Brevet FR2611813A1 — publié le 19880909

"Démarreur électrique pour véhicule automobile" La présente invention concerne un démarreur électrique pour véhicule automobile, appartenant à la catégorie des démarreurs à commande positive électromagnétique. Un démarreur d'automobile comprend, de manière classique, un moteur électrique dont l'arbre d'induit entraîne en rotation un pignon, qui est prévu pour entraîner lui-même un volant denté du moteur à combustion interne de l'automobile. En position de repos, le pignon du démarreur reste éloigné du volant denté. Lors de l'utilisation du démarreur, le pignon est déplacé en direction axiale et il s'engrène sur la denture du volant. Après le lancement du moteur de l'automobile, le pignon est de nouveau éloigné du volant denté. Les démarreurs actuels sont dits "à commande positive", c'est-à-dire qu'ils comportent un dispositif particulier mis en action au moment de l'utilisation du démarreur, pour déplacer le pignon en direction axiale sur une course déterminée et l'amener ainsi en prise avec la denture du volant. Plus particulièrement, dans un démarreur à commande positive électromagnétique qui est le type actuellement le plus répandu, il est prévu un contacteur électromagnétique également appelé "solénolde", qui a une double fonction 1. Par un effet d'attraction magnétique, le contacteur commande le pivotement d'un levier d'engrènement dit couramment "fourchette", qui fait avancer le pignon du démarreur afin que ce pignon s'engrène sur le volant denté du moteur du véhicule automobile. 2. En fin de course d'attraction, le contacteur ferme le circuit principal d'alimentation électrique du démarreur, ce qui provoque l'entraînement en rotation du pignon et le lancement du moteur du véhicule automobile. Le contacteur est disposé parallèlement au moteur électrique du démarreur. Ainsi, la présence du contacteur augmente de façon importante l'encombrement et le poids du démarreur. Le contacteur lui-même possède une certaine complexité et son prix n'est pas négligeable par rapport à celui de l'ensemble du démarreur. Ces problèmes concernent non seulement la construction du démarreur mais encore, et surtout, son dépannage, la dépose et le remontage du contacteur pouvant être très onéreux. Par ailleurs, le contacteur consomme une certaine énergie électrique, s'ajoutant à celle consommée par le moteur électrique du démarreur. La présente invention vise à éliminer tous les inconvénients précédemments mentionnés, en fournissant un démarreur dans lequel, tout en respectant le principe de la commande positive électromagnétique, on a entièrement supprimé le contacteur habituel. A cet effet, dans le démarreur électrique pour véhicule automobile objet de l'invention, I'un des inducteurs bobinés du moteur électrique de ce démarreur comporte au moins une masse mobile qui est déplacée par attraction magnétique lorsque l'inducteur est alimenté et qui est reliée mécaniquement au pignon de manière à le déplacer en direction du volant denté du moteur du véhicule automobile. La commande d'engrènement du pignon est ainsi obtenue par utilisation de l'effet d'électro-aimant de l'un des inducteurs mêmes du démarreur, qui sont parcourus par un courant électrique de forte intensité, sans altérer le rôle de l'inducteur considéré pour la création et le cheminement du champ magnétique dans le fonctionnement du moteur électrique du démarreur. Cet effet d'électro-aimant très puissant permet de commander le déplacement du pignon, donc son entrée en prise avec la denture du volant, par la seule partie "moteur électrique" du démarreur et sans recourir à aucun moyen d'actionnement particulier, tel que le contacteur habituel qui se trouve ainsi entièrement supprimé. La suppression du contacteur se traduit par un gain d'encombrement, de poids et de prix sur l'ensemble du démarreur.La simplification constructive résultant de cette suppression du contacteur facilite aussi les opérations de dépannage. De plus, I'utilisation d'un inducteur simultanément comme pôle de moteur électrique et comme moyen de commande du pignon conduit à une réduction de la consommation totale d'énergie électrique du démarreur. Enfin, la simplification obtenue entraîne une amélioration de la fiabilité du démarreur. Selon une forme de réalisation de l'invention, un inducteur du moteur électrique du démarreur se présente comme un électro-aimant avec un évidement central dans lequel est monté coulissante, en direction radiale, une masse polaire mobile reliée mécaniquement au pignon, de telle sorte que le déplacement