Brevet FR2661215A1 — publié le 19911025

i DEMARREUR POUR MOTEUR, EQUIPE D'UN DISPOSITIF DE MISE A L'ARRET AUTOMATIQUE La présente invention se rapporte à un démarreur pour moteur et, plus particulièrement, à un tel démarreur équi- pé d'un dispositif de mise à l'arrêt automatique. Comme illustré sur la figure 3 des dessins annexés, un démarreur de moteur se compose jusqu'à présent d'un mo- teur de démarrage 1, d'un commutateur électromagnétique 2 et d'un interrupteur à clé 3 du véhicule Le commutateur électromagnétique 2 comprend deux contacts fixes 2 a et 2 b; un contact mobile 2 c qui ouvre et ferme les contacts fixes 2 a et 2 b; un coulisseau 2 d qui supporte le contact mobile 2 c; et deux enroulements 2 e et 2 f qui attirent le coulis- seau 2 d de telle sorte que les contacts fixes 2 a et 2 b soient fermés par le contact mobile 2 c, ou bien neutrali- sent une force d'attraction appliquée audit coulisseau 2 d. Dans ce commutateur électromagnétique 2, le contact fixe 2 a est raccordé à une batterie 4 montée sur le véhicule et constituant une source de puissance, et le contact fixe 2 b est raccordé au moteur de démarrage 1 Une borne de l'en- roulement 2 e est connectée au contact fixe 2 b, et une autre borne dudit enroulement 2 e est raccordée à un point de contact de l'interrupteur à clé 3; une borne de l'enrou- lement 2 f est raccordée à un point de contact de l'inter- rupteur à clé 3, et une autre borne de cet enroulement 2 f est reliée à la masse. Il convient d'expliquer brièvement le fonctionnement de ce démarreur classique équipant un moteur. Lorsque l'interrupteur à clé 3 est fermé pour mettre le moteur en marche, du courant circule dans les deux en- roulements 2 e et 2 f du commutateur électromagnétique 2, ce qui a pour effet d'attirer le coulisseau 2 d du fait que les directions des spires des deux enroulements 2 e et 2 f sont les mêmes, et que les champs magnétiques engendrés par ces deux enroulements circulent dans la même direc- tion; il en résulte que le contact mobile 2 c court-cir- cuite les contacts fixes 2 a et 2 b Lorsque les contacts fixes 2 a et 2 b sont fermés, les potentiels électriques ap- pliqués aux deux extrémités de l'enroulement 2 e sont qua- siment identiques Aucun courant ne circule par conséquent dans l'enroulement 2 e et seul l'enroulement 2 f est parcou- ru par un courant, ce qui maintient le coulisseau 2 d dans une condition d'attraction L'interrupteur à clé 3 est ouvert lorsque, dans l'intervalle, le moteur de démarrage 1 est entrainé et que le moteur se met en marche Du cou- rant circule alors (dans le sens indiqué) du contact fixe 2 b aux enroulements 2 e et 2 f Il en résulte que les champs magnétiques engendrés par ces enroulements 2 e et 2 f sont annulés, et que la force d'attraction agissant sur le cou- lisseau 2 d disparaît Ce coulisseau 2 d est repoussé par un ressort de rappel, le contact mobile 2 c retourne à la po- sition initiale, les contacts fixes 2 a et 2 b sont ouverts, et le fonctionnement du moteur de démarrage 1 est inter- rompu. Toutefois, dans le démarreur classique susmentionné équipant un moteur, il est nécessaire, lorsque le moteur doit être mis en route, que l'interrupteur à clé 3 soit maintenu fermé, qu'un bruit de démarrage ou indication si- milaire informe le conducteur de ce que l'allumage du mo- teur a eu lieu, et que ledit interrupteur à clé 3 soit ra- mené à la position initiale Ces manoeuvres sont malaisées, notamment pour un débutant Tantôt, le moteur est diffici- le à mettre en marche car le conducteur n'est pas familia- risé avec le fonctionnement de l'interrupteur à clé 3; tantôt, le conducteur maintient l'enclenchement de l'in- terrupteur à clé 3 bien que le moteur ait déjà démarré, ce qui détruit un accouplement à roue libre du moteur de démarrage 1. La présente invention a pour objet de fournir un dé- marreur pour moteur