Brevet FR2444167A1 — publié le 19800711

La présente invention concerne un contacteur de démarreur de moteur à combustion interne du type destiné à actionner une fourchette d'entrainement d'un lanceur. Ces contacteurs sont généralement constitués, quelle que soit la puissance du moteur concerné, par des électro-aimants dont l'équipage mobile, qui porte les contacts mobiles du circuit d'alimentation du démarreur, est attelé à la fourchette d'entrainement du lanceur. C'est évidemment au début de sa course que le lanceur peut rencontrer une résistance à sa pénétration dans la couronne si les dents dqbignon lanceur ne sont pas en colncidence parfaite avec les creux de la couronne dentée du moteur à combustion interne. Car si une dent du pignon se trouve en face d'une dent de la couronne il doit d'abord se produire un mouvement relatif de rotation entre le pignon et la couronne avant que le pignon puisse engrener avec la dite couronne. Ce problème est généralement résolu en ce que l'électro-aimant par l'intermédiaire de la fourchette d'entraînement déplace l'une par rapport à l'autre deux parties du mécanisme de transmission reliées entre elles par l'intermédiaire d'un filetage à pas rapide en comprimant un ressort d'engrènement, le le pignon relié à l'une des parties de la transmission est tourné de l'angle nécessaire et peut pénétrer dans la couronne. Ensuite le moteur de démarreur est enclenché et fait démarrer le moteur à combustion interne. Il peut être également résolu en ce que le lanceur soit pourvu d'un ressort interposé entre la cuvette d'entrainement sur laquelle agit le levier et le corps du lanceur permettant ainsi au dit levier de continuer sa course malgré la butée du lanceur sur la couronne, dans ce type de démarreur la rotation du moteur électrique à vitesse réduite pour permettre l'engagement du pignon avant que le dit moteur soit mis sous pleine tension et évitant de ce fait un engagement brutal, est réalisé par la mise sous tension préalable, lors de l'actionnement du contacteur manuel, d'un bobinage spécial du dit moteur. Pour assurer soit la rotation du pignon par compression d'un ressort soit dans le deuxième cas la compression d'un puissant ressort ltélectro-aimant doit fournir une force beaucoup plus grande que pour assurer la translation du pignon lors de l'engre- nement. Or, c'est précisément en début de course que l'entrefer est le plus important entre l'équipage mobile et son armature et par conséquent la force d'attraction de l'équipage mobile est la plus faible tandis qu'elle augmente au fur et à mesure de la pénétration du noyau mobile dans l'armature. On est donc amené à surdimensionner les électro-aimants uniquement pour une fraction de leur temps de fonctionnement, ce qui augmente leur prix de revient. Lorsque ces électro-aimants sont fabriqués en très grande série et sont de dimensions réduites, ce qui est le cas de ceux destinés aux moteurs d'automobiles, l'augmentation précitée est faible. Par contre lorsqu'ils sont fabriqués en petite série, et sont de plus grandes dimensions, ce qui est le cas notamment de ceux destinés aux moteurs de poids lourds, l'incidence du surdimensionnement sur le prix est considérable. Outre l'inconvénient ci-dessus mentionné on peut également noter que l'action d'un électro-aimant est brutale provoquant un choc important pignon couronne préjudiciable à leurs durées. La présente invention vise à pallier les inconvénients cidessus en proposant un contacteur d'un type nouveau permettant d'obtenir une approche relativement lente du pignon par rapport à la couronne dentée, un puissant effort lors de l'engagement et de plus un dégagement rapide du pignon. A cet effet, le contacteur qu'elle concerne, et qui est du type précité, est constitué par un moto-réducteur sur l'arbre duquel est calée une came agissant sur un galet porté par une tige de commande axialement mobile qui, d'une part, est attelée à la fourchette précitée, et d'autre part, est munie d'un prolongement apte à actionner un contacteur inverseur de fin de course contrôlant, notamment, l'alimentation du démarreur, les moyens d'alimentation de ce moto-réducteur étant