Brevet FR2613778A1 — publié le 19881014

La présente invention concerne un démarreur destiné à un moteur et en particulier un démarreur de type coaxial utilisé pour le lancement du moteur d'un véhicule. Un démarreur classique, utilisé pour le lancement d'un moteur de véhicule, a déjà été réalisé de la manière représentée sur la figure 3. Le démarreur classique 1 représenté sur la figure 3 comporte un moteur à courant continu 2, un embrayage à roue libre 4 monté afin qu'il puisse coulisser sur un arbre rotatif de sortie 3, un réducteur 5 destiné à transmettre la force de rotation tirée de l'arbre rotatif 2a de l'in- duit du moteur à courant continu à un organe externe 4a de l'embrayage à roue libre 4, après réduction de sa vitesse, et un levier 8 de déplacement dont une extrémité est au contact d'une tige formant plongeur d'un commutateur élec- tromagnétique ou électro-aimant 6 placé sur le côté du moteur à courant continu 2 et dont l'autre extrémité est au contact d'un organe annulaire 7 fixé à l'embrayage à roue libre 4 afin qu'il provoque un cc-Wissement de l'embrayage 4 sur l'arbre rotatif de sortie 3. Le démarreur classique doit comporter un levier 8 de déplacement afin qu'il provoque le coulissement de l'em- brayage à roue libre 4 sur l'arbre rotatif de sortie 3, et l'électro-aimant 6, qui manoeuvre le levier 8 de déplace- ment et assure aussi la mise sous tension du moteur à cou- rant continu 2, est placé sur le côté du moteur à courant continu 2, c'est-à-dire que le démarreur 1 a une disposi- tion dite "biaxiale". En conséquence, les types de configu- rations de moteur qui ont pu être réalisés lors de la con- ception d'un véhicule ont été limités de façon importante. On a déjà proposé de résoudre le problème précité par montage de l'électro-aimant à une extrémité axiale du moteur à courant continu afin que le démarreur puisse avoir une configuration simple, c'est-à-dire une configuration tubulaire relativement longue et étroite. Selon cette pro- position, le démarreur est disposé fondamentalement de manière que l'arbre rotatif de l'induit du moteur à courant continu soit creux et qu'une tige, par exemple une tige de plongeur de l'électro-aimant qui a été utilisé jusqu'à présent pour la manoeuvre du levier de déplacement, soit disposée dans le passage formé dans l'arbre rotatif d'in- duit afin qu'elle atteigne l'arbre rotatif de sortie. Comme l'arbre de sortie d'induit du moteur à courant continu et la tige de l'électroaimant sont disposés suivant le même axe, ce démarreur est connu sous le nom de "démarreur de type coaxial". Le démarreur précité de type coaxial a une configu- ration globale simplifiée, c'est-à-dire une forme tubulaire relativement longue et étroite, mais il présente un incon- vénient car, comme l'électro-aimant est placé à l'extrémité arrière du moteur à courant continu, la longueur totale du démarreur est fortement augmentée. L'invention résout les problèmes précités de la technique antérieure par réalisation d'un démarreur destiné à un moteur, ayant un embrayage à roue libre incorporé à l'intérieur d'un arbre rotatif d'induit d'un moteur à cou- rant continu afin que la longueur totale soit réduite, et comportant aussi un réducteur épicycloidal. A cet effet, l'invention concerne un démarreur pour moteur, comprenant un moteur à courant continu qui a un arbre rotatif creux d'induit contenant un embrayage à roue libre, un réducteur épicycloïdal ayant un portesatellites qui supporte plusieurs pignons satellites qui tournent tout en étant en prise avec un pignon solaire formé sur un organe tubulaire interne d'embrayage logé dans l'arbre rotatif d'induit et supporté à l'intérieur de celui-ci, et un arbre rotatif de sortie passant dans un organe tubulaire qui est solidaire du porte-satellites, l'organe tubulaire étant en coopération par des cannelures avec l'arbre rota- tif de sortie. Selon l'invention, lorsque l'électro-aimant du dé- marreur est excité, l'arbre rotatif de sortie est repoussé vers l'extérieur par la tige de l'électro-aimant, avec compression d'un ressort hélicoïdal de rappel et, simulta- nément, le moteur est mis sous tension. En conséquence, la force de rotation transmise par l'arbre rotatif d'induit du moteur parvient à l'organe interne d'embrayage par l'inter- médiaire de l'embrayage à roue libre. La rotation de l'or- gane interne d'embrayage est transmise au porte-satellites et à l'organe tubulaire après que la vitesse de celui-ci a été réduite par le réducteur épicycloïdal, et la rotation de l'organe tubulaire est transmise à l'arbre rotatif de sortie afin que le moteur du véhicule soit lancé. Lorsque ce dernier moteur a été lancé, l'électro-aimant cesse d'être excité, et l'entraînement en rotation en sens in- verse à partir du moteur du véhicule est empêchée par l'embrayage à roue libre, si bien que l'arbre rotatif d'induit du moteur de lancement n'est pas entraîné en rotation à grande vitesse par transmission de la force de rotation en sens inverse. