Brevet FR2572864A1 — publié le 19860509

"DEMARREUR ELECTRIQUE A REDUCTEUR POUR MOTEUR A COMBUSTION INTERNE" La présente invention concerne un démarreur électri- que, du type à réducteur, pour moteur à combustion interne et notamment pour moteur de véhicule automobile. Dans un démarreur électrique classique, un moteur électrique alimenté en courant continu est prévu pour être accouplé à une couronne dentée de démarrage appartenant au moteur à combustion itnerne, ceci au moyen d'un méca- nisme d'engrènement comportant un actionneur électromagné- tique qui commande un levier lié à un dispositif dit "lanceur", composé d'un pignon venant en prise avec la couronne dentée, et d'un entraîneur à roue libre. Lorsque son solénoîde est excité, l'actionneur électromagnétique provoque, par l'intermédiaire du levier et de l'entraîneur, un déplacement axial du pignon du lanceur amenant ce der- nier en prise avec la couronne dentée. Simultanément, l'actionneur ferme les contacts électriques assurant l'ali- mentation du moteur électrique du démarreur, et ce moteur met le pignon en rotation. Des réalisations ont été aussi proposées, dans les- quelles le levier de commande d'engrènement a son déplace- ment commandé au moyen d'un moteur électrique auxiliaire - voir brevet français N 2 444 167 au nom de la Demanderesse. Le moteur électrique auxiliaire remplace là uniquement l'actionneur électromagnétique et n'a aucune fonction d'entraînement en rotation du lanceur. Dans certains démarreurs, un réducteur de vitesse à engrenages est interposé entre le moteur électrique d'entraînement du démarreur et le lanceur, ce qui permet d'augmenter la puissance massique du moteur électrique en accroissant sa vitesse. Pour augmenter encore la puissance dans une réalisa- tion compacte, il est également connu, d'après le brevet français N 2 526 087 au nom de la Demanderesse, de réali- ser un démarreur à réducteur qui comprend au moins deux moteurs électriques d'entraînement d'axes parallèles, qui sont accouplés mécaniquement au même réducteur de vitesse dont l'arbre de sortie est lié à un dispositif lanceur unique, incluant le pignon apte à venir en prise avec la couronne dentée du moteur à combustion interne. Les deux moteurs électriques de ce démarreur sont couplés électriquement de manière à fonctionner simultanément, de sorte que leurs puissancess'additionnent pour l'entraî- nement en rotation du lanceur. Ce démarreur électrique à deux moteurs, tel que dé- crit dans le brevet cité, conserve un actionneur électro- magnétique classique, disposé parallèlement aux deux moteurs et commandant un levier par l'intermédiaire duquel le lanceur est déplacé axialement. La présente invention vise une simplification de ce genre de démarreur à deux moteurs électriques, en mettant à profit l'un des moteurs pour assurer aussi la fonction de l'actionneur électromagnétique, donc en supprimant cet actionneur. A cet effet, dans le démarreur électrique à réduc- teur objet de l'invention, l'un des moteurs électriques d'entraînement est lié en rotation avec un organe compor- tant une liaison hélicoXdale avec un pignon en prise avec un élément denté du réducteur, le pignon étant par ailleurs lié à un levier de commande lui-même lié au lanceur, de telle sorte qu'à la mise en marche du moteur électrique considéré, un freinage en rotation du pignon provoque son déplacement axial et commande, par l'intermédiaire du levier, l'avance du lanceur amenant le pignon de ce dernier en prise avec la couronne dentée, après quoi ce pignon est entraîné en rotation par les deux moteurs élec- triques. Le pignon entraîné par le premier moteur électrique est par exemple un pignon conformé en écrou, tandis que l'organe comportant une liaison hélicoïdale est simple- ment l'arbre de ce moteur électrique, présentant un filetage réversible complémentaire du taraudage du pignon- écrou, ainsi qu'une butée limitant le déplacement axial dudit pignon-écrou. Lors de la mise en marche du premier moteur élec- trique, les résistances passives: frottements, inerties, effet inverse multiplicateur des pignons du réducteur, freinage du rotor du second moteur électrique si celui- ci est du type à aimants, font que le pignon reste d'abord immobile en rotation, et se déplace