agencés de manière à permettre, à chaque impulsion délivrée par le contacteur de démarrage, son fonctionnement sur un tour complet et son arrêt en position de démarrage au moyen d'un circuit d'alimentation approprié. Cette disposition permet d'utiliser, pour la réalisation des contacteurs de démarreurs des moteurs puissants fabriqués en petites séries, tels que les moteurs de poids lourds, des moteurs d'essuie-glaces d'automobiles qui, fabriqués en très grandes séries, sont d'un prix de revient bien inférieur aux contacteurs classiques fabriqués en petites séries. Grâce à cette disposition, il est possible, par un choix judicieux du profil de la came, de régler, à la valeur désirée, la force transmise à la tige par la came au cours de la rotation de cette dernière. Avantageusement, le profil de la came est du type colimaçon à rayon croissant dans le sens de rotation, de telle sorte que, pour un couple moteur constant, la force transmise à la tige en début de rotation de la came est maximale et diminue au cours de cette rotation. Suivant une forme d'exécution simple de l'invention, la tige de commande est articulée d'une part, à la fourchette d'entratne- ment du lanceur, au moyen d'un axe transversal porté par l'une de ses extrémités, et, d'autre part, à l'une des extrémités d'une biellette support au moyen du tourillon sur lequel est articulé le galet précité, des moyens à ressort agissant sur cette tige pour, d'une part, assurer le maintien du galet au contact du profil de la came et d'autre part, rappeler la fourchette d'entrainement à la position repos. Cette disposition présente l'avantage, en supprimant les contacts glissants, de diminuer l'usure de la tige et d'éliminer ses risques de coincement. De préférence, pour éliminer les causes de bruits et d'usure, engendrés par les vibrations du moteur lorsque le moto-réducteur est au repos, le profil de la came,à son origine, est déterminé de manière à laisser subsister un jeu entre lui et le galet. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le motoréducteur est du type à trois balais et deux vitesses et les moyens de profil approprié pour son iimentation, comprennent un contacteur de démarrage à deux paires de contacts fixes, dont la première est court-circuitée au repos et la seconde lors de l'actionnement de ce contacteur de démarrage, un contacteur inverseur destiné à être actionné par la tige de commande en fin de course de pénétration du lanceur dans la couronne de manière à couper 1' alimen- tation du moto-réducteur à travers son balai petite vitesse et à alimenter le relais contrôlant l'alimentation du moteur à travers la seconde paire de contacts du contacteur de démarrage et enfin trois frotteurs associés à deux pistes concentriques et portées par un disque calé sur l'arbre du moto-réducteur et agencées de telle sorte qu'un premier des frotteurs relais à la source de courant soit toujours au contact de l'une des pistes, qu'un second frotteur relié à la masse soit toujours au contact de l'autre piste et que le troisième frotteur relié à l'un des contacts de la première paire de contacts du contacteur de démarrage dont l'autre contact est relié au balai grande vitesse du moto-réducteur, soit au contact de la piste du premier frotteur auf en position de démarrage du moto-réducteur. Ainsi, lors de ltactionnement du contacteur de démarrage, le moto-rEducteur est alimenté en petite vitesse jusqu'en fin de pénétration du lanceur dans la couronne puisqu'à ce moment, le contacteur inverseur de fin de course de la tige de commande est inversé. Il en résulte la coupure de l'alimentation du motoréducteur et son arrêt et, simultanément, l'alimentation du moteur d'entraînement du lanceur à travers son relais. Lorsque le moteur à combustion interne a démarré, ltopéra- teur relâche le contacteur de démarrage ce qui provoque, simulta nément, l'arrêt du moteur d'entraînement du lanceur et l'alimentation du moto-réducteur en régime grande vitesse. Ceci présente l'avantage de désengrener très rapidement le lanceur de la couronne. Lorsque ce moto-réducteur a effectué un tour complet depuis le début du cycle, le retour du troisième frotteurau contact de la piste du premier frotteur coupe l'alimentation du moto-réducteur par mise à la masse de son balai grande vitesse. Suivant une forme d'exécution avantageuse de l'invention, le moteur du moto-réducteur est équipé d'un frein électrique. