Brevet FR2384126A1 — publié le 19781013

La présente invention concerne un démarreur pour moteur diesel. On sait que2 pour faire démarrer un moteur diesel, il est nécessaire de le lancer à une vitesse de rota- tion,suffisante pour atteindre le point d'allumage, et géné- rarement comprise entre 160 et 200 tours/minute. On connatt déjà des démarreurs pour moteur diesel, qui comprennent chacun un moteur rotatif à air comprimé, un pignon de sortie, monté tournant et coulissants sous l'action d'un vérin pneumatique, entre des positions de repos et d'accouplement avec le moteur diesel, et une transmission de rapport approprié,insérées entre ledit moteur à air comprimé et ledit pignon de sortie, Le fonctionnement d'un démarreur de ce genre comprend une première phase, au cours de laquelle son pignon de sortie est animé d'un mouvement hélicoSdal de faible vitesse,vers sa position d'accou- plement avec le moteur diesel à lancer, une seconde phase, au cours de laquelle le pignon de sortie du démarreur entratne le moteur diesel à une vitesse au moins égale à sa vitesse de démarrage, et une troisième phase, éventuellement tempori- née, au cours de laquelle le pignon de sortie du démarreur exécute un mouvement hélicoïdal de désaccouplement et de retour à sa position de repos, Ces démarreurs connus sont généralement ali mentés avec de l'air comprimé sous une pression relativement faible, par exemple de l'ordre de 16 bars, ce qui peut peut présenter un certain nombre d'inconvénients.Pour pallier ces dernier il serait souhaitable de pouvoir alimenter ces démarreurs a moteur rotatif pneumatique, sous une pression notablement plus élevée, en particulier de 40 hais. Cependant, pour que cela permette de faire produire un couple de démarrage plus élevé par un démarreur de ce type connu, il faudrait accrottre de façon importante les dimensions de ce dernier, dont l'encombrement deviendrait excessit-; ceci résulte essentiellement de ce que le moteur rotatif pneumatique d'un démarreur de ce type connu attaque, généralement par l'intermédiaire d'un pignon de transmission unique, une couronne dentée, solidaire du pignon de sortie du démarreur ; pour augmenter le couple transmis par la couronne dentée, il faudrait donc par exemple augmenter dans la meme proportion Son diamètre Les démarreurs du type connu, qui vient d'être indiqué , présentent en outre l'important inconvénient suivant ; a4, après le démarrage du moteur diesel, le désaccouplement du pignon de sortie du démarreur n'a pas lieu très rapidement, les pièces mobiles de ce dernier sont entraînées par le moteur diesel,et peuvent alors atteindredesvi- tesses de rotation très supérieures à celles prévues pour la seconde phase du processus de démarrage, rappelé ci-dessus. Dans certains cas, il peut en résulter une détérioration définitive du démarreur. La présente invention concerne divers perfectionnements aux démarreurs à moteur rotatif pneumatique, du type connu, qui vient d'être indiqué. Suivant un premier perfectionnement du démarreur pour moteur diesel selon la présente invention, son moteur à air comprimé comprend deux rotors dentés, engrenant l'un avec l'autre, dont les axes portent respectivement des pignons, qui attaquent, l'un directement, et l'autre par l'intermédiaire d'une roue dentée, une même couronne dentée, elle-meme solidaire en rotation du pignon de sortie du démarreur.Cette disposition permet de transmettre, au pignon de sortie du démarreur selon la présente invention, avec une couronne dentée de diamètre relativement réduit, un couple de démarrage très important, par exemple de 25 mjkge ; grâce à cette disposition, le démarreur selon la présente invention, ou tout au moins son moteur rotatif pneumatique, peut être alimenté avec de l'air comprimé sous une pression aussi élevée que 4Q bars, de manière à obtenir les avantages mentionnés, sans-qu'il soit nécessaire pour cela de donner au démarreur des dimen sions et un encombrement excessifs. Suivant un second perfectionnement du démarreur pour