Brevet FR2681382A1 — publié le 19930319

La présente invention concerne d'une manière générale un lanceur de démarreur pour moteur à combustion interne. Elle concerne plus particulièrement un lanceur de démarreur du type comprenant une douille d'entraînement pouvant coulisser sur un arbre moteur dont elle est rendue solidaire en rotation et présentant à l'une de ses extrémités des cannelures hélicoïdales, une douille mobile solidaire en rotation de la douille d'entraînement par des cannelures hélicoïdales et comportant à l'une de ses extrémités des moyens d'accouplement en forme de dents de loup, propres à coopérer avec des dents de loup ménagées à l'une des extrémités d'un pignon lanceur, ledit pignon étant apte à coulisser sur l'arbre moteur pour engager une couronne dentée située sur le volant moteur et des moyens propres à assurer la séparation des dents de loup dès que le moteur a démarré et entraîne le pignon lanceur à une vitesse supérieure à celle de l'arbre moteur. Dans un lanceur de ce type, le couple résistant transmis au pignon lanceur par la couronne dentée est transmis directement à la douille mobile et donc à la douille d'entraînement par les cannelures hélicoïdales. I1 en résulte une poussée axiale sur la douille mobile qui maintient en contact les dents de loup et empêche tout désaccouplement du pignon tant que celui-ci ne se trouve pas en condition de survitesse. Si la conception d'un tel lanceur donne globalement satisfaction dans le cas d'un fonctionnement normal, il n'en est pas de même lors de surcharges accidentelles dues par exemple à un réenclenchement intempestif du démarreur ou un blocage mécanique du moteur thermique. En effet, de telles surcharges interviennent alors que le pignon lanceur est en prise avec la couronne dentée du volant moteur et qu'il n'est pas en condition de survitesse ctest-à-dire que les moyens de séparation prévus ne peuvent être mis en oeuvre. Le pignon lanceur ne pouvant se désaccoupler, le couple résistant transmis par la couronne dentée audit pignon devient tel qu'il amène à une destruction de la denture du lanceur et donc une mise hors service du démarreur. Pour résoudre ce problème, on peut dimensionner les différents éléments constitutifs du lanceur de manière à ce qu'ils puissent résister à de telles augmentations de couple, mais il en résulte un accroissement de coût et d'encombrement inadmissible pour un produit fabriqué en grande série comme c'est le cas dans le domaine automobile. La présente invention résoud ces problèmes et propose à cet effet un lanceur de démarreur pour moteur à combustion interne comprenant un arbre moteur sur lequel est montée, solidaire en rotation, une douille d'entraînement pourvue de cannelures hélicoïdales destinées à coopérer avec des cannelures hélicoïdales d'une douille mobile, un pignon lanceur pouvant se déplacer axialement sur l'arbre moteur, de manière à pouvoir engrener avec une couronne dentée du moteur à combustion interne, le pignon lanceur et la douille mobile présentant des dents de loup complémentaires destinées à transmettre le couple entre ces organes dans un seul sens de rotation, caractérisé en ce qu'il comprend un premier moyen séparateur du pignon lanceur et de la douille mobile et un second moyen séparateur des mêmes organes, la mise en oeuvre desdits premier et second moyens séparateurs étant fonction respectivement de la vitesse et du couple résistant du pignon lanceur. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - le premier moyen séparateur comprend des masselottes se présentant sous la forme de billes réparties angulairement dans des logements radiaux du pignon lanceur, lesdites billes pouvant se déplacer radialement sous l'effet de la force centrifuge, - le premier moyen séparateur comporte un anneau de verrouillage en appui sur une bague de verrouillage et présentant une piste extérieure inclinée contre laquelle lesdites billes viennent en butée sous l'effet de la force centrifuge lorsque le pignon lanceur est en condition de survitesse par rapport à l'arbre moteur de manière à déplacer axialement la bague de verrouillage et la douille mobile dans un sens tel qu'il permet le désaccouplement du pignon lanceur et de ladite douille mobile, - le second moyen séparateur comporte à l'extrémité des cannelures hélicoïdales de la douille d'entraînement un anneau