qui soit, à coup sûr, en mesure de mettre un moteur en marche et d'interrompre le moteur de démarrage après la mise en marche dudit moteur, bien que le conducteur ne soit pas familiarisé avec les manoeuvres à effectuer. Conformément à la présente invention, il est proposé un démarreur pour moteur qui comprend: un moteur de dé- marrage qui applique une force d'entraînement pour mettre le moteur en marche; un moyen de détection qui engendre une tension correspondant à un tour complet du moteur; un commutateur électromagnétique se composant d'un contact mobile qui ouvre et ferme deux contacts fixes raccordés à une source de puissance et au moteur de démarrage; d'un enroulement dont l'une des extrémités est connectée entre ledit moteur de démarrage et les contacts fixes, et qui attire un coulisseau supportant le contact mobile, de tel- le sorte que les contacts fixes soient court-circuités par ce contact mobile; et d'un aimant qui maintient le coulis- seau attiré; un interrupteur principal et un commutateur à effleurement habituellement ouvert, pour la mise en mar- che du moteur, intégrés dans un circuit de mise en marche qui raccorde la source de puissance et l'autre extrémité de l'enroulement du commutateur électromagnétique, de fa- çon qu'un courant soit délivré à l'enroulement du commu- tateur électromagnétique, en vue d'activer ce commutateur électromagnétique lors de la mise en marche du moteur; un comparateur de tensions qui compare un courant de fai- ble intensité, circulant en sens inverse dans l'enroule- ment du commutateur électromagnétique lorsque les contacts fixes sont fermés, à la tension correspondant au nombre de tours du moteur, et appliquée par le moyen de détection, et qui délivre un courant lorsque la tension correspondant au nombre de tours du moteur est supérieure au courant de faible intensité circulant en sens inverse; et un dispo- sitif de commutation pour mettre le moteur de démarrage à l'arrêt, qui assure un enclenchement et un déclenchement en fonction de la délivrance d'un signal de sortie par le comparateur de tensions, qui met à la masse l'autre extré- mité de l'enroulement du commutateur électromagnétique, et qui engendre une force d'attraction inverse en faisant circuler un courant de forte intensité en sens inverse dans ledit enroulement. L'invention va à présent être décrite plus en détail à titre d'exemple nullement limitatif, en se référant aux dessins annexés sur lesquels la figure 1 est un schéma de montage illustrant une forme de réalisation d'un démarreur pour moteur conforme à la présente invention; la figure 2 est un schéma de montage fragmentaire re- présentant, à échelle agrandie, une partie d'un dispositif à relais de sûreté intégré dans le démarreur illustré sur la figure 1; et la figure 3 est un schéma de montage montrant un dé- marreur pour moteur d'un type généralement classique. Il convient à présent de fournir un commentaire plus détaillé d'une forme de réalisation du démarreur pour mo- teur selon la présente invention, qui est illustrée sur les dessins annexés. La figure 1 montre une forme de réalisation d'un dé- marreur pour moteur selon la présente invention Dans ce type de réalisation, le démarreur comprend pour l'essen- tiel un moteur de démarrage 11 qui applique une force d'entraînement, pour mettre le moteur en marche; un moyen de détection 12 qui engendre une tension correspondant à un tour complet dudit moteur; un commutateur électroma- gnétique 13 qui établit ou interrompt un circuit électri- que, d'une source de puissance 4 au moteur de démarrage 11; un interrupteur principal 15 qui est intégré dans un circuit 14 de mise en marche, pour activer le commutateur électromagnétique 13 lors de la mise en marche du moteur; un commutateur 16 à effleurement, pour mettre le moteur en marche; et un dispositif 20 à relais de sûreté, qui in- terrompt