La figure 1 est une vue d’ensemble, en coupe, d’un système de transmission équipé d’un actionneur électromagnétique selon un premier mode de réalisation.
[fig.2] La figure 2 est une vue isométrique du système de transmission de la figure 1.
[fig.3] La figure 3 est une vue de détail de l’actionneur électromagnétique en position rétractée de la figure 1 .
[fig.4] La figure 4 est une vue isométrique du piston de l’actionneur électromagnétique de la figure 1 .
Description des modes de réalisation
[0045] 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.
[0046] Les figures 1 à 4 illustrent un système de transmission 1 selon un premier mode de réalisation. Le système de transmission est ici un différentiel qui est utilisé, dans une chaîne de transmission d’un véhicule, pour transmettre et distribuer un couple provenant d’un moteur thermique ou électrique, non illustré, vers deux arbres de roue 2, 3 d’un essieu d’un véhicule automobile. Un tel système de transmission peut, par exemple, faire partie d’une chaîne de transmission secondaire apte à transmettre un couple d’un moteur secondaire 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. Selon d’autres modes de réalisation non illustrés, le système de transmission peut également prendre une autre forme que celle d’un différentiel.
[0047] Le système de transmission comporte un premier élément 4, mobile en rotation autour de l’axe principal X, et destiné à être entrainé par un moteur, tel qu’un moteur électrique non représenté, un deuxième élément 5, également mobile en rotation autour de l’axe principal X et destiné à entrainer les arbres de roue 2, 3, et un dispositif d’accouplement 6 apte à sélectivement accoupler ou désaccoupler le premier élément 4 et le deuxième élément 5.
[0048] Le premier élément 4 comporte une roue dentée 7 qui est destinée à être entrainée par le moteur par l’intermédiaire d’un train d’engrenage réducteur 40, représenté ici de manière schématique. Ce premier élément 4 comprend aussi un boîtier 8 qui est solidaire en rotation de la roue dentée 7. Le boîtier 8 est ici illustré de manière monobloc, mais pourrait être composé de plusieurs pièces fixées entre-elles.
[0049] Le deuxième élément 5 comporte une couronne porteuse 13 de forme annulaire qui est guidée en rotation, autour de l’axe principal X, à l’intérieur du boîtier 8. Pour ce faire, le boitier 8 comporte une portion cylindrique interne coopérant avec une surface externe cylindrique de la couronne porteuse 13 afin de la guider en rotation par rapport au boîtier 8. Le deuxième élément 5 comporte en outre deux engrenages satellites 14, 15, visibles sur la figure 1 , qui sont montés en rotation sur la couronne porteuse 13 autour d’un axe secondaire Z, perpendiculaire à l’axe principal X. Les deux engrenages satellites 14, 15 comportent chacun une denture conique qui engrène avec une denture conique complémentaire de deux engrenages planétaires 16, 17. Les deux engrenages planétaires 16, 17 sont mobiles en rotation autour de l’axe principal X et sont chacun solidaires en rotation de l’un des deux axes de roue 2, 3. La couronne porteuse 13, les engrenages satellites 14, 15 et les engrenages planétaires 16, 17 forment un différentiel permettant aux deux arbres de roue 2, 3 de tourner à des vitesses différentes.
[0050] Par ailleurs, le système de transmission 1 comporte un dispositif d’accouplement 6 qui, dans la position accouplée permet de transmettre un couple entre le premier élément 4 et l’un des composants du deuxième élément 5, ici la couronne porteuse 13. Ainsi, le système de transmission permet, lorsque le dispositif d’accouplement 6 est en position accouplée de transmettre un couple du moteur vers les arbres de roue 2, 3 en exerçant la fonction de différentiel autorisant des vitesses de rotation différentes des arbres de roue 2, 3.
[0051] Le dispositif d’accouplement 6 comporte une première partie d’accouplement 18 qui est solidaire en rotation du boîtier 8 tout en étant mobile axialement le long de l’axe principal X par rapport audit boitier 8. La première partie d’accouplement 18 est mobile entre une position désaccouplée, représentée sur la figure 1 , et une position accouplée. Dans la position désaccouplée, la première partie d’accouplement 18 est désaccouplée d’une deuxième partie d’accouplement 19 solidaire en rotation de la couronne porteuse 13 de sorte que la transmission de couple est interrompue entre le boitier 8 et la couronne porteuse 13. Au contraire, dans la position accouplée, la première partie d’accouplement
18 est accouplée à la deuxième partie d’accouplement 19, ce qui permet la transmission du couple entre le boîtier 8 et la couronne porteuse 13.