de butée, solidaire de ladite douille d'entraînement, destiné à coopérer avec un épaulement radial ménagé à l'extrémité des cannelures hélicoïdales de la douille mobile de manière à limiter le déplacement axial de ladite douille mobile, - les dents de loup se présentent sous la forme globale de dents de scie ayant deux côtés adjacents faisant entre eux un angle égal ou supérieur à 90 . La description qui va suivre fera mieux comprendre comment l'invention peut être réalisée en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif, dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe du lanceur selon l'invention, la partie supérieure correspondant au lanceur en condition de repos et la partie inférieure correspondant à la condition du lanceur lorsque le pignon du lanceur est en condition de survitesse ;; - la figure 2 est une vue identique à la figure 1 dans laquelle la partie supérieure correspond au lanceur en condition de repos et/ou d'entraînement et la partie inférieure correspond à la condition du lanceur lorsque le pignon est soumis à un couple résistant anormalement élevé - la figure 3 est une vue en coupe partielle de dents de loup réalisées selon l'art antérieur - la figure 4 est une vue identique à la figure 3 pour des dents de loup réalisées selon l'invention. On se réfère tout d'abord à la figure 1 qui illustre l'ensemble d'un lanceur de démarreur pour moteur à combustion interne désigné dans son ensemble par le repère 10. Le lanceur de démarreur 10 est monté sur un arbre moteur 11 du moteur électrique (non représenté) du démarreur et comprend une douille d'entraînement 12 rendue solidaire en rotation de l'arbre moteur 11 par des cannelures droites 13. Ainsi la douille d'entraînement 12 peut coulisser le long de l'arbre moteur 11. La douille d'entraînement 12 comporte une première portée cylindrique 14 située à gauche sur les figures à l'extrémité de laquelle est ménagée sur sa face extérieure une gorge annulaire destinée à recevoir un jonc de retenue 15 destiné à immobiliser en translation une joue arrière 16. C'est sur cette joue arrière 16 que vient prendre appui l'organe d'actionnement en translation tel qu'un levier (non représenté) de l'ensemble du lanceur 10. La première portée cylindrique 14 de la douille d'entraînement 12 se raccorde par un épaulement radial 17 à une seconde portée cylindrique 18 présentant une extrémité 19 située à droite sur les figures. A une distance d de ladite extrémité 19, la seconde portée cylindrique 18 présente une gorge annulaire destinée à recevoir, suivant l'invention, un anneau de butée 20 dont le rôle sera explicité plus avant. Entre l'anneau de butée 20 et l'épaulement radial 17 la douille d'entraînement 12 présente sur la périphérie extérieure de la seconde portée cylindrique 18 des cannelures hélicoïdales 21. Le lanceur 10 comprend également une douille mobile 22 comportant sur le diamètre intérieur de son extrémité 23 située à gauche sur les figures des cannelures hélicoïdales 24 destinées à coopérer avec les cannelures hélicoïdales 21 de la douille d'entraînement 12. Les cannelures hélicoïdales 24 se raccordent à un alésage 25 par un épaulement radial 26 destiné à coopérer avec l'anneau de butée 20 dans certaines conditions de fonctionnement qui seront décrites plus avant. La douille mobile 22 comprend à son extrémité 27 opposée à son extrémité 23 des dents de loup 28 disposées coaxialement par rapport à la douille d'entraînement 12 et donc à l'arbre moteur 11. Un pignon lanceur 29 est monté coulissant sur l'arbre moteur 11 par l'intermédiaire de coussinets 30. Le pignon lanceur 29 peut se déplacer axialement sur l'arbre moteur 11 de manière à pouvoir engrener ou désengrener avec la couronne dentée 31 du moteur thermique. Le pignon lanceur 29 comporte à son extrémité, côté douille mobile 22 (à gauche sur les figures), des dents de loup 32 complémentaires des dents de loup 28 de la douille mobile 22 et inclinées de manière à réaliser un accouplement unidirectionnel à roue libre. L'ensemble des éléments du lanceur 10 est monté dans un boîtier 33 en forme de cloche et dénommé ci-après cloche d'assemblage. Cette cloche d'assemblage 33 présente, côté pignon lanceur 29, une extrémité ouverte, et côté opposé une extrémité fermée 34 montée sur la première portée cylindrique 14 de la douille d'entraînement 12. Cette cloche