automatiquement le fonctionnement du moteur de démarrage 11 lorsque le moteur est en route. Le moyen de détection 12, qui engendre une tension correspondant à la révolution d'un moteur, est matérialisé par un générateur de charge ou par un alternateur monté sur un véhicule, avec utilisation de la tension de phase p. L'alternateur est par lui-même bien connu, et il est super- flu de commenter sa structure L'alternateur tourne en réaction à la rotation d'un moteur, et la tension qui est proportionnelle au nombre de tours est engendrée en tant que tension de phase p. Le commutateur électromagnétique 13 se compose de deux contacts fixes 13 a et 13 b; d'un contact mobile 13 c, qui court-circuite ou ouvre les contacts fixes 13 a et 13 b; d'un coulisseau 13 d supportant le contact mobile 13 c; d'un enroulement 13 e qui attire ledit coulisseau 13 d; et d'un aimant permanent 13 f qui maintient ledit coulisseau 13 d attiré Le contact fixe 13 a est raccordé à la borne posi- tive d'une batterie matérialisant la source de puissance, et le contact fixe 13 b est connecté au moteur de démarra- ge 11. Le circuit 14 de mise en marche, qui active le com- mutateur électromagnétique 13 lorsque le moteur est mis en marche, est agencé comme suit: une borne 51 du circuit est raccordée à la borne positive de la batterie 4, une autre borne 52 du circuit est raccordée à une extrémité de l'enroulement 13 e du commutateur électromagnétique 13, l'interrupteur principal 15 est installé côté batterie, et le commutateur 16 à effleurement est installé côté com- mutateur électromagnétique Les contacts dudit commutateur 16 sont habituellement ouverts, et sont fermés uniquement par effleurement d'un utilisateur L'autre extrémité de l'enroulement 13 e du commutateur électromagnétique 13 est raccordée au contact fixe 13 b. Par ailleurs, comme illustré à échelle agrandie par le schéma de la figure 2, le dispositif 20 à relais de sûreté est équipé d'un transistor de sortie 21, en tant que dispositif de commutation pour mettre le moteur de démarrage à l'arrêt Le collecteur du transistor de sor- tie 21 est raccordé au circuit 14 de mise en marche, in- tercalé entre le commutateur 16 à effleurement et une ex- trémité de l'enroulement 13 e, et l'émetteur dudit tran- sistor de sortie est relié à la masse Dans un compara- teur de tensions 22, qui applique un courant de sortie à la base du transistor 21, deux zones d'entrée 22 a et 22 b sont respectivement raccordées à une unité 23 de commande de la tension de référence et, par l'entremise d'une uni- té 24 de commande de la tension d'entrée, à une autre ex- trémité 52 du circuit 14 de mise en marche, c'est-à-dire une extrémité de l'enroulement 13 e du commutateur élec- tromagnétique 13. Une zone 12 a de l'alternateur 12, délivrant la ten- sion de phase p, est raccordée à un circuit qui connecte la zone d'entrée 22 b du comparateur de tensions 22 à l'unité 24 de commande de la tension d'entrée, par l'in- termédiaire d'un transformateur 25 fréquence-tension qui comprend une unité d'entrée 25 a, une unité 25 b de mise en forme, un circuit de différenciation 25 c et un circuit d'intégration 25 d. L'autre extrémité 52 du circuit 14 de mise en marche, qui est raccordée à une extrémité de l'enroulement 13 e du commutateur électromagnétique 13, est connectée au côté entrée d'un commutateur chronométrique 26 Le côté sortie de ce commutateur chronométrique 26 est raccordé à la ba- se du transistor de sortie 21 Le commutateur 26 commence un comptage lorsque le commutateur 16 à effleurement est enclenché, et lorsque ledit commutateur 26 reçoit un si- gnal d'excitation Lorsque la totalisation du comptage atteint un nombre prédéterminé, c'est-à-dire lorsqu'un laps de temps prédéterminé (d'environ 10 secondes) s'est écoulé après l'enclenchement du commutateur 16 à effleu- rement, le commutateur