[0052] Dans le mode de réalisation représenté, le dispositif d’accouplement 6 est un dispositif à crabot. Ainsi, l’une des première et deuxième partie d’accouplement 18, 19 comporte des dents tandis que l’autre comporte des rainures correspondantes dans lesquelles sont engagées lesdites dents lorsque la première partie d’accouplement 18 est en position accouplée. Dans le mode de réalisation représenté, la deuxième partie d’accouplement
19 est formée d’un seul tenant avec la couronne porteuse 13. En d’autres termes, des dents ou des rainures sont ménagées dans la face latérale de la couronnée porteuse 13 qui est tournée en regard de la première partie d’accouplement 18. Toutefois, bien que l'invention soit décrite en liaison avec un dispositif d’accouplement à crabots, elle n'y est pas limitée et le dispositif d’accouplement pourra être d’un autre type et notamment être un dispositif d’accouplement par friction.
[0053] Comme représenté sur la figure 3, la première partie d’accouplement 18 comporte une partie annulaire 20 qui est logée à l’intérieur du boîtier 8 et des plots de liaison 22 qui sont régulièrement réparties autour de l’axe principal X et qui passent chacune au travers d’une ouverture 82 correspondante ménagée dans le boîtier 8. La première partie d’accouplement 18 comprend une cannelure externe formée sur la périphérie de la partie annulaire 20 qui coulisse axialement dans une cannelure interne du boitier 8. Cela permet de solidariser en rotation la première partie d’accouplement 18 au boîtier 8 tout en permettant un déplacement axial relatif entre la première partie d’accouplement 18 et le boîtier 8.
[0054] Par ailleurs, le système de transmission 1 comporte un actionneur électromagnétique 50, illustré plus en détail sur la figure 3, permettant de déplacer axialement la première partie d’accouplement 18. L’actionneur électromagnétique 50 comporte un carter de protection qui est destiné à être monté sur le châssis du véhicule, fixe en rotation par rapport à celui-ci, au moyen d’organes de fixation non illustrés. Le carter de protection comporte notamment une embase 51 et un carter externe 52 formant un logement creux 50a.
[0055] L’actionneur électromagnétique 50 comprend un solénoïde 57 et un piston 54 mobile axialement à l’intérieur du logement 50a entre une position rétractée, illustrée sur la figure 3, et une position déployée. Le solénoïde peut être une bobine constituée d'un fil électrique en métal enroulé régulièrement en hélice autour d’un support en matière plastique (pour isoler). Le diamètre extérieur du bobinage défini le diamètre extérieur du solénoïde. Dans une autre variante de l’invention, on peut ajouter un noyau de fer doux au solénoïde 57 pour former un électro-aimant.
[0056] L’actionneur électromagnétique 50 comporte également un couvercle de fermeture 59 rapporté sur l’embase 51 pour former une ouverture annulaire dans le logement, ledit couvercle de fermeture recouvrant une des faces latérales du solénoïde. Le couvercle de fermeture 59 ferme le logement 50a et comporte une face d’arrêt 60 pour définir la position déployée du piston 54.
[0057] Le piston 54, de forme de révolution autour de l’axe principal X comprend un corps de piston 54a et une partie poussoir 54b, qui est mobile axialement au sein du logement entre une position rétractée et une position déployée dans laquelle le corps du piston 54a vient en appui sur le couvercle de fermeture 59 et la partie poussoir passe au travers de l’ouverture annulaire,
[0058] Selon l’invention, l’actionneur électromagnétique est remarquable en ce que le piston 54, réalisé d’une seule pièce dans une matière ferromagnétique, entoure le solénoïde 57 et comprend une surface d’arrêt 54c tronconique définissant un entrefer E avec le couvercle de fermeture 59. Le couvercle de fermeture 59 comprend également une face d’arrêt 60 tronconique complémentaire à la surface d’arrêt 54c du piston, l’entrefer E étant réalisé entre les deux troncs de cône du piston et du couvercle de fermeture. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 3, la surface d’arrêt 54c tronconique du piston 54 et la face d’arrêt 60 tronconique du couvercle de fermeture 59 ont dans angles différents. On évite ainsi le phénomène d’adhésion des deux surfaces.