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, représentant à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ce contacteur Figure 1 en est une vue de côté en élévation avec croupe partielle Figures 2 à 5 sont des vues schématiques illustrant les différentes phases de fonctionnement de ce contacteur. On reconnait sur la figure 1 un moteur de démarreur 2 sur l'arbre duquel est monté un lanceur 3 destiné à être engrené dans la couronne 4 d'un moteur à combustion interne lors du démarrage de ce dernier. Le déplacement axial du lanceur 3 est obtenu à partir d'une fourchette 5 articulée sur un axe fixe 6 dont l'extrômitô opposée à celle engagée dans une gorge 7 prévue sur le prolongement poste- rieur du lanceur 3 est attelée à l'une des extrémistes d'une tige de commande 8. La manoeuvre du lanceur 2 dans le sens de la flèche 9 c'est à-dire correspondant à son engrènement dans la couronne 4 est évidemment obtenue par un déplacement de la tige de commande 8 dans le sens de la flèche 11 à l'encontre de la force d'un ressort de rappel li Dans l'exemple illustré en traits pleins sur la figure 1, ce ressort 12 de forme hôlicoidale est monté sur l'axe 8 entre le carter 20 et une coupelle d'arrêt solidaire du dit axe. Dans cet exemple, le ressort 12 travaille à la compression. Sur cette même figure 1, sont représentées deux formes d'exécution respectivement 12' et 12" de ce ressort 12. Dans l'exemple illustré en 12' , ce ressort est un ressort de traction tendu entre le carter 20 et la biellette 18. Dans l'exemple illustré en 12" ce ressort est un ressort de torsion'monté sur l'axe 19 sur lequel est articulée la biellette 18,dont une extrémité prend appui sur le carter 20 et l'autre sur la biellette 18. Quelle que soit la forme d'exécution adoptée, le ressort 12, 12' ou 12t' tend à ramener le levier 5 dans le sens de la flèche 22 assurant le retour du lanceur et son maintien en position de repos. Selon l'invention, la tige 8 porte un galet 13 monté libre en rotation sur un tourillon fixé perpendiculairement à 1' axe de la tige de commande 8. Au galet 13 est associée une came 14 de profil sensiblement en colimaçon, calée sur l'arbre 15 d'un moto-réducteur 16. La came 14 présente donc un profil en colimaçon dont le rayon est croissant depuis son point d'origine 14a à son point terminal 14b. Le ressort 12 tend à maintenir le galet 13 en appui contre le profil de la came 14. Au début et en fin d'un cycle de démarrage, le galet 13 se trouve en face de l'origine 14a du profil de la came 14. Au cours d'un cycle de démarrage, la came 14 effectue une rotation d'un tour dans le sens de la flèche 17 de telle sorte que le galet 13 et la tige de commande 8 sont progressivement repoussés dans le sens de la flèche Il jusqu'a ce que, ayant dépassé le point terminal 14b du profil de la came 14, le galet 13 et la tige de commande 8 viennent en position de départ, comme illustré sur les figures 1 et 2. Les moyens d'alimentation du moto-réducteur 16 en vue de la réalisation d'un cycle complet de démarrage sont illustrés par les figures 2 à 5 et sont expliqués plus loin. Pour permettre le guidage de l'extrômitô de la tige 8 opposée à son extrémité par laquelle elle est attelée à la fourchette 5 sur le tourillon du galet, est articulée l'une des extrémités d'une biellette support 18, dont l'autre extrémité est articulée sur un axe fixe 19 porté par un carter 20 solidaire de l'ensemble du moto -réducteur 16. Cette disposition évite de prévoir un guidage par coulissement ce qui diminue l'usure de la tige de commande 8 et ses risques de coincement. En outre, pour diminuer les causes de bruit et d'usure, ou vibrations communiquées à l'ensemble par le moteur à combustion interne, lorsque ce dernier fonctionne, un jeu 21 est prévu entre le galet 13 et le point d'origine 14a du profil de la came 14. Au carter 20 est, en outre, fixé un contacteur inverseur 2# disposé de