moteur diesel selon la présente invention, sa transmission comporte une roue libre, insérée entre le moteur à air comprimé et le pignon de sortie du démarreur. Par suite, si le pignon de sortie du démarreur selon la présente invention ne cesse pas d'être accouplé avec le moteur diesel aussitôt après le démarrage de ce dernier, ledit pignon de sortie peut bien être entraîné à des vitesses de rotation très supérieures à celle correspondant au démarrage dudit moteur diesel, mais, grâce à l'interposition de la roue libre, les autres pièces mobiles du démarreur, et notamment de son moteur rotatif pneumatique, ne se trouvent pas entranées à des vitesses excessi ves, ctest-à-dire très supérieures aux vitesses prévues pour la seconde phase du processus de démarrage0 On supprime ainsi tout risque de détérioration du démarreur selon la présente invention0 Bien que les deux perfectionnements selon la présente invention puissent être appliqués séparément, l'un indépendamment de l'autre, à un démarreur pour moteur diesel du type connu, qui a été indiqué précédemment, il est également possible de les appliquer simultanément, de façon avantageuse, à un même demarreur de ce type. A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement au dessin annexé une forme de réalisation du démarreur pour moteur diesel selon la présente invention, dans laquelle les deux perfectionnements précédemment indiqués sont avantageusement combinés, La figure 7 représente cette forme de réalisa- tion en coupe suivant la ligne I-I de la figure 2. La figure 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la figure 1. La figure 3 est le schéma du circuit d'a- limentation en air comprimé et des circuits électriques de commande du démarreur illustré sur les figures 1 et 2e Le démarreur pour moteur diesel, selon la présente invention, qui est illustré schématiquement sur les figures 1 et 2, comprend essentiellement un carter 1, qui est solidaire d'un socle 2, permettant de l'assuåettir à proximité du moteur diesel, dans une position relative qui sera précisée ultérieurement. Le carter 1, qui est formé de plusieurs pièces assemblées, par exemple en métal ou en alliage moulé, renferme un moteur rotatif pneumatique, M, et une transmission D. Le moteur M comporte lui-même une chambre 3, dans laquelle deux rotors dentés, 4a et 4b, sont montés librement tournants sur des axes parallèles, 5a, 5b, de manière que les dentures 6a, et 6b, des deux rotors dentés, 4a et 4b, engrènent l'une avec l'autre. Les extrémités des axes des deux rotors 4a et 4b, par exemple les extrémités 5a1 et 5a2 de l'axe 5a, traversent des perçages aménagés dans les parois transversales du carter 1, qui sont munis de joints d'étanchéité, tels que 7a1 et 7a2, destinés à empêcher 1-' air comprimé de s'échapper de la chambre 3 du moteur pneumatique M.L'extrémité, 5a1, de chaque axe, tel que 5a, est montée librement tournante dans un palier à billes 8a, tandis que l'autre extrémité, 5a2, du même axe 5a porte un pignon 9a, qui fait partie de la transmission T. Le pignon correspondant, 9b, porté par l'extrémité de l'axe 5b du rotor 4b est visible sur la figure 2. La chambre 3 du moteur pneumatique M peut astre alimentée en air comprimé, d'une part par un orifice d'admission 10, de section choisie pour autoriser un débit réduit, par exemple de 10 normaux .litres/seconde, et, d'autre part, par un conduit ?la-llb, dont la large section est choisie pour permettre un grand débit d'air comprimé, par exemple de 100 normaux litres/seconde. Dans le conduit à large section lla-11b est insérée une soupape de contrôle 12, qui est maintenue normalement fermée par la pression établie en permanence en amont de ladite soupape 12 ; un ressort 13, retenu, sur l'extrémité de la tige 12a de la soupape 12, par une rondelle fendue 14, est destiné à faciliter la refermeture de ladite soupape 12. L'ouverture de la soupape 12 est commandée par un vérin à simple effet, constitué essentiellement par un piston 15, dont la section est supérieure à