d'assemblage 33 est maintenue à distance de la joue arrière 16 par une entretoise 35. Les différents éléments du lanceur sont maintenus à l'intérieur de la cloche d'assemblage 33 avec un segment d'arrêt 36 venant en butée contre un épaulement du pignon 29. L'épaulement radial 17 raccordant les deux portées cylindriques 14,18 de la douille d'entraînement 12 sert de butée axiale à des éléments élastiques d'amortissement 37 réalisés sous forme de rondelles Belleville qui prennent appui par ailleurs sur l'extrémité fermée 34 de la cloche d'assemblage 33. I1 est à noter que ces éléments élastiques 37 sont en permanence en précontrainte et le fait de les réaliser sous forme de rondelles Belleville permet un tarage très précis en particulier de ladite précontrainte et ceci quelle que soit la plage de température dans laquelle fonctionne un tel lanceur. Un ressort hélicoïdal 38 est maintenu sous précontrainte à l'intérieur de la cloche d'assemblage 33 entre les rondelles Belleville et un épaulement radial ménagé sur la douille mobile 22 de manière à exercer une force axiale sollicitant la douille mobile 22 vers le pignon lanceur 29. Le pignon lanceur 29 comprend des logements radiaux 39 à l'intérieur desquels sont réparties angulairement des masselottes centrifuges 40 réalisées sous forme de billes. Les billes 40 sont en contact avec un anneau de verrouillage 41 dont la piste extérieure 42 est globalement inclinée par rapport à l'axe de l'arbre moteur 11. L'anneau de verrouillage 41 est lui-même en contact avec une bague de verrouillage 43 venant en appui contre un épaulement d'un chambrage 44 prévu dans la douille mobile 20. Les billes 40, l'anneau de verrouillage 41 associé à la bague de verrouillage 43 constituent l'organe séparateur de la douille mobile 22 d'avec le pignon lanceur 29 lorsque celui-ci est en condition de survitesse. On se réfère maintenant aux figures 3 et 4 qui illustrent d'une manière schématique et à échelle agrandie les dents de loup 28 et 32. Chacun des ensembles 28,32 se présente sous la forme globale de dents de scie ayant deux côtés adjacents respectivement 28a,28b ; 32a,32b de formes complémentaires et faisant entre eux un angle C. La forme des dents de loup 28,32 de la figure 3 correspond à celle utilisée dans les lanceurs de démarreur de l'art antérieur et l'on constate que l'angle C entre deux côtés adjacents est largement inférieur à 90 . On dira que cette configuration correspond à des dents de loup dites "engageantes" présentant un effort axial nul. La figure 4 illustre la forme des dents de loup 28,32 utilisée dans le cadre de la présente invention. Comme on peut le constater, l'angle C de deux côtés adjacents est supérieur à 90 . On dira que cette configuration correspond, au contraire de celle de l'art antérieur à des dents de loup dites dégageantes. I1 semble évident, dans un lanceur du type décrit plus avant d'utiliser des dents de loup du type "engageantes" puisqu'elles ne présentent pas de possibilité de dégagement en fonction du couple résistant qui leur est appliqué ce qui est l'un des buts recherchés. On verra dans la description qui va suivre que l'utilisation de dents de loup du type "dégageantes" résoud des problèmes importants tout en permettant, contrairement aux idées reçues, un fonctionnement satisfaisant de l'ensemble du lanceur. Le fonctionnement d'un tel lanceur va maintenant être décrit dans le détail. On se réfère tout d'abord à la partie supérieure de la figure 1 qui illustre le lanceur en position de repos et à la partie supérieure de la figure 2 qui illustre le lanceur en position d'engrènement avec un fonctionnement normal. Lorsqu'on désire faire démarrer le moteur à combustion interne, l'ensemble du lanceur 10 est déplacé axialement de la gauche vers la droite de manière à amener en position d'engrènement le pignon lanceur 29 avec la couronne dentée 31. L'organe d'actionnement (non représenté) peut être constitué par un levier prenant appui sur la joue arrière 16. Lorsque le pignon lanceur 29 est dans la position de la partie supérieure de la figure 2 on commande la mise en route du moteur électrique du démarreur (non représenté) ce qui provoque la mise en rotation de l'arbre moteur 11. Le couple moteur est transmis par les cannelures droites 13 à la douille d'entraînement 12 puis grâce aux cannelures hélicoïdales 21 et 