axialement pour fina- lement s'appliquer contre la butée de l'arbre du premier moteur. Le déplacement axial du pignon associé au premier moteur, provoque l'avance du lanceur et l'entrée en prise du pignon du lanceur avec la couronne dentée. A partir du moment o le pignon associé au premier moteur vient en butée, son mouvement de vissage est arrêté et ce pignon est positivement entraîné en rotation, de manière à trans- mettre toute la puissance du premier moteur électrique au réducteur. L'effet de freinage initial du pignon entraîné par le premier moteur électrique et servant à la commande d'avance du lanceur peut être renforcé, si nécessaire, en prévoyant des moyens mécaniques de freinage et défrei- nage à effet centrifuge, associés à une roue dentée du réducteur ou au pignon associé au second moteur électrique. Le démarreur électrique selon l'invention assure ' ainsi la fonction d'engrènement en utilisant uniquement lapuissance de l'un des moteurs électriques d'entraîne- ment, un levier de commande d'engrènement étant conservé mais l'actionneur électromagnétique habituel se trouvant entièrement supprimé, d'o une économie et un certain gain d'encombrement, pour un démarreur de puissance don- née. Après la mise en prise du pignon du lanceur et de la couronne dentée du moteur à combustion interne, les puissances des deux moteurs électriques s'additionnent, pour assurer l'entraînement en rotation du lanceur. Le second moteur électrique, c'est-à-dire celui qui n'inter- vient pas directement pour la commande d'engrènement, est alimenté avec un certain retard sur le premier moteur électrique, soit par l'intermédiaire d'un temporisateur extérieur inséré sur son circuit d'alimentation, soit par l'intermédiaire d'un relais excité à partir d'un contact de fin de course associé au pignon déplacé par le premier moteur ou à un élément lié à ce pignon, tel que le levier ou le lanceur. Pour l'arrêt du démarreur, les deux moteurs électri- ques ont leurs alimentations coupées simultanément. Un ressort de rappel, associé soit au pignon déplacé par le premier moteur, soit à un élément lié à ce pignon tel que le levier, ramène le pignon considéré dans sa position de départ, éloignée de sa butée. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation de ce démarreur élec- trique à réducteur: Figure 1 est un schéma de principe montrant un démar- reur conforme à la présente invention, avec ses circuits électriques d'alimentation Figure 2 est une vue en coupe très schématique cor- respondant à une partie de la figure 1 et-illustrant une variante; Figure 3 est une vue en coupe relative à cette variante, selon 3-3 de figure 2; Figure 4 est une vue de côté, avec coupe partielle, d'une réalisation particulière de démarreur conforme à l'invention. Le démarreur représenté très schématiquement sur la figure 1 et plus en détail sur la figure 4 comprend un premier moteur électrique (1) et un second moteur électri- que (2), d'axes parallèles (3,4), montés d'un même côté d'une bridesupport commune (5). L'arbre (6) du premier moteur électrique (1) porte un premier pignon (7). L'ar- bre (8) du second moteur électrique (2) porte un second pignon (9). Les deux pignons (7,9) sont en prise avec l'une des dentures (10) d'une roue dentée à deux étages (11), montée folle sur un axe (12) fixé à la bridesupport (5) entre les deux axes (3,4). La deuxième denture (13) de la roue dentée (11) est en prise avec une autre roue dentée (14) solidaire d'un arbre (15) coaxial à l'arbre (8) du second moteur électrique (2). L'ensemble des pignons (7,9) et des roues dentées (11,14) constitue un réducteur de vitesse à engrenages. L'arbre de sortie (15) de ce réducteur comporte, de façon classique, des cannelures hélicoïdales (16) sur lesquelles est monté l'entraîneur (17) d'un lanceur (18), muni de sa gorge ou joue de commande (19) ainsi que d'une roue libre (20) le liant au pignon (21) du lanceur (18), destiné à venir en prise avec une couronne dentée (22) du moteur à combustion interne. L'arbre (6) du premier moteur électrique (1) présen- te un filetage réversible (23), réalisant une liaison hélicoïdale avec le pignon (7) qui est conformé en écrou avec un taraudage complémentaire. Le pignon-écrou (7) est ainsi déplaçable axialement