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une coupe un mode de réalisation de démarreur pour moteur de véhicule selon l'invention; la figure 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la figure 1; et la figure 3 est une coupe d'un démarreur classique destiné à un moteur de véhicule. Les figures 1 et 2 représentent un démarreur destiné à un moteur de véhicule, selon un mode de réalisation de l'invention. Le démarreur 10 de ce mode de réalisation comprend un moteur à courant continu 15 comprenant essentiellement des aimants permanents 12 disposés rigidement à des inter- valles déterminés en direction circonférentielle, à la surface périphérique interne d'une carcasse 11 qui forme un circuit magnétique et qui délimite aussi une paroi externe du démarreur 10, un induit 13 disposé au centre de la carcasse 11 afin qu'il puisse tourner, et un collecteur 14 de type plat disposé à une première extrémité axiale de l'induit 13. L'induit 13 de ce moteur à courant continu 15 com- porte un arbre rotatif creux 16 d'induit et un noyau 17 d'induit monté à la périphérie externe de l'arbre rotatif 16. Une partie de plus grand diamètre, c'est-à-dire une cavité, est formée dans la partie périphérique interne de l'arbre rotatif creux 16 d'induit. Plusieurs surfaces de came 16a, espacées circonférentiellement (voir figure 2) sont formées à la surface périphérique de la cavité. Le commutateur 14 de type plat est monté à la périphérie externe d'une première partie d'extrémité, c'est-àdire la partie d'extrémité gauche sur la figure 1, de l'arbre rotatif 16 d'induit. Le collecteur 14 comprend plusieurs segments disposés sur une de ses faces qui est perpendicu- laire à l'axe de l'arbre rotatif 16 d'induit afin que les segments puissent être en contact glissant avec plusieurs balais 18, assurant la commutation. Chaque segment est relié à une première extrémité d'un bobinage 19 d'induit qui est enroulé sur le noyau 17 d'induit. Les balais 18 sont supportés par un porte-balais 20 formé de matière plastique, placé à l'extérieur d'une par- tie arrière lia de support. Cette partie arrière lla est solidaire de la carcasse 11 et constitue un circuit de mise à la masse. Chaque balai 18 est repoussé contre la surface de glissement du collecteur 14 par un ressort 21, par l'intermédiaire d'une ouverture formée dans la partie ar- rière lla de support. Un roulement 22 est monté à la surface périphérique interne de l'ouverture centrale de la partie arrière lla de support afin que l'extrémité arrière de l'arbre rotatif 16 d'induit, c'est-à-dire l'extrémité qui est la plus proche du collecteur 14, soit supportée. Le porte-balais 20 comporte un contact fixe 23 connecté à une borne (non représentée), ce contact fixe 23 étant formé de manière qu'il soit solidaire de l'extrémité arrière du porte-balais 20, par un procédé de moulage avec pièce noyée, et une borne 25 fixée rigidement au contact fixe 23 par une vis 26, la borne 25 ayant un fil 24 d'alimentation du côté positif pour les balais 18 qui y sont soudés. Les surfaces 16a de came qui sont formées à la surface circonférentielle de la cavité, dans l'arbre rota- tif 16 d'induit, constituent un premier élément d'un méca- nisme d'embrayage à roue libre. Plus précisément, un organe tubulaire interne 27 d'embrayage est logé dans la partie creuse de l'arbre rotatif 16 d'induit de manière que l'or- gane interne 27 soit disposé au-dessus des surfaces 16a de came, et l'organe interne 27 d'embrayage est supporté par un roulement 28, placé à l'extrémité avant (extrémité droite sur la figure 1) de l'arbre rotatif 16 d'induit, afin qu'il puisse tourner. L'organe interne 27 de l'em- brayage a une partie formant un prolongement dépassant en avant de l'extrémité externe de l'arbre rotatif 16 d'in- duit. La partie de prolongement est supportée par un roule- ment 30 de manière qu'elle puisse tourner, ce roulement étant monté dans une partie en forme de saillie d'un support central 29 qui est fixé à l'extrémité avant de la carcasse 11. Ainsi, plusieurs espaces 16b en forme de coins sont