24 à la douille mobile 22. I1 en résulte une poussée axiale exercée de la gauche vers la droite sur la douille mobile 22 qui permet aux dents de loup 28 et 32 de s'engrener entre elles et par conséquent de transmettre le couple moteur au pignon lanceur 29 et donc à la couronne dentée 31. Lorsque le moteur a démarré et tourne de façon autonome, la couronne dentée 31 entraîne le pignon lanceur 29 à une vitesse supérieure à celle de l'arbre moteur 11 c'est-à-dire que le pignon lanceur 29 se trouve alors en condition de survitesse. Dans ces conditions, comme on peut le voir sur la partie inférieure de la figure 1, l'organe séparateur entre en action du fait que les masselottes ou billes 40 se déplacent radialement vers l'extérieur et viennent en contact avec la piste extérieure inclinée 42 de l'anneau de verrouillage 41. I1 en résulte une poussée axiale de la droite vers la gauche qui s'exerce sur la bague de verrouillage 43 et donc sur la douille mobile 22. La poussée axiale ainsi exercée est suffisante pour vaincre la force du ressort hélicoïdal 38 et a pour résultat la séparation des dents de loup 28 et 32.Ce moyen séparateur permet ainsi aux dents de loup 28,32 de ne pas rester en contact lorsque le pignon 29 est en condition de survitesse par rapport à l'arbre moteur 11, évitant ainsi auxdites dents de loup d'encaisser des chocs répétés avec pour conséquence un endommagement très rapide de celles-ci. Le ressort hélicoïdal 38, communément appelé ressort de dent sur dent et d'engrènement, a pour rôle de réaliser un engrènement complet du pignon lanceur 29 avec la couronne dentée 31 lorsque, après translation de l'ensemble du lanceur 10, le pignon 29 vient en butée contre l'une des dents de la couronne 31. Dans cette configuration, si l'on continue d'exercer une poussée axiale sur le lanceur, la cloche d'assemblage 33 et donc la douille d'entraînement 12 continuent de se déplacer axialement. Ce déplacement axial de la douille d'entraînement 12 se traduit, grâce aux cannelures hélicoïdales 21,24 par un déplacement angulaire de la douille mobile 22 qui est transmis au pignon 29 par les dents de loup 28,32. Cette rotation du pignon 29 le dégage de sa condition de butée et permet au ressort hélicoïdal 38 de déplacer vers la droite l'ensemble douille mobile 22, le pignon lanceur 29 réalisant un engrènement complet de ce dernier avec la couronne dentée 31. Dans un tel lanceur, lorsque le pignon 29 subit des surcharges accidentelles dues par exemple à un blocage mécanique du moteur thermique, ledit pignon 29 n'est pas en condition de survitesse et le moyen séparateur décrit plus haut est inopérant. C'est pourquoi, suivant l'invention, on associe à un premier moyen séparateur agissant en fonction de la vitesse du pignon 29 un second moyen séparateur agissant en fonction du couple résistant transmis par ledit pignon 29. Ce second moyen séparateur est constitué principalement par l'anneau de butée 20 associé à la forme particulière des dents de loup 28 et 32. Le fonctionnement d'un tel moyen séparateur va être décrit ci-après. Lorsque le pignon 29 est en prise avec la couronne dentée 31 et que l'arbre moteur 11 est entraîné en rotation par le moteur électrique du démarreur, le couple résistant présent sur ledit pignon 29 est transmis via l'arbre moteur 11 et la douille d'entraînement 12 à la douille mobile 22 par les cannelures hélicoïdales 21 et 24. I1 en résulte une poussée axiale exercée de la gauche vers la droite sur la douille mobile 22, ce qui permet le maintien de l'engrènement des dents de loup 28 et 32. Si le couple résistant augmente, la poussée axiale exercée par la douille mobile 22 sur les dents de loup 28 et 32 augmente. Cette poussée est encaissée par le segment d'arrêt 36 et il en résulte un déplacement axial de la gauche vers la droite de la cloche d'assemblage 33, du segment d'arrêt 36 et du pignon 29, ce déplacement axial étant rendu possible par la précontrainte initiale des rondelles Belleville 37. Dans cette position de butée, s'il se produit une surcharge accidentelle sur le pignon 29, le couple résistant augmente brutalement et se traduit par une poussée axiale croissante exercée par la douille mobile 22 sur les dents de loup 28 et 32 et donc sur le pignon 29. Ainsi qu'il est représenté sur la partie inférieure de la figure 2, la douille mobile 22 ne peut plus