sur l'arbre (6), entre une butée (24) située sur l'arbre (6) du côté du moteur (1) et une tête d'arrêt (25) prévue à l'extrémité libre de l'arbre (6). Le pignon-écrou (7) est en prise permanente avec la denture (10) de la roue (11), au moins sur une faible longueur (e), et il est susceptible de décrire une course totale (C) l'amenant depuis sa position la plus éloignée de la butée (24) jusqu'au contact de cette butée (24) - voir figure 1. Le pignon-écrou (7) est lié axialement à une jante ou coupelle de commande (26). Un levier de commande d'engrènement (27), articulé en un point intermédiaire sur un axe ou un appui (28), a sa première extrémité liée à la jante ou coupelle de commande (26), associée au pignon-écrou (7) , tandis que sa seconde extrémité est liée à la gorge ou joue de commande (19) de l'entraîneur (17) du lanceur (18). Un ressort de rappel (29) agit soit sur le levier de commande (27) - voir figure 1 - soit sur la jante ou coupelle de commande (26) - voir figure 4 - pour ramener et maintenir en position de repos l'ensemble mobile for- mé par le pignon-écrou (7), le levier (27) et le lanceur (18). Le dispositif de commande d'engrènement comprend encore un ressort dit de "dent contre dent" (30), inter- venant dans le cas d'une butée de la denture du pignon (21) du lanceur (18) contre la denture de la couronne. (22) qui empêcherait une venue en prise immédiate des deux dentures. Dans la forme de réalisation représentée, l'axe ou l'appui intermédiaire (28) du levier (27) est monté coulissant sur un guide (31) parallèle aux axes (3,4), et le ressort de "dent contre dent" (30) repousse normalement l'axe ou l'appui (28) contre une butée (32) en s'opposant à son coulissement. Au moment o un démarrage doit être effectué, le premier moteur électrique (1) est alimenté en premier, pour provoquer l'avance du lanceur (18) amenant le pignon (21) en prise avec la couronne (22), le fonctionnement s'établissant comme suit: La mise sous tension du moteur électrique (1) met en rotation l'arbre (6) de ce moteur (1). A ce moment, les diverses résistances passives: frottements et iner- ties mécaniques, effet inverse multiplicateur du réduc- teur, freinage du rotor du second moteur électrique (2) si celui-ci est du type à aimants, font que le pignon- écrou (7) reste immobile en rotation et, compte tenu de sa liaison hélicoïdale avec l'arbre (6), se déplace en direction axiale sur cet arbre, suivant la flèche (F) de la figure 1. En décrivant ainsi sa course totale (C), le pignon-écrou (7) actionne le levier de commande (27) à l'encontre de l'action du ressort de rappel (29); le pivotement du levier (27) autour de l'axe ou appui (28) provoque l'avance du lanceur (18) sur l'arbre (15), donc l'entrée en prise du pigron (21) avec la couronne (22). A partir de l'instant o parvenant en fin de course (C), le pignon-écrou (7) est arrêté axialement par la butée (24), l'arbre (6) du premier moteur électrique (1) entraîne positivement en rotation le pignon-écrou (7), de manière à transmettre son couple à la roue dentée l'arbre (15) et au lanceur (18). A ce moment, le second moteur électrique (2) est lui aussi alimenté, et il transmet également son couple à la roue dentée (11) par l'intermédiaire du pignon (9). Ainsi, les couples et les puissances des deux moteurs électri- ques (1,2) s'additionnent, pour l'entraînement en rota- tion du lanceur (18). Pour que le pignon-écrou (7) vienne effectivement au contact de la butée (24), alors que le pignon (21) du lanceur (18) vient également sur sa butée habituelle (non représentée) sur l'arbre (15), il convient de ménager des jeux convenables aux différentes liaisons mécaniques existantes- dans la chaîne cinématique constituée par la jante ou coupelle de commande (26), le levier de commande (27), l'axe ou appui (28) et la gorge ou joue de commande (19). En cas de butée "dent contre dent", on peut jouer séparément ou simultanément sur deux possibilités, à. savoir d'une part la compression du ressort de "dent contre dent" (30), d'autre part la rotation sous couple réduit de l'arbre (15.), rotation due au fait que le pi- gnon-écrou (7) ne pouvant se déplacer davantage axiale- ment est contraint de tourner. Pour l'arrêt du démarreur, après démarrage du