l'aire de la face amont de ladite soupape 12, et qui est monté coulissant, mais de façon étanche pour 1 air comprimé, dans une fourrure annulaire 16, calée elle-même dans un perçage du carter 1, concentrique-à la tige 12a de ladite soupape 12 ; la disposition est telle que le fond d'un évidement 15a, aménagé dans une face du piston 15 du vérin, vient en contact avec l'extrémité de la tige 12a de la soupape 12 lorsque de l'air comprimé est admis dans la fourrure annulaire mentionnée, 16, par un orifice 16a, de manière à exercer une pression sur la face du piston 15, opposée A son évidement 15a. Düns le carter de la transmission T, un premier manchon tubulaire,17,a son extrémité opposée au moteur pneumatique X, qui est montée librement tournante dans un palier à billes 17b son autre extrémité, la plus proche du moteur pneumatique- M, porte extérieurement une couronne dentée, 17a, avec laquelle viennent-en prise le pignon 9b, directement, et le pignon 9as par l'intermédiaire d'une roue dentée 18, dont l'axe 18a est monté fou dans un perçage 19 du carter, entre deux butées à bille 20a et 20b. Un second manchon tubulaire,21, a son extrémité la plus voisine du moteur pneumatique X, qui est montée librement tournante, à l'intérieur du premier manchon tubulaire 17, par l'intermédiaire d'un palier à billes 2ira. Entre la paroi interne du premier manchon tubulaire 17, et la paroi externe du second manchon tubulaire 21 est insérée une roue libre 22, d'un type connu, dont la constitution est bien visible sur la figure 2. Le pignon de sortie,23, du démarreur, est porté par un axe 23a, monté librement coulissant à l'intérieur du second manchon tubulaire 21, dont il est cependant rendu solidaire en rotation par une clavette 24, solidaire dudit axe 23a, mais pouvant glisser librement dans une rainure longitudinale de guidage, 21b, aménagée dans la paroi interne dudit second manchon 21. Un ressort 25 applique normalement une section de plus fort diamètre, 23b, de l'axe 23a, contre une première butée,21c, solidaire du second manchon tubulaire 21 pour cette position de son axe 23a, le pignon de sortie 23 du démarreur se trouve à une certaine distance d'une couronne dentée 26 (repréentée en partie sur la partie droite de la figure 1), qui est calée sur l'arbre du moteur diesel auquel est associé le démarreur considéré.Le dimensionnement et la disposition sont tels que la denture 23c du pignon de sortie 23 du démarreur vient en prise avec la denture 26a de la couronne 26calée sur l'arbre du moteur diesel, lorsque l'axe 23a du pignon de sortie 23 est poussé, en surmontant l'action du ressort 25, de manière à amener la partie 23b dudit axe 23a en butée contre l'extrémité droite (sur la figure 1) de la rainure 21b.Ce mouvement de coulissement du pignon de sortie 23 et de son axe 23a est commandé par un vérin pneumatique, dont le cylindre est formé par une fourrure 27, calée dans un perçage cylindrique du carter 1, coaxial audit axe 23a ; le cylindre de ce vérin comporte une extrémité fermée, 28, de section réduite, dans laquelle débouche un orifice d'admis s ion d'air comprimé, 29, dont la section est choisie pour autoriser seulement un faible débit d'air comprimé, par exemple de l'ordre de ;dans l'autre extrémité, ouverte, du cylindre de ce vérin, pénètre un prolongement, 23d, de l'axe 23a du pignon de sortie 23 ; le piston 30 du vérin est monté librement coulissant, et de façon étanche pour l'air comprimé, dans la fourrure 27, entre l'extrémité du prolongement 23d de l'axe 23a et l'extrémité fermée 28 du cylindre dudit vérin ; la face du piston 30 qui est tournée vers l'extrémité 23d de l'axe 23a porte de préférence une bille de contact 31. Lorsque, sous l'action de l'air comprimé, le piston 30 du vérin a poussé l'axe 23a, par l'intermédiaire de son prolongement 23d et de la bille 31, vers la droite de la figure 1, en surmontant l'action du ressort 25, JusquJà la position extrême correspondant à l'accouplement du pignon de sortie 23 avec la couronne dentée 26, ledit