[0059] Selon une variante de réalisation de l’invention non représentée, la surface d’arrêt 54c et la face d’arrêt 60 peuvent être partiellement sphérique, c’est-à-dire qu’il s’agit d’une portion de la surface d'une sphère comprise entre deux plans parallèles qui coupent cette sphère, les deux plans étant perpendiculaires à l’axe principal X. De manière plus générale, la surface d’arrêt 54c et la face d’arrêt 60 ne sont pas perpendiculaires à l’axe principal X.
[0060] On précisera également que l’entrefer E est situé sur un diamètre De supérieur au diamètre extérieur du solénoïde 57. La géométrie particulière du piston 54 et du couvercle de fermeture 59 limite ainsi les fuites indésirables de flux magnétiques en dehors de l’actionneur. Par exemple, l’entrefer E est défini par le diamètre extérieur du couvercle de fermeture 59.
[0061] L’actionneur électromagnétique 50 est protégé par le carter externe 52 de forme cylindrique qui comporte un rebord axial 61 pour définir la position rétractée du piston 54. Le piston 54 vient en appui sur le rebord axial 61 par l’intermédiaire d’une collerette externe 54d disposée sur la périphérie externe du piston.
[0062] Parcouru par un courant alternatif ou continu, via la connexion électrique 58, avec une intensité supérieure à une intensité seuil, le solénoïde 57 produit un champ magnétique dans son voisinage, la force du champ magnétique permettant de déplacer axialement le piston 54 au sein de la chambre entre une position rétractée et une position déployée dans laquelle le piston vient en appui sur le couvercle de fermeture. L’ouverture annulaire du logement réalisée par le couvercle de fermeture 59 tend à créer une fuite électromagnétique qui attire le piston 54. Le piston 54 se déplace alors axialement jusqu’à la mise en butée sur le couvercle de fermeture 59. On définit ainsi la position déployée.
[0063] Lorsque le piston est en position déployée, le couvercle de fermeture 59 exerce une attraction sur le corps de piston 54a, ce qui permet de le maintenir en position déployée. L’intensité d’alimentation de l’électro-aimant 57 peut alors être diminué tant qu’elle reste supérieure à ladite intensité seuil. Lorsque l’électro-aimant 57 est mis hors-tension ou qu’il est alimenté avec une intensité inférieure à l’intensité seuil, un dispositif de rappel élastique 30, décrit par la suite, permet de rappeler la première partie d’accouplement 18 vers la position désaccouplée. [0064] Le dispositif de rappel élastique 30 est fixé partiellement sur le premier élément 4 et se déforme élastiquement lors du mouvement de la première partie d’accouplement 18 entre la position désaccouplée et la position accouplée. Ledit dispositif de rappel élastique est réalisé dans le cas présent sous la forme d’un disque 30 multifonction, visible sur la figure 2, qui est formé d’un seul tenant et est fixé axialement à la première partie d’accouplement 18. Le disque 30 assure de nombreuses fonctionnalités décrites ci- dessous et permet ainsi de limiter le coût, la complexité et l’encombrement du dispositif d’accouplement 6.
[0065] La partie poussoir 54b comprend une surface d’appui 54f agencée pour venir en appui sur le disque 30 du système de transmission par laquelle l’effort d’actionnement est transmis à la première partie d’accouplement 18. La surface d’appui 54f est perpendiculaire à l’axe principal X.
[0066] En premier lieu, le disque 30 assure la fonction de cible 34 pour évaluer la position du piston 54. Pour ce faire, le disque comporte une portion annulaire 37, ménagée à la périphérie radialement externe du disque 30. Cette portion annulaire 37 externe est disposée axialement en regard du capteur 70 et forme ainsi la cible 34. La cible 34 est fixée axialement à la première partie d’accouplement 18. Par ailleurs, le dispositif d’accouplement 6 comporte un capteur 70 sans contact, représenté sur la figure 1 , qui est positionné axialement en regard de la cible 34 et qui est configuré pour délivrer un signal représentatif de la distance axiale entre la cible 34 et le capteur 70. Ainsi, le capteur 70 est apte à délivrer un signal représentatif de la position de la première partie d’accouplement 18, un tel signal étant utilisé pour assurer la fiabilité de la commande du dispositif d’accouplement 6 et notamment pour vérifier que le dispositif d’accouplement 6 est bien en position désaccouplée ou en position accouplée. Le capteur 70 est par exemple un capteur à effet hall.
[0067] En deuxième lieu, le disque 30 permet de transmettre l’effort d’actionnement entre le piston 54 de l’actionneur électromagnétique 50 et la première partie d’accouplement 18. Pour ce faire, ledit dispositif de rappel élastique comporte une portion d’actionnement 35 déplaçable axialement par rapport au premier élément 4. Le piston 54 est en contact contre une portion annulaire interne 35 du disque 30 qui définit la portion d’actionnement.