manière à être actionné à chaque fin de course de la tige de commande 8 correspondant à la pénétration du lanceur 3 dans la couronne 4 comme illustré en traits fins sur la figure 1. Le circuit électrique d'alimentation de ce contacteur de démarreur et son fonctionnement sont illustrés par les figures 2 à 5. Pour faciliter la compréhension du dessin, sur ces figures la came 14 et le moto-réducteur 16 sont représentés décalés l'un par rapport à l'autre, mais il est évident que la rotation de la came 14 est liée à celle de l'arbre du moto-rôducteur 16. Comme cela ressort de ce dessin, le moto-réducteur 16 est du type à deux vitesses c'est-à-dire qu'il comporte un balai 16a relié à la mamie, un balai 16b correspondant à son fonctionnement à petite vitesse et un balai 16c correspondant à son fonctionnement à grande vitesse. L'une 2a des bornes du moteur 2 du démarreur est reliée à la masse tandis que son autre borne 2b est reliée au p6le positif de la batterie à travers les contacts d'un relais 26. Le fonctionnement de ce contacteur de démarreur est contrôlé par un contacteur manuel 27 de démarrage présentant deux paires de contacts à savoir une paire de contacts 28as28b reliés l'un à l'autre en position de repos, et une paire de contacts 29a, 29b isolés l'un par rapport à l'autre dans cette même position de repos. Lors de l'actionnement de ce contacteur 27, ces positions sont inversées. Sur l'arbre de sortie du moto-réducteur 16 est également fixé un disque 31 sur l'une des faces duquel sont prévues deux pistes concentriques respectivement externe 31a et interne 31b, isolées électriquement l'une de l'autre par un anneau de matière isolante 32. A ce disque 31 sont associés trois frotteurs respectivement 33, 34, 35; le frotteur 33 est disposé de manière å être constamment en contact avec la piste extérieure 31a. Le Botteur 34 est disposé de manière à être constamment en contact avec la piste intérieure 31b. Le frotteur 35 et la matière isolante 32 sont agences de manière que le frotteur 35 ne soit en contact avec la piste intérieure 31b que dans la position du disque 31 correspondant au repos ou au début ou à la fin d'un cycle de démarrage tel qu'illus tré sur la figure 2 et en contact avec la piste extérieure 3ia dans toutes les autres positions du disque 31. Le frotteur 33 est relié a la borne positive 25 de la batterie, le frotteur 34 est relié à la masse, tandis que le frotteur 35 est relié au contact 28b du contacteur 27 La borne 28a de ce contacteur est reliée au balai 16c du régime grande vitesse du moto-réducteur 16, le contact 29b de ce contacteur est relié à la borne positive 25 de lQbatterie et son contact 29a est relié à la borne commune 24a de l'inverseur 24, l'une 24b des autres bornes de l'inverseur 24, celle correspondant à sa position de repos, est reliée au balai 16b correspondant au régime petite vitesse du moto-réducteur 16 tandis que l'autre borne 24c de l'inverseur 24 est relié à la masse à travers le bobinage du relais 26. En position de repos du contacteur 27, le moto-réducteur 16 et le moteur 2 ne sont pas alimentés. Au début du cycle de fonctionnement de ce contacteur, ces différents organes sont dans la position illustrée sur la figure 2, ctest-à-dire que legalet 13 est en face du point d'origine 14a du profil de la came 14, les contacts 29a et 29b du contacteur 27 sont isolés l'un de l'autre tandis que ses contacts 28a et 28b sont reliés l'un à l'autre, les bornes 24a et 24b du contacteur inverseur 24 sont reliées l'une à l'autre et le moteur 2 et le motoréducteur 16 ne sont pas alimentés. Le cycle de fonctionnement de ce contacteur est déclenché par l'actionnement du contacteur manuel 27 pour l'amener dans sa position illustrée sur la figure 3 dans laquelle ses contacts 28a et 28b sont isolés l'un de l'autre tandis-que ses contacts 29a et 29b sont reliés l'un à l'autre. Dans cette position, le moto réducteur 16 est alimenté par l'intermédiaire de son balai petite vitesse 16b à travers les bornes 24a et 24b du contacteurinverseur 24. Il entraine donc en rotation la came 14 dans le sens de la flèche 17, ce qui a pour effet de déplacer le galet li et la tige de commande 