chronométrique est enclenché pour un certain temps. Dans le dispositif 20 à relais de sûreté, la réfé- rence numérique 27 désigne par ailleurs une unité d'ali- mentation en tension constante qui assure le fonctionne- ment du transformateur 25 fréquence-tension, de l'unité 23 de commande de la tension de référence et du compara- teur de tensions 22. Il convient d'expliquer, à présent, le fonctionnement de la forme de réalisation du démarreur pour moteur. Par exemple, lorsqu'un conducteur monte dans une auto- mobile et essaie de mettre un moteur en marche, il enclen- che tout d'abord l'interrupteur principal 15 Cet interrup- teur principal peut être remplacé par le contact d'un in- terrupteur à clé d'un véhicule, mettant le système élec- trique en fonction Le conducteur actionne ensuite le com- mutateur 16 à effleurement, pour mettre le moteur en mar- che Dans ce cas, il n'est pas impératif que le conducteur insiste sur le commutateur 16 jusqu'à ce que le moteur ait démarré, et il peut cesser de solliciter ledit commutateur de telle sorte que le contact soit ouvert, ce qui consti- tue une caractéristique du présent dispositif Aussitôt après l'enclenchement du commutateur 16 à effleurement, du courant circule de la batterie 4 à l'enroulement 13 e du commutateur électromagnétique 13, par l'intermédiaire du circuit 14 de mise en marche, le coulisseau 13 d est at- tiré par un champ magnétique engendré par ledit enroule- ment 13 e, puis ledit coulisseau 13 d vient s'appliquer con- tre l'aimant permanent 13 f par lequel il est retenu A ce stade, le courant circulant par le circuit 14 est inter- rompu par l'effet de déclenchement du commutateur 16. Suite au déplacement du coulisseau 13 d, le contact mobile 13 c courtcircuite les contacts fixes 13 a et 13 b, de sorte que du courant circule de la batterie 4 au moteur de démarrage 11 qui est entraîné pour mettre le moteur en marche Au cours du fonctionnement du moteur de démarrage 11, ou bien du lancement du moteur du véhicule, un courant circule en sens inverse, du contact fixe 13 b à l'enroule- ment 13 e, ce courant étant respectivement délivré à la zone d'entrée 22 a du comparateur de tensions 22 en tant que Vréf, et à la zone d'entrée 22 b dudit comparateur 22 en tant que Vin, par l'intermédiaire des unités 23 et 24 qui commandent respectivement la tension de référence et la tension d'entrée La tension Vréf correspond à une ten- sion de Zener (environ 1,2 V), du fait que les contacts fixes 13 a et 13 b du commutateur électromagnétique 13 sont court-circuités ou enclenchés En revanche, la tension Vin représente la tension de direction normale d'une dio- de (environ 0,5 Y) Le courant de sens inverse, qui cir- cule dans l'enroulement 13 e, prend de ce fait une très faible intensité lorsque la dimension de la résistance en série de l'unité 23 de commande de la tension de référen- ce est réglée à une grande valeur, et la consommation de puissance est très petite Il en résulte que la force d'attraction inverse ainsi développée est trop modeste pour contrecarrer la force d'attraction de l'aimant per- manent 13 f Ainsi, le contact mobile 13 c ne retourne pas à la position initiale, et le court-circuitage des con- tacts fixes 13 a et 13 b est entretenu. Avant que le moteur soit mis en marche ou lancé, le nombre de tours de l'alternateur 12 est naturellement fai- ble et la tension continue, engendrée en un point "a" par l'intermédiaire du transformateur 25 fréquence-tension, est proportionnelle au nombre de tours dudit alternateur et est extrêmement faible En conséquence, Vréf > Vin Le comparateur de tensions 22 ne délivre aucun signal lors- que chaque tension des zones d'entrée 22 a et 22 b obéit à la relation Vréf > Vin, et il délivre un signal lorsque Vin excède Vréf, c'est-à-dire lorsque Vréf Lorsque le moteur est en phase de démarrage, le nom- bre de tours de