moteur à combustion interne associé, les alimentations des deux moteurs électriques (1,2) sont coupées simultanément. Le ressort de rappel (29) ramène alors le pignon- écrou (7), le levier (27) et le lanceur (18) en position de départ - position indiquée sur la figure 1 et correspondant au tracé en traits pleins de la figure 4. Les deux moteurs électriques (1,2) peuvent être iden- tiques ou différents, la combinaison de deux moteurs de puissance différente pouvant dans certains cas se justifier pour obtenir la puissance totale souhaitée à partir de moteurs disponibles. Comme indiqué sur la figure 1, les deux moteurs élec- triques (1,2) sont alimentés en parallèle à partir de la batterie (33) du véhicule automobile, par l'intermédiaire -de la clé de contact (34). Le premier moteur électrique (1) est alimenté dès la fermeture de la clé de contact (34), par l'intermédiaire d'un relais (35) commandant un contact de puissance (36). Pour l'alimentation retardée du second moteur électrique (2), il peut être prévu un temporisateur extérieur (37), inséré sur le circuit d'ali- mentation (38) de ce second moteur (2). Dans une variante, figurée par le tracé en traits pointillés de la figure 1, la mise en marche du second moteur électrique (2) est commandée à partir d'un contact de fin de course (39), actionné soit par le pignon-écrou- (7) lorsqu'il a décrit toute sa course (C), soit par tout autre élément, tel que le levier (27) ou le lanceur (18), dont le déplacement est lié à celui du pignon-écrou (7). Le contact de fin de course (39) permet l'alimentation du second moteur (2) par l'intermédiaire d'un autre relais (40), le temporisateur (37) et le circuit (38) étant supprimés. Comme illustré aux figures 2 et 3, le freinage ini- tial du pignon-écrou (7) peut être renforcé par un disposi- tif à défreinage centrifuge, ici représenté associé à la roue dentée à deux étages (11) du réducteur. Autour de l'axe (12) de cette roue dentée (11) est monté concentri- quement un tambour fixe (41), servant de piste à deux ou plusieurs masselottes (42) articulées sur-des axes respec- tifs (43) implantés sur une face de la roue dentée (11). Les masselottes (42) sont appliquées contre le tambour (41) par des ressorts respectifs (44). Chaque masselotte (42) présente une échancrure (45) dont le fond peut venir en appui sur une butée (46) solidaire de la roue dentée (11). L'effort des ressorts (44) est déterminé de manière à ce que l'effet sur la roue dentée (11) de la friction des masselottes (42) contre le tambour (41) soit largement suffisant pour s'opposer au couple de frottement du pignon- écrou (7) sur le filetage (23) de l'arbre (6), de sorte que l'entraînement en rotation du pignon-écrou (7) est empêché. Quand le pignon-écrou (7) parvient contre la butée (24), le couple transmis par le premier moteur élec- trique (1) devient supérieur au couple de freinage, et la roue dentée (11) se met à tourner suffisamment vite pour que les masselottes (42) pivotent sur les axes (43), sous l!effet de la force centrifuge, à l'encontre de l'ac- tion des ressorts (44). Les masselottes (42) ne sont alors plus appliquées contre le tambour (41); leur pivo- tement est limité par les butées (46), qui les maintiennent dans une position assurant un bon équilibrage dynamique de l'ensemble tournant. Ce dispositif à défreinage centrifuge pourrait aussi être associé à l'autre roue dentée (14) du réducteur, ou encore au pignon (9) associé au second moteur électri- que (2), tout en fonctionnant suivant le même principe et avec le même effet. Il va de soi, et il résulte aussi de ce qui précède, que l'invention ne se limite pas à la seule forme de réa- lisation de ce démarreur électrique à réducteur qui a été décrite cidessus, à titre d'exemple; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de construction et d'application respectant le même principe. C'est ainsi, notamment, que l'invention pourrait être aussi mise en oeuvre sur un démarreur pourvu d'un réducteur de structu- re différente, par exemple un réducteur avec des étages plus ou moins nombreux ou encore un réducteur de type épicycloîdal. REVENDICATIONS 1. Démarreur électrique à réducteur pour moteur à combustion interne, comprenant au moins deux moteurs élec- triques