[0068] En troisième lieu, le disque 30 exerce la fonction de moyen de rappel élastique permettant de rappeler la première partie d’accouplement 18 vers la position désaccouplée lorsque le piston 54 de l’actionneur électromagnétique 50 retourne vers la position rétractée. [0069] Pour ce faire, le disque 30 comprend une première zone de fixation fixée à la première partie d'accouplement 18, une deuxième zone de fixation fixée sur le premier élément 4 et une portion élastique de rappel 31 raccordant la première zone de fixation à la deuxième zone de fixation. Le disque 30 annulaire comprend sur sa périphérie interne la portion d'actionnement 35 et se déforme élastiquement entre la portion d'actionnement 35 et la deuxième zone de fixation lors du déplacement axial du piston 54.
[0070] Le disque 30 comporte une pluralité de portions élastiques de rappel 31 réalisées chacune sous la forme d’une lame élastique qui raccorde la première zone de fixation à la deuxième zone de fixation. Les lames élastiques 31 présentent chacune une extrémité libre 32 qui est en appui contre une zone d’appui du boitier 8 et une extrémité proximale reliée au reste du disque 30. Les lames élastiques 31 sont chacune ménagées dans des fenêtres 33 positionnées radialement à l’intérieur de la portion annulaire 37. Les lames élastiques 31 s’étendent circonférentiellement autour de l’axe principal X, ce qui permet d’obtenir, pour un encombrement radial donné, des lames élastiques 31 de plus grande longueur et, par conséquent de plus faible raideur. Comme représenté sur la figure 2, l’extrémité libre 32 des lames élastiques 31 est en appui contre les extrémités de bossages 81 faisant saillie axialement depuis le boîtier 8 vers le disque 36. Les bossages 81 font saillie d’une dimension axiale supérieure à la course de la première partie d’accouplement 18 entre la position désaccouplée et la position accouplée. Le disque 30 comporte quatre lames élastiques 31 dans le mode de réalisation représenté.
[0071] Les lames élastiques 31 forment ainsi chacune une portion élastique de rappel qui est configurée pour fléchir élastiquement lors du mouvement de la première partie d’accouplement 18 de la position désaccouplée vers la position accouplée. En réaction, les lames élastiques 31 exercent un effort de rappel apte à rappeler ladite première partie d’accouplement 18 vers la position désaccouplée.
[0072] Par ailleurs, le disque 30 est fixé à la première partie d’accouplement 18 par l’intermédiaire de vis de fixation 90.
[0073] A titre d’exemple, selon un mode de réalisation, le disque 30 et plus particulièrement les lames élastiques 31 sont dimensionnés pour générer une raideur K1 s’opposant au déplacement axial de la première partie d’accouplement 18 vers la position accouplée comprise entre 5 et 500 N/mm, par exemple 50 N/mm.
[0074] En quatrième lieu, le disque 30 propose une interface de glissement limitant les efforts de frottement provoqués par la rotation relative du disque 30, qui est mobile en rotation autour de l’axe principal X, par rapport au piston 54 qui est lui fixe en rotation. Notamment, la partie poussoir 54b du piston comprend une surface d'appui 54f agencée pour venir en appui sur le disque 30, comme cela est illustré sur la figure 4. La surface d'appui 54f du piston 54 comporte un traitement de surface facilitant le glissement.
[0075] Selon une variante avantageuse, afin de limiter encore davantage les frottements susceptibles d’être générés entre le piston 54 et le disque 30, la portion d’actionnement 35 du disque 30 comporte, sur sa face dirigée en regard du piston 54, un traitement de surface facilitant le glissement. Par exemple, le traitement de surface peut être un traitement par apport d’atome de carbone sur la surface du disque. En variante, le traitement de surface peut être un traitement à base de polytétrafluoroéthylène (PTFE).
[0076] Le disque 30 est par exemple réalisé en acier à ressort, tel que l’acier XC 70, avantageusement pré-durci. A titre d’exemple, le disque 30 présente une épaisseur comprise entre 0.4 et 1 ,2 mm, par exemple de l’ordre de 0,8 mm. De manière alternative, le disque 30 est en acier inoxydable.