piston 30 du vérin démasque l'entrée d'un conduit 32, aménagé dans le carter 1, et aboutissant au conduit 16a d'alimentation en air comprimé du vérin commandant l'ouverture de la soupape 12 ; pour ce dernier vérin, le vérin commandant le coulissement de l'axe 23a du pignon de sortie 23 sert donc de distributeur d'air comprimé, son piston 30 servant notamment de tiroir. Le schéma de la figure 3 montre qu'une bouteille d'air comprimé 33,alimente, par exemple sous une pression de 40 bars, d'une part, directement l'entrée lia du conduit à large section, contrôlé par la soupape 12 (figure 1), et, d'autre part, les orifices d'admission 10 et 29 du démarreur, par l'intermédiaire d'une valve électromagnétique 34.L'enroulement de commande, 34a, de cette valve.- électromagnétique 34, est lui-meme monté en série dans un circuit électrique comprenant une source d'énergie électrique 35, l'enroulement d'un premier relais électromagnétique 36, un contact de travail, 36a, de ce premier relais 36, et un contact de repos, 37a, d'un second relais électromagnétique 37 ; l'enroulement de ce second relais 37 est alimenté par la sortie d'un circuit électronique 38, dont l'entrée reçoit un signal d'un capteur 39 de la vitesse de rotation de l'un des rotors dentés,4a, 4b,du démarreur 1 (voir aussi la figure 1). Le circuit électronique 38 comporte notamment un amplificateur et un dispositif à seuil, qui transmettent un signal d'excitation au relais 37 lorsqu'il existe un écart positif entre la vitesse lue par le capteur 39 et le quotient de la vitesse de démarrage du moteur diesel, qui est par exemple de 200 tours/minute, par le rapport de réduction de la transmission U. Le démarreur pour moteur diesel, selon la présente invention, qui vient d'être décrit, fonctionne de la façon suivante k l'arrêt du moteur diesel et de son démarreur, le circuit de la source d'énergie électrique 35 est coupé au niveau du contact de travail 36a du premier relais 36,de telle se que la valve électromagnétique 34 est fermée, et, les orifices d'admission 10 et 29 du démarreur 1 ne recevant pas d'air comprimé, la soupape 12 (figure 1) est également fermée par la pression établie dans le conduit lia, si bien que le moteur pneumatique E n'est pas du tout alimenté ; le ressort 25 maintient le pignon de sortie 23, par l'intermédiaire de son axe 23a, dans sa position de repos, visible sur la figure 1. Pour commander le-démarreur du moteur diesel, il suffit d'actionner temporairement un bouton-poussoir 40 (figure 3), qui courtcircuite le contact de travail 36a du pramier relais 36, de manière à produire temporairement l'excita- tion dudit relais 36, laquelle est ensuite maintenue par la fermeture de son contact de travail 36a. il en résulte aussitôt l'ouverture de la valve électromagnétique 34 et l'alimenta- tion en air comprimé des orifices d'admission 10 et 29 du démarreur 1.Le débit réduit d'air comprimé qui parvient, par l'orifice d'admission 10, dans la chambre 3 du moteur pneumatique M (figure 1) produit la mise en rotation simultanée, à faible vitesse, des deux rotors 4a et 4b, de la roue dentée 18 et de la couronne dentée 17a, laquelle entraine en rotation le premier manchon tubulaire 17, le second manchon tubulaire 21, par l'intermédiaire de la roue libre 22,et l'axe 23a du pignon de sortie 23,par ltintermédiaire de la clavette 24.Simultanément, l'air comprimé qui parvient, par l'orifice d'admission 29, dans l'extrémité 28 de la ohambre du vérin d'actionnement de l'axe 23a du pignon de sortie 23,pousse le piston 30 de ce vérin vers la droite de la figure I et, par l'intermédiaire de la bille 31, communique le même mouvement audit axe 23a, en comprimant le ressort 250 Au total, le pignon- de sortie 23 du démarreur est animé d'un mouvement hélicoïdal relativement lent dans la direction de la denture 26a de la couronne 26. L'interpénétration des dentures 23c et 26a peut être facilitée par une conformation appropriée, de façon connue en soi. Dès que le pignon de sortie 23 se trouve complètement