Brevet FR2374571A1 — publié le 19780713

La présente invention se réfère aux pignons susceptibles d'être déplacés axialement pour venir en prise avec une denture en vue de l'entraîner ou d'etre entraînés par elle. Elle vise plus particulièrement, bien que non uniquement, le cas des pignons utilisés dans les démarreurs électriques pour moteurs à combustion interne, tels notamment que ceux des véhicules automobiles. On sait que les démarreurs du genre en question comprennent un moteur électrique sur l'arbre rainuré duquel est monté à coulissement un ensemble, généralement appelé "lanceur", constitué par un manchon à rainures correspondant à celles de l'arbre, un pignon libre de tourner par rapport au manchon, et un mécanisme unidirectionnel (roue libre) reliant ce pignon audit manchon. La denture est généralement prévue sur une couronne solidaire du volant du moteur à combustion interne. Au repos le pignon est dégagé. Lors de la mise en marche une commande appropriée, très fréquemment électromagnétique, engage le pignon avec la denture et simultanément ferme le circuit du moteur électrique. Grâce à la roue libre, quand le moteur à combustion interne a démarré il ne risque pas d'entraîner le moteur électrique à une vitesse exagérée. Pour faciliter la mise en prise du pignon avec la denture, on biseaute latéralement l'entrée des dents de ce pignon et souvent aussi celles de la denture elle-meme. En outre on leur fait généralement comporter un chanfrein plus ou moins marqué. Du fait qu'en outre lorsque le pignon bute dent sur dent contre la couronne le dispositif électromagnétique poursuit sa course grâce à l'interposition d'un ressort et peut ainsi-fermer les contacts qui lui sont associés en mettant en circuit le moteur électrique qui entraîne le pignon en rotation par l'intermédiaire de la roue libre, on n'observe dans la pratique aucune défaillance dans le fonctionnement du démarreur. Toutefois l'on relève fréquemment au bout d'un certain temps d'utilisation du véhicule sur lequel le- démarreur est monté, une usure anormale du pignon et de la denture, et qui se localise pour cette dernière sur un secteur relativement limité. I1 en résulte qu'on doit souvent remplacer la denture et le pignon alors que le moteur à combustion interne n'a pas encore épuisé sa durée utile de service. La Demanderesse a découvert que cet inconvénient est dû à l'apparition d'un point~dur au cours de la mise en prise du pignon et de la denture, à l'instant où les biseaux de deux dents succes sives du premier viènnent simultanément en contact avec deux dents successives de la seconde. Certes du fait de la rotation du pignon ce point dur ne provoque pas un coincement proprement dit et il est aisément franchi, mais au prix d'une érosion superficielle notable des surfaces en contact et par conséquent d'une usure accélérée des pièces.Comme en pratique après un certains temps de service un moteur s'arrête à peu près toujours à la même position angulaire du fait que l'une de ses compressions est meilleure que les autres, cette usure se localise sur la denture ou couronne dentée associée au volant. Conformément à l'invention, l'on remédie à cet inconvénient de la technique antérieure en déterminant le biseau de chaque dent du pignon de manière qu'il corresponde à une surface développable dont les génératrices prennent appui sur l'arc de profil du flanc intéressé de la dent dans un plan transversal de section situé à une distance de la face d'entrée du pignon égale à la longueur qu'on désire donner au biseau parallèlement à l'axe de ce pignon. Dans une première forme d'exécution la surface développable est un cône dont le sommet est situé sur une droite convenablement inclinée passant par le point milieu du profil du flanc intéressé de la dent dans le plan transversal de section et perpendiculaire à la tangente audit profil en ce point, à une distance de ce dernier au moins égale au produit du rayon de courbure audit point par la tangente de l'angle d'inclinaison. Dans une autre forme d'exéeution la surface développable est un cylindre à génératrices parallèles à la droite précitée, c'està-dire qu'elle résulte du renvoi à l'infini du sommet du cone susmentionné. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les- caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer. Fig. 1 est une vue montrant schématiquement un pignon de démarreur en face de la denture d'une couronne associée au volant d'un moteur à combustion interne à mettre en marche. Fig. 2 est un schéma en perspective indiquant comment on détermine le biseau d'une dent du pignon par le moyen d'une surface conique. Fig. 3 est un schéma semblable à celui de fig. 2, mais correspondant à une autre forme d'exécution dans laquelle la surface qui détermine le biseau est cylindrique. On a très schématiquement représenté en fig. 1 la couronne dentée usuelle 1 associée au volant d'un moteur à combustion interne pour coopérer avec le pignon d'attaque 2 du démarreur électrique. Ce pignon fait partie d'un ensemble dit "lanceur", qui est porté à