poursuivre son déplacement axial du fait de l'action de l'anneau de butée 20. I1 en résulte que la poussée axiale encaissée par le segment d'arrêt 36 provoque un déplacement simultané vers la droite de la cloche d'assemblage 33 et du pignon 29, déplacement rendu possible par la compression des rondelles Belleville 37. Le déplacement du pignon 29 et la poussée axiale transmise par la douille mobile 22 permettent un désengrènement des dents de loup 28,32 grâce à leur forme particulière décrite plus haut qui les rend du type dégageantes. On a ainsi réalisé un second moyen séparateur agissant en fonction du couple résistant transmis par le pignon 29. Bien entendu la présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation décrites ou représentées mais englobe toute variante que l'homme de l'art pourrait y apporter. REVENDICATIONS 1) Lanceur de démarreur pour moteur à combustion interne comprenant un arbre moteur (11) sur lequel est montée, solidaire en rotation, une douille d'entraînement (12) pourvue de cannelures hélicoïdales (21) destinées à coopérer avec des cannelures hélicoïdales (24) d'une douille mobile (22), un pignon lanceur (29) pouvant se déplacer axialement sur l'arbre moteur (11) de manière à pouvoir engrener avec une couronne dentée (31) du moteur à combustion interne, le pignon lanceur (29) et la douille mobile (22) présentant des dents de loup (28,32) complémentaires destinées à transmettre le couple entre ces organes dans un seul sens de rotation, caractérisé en ce qu'il comprend un premier moyen séparateur (40,41,43) du pignon lanceur (29) et de la douille mobile (22) et un second moyen séparateur (20,28,32,37) des mêmes organes (29,22), la mise en oeuvre desdits premier et second moyens séparateurs étant fonction respectivement de la vitesse et du couple résistant du pignon lanceur (29). 2) Lanceur de démarreur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier moyen séparateur comprend des masselottes se présentant sous la forme de billes (40) réparties angulairement dans des logements radiaux (39) du pignon lanceur (29), lesdites billes (40) pouvant se déplacer radialement sous l'effet de la force centrifuge. 3) Lanceur de démarreur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le premier moyen séparateur comporte un anneau de verrouillage (41) en appui sur une bague de verrouillage (43) et présentant une piste extérieure inclinée (42) contre laquelle les billes (40) viennent en butée sous l'effet de la force centrifuge lorsque le pignon lanceur (29) est en condition de survitesse par rapport à l'arbre moteur (11) de manière à déplacer axialement la bague de verrouillage (43) et la douille mobile (22) dans un sens tel qu'il permet le désaccouplement du pignon lanceur (29) et de ladite douille mobile (22). 4) Lanceur de démarreur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second moyen séparateur comporte à l'extrémité des cannelures hélicoïdales (21) de la douille d'entraînement (12) un anneau de butée (20), solidaire de ladite douille d'entraînement (12), destiné à coopérer avec un épaulement radial (26) ménagé à l'extrémité des cannelures hélicoïdales (24) de la douille mobile (22) de manière à limiter le déplacement axial de ladite douille mobile (22). 5) Lanceur de démarreur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les dents de loup (28,32) se présentent sous la forme globale de dents de scie ayant deux côtés adjacents respectivement (28a,28b ; 32a,32b) faisant entre eux un angle (C) égal ou supérieur à 90 . 6) Lanceur de démarreur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une cloche d'assemblage (33) présentant une extrémité fermée (34) et des éléments élastiques précontraints (37) prenant appui, d'une part, sur ladite extrémité fermée (34) et, d'autre part, sur un épaulement radial (17) ménagé sur la douille d'entraînement (12). 7) Lanceur de démarreur selon la revendication 6, caractérisé en ce que les éléments élastiques précontraints (37) sont des rondelles Belleville. 8) Lanceur de démarreur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un ressort hélicoïdal (38) monté à l'intérieur de la cloche d'assemblage (33) et prenant appui, d'une part, sur les éléments élastiques (37) et, d'autre part, sur la douille mobile (22) de manière à solliciter ladite douille mobile (22) vers le pignon lanceur (29).