radial de la masse polaire mobile sous l'effet de l'attraction magnétique de l'inducteur provoque un déplacement axial du pignon. La liaison mécanique entre la masse mobile et le pignon est réalisable au moyen d'un levier et d'une fourchette, tous deux montés pivotants dans le corps du démarreur et articulés l'un à l'autre. Dans une variante, au lieu d'une masse polaire mobile unique, il est prévu un équipage mobile comprenant au moins deux doigts parallèles montés coulissants, en direction radiale, dans des trous correspondants du pôle d'un inducteur, cet équipage mobile étant relié mécaniquement au pignon, de telle sorte que le déplacement radial des doigts sous l'effet de l'attraction magnétique de l'inducteur provoque un déplacement axial du pignon. Une telle variante permet de diminuer la masse mobile tout en améliorant son guidage. Avantageusement, la masse mobile de l'inducteur comporte, sur son côté extérieur, une partie élargie servant d'appui pour au moins un ressort de rappel de cette masse mobile, et servant aussi de butée pour limiter le déplacement de ladite masse sous l'effet de l'attraction magnétique de l'inducteur. Selon un autre aspect de l'invention, la masse mobile de l'inducteur porte un contact électrique mobile, prévu pour coopérer avec un contact électrique fixe en fin de course de cette masse sous l'effet de l'attraction magnétique de l'inducteur, pour l'alimentation du circuit électrique principal du démarreur. La masse mobile assure ainsi toutes les fonctions du contacteur habituel, et elle permet, notamment, un fonctionnement du démarreur en deux temps. A cet effet, dans un mode d'exécution particulier, le contact mobile porté par la masse mobile de l'inducteur est relié, par un conducteur électrique souple, à une première borne d'alimentation, tandis que le contact fixe est relié, d'une part, directement aux inducteurs et, d'autre part, à une seconde borne d'alimentation par l'intermédiaire d'une résistance. Dans un premier temps, le démarreur est alimenté sous une tension réduite, par la seconde borne et au travers de la résistance. Lorsque le contact mobile atteint le contact fixe, le démarreur est alimenté sous la tension maximale, par la première borne. De toute façon, I'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples non limitatifs, une forme d'exécution de ce démarreur électrique pour véhicule automobile, ainsi qu'une variante Figure 1 est une vue d'ensemble, en coupe longitudinale, d'un démarreur d'automobile conforme à la présente invention Figure 2 est une vue partielle de ce démarreur, en coupe suivant Il-Il de figure 1, montrant plus particulièrement l'inducteur avec masse mobile Figure 3 est une vue en perspective éclatée illustrant une variante de cet inducteur et de la masse mobile associée. Le démarreur d'automobile, représenté sur la figure 1, comprend un moteur électrique dont l'induit 1, pourvu d'un collecteur 2, est porté par un arbre 3 qui tourne dans des paliers 4 et 5. L'arbre d'induit 3 porte un pignon 6 qui est déplaçable en direction axiale et qui est lié en rotation unilatéralement à cet arbre 3 par l'intermédiaire d'une roue libre 7. Le pignon 6 est prévu pour entrer en prise avec un volant denté 8 appartenant au moteur à combustion interne du véhicule concerné. Le stator du moteur électrique comprend une carcasse cylindrique 9, à l'intérieur de laquelle sont disposés à intervalles angulaires réguliers plusieurs inducteurs 10. Tous ces inducteurs, à l'exception de l'un d'eux, ont une structure classique avec une masse polaire fixe 1 1 tenue au moyen d'une vis de fixation 12 et entourée par un bobinage 13. Selon l'invention, I'un des inducteurs 10 se présente comme un électro-aimant 14 avec un évidement central 15, dans lequel est montée coulissante, en direction radiale, une masse polaire mobile 16 - voir aussi figure 2. La masse polaire mobile 16 comporte, sur son côté extérieur, une partie élargie 17 sur laquelle s'appuient des ressorts de rappel 18, par exemple en forme de lames ondulées. Lorsque le démarreur est au repos, les ressorts de rappel 18 maintiennent la masse mobile 16 dans la position indiquée en traits continus sur les figures I et 2, c'est-à-dire une position éloignée de l'axe du démarreur. La partie extérieure élargie 17 de la masse polaire mobile 16 est reliée mécaniquement, par l'intermédiaire d'un levier 19, à une fourchette 20 qui commande le déplacement du pignon 6 en direction du volant denté 8. Le levier 19, qui traverse la carcasse 9 par une fente 21, est monté pivotant autour d'un point