coulissement axial par un arbre, non représenté, et il est prévu des moyens pour l'amener en prise avec la denture 1 tout en mettant en action le moteur électrique du démarreur en vue d'assurer l'entraînement et la mise en marche du moteur à combustion interne. La face 3 du pignon 2 tournée vers la denture 1 sera ci-après appelée face d'entrée. A leur extrémité correspondant à cette face, les dents 4 du pignon sont biseautées de manière à faciliter leur encrabotage avec la denture. Si l'on considère le sens de rotation normal du pignon, tel qu'indiqué par la flèche 5, ce biseau, référence 6, intéresse leur flanc arrière. D'autre part pour faire disparaître la pointe algue et fragile que le biseautage détermine, les dents sont en outre légèrement chanfreinées au droit de la face d'entrée. Pour ne pas compliquer les explications et éviter de surcharger le dessin l'on ne mentionnera pas ce chanfrein qui n'a rien à voir avec l'invention et qui au reste peut autre effectué sur le pignon fini de biseautage. Dans la vue schématique de fig. 2 on n'a représenté pour simplifier qu'une seule des dents 4 du pignon 2 afin de pouvoir exposer plus clairement la façon dont elle est biseautée vers la face d'entrée 3 précitée. Le pignon apparaît donc sous la forme de son cylindre à fond de denture. On a figuré en 7 son axe géométrique. La référence P1 désigne un plan perpendiculaire à l'axe 7 et donc parallèle à la face-d'entrée 3 supposée plane, ce plan étant situé à une distance h de ladite face de manière à couper le pignon suivant un cercle 8 et l'unique dent 4 suivant deux arcs de développante dont seul celui situé en avant sur le dessin a été indiqué en 9, ses extrémités étant référencées A et B. Sur cet arc 9 on choisit un point M approximativement équidistant des extrémités A et B, c'est-à-dire représentant le milieu de l'arc et l'on trace la tangente 10 audit arc au point M. On peut noter en passant que pour un tracé normal du profil de la dent le point M se situe pra tiquement~sur le cercle primitif. On considère alors le plan P2 parallèle à l'axe 7, perpendiculaire à la tangente 10 et passant par le point M. En fig. 2 l'intersection des plans P1 et P2 a été référencée 11. Elle est évidemment perpendiculaire à la tangente 10. Dans le plan P2 l'on trace une droite 12 passant par le point M et faisant avec le plan P1 (c'est-à-dire avec la droite 11) l'angle d'obliquité désiré pour le biseau et dans le sens voulu pour la réalisation de celui-ci. Dans la pratique cet angle se situe d'ordinaire entre 35 et 45D. Sur la droite 12 on choisit un point S situé à une distance d du plan P1 (c'est-à-dire de la droite 11) égale au produit de la tangente de l'angle oset du rayon de courbure p de l'arc 9 à son point d'intersection M avec la droite 11. On a donc d = p tgoc En d'autres termes le pied R de la normale abaissée du point S sur le plan P1 est le centre de courbure de l'arc 9 au point milieu M. Enfin par le point S on fait passer des génératrices s' appuyant sur l'arc 9. Ces génératrices définissent ainsi une surface conique et c'est en fonction de celle-ci qu'on découpe le biseau 6. Bien entendu la droite 12 constitue l'une des génératrices de ladite surface. On a donc bien réalisé ainsi un biseau d'entrée qui correspond à une surface développable dont les génératrices s'appuient sur l'arc de profil de la dent dans un plan transversal situé à une certaine distance de la face d'extrémité de celle-ci. En fig. 2 l'on a représenté en 13 la génératrice qui correspond à l'extrémité intérieure B de l'arc 9. On notera que, comme la tangente 10 est inclinée par rapport à un rayon, la droite 12 traverse le plan tangent en B au cylindre de fond de denture du pignon, de sorte qu'elle coupe ledit cylindre, ce qui détermine sur la périphérie de celui-ci une petite surface triangulaire en retrait qui a été référencée 14. On s'arrange de manière que l'arc 15 qui délimite le biseau 6 à l'opposé de l'arc 9 intersecte l'arc de profil 16 de l'autre flanc de la dent 4 dans le plan de la face d'entrée 3, au voisinage immédiat de l'extrémité extérieure de cet arc de façon à déterminer une pointe 17. Il convient encore de remarquer qu'on obtiendrait à très peu de chose près le même biseau 6 en prévoyant le sommet S sur une médiatrice de la sécante rectiligne AB de l'arc 9, et inclinée de l'angle Oc par rapport au plan P1, la distance entre le milieu de cette sécante et le point M étant négligeable, et ladite sécante étant presque parallèle à la tangente 10. La forme d'exécution de fig. 3 ne se distingue de celle de fig. 2 qu'en ce que lesgénératrices qui s'appuyent sur l'arc 9 pour définir la surface développable avec laquelle le biseau 6 doit co lncider, ne passent plus par un sommet choisi sur la droite 12, mais sont parallèles à celle-ci qui joue ainsi le rôle de directrice, la surface développable devenant cylindrique au sens géométrique de ce terme. Si l'on veut voir les choses sous un autre angle, on peut dire que cette surface ne diffère de celle de fig. 2 qu'en ce que la distance d est devenue