[0077] Ce premier mode de réalisation de l’invention illustre le cas où le dispositif de rappel élastique 30 est agencé pour se déformer élastiquement lors du mouvement de la première partie d’accouplement de la position désaccouplée vers la position accouplée et exercer un effort de rappel apte à rappeler élastiquement la première partie d’accouplement vers la position désaccouplée. Dans ce premier mode de réalisation, le dispositif d’accouplement 6 est normalement ouvert, c’est-à-dire que les première et deuxième parties d’accouplement 18, 19 sont emboitées l’une dans l’autre uniquement lorsque l’actionneur électromagnétique 50 est actif, c’est-à-dire alimenté en courant via la connexion électrique 58. Ce premier mode de réalisation permet de diminuer le coût, la complexité et l’encombrement du système de transmission.
[0078] Il existe un autre mode de réalisation dans lequel le dispositif de rappel élastique 30 est agencé pour se déformer élastiquement lors du mouvement de la première partie d’accouplement de la position accouplée vers la position désaccouplée et exercer un effort de rappel apte à rappeler élastiquement la première partie d’accouplement vers la position accouplée. Dans cet autre mode de réalisation, le dispositif d’accouplement 6 est normalement fermé, c’est-à-dire que les première et deuxième parties d’accouplement 18, 19 sont emboitées l’une dans l’autre lorsque l’actionneur électromagnétique 50 est inactif. La structure de l’actionneur électromagnétique 50 reste similaire au premier mode de réalisation mais le piston 54 est orienté axialement dans la direction opposée du boitier 8. Ainsi, le dispositif de rappel élastique 30 assure conjointement l’interface entre le dispositif d’accouplement 6 et l’actionneur électromagnétique tout en assurant le rappel de la première partie d’accouplement 18 vers sa position accouplée. [0079] Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec plusieurs modes de réalisation particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention, telle que définie par les revendications. [0080] Dans les revendications, tout signe de référence entre parenthèses ne saurait être interprété comme une limitation de la revendication.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Actionneur électromagnétique (50) pour un système de transmission comprenant :
- une embase (51) et un carter externe (52) définissant un logement (50a) creux ;
- un solénoïde (57) placé à l’intérieur du logement ;
- un couvercle de fermeture (59) rapporté sur l’embase (51) pour former une ouverture annulaire dans le logement (50a), ledit couvercle de fermeture recouvrant une des faces latérales du solénoïde ;
- un piston (54), de forme de révolution autour d’un axe principal (X) comprenant un corps de piston (54a) et une partie poussoir (54b), qui est mobile axialement au sein du logement entre une position rétractée et une position déployée dans laquelle le corps du piston (54a) vient en appui sur le couvercle de fermeture et la partie poussoir (54b) passe au travers de l’ouverture annulaire ; caractérisé en ce que le piston (54), réalisé d’une seule pièce dans une matière ferromagnétique, entoure le solénoïde (57) et comprend une surface d’arrêt (54c) définissant un entrefer (E) avec le couvercle de fermeture, ladite surface d’arrêt (54c) étant tronconique ou partiellement sphérique.
[Revendication 2] Actionneur électromagnétique (50) selon la revendication 1 , dans lequel le couvercle de fermeture (59) comprend une face d’arrêt (60) complémentaire à la surface d’arrêt (54c) du piston, respectivement de forme tronconique ou partiellement sphérique, l’entrefer (E) étant réalisé entre la surface d’arrêt du piston (54) et la face d’arrêt du couvercle de fermeture.
[Revendication 3] Actionneur électromagnétique (50) selon la revendication 2, dans lequel l’entrefer (E) est situé sur un diamètre (De) supérieur au diamètre extérieur du solénoïde (57).
[Revendication 4] Actionneur électromagnétique (50) selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel la partie poussoir (54b) du piston comprend une collerette externe (54d) s’étendant radialement depuis le corps de piston (54a), la collerette externe étant située en dehors du logement (50a) de l’actionneur électromagnétique.
[Revendication 5] Actionneur électromagnétique (50) selon la revendication précédente, dans lequel la collerette externe (54d) forme une butée d’arrêt avec le carter externe (52) du logement (50a) lorsque le piston est dans sa position rétractée.
[Revendication 6] Actionneur électromagnétique (50) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le corps de piston (54a) comprend deux portions cylindriques de centrage (54e) disposées en regard de l’alésage du carter externe (52).
[Revendication 7] Actionneur électromagnétique (50) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la partie poussoir (54b) du piston comprend une surface d’appui (54f) agencée pour venir en appui sur un composant du système de transmission (1).