délimités entre la surface - riphérique externe de l'organe interne 27 d'embrayage et les surfaces de came 16a formées à la surface périphérique interne de la cavité, dans l'arbre rotatif 16 d'induit, comme clairement repré- senté sur la figure 2. Un rouleau 31 destiné à assurer le contact entre la surface de came 16a et la surface périphé- rique externe de l'organe interne 27 d'embrayage, et un ressort 32 qui repousse le-rouleau 31 dans le sens du contact, sont disposés dans chaque espace 16b en forme de coin. Ainsi, le mécanisme d'embrayage à roue libre est constitué par les surfaces de came 16a, l'organe interne 27 d'embrayage, les rouleaux 31 et les ressorts 32, et l'arbre rotatif 16 d'induit joue aussi lui-même le rôle d'un organe externe d'embrayage qui remplit une fonction du mécanisme. Un arbre 33 de support de pignon qui forme un arbre rotatif de sortie, est placé dans un passage formé à l'in- térieur de l'arbre rotatif 16 d'induit et dans l'organe tubulaire interne 27 d'embrayage. L'arbre 33 est supporté à une première extrémité par un coussinet 34 placé contre la partie périphérique interne de l'organe interne 27 d'em- brayage de manière qu'il puisse tourner et coulisser axia- lement. L'autre extrémité de l'arbre 33 passe dans un organe tubulaire 37 supporté par un roulement 36 afin qu'il puisse tourner, ce roulement étant placé dans une partie en forme de moyeu d'un support avant 35, cette extrémité de l'arbre 33 dépassant à l'extérieur du support 35. L'extré- mité de l'arbre 33 qui dépasse porte un pignon 33a destiné à coopérer avec une couronne dentée (non représentée) d'un moteur de véhicule. L'arbre 33 à pignon est en prise avec l'organe tubulaire 37 par l'intermédiaire d'une cannelure hélicoïdale 33b formée à la surface périphérique externe de l'arbre 33. La partie formant le prolongement de l'organe in- terne 27 d'embrayage, supporté afin qu'il puisse tourner par le support central 29 par l'intermédiaire du roulement , aboutit juste en face de l'organe tubulaire 37. La partie d'extrémité est supportée par un coussinet 38 monté sur l'arbre 33, et un pignon solaire 39a, qui appartient à un réducteur épicycloïdal 39, est formé à la surface péri- phérique de cette partie d'extrémité de l'organe interne 27 d'embrayage. Une couronne à denture interne 39b, formée par utilisation du support central 29, est placée autour du pignon solaire 39a, et plusieurs pignons satellites 39c sont disposés dans l'espace annulaire délimité entre le pignon solaire 39a et la couronne à denture interne 39b, les pignons satellites 39c étant en prise avec le pignon 39a et la couronne 39b. Les pignons satellites 39c sont montés sur des axes respectifs 39e portés par un porte- satellites 39d supporté par l'intermédiaire du coussinet précité 38. Le porte-satellites 39d est formé en une seule pièce avec l'organe tubulaire 37. En conséquence, lorsque le porte-satellites 39d est entraîné en rotation à la suite de la rotation des pignons satellites 39c, l'organe tubulaire 37 tourne avec le porte-satellites 39d comme un tout. Une cavité 40 est formée à la face d'extrémité arrière de l'arbre 33. Un premier support 41 sous forme d'un tube dont une première extrémité est ouverte, est monté avec du jeu dans la cavité 40. Une bille 42 d'acier qui constitue un palier de butée, est placée entre l'extré- mité fermée du premier support 41 et la paroi interne de la cavité 40. Le démarreur 10, dans ce mode de réalisation, com- porte en outre un électro-aimant 43 qui provoque le coulis- sement de l'arbre 33 et qui a aussi une fonction d'inter- rupteur si bien que, lorsqu'un commutateur de contact (non représenté) du véhicule est fermé, l'électro-aimant 43 provoque la fermeture des contacts de manière que le moteur à courant continu puisse recevoir de l'énergie élec- trique d'une batterie d'accumulateurs. L'électro-aimant 43 est relié à l'autre extrémité de la partie arrière de support lla par un boulon 44. L'électro-aimant 43 comporte une bobine 46 d'excitation qui est enroulée sur un bobinot de matière plastique supporté t r des noyaux avant et arrière 45a, 45b qui forment un trajet magnétique avec un carter 43a, un plongeur 47 disposé dans l'ouverture cen- trale formée dans le bobinot afin qu'il puisse coulisser, et un ensemble 48 de déplacement fixé au plongeur 47. Ce dernier est soumis à la force d'un ressort hélicoïdal 49 placé entre lui-même et le noyau avant 45a afin que le plongeur 47 revienne vers sa position d'origine représentée sur la figure 1 lorsque les contacts