l'alternateur 12 est augmenté et la ten- sion continue engendrée au point "a" est forte Lorsque le nombre de tours du moteur atteint une valeur prédéter- minée, Vréf que un courant I 1 à la base du transistor 21 Cela a pour effet d'enclencher ledit transistor de sortie 21, si bien que du courant peut circuler du collecteur à l'émetteur, et qu'un courant de grande intensité parcourt l'enroule- ment 13 e et le transistor 21, à partir du contact fixe 13 b du commutateur électromagnétique 13 Par suite de ce courant de forte intensité circulant en sens inverse dans l'enroulement 13 e, il est engendré, sur ledit enroulement 13 e, une force d'attraction inverse qui surmonte la force d'attraction de l'aimant permanent 13 f, rétracte le cou- lisseau 13 d et ramène le contact mobile 13 c à la position initiale, ce qui prive d'électricité le moteur de démar- rage 11 Cette interruption se traduit par une mise à l'arrêt dudit moteur 11 De ce fait, lorsque le moteur est mis en marche, le fonctionnement du moteur de démar- rage 11 est automatiquement interrompu malgré la manoeuvre du conducteur. Le commentaire ci-après concerne le cas o un conduc- teur sollicite par erreur le commutateur 16 à effleurement, alors que le moteur tourne Lorsque ledit moteur tourne, le nombre de tours de l'alternateur 12 excède une valeur prédéterminée En conséquence, la relation existant entre Vréf et Vin, dans le dispositif 20 à relais de sûreté, est toujours Vréf jours enclenché par le signal de sortie du comparateur de tensions 22 Ainsi, même si un conducteur sollicite par erreur le commutateur 16 à effleurement, le courant qui circule dans le circuit 14 de mise en marche parcourt le transistor de sortie 21, l'enroulement 13 e n'est quasiment parcouru par aucun courant, et le commutateur électroma- gnétique 13 n'est pas activé. Comme le met en évidence l'explication qui précède, si le moteur proprement dit n'est pas dans une condition normale et si ce moteur est difficile à démarrer en hiver, une circulation de courant est entretenue dans le moteur de démarrage 11 jusqu'à ce que le moteur du véhicule ait démarré Cette condition de service doit être évitée pour empêcher le mauvais fonctionnement de la batterie 4 et le grillage du moteur de démarrage 11 C'est pourquoi le com- mutateur chronométrique 26 est amorcé par un signal d'ex- citation dès l'instant de l'enclenchement du commutateur 16 à effleurement Après une période prédéterminée (d'en- viron 10 secondes), le commutateur 26 est enclenché et engendre le courant Il qui enclenche le transistor de sor- tie 21, puis le moteur de démarrage 11 est mis à l'arrêt. Comme exposé ci-avant, lorsque le moteur est diffi- cile à démarrer, ou bien lorsque ce moteur n'est pas mis en route après un laps de temps prédéterminé, la circula- tion de courant vers le moteur de démarrage 11 est inter- rompue Il convient de commenter le cas dans lequel le commutateur 16 à effleurement est sollicité, et dans le- quel le moteur de démarrage 11 n'est pas complètement en route, et tourne avec inertie Lorsque ledit moteur 11 tourne avec inertie, la tension engendrée est appliquée à un point "b" La tension appliquée est extrêmement faible comparativement à la tension de la source d'alimentation. La tension de référence Vréf retourne à la valeur de la tension qui prévaut lorsque le moteur de démarrage ne tourne pas (et qui est stabilisée, par l'unité 27 d'ali- mentation en tension constante, à une valeur constante d'environ 0,1 V) A l'inverse, du fait que le moteur de démarrage 11 tourne avec inertie, la tension d'entrée Vin est supérieure à la tension de référence Vréf, et est d'environ 0,5 V Il en résulte que Vréf heurte une couronne dentée, ce qui provoque une destruc- tion de l'engrenage et éléments similaires, ou bien en- gendre un bruit. Dans la forme de réalisation du démarreur pour mo- teur qui