fixe 22. Ce levier 19 est lié à la partie 17 de la masse polaire mobile 16 par une première articulation avec jeu 23, et il est lié à la fourchette 20 par une seconde articulation avec jeu 24. La fourchette 20, elle-même montée pivotante autour d'un point fixe 25, agit sur une collerette 26 prévue derrière la roue libre 7 associée au pignon 6. Au moment de l'utilisation du démarreur, les inducteurs 10 ayant leurs bobinages 13 alimentés en courant continu, la masse polaire mobile 16 se trouve attirée par l'effet d'électro-aimant de l'inducteur 10 correspondant, et elle est déplacée radialement en direction de l'axe du démarreur, vers la position indiquée en traits mixtes sur les figures I et 2. Le déplacement de la masse polaire mobile 16 provoque un pivotement du levier 19 autour du point 22, d'où un pivotement de la fourchette 20 autour du point 25. Ainsi, la fourchette 20 déplace axialement le pignon 6 vers sa position indiquée en traits mixtes, position dans laquelle ce pignon 6 engrène avec la denture du volant 8. En se référant à la figure 1, la partie électrique du dispositif sera maintenant décrite, et le fonctionnement du démarreur sera précisé: La masse polaire mobile 16 porte, du côté extérieur, un contact électrique mobile 27 relié par un conducteur électrique souple 28 à une première borne d'alimentation 29, reliée directement à une borne positive +B de la batterie. Le bobinage 13 de l'inducteur 10 est relié à une seconde borne d'alimentation 30 par un conducteur 31, sur lequel est insérée une résistance électrique 32. La seconde borne 30 est reliée à une borne positive +C de commande du démarreur. Le point de départ du conducteur 31 forme un contact électrique fixe 33, situé en regard du contact électrique mobile 27.Le fonctionnement du démarreur s'effectue ainsi en deux temps: Dans un premier temps, le contact du tableau de bord (clé de contact) alimente le bobinage 13 de l'inducteur 10 par l'intermédiaire de la seconde borne 30. Il en résulte un début de rotation de l'induit 1 et une attraction partielle de la masse polaire mobile 16, la tension étant limitée par la résistance 32. Cette première action fait déjà avancer le pignon 6 vers le volant denté 8. Dans un deuxième temps, qui suit immédiatement le premier et qui s'enchaîne avec celui-ci, le contact mobile 27 s'applique sur le contact fixe 33 et permet l'alimentation directe du circuit électrique du démarreur par la première borne 29, sous la tension de la batterie du véhicule. Le moteur électrique du démarreur, dont les inducteurs 10 et l'induit 1 sont branchés en série, tourne alors à vitesse rapide pour lancer le moteur à combustion interne du véhicule. Dans une variante, illustrée sur la figure 3, le pôle 14' de l'un des inducteurs 10' présente deux trous parallèles 15'. La masse mobile est constituée par deux doigts parallèles 16', reliés entre eux par une plaque 17' du côté extérieur. Les deux doigts 16' sont montés coulissants, en direction radiale, respectivement dans les deux trous 15' qui assurent le guidage de ces doigts 16'. Le pôle 14' peut être fixé de façon classique, à l'intérieur de la carcasse, au moyen d'une vis de fixation 12' introduite dans un taraudage prévu entre les deux trous 15'. La plaque 17' peut être reliée mécaniquement au pignon par l'intermédiaire d'un levier et d'une fourchette, comme décrit précédemment en référence aux figures 1 et 2. Dans tous les cas, le démarreur conserve une structure simple et très compacte, I'inducteur 10 ou 10' pourvu de la masse mobile 16 ou 16' créant, sur le côté du démarreur, une surépaisseur qui reste tout-à-fait négligeable par rapport au volume occupé habituellement par le contacteur. Un capot 34 peut dissimuler les parties extérieures de la masse mobile 16 et du levier 19, ainsi que la partie électrique. Le démarreur objet de l'invention, ayant une forme entièrement cylindrique, est avantageusement fixé non pas au moyen d'une bride habituelle faisant saillie latéralement, mais par emboîtement dans le carter d'embrayage 35, et par immobilisation au moyen d'un boulon conique 36 vissé au travers du carter 35, ce qui simplifie le montage du démarreur voir figure 1, à droite. Le carter 35 peut comporter au moins une encoche qui non seulement assure le positionnement angulaire correct du démarreur, mais encore soulage le boulon 36 pour la transmission des efforts de réaction. L'invention est applicable à tous démarreurs électriques avec inducteurs bobinés, qu'il s'agisse des démarreurs pour véhicules de tourisme ou des démarreurs pour "poids lourds", ou