8 dans le sens de la flèche 11, provoquant ainsi un début de pénétration du lanceur 3 dans la couronne 4. En raison de la faible augmentation du rayon du profil de la came 14 au début de sa rotation dans le sens de la flèche 17, le déplacement de la tige 8 dans le sens de la flèche il est relativement lent, mais par contre la force déployée est relativement importante. Cette disposition facilite donc la mise en colnci- dence des dentures du lanceur 3 et de la couronne 4. L'opérateur maintenant le contacteur 27 dans cette même position, la came 14 poursuit sa rotation dans le sens de la flèche 17 jusque dans la position illustrée par la figure 4 dans laquelle le lanceur 3 est totalement engagé dans la couronne 4, et L'extrémité de la tige de commande 8 opposée à la fourchette 5 agit sur le contacteur inverseur 24 pour inverser la position de ses contacts.Il en résulte que la borne 24b du contacteur inverseur 24 est isolée ce qui a pour effet de couper l'alimentation du moto-réducteur 16 par l'intermédiaire de son balai petite vitesse 16b ; il en résulte aussi que par suite de l'alimentation du bobinage du relais 26, le moteur 2 est alimenté. L'opérateur maintient son action sur le contacteur manuel 27 jusqu'au démarrage du moteur à combustion interne. Lorsque ce moteur à combustion interne a démarré, I'opérateur relâche son action sur le contacteur 27 qui retombe dans sa position de départ telle qu'illustré sur les figures 2 et 5. Ceci a pour effet d'une part, de couper l'alimentation du relais 26 et, par conséquent, celle du moteur 2, et, d'autre part, d'alimenter le moto-réducteur 16 à travers son balai grande vitesse 16c. Comme on le voit, cette alimentation est assurée également par l'intermédiaire des frotteurs 33 et 35 qui sont reliés électriquement l'un à l'autre par l'intermédiaire de la piste externe 31a du disque 31. La fin du cycle de démarrage s'effectue donc à grande vitesse, ce qui présente l'avantage de désengager très rapidement le lanceur 3 et la couronne 4. Lorsque la came 14 arrive en fin de rotation d'un tour, comme illustré sur la figure 5 , le galet 13 dépasse son point terminal 14b et, sous l'action du ressort 12 agissant sur la tige de comman de 8, tombe en face de son point d'origine 14a, ce qui a pour effet de ramener le contacteur-inverseur 24 dans sa position de départ près pour le démarrage d'un nouveau cycle. Par ailleurs, dans cette position de la came 14, le frotteur 35 quitte la piste externe 31a qui le reliait au frotteur 33 et retombe dans la piste interne 31b qui le relie au frotteur 34. Il en résulte donc la coupure de l'alimentation du moto-réducteur 16 et la remise du circuit électrique dans la position permettant le démarrage d'un nouveau cycle de fonctionnement tel qu'illustré par la figure 2. Comme on le voit, le fonctionnement de ce dispositif est excessivement sûr, mais il est aussi rationnel car par un choix judicieux du profil de la came 14, il est possible, comme le montre le dessin, d'obtenir des efforts puissants agissant sur la tige de commande 8, en début de son déplacement c'est-à-dire au moment où pour la pénétration du lanceur 3 dans la couronne 4, il est nécessaire de développer des forces importantes. Il est également intéressant de pouvoir disposer d'unrégime à grande vitesse du moto-réducteur 16 pour accélérer le désengagement du pignon 3 et de la couronne 4 après le démarrage du moteur à combustion. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le motoréducteur 16 est équipé d'un frein électrique dont la mise en action est lié à la mise à la masse du balai grande vitesse 16c du moto-réducteur 16, ce qui correspond à la position du disque 31 illustrée par la figure 2, qui est la position correspondant au début ou à la fin du cycle de fonctionnement de ce contacteur de démarreur. Il ressort de ce qui précède que l'on peut utiliser pour la réalisation du moto-réducteur 16, un moteur d'essuie-glace d'autre mobile c'est-ad ire un moteur dont la fabrication en très grandes séries permet de réduire considérablement le prix de revient. Il en résulte donc que ce contacteur de démarreur peut être réalisé à un prix bien inférieur à