[Revendication 8] Actionneur électromagnétique (50) selon la revendication précédente, dans lequel la surface d’appui (54f) du piston (54) comporte un traitement de surface facilitant le glissement.
[Revendication 9] Système de transmission (1) pour véhicule automobile comprenant :
- un premier élément (4) et un deuxième élément (5) mobiles en rotation l’un par rapport à l’autre autour d’un axe principal (X), l’un des premier et deuxième éléments (4, 5) étant destiné à être entrainé par un moteur et l’autre des premier et deuxième éléments (4, 5) étant destiné à entrainer au moins un arbre de roue (2, 3) du véhicule automobile ; et
- un dispositif d’accouplement (6) qui comporte :
- une première partie d’accouplement (18) qui est solidaire en rotation du premier élément (4) et une deuxième partie d’accouplement (19) qui est solidaire en rotation du deuxième élément (5), la première partie d’accouplement (18) étant mobile axialement par rapport au premier élément (4) entre une position accouplée dans laquelle la première partie d’accouplement (18) est accouplée avec la deuxième partie d’accouplement (19) pour transmettre un couple entre le premier élément (4) et le deuxième élément (5) et une position désaccouplée dans laquelle la première partie d’accouplement (18) et la deuxième partie d’accouplement (19) sont désaccouplées l’une de l’autre,
- un dispositif de rappel élastique (30) fixé partiellement sur le premier élément (4) et agencé pour se déformer élastiquement lors du mouvement de la première partie d’accouplement (18) entre la position désaccouplée et la position accouplée et exercer un effort de rappel apte à rappeler élastiquement la première partie d’accouplement (18) vers la position désaccouplée ou vers la position accouplée, ledit dispositif de rappel élastique comportant une portion d’actionnement (35) déplaçable axialement par rapport au premier élément (4), et
- l’actionneur électromagnétique (50) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le piston (54) est en appui axial sur la portion d’actionnement (35) du dispositif de rappel élastique (30).
[Revendication 10] Système de transmission (1) selon la revendication précédente, dans lequel le dispositif de rappel élastique (30) comprend une première zone de fixation fixée à la première partie d'accouplement (18), une deuxième zone de fixation fixée sur le premier élément (4) et une portion élastique de rappel (31) raccordant la première zone de fixation à la deuxième zone de fixation.
[Revendication 11] Système de transmission (1) selon la revendication précédente, dans lequel le dispositif de rappel élastique est un disque (30) annulaire comprenant sur sa périphérie interne la portion d’actionnement (35), le disque (30) étant apte à se déformer élastiquement entre la portion d’actionnement et la deuxième zone de fixation lors du déplacement axial du piston (54).
[Revendication 12] Système de transmission (1) selon la revendication précédente, dans lequel la portion d’actionnement (35) du disque (30) est une portion annulaire interne qui vient en appui sur la surface d’appui (54f) du piston (54).
[Revendication 13] Système de transmission (1) selon l’une quelconque des revendications 9 à 12, dans lequel le premier élément (4) comporte un boîtier (8) à l’intérieur duquel est logé la deuxième partie d’accouplement (19), la première partie d’accouplement (18) comportant une partie annulaire (20) qui est logé à l’intérieur du boîtier (8) et une pluralité de plots de liaison (22) qui relient axialement la partie annulaire (20) de la première partie d’accouplement (18) avec le disque (30), chacun de plots de liaison (22) passant au travers d’une ouverture (82) correspondante ménagée dans le boitier (8).
[Revendication 14] Système de transmission (1) selon la revendication précédente, dans lequel le disque (30) est disposé à l’extérieur du boîtier (8) et est fixé sur la pluralité de plots de liaison (22) de la première partie d’accouplement (18).
[Revendication 15] Système de transmission (1) selon l’une quelconque des revendications 9 à 14, dans lequel le deuxième élément (5) comporte une couronne porteuse (13) qui est guidée en rotation autour de l’axe principal (X) à l’intérieur du boîtier (8), deux engrenages satellites (14, 15) qui sont montés en rotation sur la couronne porteuse (13) autour d’un axe secondaire (Z) perpendiculaire à l’axe principal (X) et deux engrenages planétaires (16, 17) qui sont mobiles en rotation autour de l’axe principal (X), sont chacun en prises avec les deux engrenages satellites (14, 15) et sont chacun destinés à être solidaires en rotation d’un arbre de roue (2, 3) et dans lequel la deuxième partie d’accouplement (19) du dispositif d’accouplement (6) est solidaire en rotation de la couronne porteuse (13) par rapport à l’axe principal (X).
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