vient d'être décrite, l'aimant permanent 13 f est employé pour maintenir le coulisseau 13 d du commutateur électromagnétique 13 dans sa position attirée Conformé- ment à la présente invention, 1 'aimant permanent peut tou- tefois être remplacé par un solénoïde Le transistor de sortie 21 remplit la fonction d'un dispositif de commuta- tion pour la mise à l'arrêt du moteur d-e démarrage Néan- moins, ce transistor de sortie peut être remplacé par les autres moyens de relayage De surcroît, la mise en route du moteur est détectée par la tension de phase p sur l'al- ternateur 12 Cependant, cette mise en route peut être dé- tectée par la tension de phase n, ou bien par la tension ondulatoire du système d'alimentation en puissance. Comme exposé ci-avant, dans le démarreur pour moteur conforme à la présente invention, lorsqu'un conducteur met un moteur en marche, le moteur de démarrage utilisé pour la mise en marche dudit moteur est mis en route, par ledit conducteur, en sollicitant un certain temps un commutateur à effleurement prévu pour faire démarrer le moteur du vé- hicule Après la mise en marche de ce moteur, le moteur de démarrage se met à l'arrêt malgré la manoeuvre du con- ducteur De ce fait, un débutant ou une personne non fa- miliarisée avec le fonctionnement peut mettre le moteur en marche, d'une manière certaine et sans aucune détério- ration mécanique ni aucun bruit. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au démarreur décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. -R E V E N D I C A T I O N- A 4-Démarreur pour moteur, caractérisé par le fait qu'il comprend: un moteur de démarrage ( 11) qui applique une force d'entraînement pour mettre le moteur en marche; un moyen de détection ( 12) qui engendre une tension correspondant à un tour complet du moteur; un commutateur électromagnétique ( 13) se composant d'un contact mobile ( 13 c) qui ouvre et ferme deux contacts fixes ( 13 a, 13 b) raccordés à une source de puissance ( 4) et au moteur de démarrage ( 11); d'un enroulement ( 13 e) dont l'une des extrémités est connectée entre ledit moteur de démarrage ( 11) et les contacts fixes ( 13 a, 13 b), et qui attire un coulisseau ( 13 d) supportant le contact mobile ( 13 c), de telle sorte que les contacts fixes ( 13 a, 13 b) soient court-circuités par ce contact mobile ( 13 c); et d'un aimant ( 13 f) qui maintient le coulisseau ( 13 d) attiré; un interrupteur principal ( 15) et un commutateur à effleurement ( 16) habituellement ouvert, pour la mise en marche du moteur, intégrés dans un circuit ( 14) de mise en marche qui raccorde la source de puissance ( 4) et l'au- tre extrémité de l'enroulement ( 13 e) du commutateur élec- tromagnétique ( 13), de façon qu'un courant soit délivré à l'enroulement ( 13 e) du commutateur électromagnétique, en vue d'activer ce commutateur électromagnétique ( 13) lors de la mise en marche du moteur; un comparateur de tensions ( 22) qui compare un cou- rant de faible intensité, circulant en sens inverse dans l'enroulement ( 13 e) du commutateur électromagnétique ( 13) lorsque les contacts fixes ( 13 a, 13 b) sont fermés, à la tension correspondant au nombre de tours du moteur, et appliquée par le moyen de détection ( 12), et qui délivre un courant lorsque la tension correspondant au nombre de tours du moteur est supérieure au courant de faible inten- sité circulant en sens inverse; et un dispositif de commutation ( 21) pour mettre le mo- teur de démarrage ( 11) à l'arrêt, qui assure un enclenche- ment et un déclenchement en fonction de la délivrance d'un signal de sortie par le comparateur de tensions ( 22), qui met à la masse l'autre extrémité de l'enroulement ( 13 e) du commutateur électromagnétique ( 13), et qui engendre une force d'attraction inverse en faisant circuler un courant de forte intensité en sens inverse dans ledit enroulement ( 13 e).