celui des contacteurs de démarreur d'un type classique fabriqués en petites séries c'est-àdire ceux destins au démarrage des moteurs puissants tels que les moteurs de poids lourds. La connexion électrique 36 visible sur les figures 2 à 5 est prévue pour l'alimentation du bobinage fil fin du moteur du démar reur dans le cas où celui-ci est du type compound ctest-à-dire qu'il est entraîné à faible vitesse de rotation au début de la course du lanceur en vue de remédier à l'apparition éventuelle du phénomène dent contre dent. Comme il va de soi, et comme il ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce contacteur de démarrage qui a été décrite ci-dessus à titre d'exemple non limitatif ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation. - REVENDICATIONS 1. - Contacteur de démarreur de moteur à combustion interne, du type destiné a actionner une fourchette d'entrainement d'un lanceur, caractérisé en ce quI il est constitué par un motoréducteur sur l'arbre duquel est calée une came agissant sur un galet porté par une tige de commande axialement mobile qui, d'une part, est attelée à la fourchette précitée et, d'autre part, est munie d'un prolongement apte à actionner un contacteur inverseur de fin de course contrôlant, notamment l'alimentation du démarreur, les moyensd'alimentation de ce moto-réducteur étant agencés de manière à permettre, a' chaque impulsion délivrée par le contacteur de démarrage, son fonctionnement sur un tour complet et son arrêt en position de démarrage au moyen d'un circuit d'alimentation approprié. 2. - Contacteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le profil de la came est du type colimaçon à rayon croissant dans le sens de rotation, de telle sorte que, pour un couple moteur constant, la force transmise à la tige en début de rotation de hcame est maximale et diminue au cours de cette rotation. 3. - Contacteur selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la tige de commande est articulée d'une part, à la fourchette d'entraînement du du lanceur, au moyen d'un axe transversal porté par l'une de ses extrémités, et d'autre part, à l'une des extrémités d'une biellette support au moyen du tourillon sur lequel est articulé le galet précité, des moyens à ressort agissant sur cette tige pour assurer d'une part le maintien du galet au contact du profil de la came, d'autre part, le rappel de la fourchette à la position de repos. 4. - Contacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour éliminer les causes de bruits et d'usure, engendrés par les vibrations du moteur lorsque le moto-réducteur est au repos, le profil de la came, à son origine, est déterminé de manière à laisser subsister un jeu entre lui et le galet. 5. - Contacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moto-réducteur est du type à trois balais et deux vitesses et les moyens de profil approprié pour son alimentation comprennent un contacteur de démarrage à deux paires de contacts fixes, dont la première est court circuitée au repos et la seconde lors de l'actionnement de ce contacteur de démarrage, un contacteur-inverseur destiné à être actionné par la tige de commande en fin de course de pénétration du lanceur dans la couronne de manière à couper l'alimentation du moto-réducteur à travers son balai petite vitesse et à alimenter le relais contrôlant l'alimentation du moteur à travers la seconde paire de contacts du contacteur de démarrage et enfin trois frotteurs associés à deux pistes concentriques et portées par un disque calé sur l'arbre du moto-réducteur et agencées de telle sorte qu'un premier des frotteurszeliô à la source de courant soit toujours au contact de l'une des pistes, qu'un second frotteur relié à la masse soit toujours au contact de l'autre piste et que le troisième frotteur relié à l'un des contacts de la première paire de contacts du contacteur de démarrage dont l'autre contact est relié au balai grande vitesse du moto-réducteur, soit au contact de la piste du premier frotteur sauf en position de démarrage du moto -rôducteur. 6. - Contacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moto-réducteur est équipé d'un flein électrique.