d'entraînement (1,2) d'axes parallèles (3,4), qui sont accouplés mécaniquement au même réducteur de vitesse (11,14) dont l'arbre de sortie (15) est lié à un disposi- tif lanceur unique (18), incluant un pignon (21) apte à venir en prise avec une couronne dentée (22) du moteur à combustion interne, caractérisé en ce que l'un des moteurs électriques d'entraînement (1) est lié en rota- tion avec un organe (6) comportant une liaison hélicoïdale (23) avec un pignon (7) en prise avec un élément denté (11) du réducteur, le pignon (7) étant par ailleurs lié à un levier de commande (27) lui-même lié au lanceur (18), de telle sorte qu'à la mise en marche du moteur électrique considéré (1), un freinage en rotation du pignon (7) pro- voque son déplacement axial et commande, par l'intermédiaire du levier (27), l'avance du lanceur (18) amenant le pignon (21) de ce dernier en prise avec la couronne dentée (22), après quoi ce pignon (21) est entraîné en rotation par les deux moteurs électriques (1,2). 2. Démarreur électrique à réducteur selon la reven- dication 1, caractérisé en ce que le pignon (7) entraîné par le premier moteur électrique (1) est un pignon confor- me en écrou, tandis que l'organe comportant une liaison hélicoïdale est l'arbre (6) de ce moteur électrique (1), présentant un filetage réversible (23) complémentaire du taraudage du pignon-écrou (7), ainsi qu'une butée (24) limitant le déplacement axial dudit pignon-écrou (7). 3. Démarreur électrique à réducteur selon la reven- dication 2, caractérisé en ce que le pignon-écrou (7) est lié axialement à une jante ou coupelle de commande (26), elle-même liée à une première extrémité du levier de com- mande (27) dont la seconde extrémité est liée à une gorge ou joue de commande (19) de l'entraîneur (17) du lanceur (18). 4. Démarreur électrique à réducteur selon l'une quel- ill conque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que des moyens mécaniques de freinage et défreinage à effet centrifuge (41 à 46) sont prévus, pour contribuer au freinage initial du pignon (7) entraîné par le premier moteur électrique (1) et servant à la commande d'avance du lanceur (18), ces moyens étant associés à une roue dentée (11 ou 14) du réducteur ou à un pignon (9) asso- cié au second moteur électrique (2). 5. Démarreur électrique à réducteur selon la reven- dication 4, caractérisé en ce que les moyens mécaniques de freinage et défreinage à effet centrifuge, contribuant au freinage initial du pignon (7) entraîné par le premier moteur électrique (1), comprennent un tambour fixe (41) et des masselottes (42) articulées sur une roue dentée (11 ou 14) du réducteurousur-lepignon(9) associé au second moteur électrique (2), chaque masselotte étant apte à être appliquée contre le tambour (41) par un res- sort (44). 6. Démarreur électrique à réducteur selon l'une quelconque des revendications là 5, caractérisé en ce que le pignon (7), associé au premier moteur électrique (1) et servant à la commande d'avance du lanceur (18), est en prise avec l'une des dentures (10) d'une roue den- tée à deux étages (11), également en prise avec le pignon (9) associé au second moteur électrique (2), la deuxième denture (13) de la roue dentée (11) étant en prise avec une autre roue dentée (14) solidaire de l'arbre (15) lié au lanceur (18). 7. Démarreur électrique à réducteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'arbre de sortie (15) du réducteur (11,14) est coa- xial à l'arbre (8) du second moteur électrique (2). 8. Démarreur électrique à réducteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le second moteur électrique (2) est alimenté, avec un certain retard sur le premier moteur électrique (1), par l'intermédiaire d'un temporisateur extérieur (37), inséré sur le circuit d'alimentation (38) de ce second moteur électrique (2).. 9. Démarreur électrique à réducteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le second moteur électrique (2) est alimenté, avec un certain retard sur le premier moteur électrique (1), par l'intermédiaire d'un relais (40) excité à partir d'un contact de fin de course (39) associé au pignon (7) dépla- cé par le premier moteur électrique (1) ou à un élément lié à ce pignon (7), tel que le levier (27) ou le lanceur (18).