en prise avec la couronne dentée 26, l'entrée du conduit 32 est dégagée par le piston 30, si bien que l'air comprimé qui remplit alors la chambre gauche du vérin correspondant,parvient, par le conduit 15a,dans le vérin de commande de l'ouverture de la soupape 12 ; la tige 12a de cette soupape 12 est alors poussée vers la gauche de la figure i par l'action du piston 15, qui comprime le ressort 13. La chambre 3 du moteur pneumatique M reçoit alors un débit d'air comprimé très important par le conduit 11a-11b, et le siège, dégagé, de la soupape 12. Il en résulte une accélération rapide des rotations des rotors 4a et 4b et, par l'intermédiaire de la transmission T, du pignon de sortie 23 du démarreur ; lorsque le moteur diesel a été lancé, pr l'intermédiaire de sa couronne dentée 26, à sa vitesse de démarrage, par exemple de 200 tours/minute, le démarrage du moteur diesel se-produit, au bout d'un temps qui peut aller jusque, par exemple, 12 secondes. Le moteur diesel s'accélère alors en entraSnant le pignon de sortie 23 du démarreur, par l'intermédiaire de la couronne dentée 26. Comme le signal transmis au circuit électronique 38 par le capteur 39 correspond alors & une vitesse supérieure à la vitesse de démarrage, ledit circuit 38 transmet un signal d'excitation au relais 37, qui, en ouvrant son contact de rets 37a, coupe le circuit de l'enroulement 34a de la valve électromagnétique 34. les orifices d'admission 10 et 29 du démarreur 1 cessent alors aussitot d'être alimentés en air comprimé, et sont mis en communication, par ladite vanne 34, avec un orifice d'échappement.Dès que la pression de l'air s'est abaissée suffisamment dans les deux vérins pneumatiques, le ressort 13 produit la refermeture de la soupape 12, si bien que le moteur pneumatique M cesse d'être alimenté, tandis que le ressort 25 ramène l'axe 23a et le pignon de sortie 23 vers leur position de repos, en repoussant le piston 30e Au cours du ralentissement du moteur M, le pignon de sortie 23 est donc animé d'un mouvement hélicoïdal ralenti vers sa position de repos.Néan- oins,tant que la denture 23c du pignon de sortie 23 est encore au moins partiellement en prise avec la denture 26a de la couronne 26, ledit pignon de sortie 23 peut être entraîné avec une vitesse de rotation très supérieure à la vitesse de démarrage du moteur diesel ; cependant, grâce à la roue libre 22, cette rotation å très forte vitesse ne peut pas être communiquée au premier manchon tubulaire 17 non plus qu'aux rotors 4a et 4b du moteur M,par l'intermédiaire des autres organes de la transmission U ; en conséquence, à aucun instant du démarrage du moteur diesel, les différentes pièces tournantes du démarreur selon la présente invention, autres que son pignon de sortie 23 et le second manchon tubulaire 21, ne peuvent attein dre des vitesses de rotation très supérieures à celles cor respondant à la vitesse de démarrage du moteur diesel, ce qui exclut tout risque de détérioration desdites pièces mobiles. Bien entendu, lorsque le pignon de sortie 23 du démarreur est revenu dans sa position de repos, et que le moteur pneumatique M s'est arrêté, le circuit électronique 38 cesse d'alimenter le relais 37, dont le contact de repos g7a reprend sa position de fermeture, qui permettra de commander ultérieurement un nouveau démarrage, par simple actionnement du bouton-poussoir 40. Bien entendu, le bouton-poussoir 40 peut être déporté pour permettre de télécommander le démarrage du moteur diesel ; dans ce cas, il peut éventuellement être doublé par un autre bouton-poussoir, permettant la commande rapprochée du démarrage. La présente invention ntest pas limitée à la fQrme de réalisation précédemment décrits, Elle englobe toutes ses variantes. REVENDICATIONS 1.