encore des démarreurs pour moteurs autres que ceux d'automobiles, par exemple les moteurs d'avions. Comme il va de soi, I'invention ne se limite pas aux seules formes de réalisation de ce démarreur électrique pour véhicule automobile qui ont été décrites ci-dessus, à titre d'exemples ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes respectant le même principe, quels qu'en soient les détails de réalisation. En particulier, I'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention - en changeant la forme de la masse mobile associée à l'un des inducteurs - en modifiant la liaison mécanique entre cette masse mobile et le pignon, du moment que le déplacement de ladite masse provoque celui du pignon - en réalisant toute adaptation de la partie électrique, par exemple en prévoyant, sur l'inducteur pourvu de la masse mobile, un enroulement auxiliaire pour l'attraction de cette masse mobile dans le premier temps de fonctionnement. REVENDICATIONS 1. Démarreur électrique pour véhicule automobile, à commande positive électromagnétique, comprenant un moteur électrique dont l'arbre d'induit (3) entraîne en rotation un pignon (6), qui est lui-même prévu pour entraîner un volant denté (8) du moteur à combustion interne du véhicule, un dispositif étant prévu pour déplacer le pignon (6) en direction axiale sur une course déterminée et l'amener en prise avec la denture du volant (8) au moment de l'utilisation du démarreur, caractérisé en ce que l'un des inducteurs bobinés (10,10') du moteur électrique de ce démarreur comporte au moins une masse mobile (16,16') qui est déplacée par attraction magnétique lorsque l'inducteur (10,10') est alimenté et qui est reliée mécaniquement (en 19,20) au pignon (6) de manière à le déplacer en direction du volant denté (8) du moteur du véhicule automobile. 2. Démarreur selon la revendication I, caractérisé en ce qu'un inducteur (10) du moteur électrique de ce démarreur se présente comme un. électro-aimant (14) avec un évidement central (15) dans lequel est montée coulissante, en direction radiale, une masse polaire mobile (16) reliée mécaniquement (en 19,20) au pignon (6), de telle sorte que le déplacement radial de la masse polaire mobile (16) sous l'effet de l'attraction magnétique de l'inducteur (10) provoque un déplacement axial du pignon (6). 3. Démarreur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu un équipage mobile comprenant au moins deux doigts parallèles (16') montés coulissants, en direction radiale, dans des trous correspondants (15') du pôle (14') d'un inducteur (10'), cet équipage mobile (16',17') étant relié mécaniquement au pignon (6), de telle sorte que le déplacement radial des doigts (16') sous l'effet de l'attraction magnétique de l'inducteur (10') provoque un déplacement axial du pignon (6). 4. Démarreur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la masse mobile (16,16') de l'inducteur (10,10') comporte, sur son côté extérieur, une partie élargie (17,17') servant d'appui pour au moins un ressort de rappel (18) de cette masse mobile (16,16'), et servant aussi de butée pour limiter le déplacement de ladite masse (16,16') sous l'effet de l'attraction magnétique de l'inducteur (10,10'). 5. Démarreur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la liaison mécanique entre la masse mobile (16,16') et le pignon (6) est réalisée au moyen d'un levier (19) et d'une fourchette (20), tous deux montés pivotants (en 22,25) dans le corps du démarreur et articulés l'un à l'autre (en 24). 6. Démarreur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le levier (19) est monté pivotant autour d'un point fixe (22) et est lié à la masse mobile (16), ainsi qu'à la fourchette (20), par des articulations avec jeu (23,24). 7. Démarreur selon l'une quelconque des revendications I à 6, caractérisé en ce que la masse mobile (16,16') de l'inducteur (10,10') porte un contact électrique mobile (27), prévu pour coopérer avec un contact électrique fixe (33) en fin de course de cette masse (16,16') sous l'effet de l'attraction magnétique de l'inducteur (10,10'), pour l'alimentation du circuit électrique principal du démarreur. 8. Démarreur selon la revendication 7, caractérisé en ce que le contact mobile (27) porté par la masse mobile (16,16') de l'inducteur (10,10') est relié, par un conducteur souple (28), à une première borne d'alimentation (29), tandis que le contact fixe (33) est relié, d'une part, directement aux inducteurs (10,10') et, d'autre part, à une seconde borne d'alimentation (30) par l'intermédiaire d'une résistance (31).