infinie. Du fait qu'il n'y a plus de sommet, la directrice qui détermine l'orientation des génératrices peut intersecter le plan P1 en tout autre point que celui M figuré. A titre d'exemple on a indiqué en 12a une directrice passant par un point Q quelconque de la droite d'intersection 11. Ce point Q pourrait d'ailleurs se situer en dehors de cette droite. On conçoit qu'on pourrait imaginer une infinité de variantes se situant entre les formes d'exécution de fig. 2 et 3, et dans lesquelles la surface développable serait un cône, comme en fig. 2, mais avec un sommet situé sur la droite 12 au-delà du point S de cette figure, c'est-à-dire avec d > p tg-. Comme indiqué plus haut, en vue de faire disparaître la pointe aigüe 17 que le biseautage détermine à l'entrée de la dent, lion procède à la façon connue à un léger chanfreinage de la périphérie de la face d'entrée du pignon. L'expérience montre qu'avec un pignon comportant des dents biseautées substantiellement à la façon sus-décrite, tout point dur lors de la mise en prise se trouve radicalement éliminé avec les risques d'usure et de déformation que cela entraîne avec les pignons connus. I1 doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu a titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. On comprend tout d'abord qu'on peut s'écarter dans une certaine mesure des règles géométriques qui ont été exposées tout en conservant les avantages de l'invention. Par ailleurs, bien que celle-ci soit plus spéciallement destinée aux pignons de démarreurs électriques pour moteurs à combustion-interne, on conçoit qu'elle soit également applicable avec les mêmes avantages à tous les genres de pignons, roues dentées et analogues destinés à être mis en prise avec une denture correspondante, par exemple à des balladeurs de changement de vitesse, et cela que le pignon ou autre en question joue le rôle d'organe d'entraînement ou celui d'organe entraîné. On conçoit encore que lorsqu'on parle ci-dessus d'un pignon déplaçable destiné à venir en prise avec une denture, on entend par là un déplacement relatif, c'est-à-dire qu'on englobe non seulement le cas d'un pignon mobile axialement par rapport à une denture axialement fixe, mais encore celui d'un pignon axialement fixe coopérant avec une denture axialement mobile. REVENDICATIONS 1. Dispositif de pignon déplaçable axialement pour venir en prise avec une denture en vue de l'entraîner ou d'être entraîné par elle, et notamment pignon de démarreur électrique pour moteur à, combustion interne, du genre dans lequel les dents du pignon comportent un biseau latéral à leur extrémité entrée en vue de faciliter leur engagement entre celles de la denture, caractérisé en ce que le biseau de chaque dent correspond substantiellement à une surface développable dont les génératrices prennent appui sur l'arc de profil du flanc intéressé de la dent dans un plan transversal de section situé à une distance de -la face d'entrée du pignon égale à la longueur qu'on désire donner au biseau parallèlement à l'axe de ce pignon. 2. Dispositif de pignon suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'inclinaison, par rapport au plan transversal de section, de la génératrice moyenne de la surface développable qui passe par le milieu de l'arc de profil du flanc biseauté de la dent dans ledit plan est telle par rapport à la distance entre ledit plan et la face entrée du pignon, que l'arc de courbe qui constitue l'intersection de la surface développable et du plan de la face d'entrée du pignon coupe le profil dans ce dernier plan du flanc de la dent opposé à celui comportant le biseau, au voisinage immédiat du sommet de l'extrémité extérieure de ce dernier profil. 3. Dispositif de pignon suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la surface développable est un cône dont le sommet est substantiellement situé sur une droite formant génératrice moyenne de ce cône, qui passe substantiellement par le point milieu de l'arc de profil du flanc biseauté de la dent dans le plan transversal de section, qui est orientée perpendiculairement à la tangente audit arc en ce point, et qui fait avec ledit plan de section l'angle d'obliquité approprié. 4. Dispositif de pignon suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le sommet du cône est situé à une distance du plan transversal de section au moins égale au produit du rayon de courbure de 11 arc de profil en son point milieu par la tangente de l'angle d'inclinaison de la génératrice moyenne passant par ce point. 5. Dispositif de pignon suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la surface développable est cylindrique et correspond à un cône dont le sommet se trouverait sur la génératrice moyenne à une distance infinie du plan transversal de section, cette génératrice jouant ainsi le rôle de directrice de la surface cylindrique. 6. Dispositif de pignon suivant l'une quelconque des revendications qui précèdent, caractérisé en ce que l'angle d'inclinaison de la génératrice moyenne, respectivement de la directrice, est compris entre 35 et 450.