- Démarreur pour moteur diesel, comprenant un moteur rotatif à air comprimé, un pignon de sortie, monté tournant et coulissant, sous l'action d'un vérin pneumatique, -entre des positions de repos et d'accouplement avec le moteur diesel et une transmission, de rapport approprié, insérée entre ledit moteur à air comprimé et ledit pignon de sortie, caractérisé en ce que le moteur à air comprimé comprend deux rotors dentés, engrenant l'un avec l'autre, dont les axes portent respectivement des pignons, qui attaquent, l'un directement, et l'autre par l'intermédiaire d'une roue dentée, une même couronne dentée, elle-même solidaire en rotation du pignon de sortie du démarreur. 2,- Démarreur selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'un premier et un second manchon tubulaire sont montés coaxialement à l'axe du pignon de sortie, et librement tournant, le premier dans le carter du démarreur, et le second manchon à l'intérieur du premier, ledit premier manchon portant extérieurement la couronne dentée, tandis que l'axe dudit pignon de sortie est solidaire en rotation, mais librement coulissant dans ledit second manchon, et qu'une roue libre est insérée entre lesdits premier et second manchons. 3.- Démarreur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'extrémité de l'axe du pignon coulissant de sortie, qui est opposée audit pignon, sort du second manchon tubulaire, et pénètre dans l'extrémité ouverte du cylindre d'un vérin pneumatique à simple effet, de manière à venir en contact avec le piston de ce vérin, de préférence par l'intermédiaire d'une butée à bille, portée par exemple par ledit piston, un ressort étant prévu pour ramener l'axe du pignon coulissant de sortie et le piston dudit vérin dans leur position de repos. 4.- Démarreur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des premiers moyens pour alimenter simultanément en air comprimé le vérin d'actionnement du pignon coulissant de sortie, et le moteur rotatif, ce dernier avec un faible débit d'air, juste suffisant pour communiquer audit pignon de sortie un mouvement héliooIdal de faible vitesse vers sa position d'accouplement avec le moteur diesel, des seconds moyens,commandés par l'arrivée du pignon de sortie en position d'accouplement, pour alimenter le moteur rotatif avec un fort débit d'air comprimé, suffisant pour communiquer audit pignon de sortie une vitesse de rotation correspondant au moins à la vitesse de démarrage du moteur diesel, ainsi que des troisièmes moyens,pour désactiver lesdits premiers et seconds moyens d'alimentation en air comprimé, ces troisièmes moyens étant commandés,éventuelle- ment avec une temporisation appropriée,par l'écart positif entre la vitesse instantanée du moteur diesel ou du pignon de sortie, encore accouplé avec lui, d'une part, et la vitesse de démarrage du moteur diesel, d'autre part. 5.- Démarreur selon la revendication 4 caractérisé en ce que les premiers moyens comprennent une valve électromagnétique, contr8lant en parallèle les arrivées d'air comprimé dans le moteur rotatif et dans le premier vérin, servant à l'actionnement du pignon coulissant de sortie, que les seconds moyens comprennent une arrivée d'air comprimé à large section, contr8lée par une soupape à ressort de rappel, et un second vérin, à simple effet, alimenté de façon à commander l'ouverture de ladite soupape, par l'in- termédiaire d'un distributeur, dont le tiroir est constitué de préférence par le piston dudit premier vérin, et que les troisièmes moyens comprennent un capteur de la vitesse de rotation du moteur diesel ou du pignon de sortie du démarreur, ainsi que des moyens pour couper l'alimentation électrique de ladite valve électromagnétique en fonction de l'écart positif entre la vitesse captée et la vitesse de démarrage du moteur diesel. 6.- Démarreur pour moteur diesel, comprenant un moteur rotatif à air comprimé, un pignon de sortie, monté tournant et coulissant, sous l'action d'un vérin pneumatique, entre des positions de repos et d'accouplement avec le moteur diesel, et une transmission, de rapport approprié, insérée entre ledit moteur à air comprimé et ledit pignon de sortie, caractérisé en ce que la transmission comporte une roue libre, insérée entre le moteur à air comprimé et le pignon de sortie du démarreur.