commandés par la clé de contact sont ouverts. L'ensemble 48 de déplacement a une tige 48a dont une première extrémité est fixée au plongeur 47 et dont l'autre extrémité est disposée en face du premier support 41 formé à l'extrémité arrière de l'arbre 33. Un troisième support 48c est fixé rigidement à la périphérie externe de la partie d'extrémité de la tige 48a qui est la plus proche du plongeur 47, le support 48c ayant une ouverture 48b qui débouche vers l'arbre 33. Un organe mobile de contact est monté sur la partie périphérique externe du troisième support 48c afin qu'il puisse coulisser, cet organe de contact ayant un contact mobile 48e disposé entre deux isolateurs 48d. Un second support 50 est monté sur l'autre partie d'extrémité de la tige 48a afin que le support 50 puisse coulisser axialement à la surface périphérique ex- terne de la tige 48a. Un ressort 51 qui repousse l'arbre 33 vers l'avant, c'est-à-dire à droite sur la figure 1, est disposé entre le second support 50 et la face interne d'extrémité de l'ouverture 48b formée dans le troisième support 48c. Un ressort 52 qui repousse l'arbre 33 vers l'avant est aussi disposé entre la seconde face d'extrémité de la tige 48a et la face interne d'extrémité du premier support 41. Il faut noter que la référence 43b désigne une plaque d'un matériau non magnétique, fermant l'extrémité arrière du carter 43a. La plaque 43b joue le rôle d'une butée qui arrête le plongeur 47 lorsqu'il revient vers l'arrière et délimite aussi la paroi arrière de l'électro- aimant 43. On considère maintenant le fonctionnement du démar- reur précité 10 pour moteur de véhicule, dans ce mode de réalisation. Lorsque la clé de contact (non représentée) a une position telle que les contacts sont ouverts, la bobine 46 est à l'état désexcité et elle n'est donc pas excitée et le plongeur 47 est soumis à la force du ressort 49 uniquement. Ainsi, l'ensemble 48 de déplacement a sa position arrière et le plongeur 47 est au contact de la plaque 43b. Dans cet état, le contact fixe 23 et le contact mobile 48e sont séparés l'un de l'autre et le moteur 15 à courant continu est donc au repos. L'arbre 33 est aussi dans sa position arrière, sous l'action du ressort placé entre le coussinet 34 et la bague de retenue placée à l'extrémité arrière de l'arbre 33. Lorsque la clé de contact est tournée afin que le contact soit fermé, la bobine 46 est excitée et le plongeur 47 est ainsi obligé de se déplacer. En conséquence, l'en- semble 48 de déplacement se déplace vers l'avant et pro- voque la mise du contact mobile 48e contre le contact fixe 23. Ainsi, les bobinages 19 d'induit sont alimentés par l'intermédiaire des balais 18 et du collecteur 14, et le moteur 15 à courant continu est donc mis en fonctionnement. La rotation de l'arbre rotatif 16 d'induit provoquée par le moteur à courant continu 15 ainsi mis en fonctionne- ment, est transmise à l'organe interne 27 d'embrayage par les rouleaux 31, et la rotation de l'organe interne 27 provoque la rotation de chacun des pignons satellites 39c du réducteur épicycloidal 39 autour du pignon solaire 39a. En conséquence, le porte-satellites 39d tourne avec l'or- gane tubulaire 37, comme un tout, à une vitesse réduite. La rotation de l'organe tubulaire 37 provoque la rotation de l'arbre 33 par coopération avec la cannelure hélicoïdale 33b. D'autre part, l'arbre 33 est repoussé vers l'avant par les ressorts 51, 52 de l'ensemble 48 de déplacement, si bien que le pignon 33a vient en prise avec la couronne dentée qui est rigidement fixée à la périphérie externe d'un volant du moteur du véhicul, en même temps que le moteur 15 à courant continu est mis en fonctionnement. Après le lancement du moteur du véhicule, lorsque l'organe interne 27 d'embrayage est rappelé en sens inverse par la couronne dentée par l'intermédiaire de l'arbre 33, de l'or- gane tubulaire 37 et du réducteur épicycloïdal 39, si bien qu'il tourne à une vitesse supérieure à celle de l'arbre rotatif 16 d'induit, la coopération entre l'organe interne 27 et l'arbre rotatif 16 d'induit est supprimée du fait du fonctionnement de l'embrayage à roue libre, et l'arbre rotatif 16 peut tourner sans aucune charge. Après la fin du lancement du moteur du véhicule, la clé de contact est tournée afin que les contacts soient ouverts et que l'ali- mentation soit terminée, si bien que l'ensemble 48 de déplacement, avec le plongeur 47 revient en arrière sous l'action du ressort 49 placé à l'intérieur de l'électro- aimant 43 et l'arbre 33 est aussi ramené en arrière sous l'action du ressort placé autour de son extrémité arrière. Comme décrit précédemment, la longueur totale d'un démarreur de type coaxial ayant un réducteur épicycloïdal peut être réduite considérablement selon l'invention par incorporation de l'embrayage à roue libre dans l'arbre rotatif d'induit du moteur à courant continu. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux démarreurs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Démarreur pour moteur, caractérisé en ce qu'il comprend: un moteur (15) ayant un induit qui a un arbre rota- tif creux d'induit et un noyau d'induit monté à la périphé- rie externe de l'arbre rotatif (16), un embrayage à roue libre comprenant des surfaces de came (16a) formées à la surface périphérique interne de l'arbre rotatif d'induit, un organe tubulaire interne (27) d'embrayage logé coaxialement dans l'arbre rotatif (16) d'induit et supporté dans cet arbre, des espaces en forme de coins (16b) délimités entre les surfaces de came et la surface périphérique externe de l'organe interne d'em- brayage, et un rouleau (31) placé dans chaque espace en forme de coin et destiné à transmettre la force de rotation de l'arbre rotatif d'induit à l'organe interne d'embrayage lorsque les rouleaux sont au contact de la surface de came et de la surface périphérique externe de l'organe interne d'embrayage, un arbre rotatif de sortie (3 disposé coaxialement dans l'organe interne d'embrayage (27) et supporté afin qu'il puisse coulisser en direction axiale, un réducteur épicycloïdal (39) destiné à transmettre la force de rotation de l'organe interne d'embrayage à l'arbre rotatif de sortie, comprenant un pignon solaire (39a) formé sur l'organe interne d'embrayage, une couronne à denture interne (39b) fixée autour du pignon solaire, des pignons satellites (39c) qui sont en prise à la fois avec le pignon solaire et la couronne à denture interne, et un porte-satellites (39d) disposé près des pignons satellites afin qu'il puisse tourner et destiné à supporter des pi- gnons satellites afin qu'ils puissent eux-mêmes tourner, un dispositif (37) destiné à transmettre la force de rotation du porte-satellites à l'arbre rotatif de sortie sans empêcher le coulissement axial de l'arbre rotatif de sortie, un pignon (33a) formé à l'extrémité externe de l'ar- bre rotatif de sortie, et un dispositif (43) destiné à faire coulisser l'arbre rotatif de sortie dans la direction axiale. 2. Démarreur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le noyau d'induit est monté à la partie périphérique externe de l'arbre rotatif (16) d'induit. 3. Démarreur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe interne d'embrayage (27) est supporté par un roulement (28) placé à l'extrémité de l'arbre rota- tif d'induit afin qu'il puisse tourner. 4. Démarreur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un ressort (32) est placé dans chaque espace (16b) en forme de coin de manière qu'il repousse le rouleau (31) dans le sens dans lequel ce rouleau assure le contact entre la surface de came et la surface périphérique externe de l'organe interne d'embrayage. 5. Démarreur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pignon solaire (39a) est formé à la surface périphérique externe de l'organe interne d'embrayage (27). 6. Démarreur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couronne à denture interne (39b) est formée sur un support central (29) d'une carcasse du moteur. 7. Démarreur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur (15) est un moteur à courant continu. 8. Démarreur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif destiné à transmettre la force de rotation du porte-satellites (39d) à l'arbre rotatif de sortie (33) est un organe tubulaire (37) qui coopère avec l'arbre rotatif de sortie par une cannelure (33a) formée à la surface périphérique externe de l'arbre rotatif de sortie. 9. Démarreur selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'organe tubulaire (27) est solidaire du porte- satellites (39d). 10. Démarreur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif destiné à assurer le coulissement de l'arbre rotatif de sortie (33) dans la direction axiale est un électro-aimant (43) disposé de manière qu'il pro- voque le coulissement de l'arbre rotatif de sortie en même temps que le moteur à courant continu (15) est excité. 11. Démarreur selon la revendication 10, caractérisé en ce que des. ressorts (49, 51, 52) sont placés entre l'arbre rotatif de sortie (33) et l'électro-aimant (43).