Brevet FR2710696A1 — publié le 19950407

La présente invention concerne un démarreur électrique de véhicule automobile. L'invention concerne plus particulièrement un démarreur du type coaxial du type comportant un groupe électromoteur comprenant un moteur électrique et un ensemble motoréducteur, un dispositif d'accouplement unidirectionnel, réalisé sous la forme d'un embrayage & roue libre, qui transmet le couple du groupe électromoteur à un pignon de lanceur monté coulissant sur un arbre de lanceur, coaxial à l'arbre d'induit du moteur électrique, de manière à venir engrener avec une couronne dentée d'un moteur électrique de véhicule automobile lorsqu'il reçoit le couple du groupe électromoteur, un contacteur électromagnétique coaxial au pignon qui, lorsqu'il est mis sous tension, provoque le déplacement axial du pignon vers l'avant, par l'intermédiaire d'un actionneur et d'un ressort de transmission interposé entre l'actionneur et le pignon, et qui met le moteur électrique du véhicule sous tension, par l'intermédiaire d'au moins un contact électrique mobile porté par l'actionneur. Dans un mode connu de réalisation d'un démarreur coaxial, le dispositif d'accouplement unidirectionnel constitué par l'embrayage à roue libre est agencé entre l'arbre de sortie de couple du groupe électromoteur et l'arbre de lanceur et il est disposé axialement entre le groupe électromoteur et le contacteur électromagnétique qui est lui-même situé en arrière du pignon de lanceur. Cette conception permet de réduire l'encombrement radial ou transversal du démarreur, si on la compare à la conception classique d'un démarreur à contacteur latéral et à levier de renvoi, mais elle n'est pas entièrement satisfaisante dans la mesure o l'encombrement axial global du démarreur est particulièrement important, indépendamment de la présence ou non d'un dispositif motoréducteur entre le moteur électrique et le dispositif d'accouplement unidirectionnel. Par ailleurs, la conception proposée aboutit & un ensemble mécanique complexe comportant nécessairement au moins deux arbres coaxiaux, c'està-dire l'arbre de sortie du groupe électromoteur et l'arbre de lanceur. L'invention a pour but de proposer un démarreur coaxial dont la longueur axiale soit la plus courte possible et dont la conception mécanique soit particulièrement simple. Dans ce but, l'invention propose un démarreur de véhicule automobile du type mentionné précédemment, caractérisé en ce qu'il comporte un corps de lanceur qui est monté coulissant axialement, qui est lié en rotation avec l'arbre de sortie du groupe électromoteur, et qui est lié en translation axiale avec le pignon de lanceur et sur lequel agit l'actionneur, et en ce que le dispositif d'accouplement undirectionnel est interposé entre le corps de lanceur et le pignon. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - le corps de lanceur comporte un fourreau de guidage qui se prolonge vers l'avant par une jupe cylindrique extérieure qui constitue l'organe d'entrée de couple du dispositif d'accouplement unidirectionnel dont l'organe de sortie de couple est constitué par un prolongement arrière du pignon de lanceur qui s'étend axialement à l'intérieur de la jupe; - le fourreau de guidage du corps de lanceur est entouré par le contacteur électromagnétique; l'actionneur comporte un collet radial interne dont une face radiale avant agit sur une première extrémité du ressort de transmission dont la seconde extrémité agit sur une surface d'appui formée sur le corps de lanceur; des moyens de découplage en rotation sont interposés entre la seconde extrémité du ressort de transmission et la surface d'appui formée sur le corps de lanceur; - les moyens de découplage sont constitués par un patin de glissement; - un ressort de coupure est interposé entre une face radiale arrière du collet radial interne de l'actionneur et une surface de butée formée à l'arrière du fourreau de guidage du lanceur de manière à rappeler le lanceur axialement vers l'arrière lorsque le contacteur électromagnétique n'est plus sous tension; - le collet radial interne de l'actionneur est monté coulissant sur la surface externe cylindrique du fourreau du corps du lanceur; - l'actionneur est lié en translation axiale avec un noyau mobile du contacteur réalisé sous la forme d'un manchon dont l'extrémité porte le contact électrique mobile; - le démarreur comporte un ressort de rappel de l'actionneur; - le ressort de rappel est un ressort de compression agencé entre l'actionneur et une surface d'appui du bottier du démarreur; - l'actionneur comporte un collet radial externe dont une face radiale arrière coopère avec une surface de butée fixe pour déterminer la position de repos de l'actionneur, et dont une face radiale avant coopère avec une extrémité du ressort de rappel; - l'arbre de sortie du groupe électromoteur et l'arbre de lanceur sont réalisés en une seule pièce; - le corps de lanceur est entrainé en rotation par l'intermédiaire de cannelures formées respectivement sur l'arbre de lanceur et dans le corps de lanceur; - le dispositif d'accouplement unidirectionnel est un embrayage du type à roue libre. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels: - La figure 1 est une vue en section axiale de la partie avant d'un démarreur de véhicule automobile réalisé conformément aux enseignements de l'invention et qui est illustré en position de repos; et - la figure 2 est une vue similaire à celle de la figure i sur laquelle le démarreur est illustré en position actionnée. On a représenté sur les figures la partie avant 10 d'un démarreur électrique de véhicule automobile réalisé conformément aux enseignements de l'invention. Par convention on désignera la partie avant comme la partie gauche des figures et la partie arrière comme la partie droite des figures. Le corps principal cylindrique 12 du démarreur comporte la culasse 14 qui entoure le groupe électromoteur qui, dans l'exemple illustré sur les figures, n'est constitué que par un moteur électrique qui est illustré schématiquement sous la forme de son rotor 16 et de son arbre d'induit 18 qui constitue l'arbre de sortie du groupe électromoteur au sens de l'invention. Le corps 12 du démarreur 10 se prolonge vers l'avant par un capot 20 comportant une bride de fixation 22. Le nez 24 du capot comporte une ouverture 26 pour le passage d'une couronne dentée 28, illustrée en silhouette sur les figures, qui appartient au moteur thermique de véhicule automobile (non représenté) équipé du démarreur. Dans le mode de réalisation illustré sur les figures, l'arbre d'induit 18 du moteur électrique se prolonge axialement vers l'avant par un arbre de lanceur réalisé en une seule pièce avec l'arbre d'induit 18, dont l'extrémité avant 32 est montée à rotation dans le nez 24 avec interposition d'une douille de palier 34 et dont l'extrémité arrière 36, qui constitue sa partie de liaison avec l'arbre d'induit 18 est une portion cannelée extérieurement. La partie avant de l'arbre de lanceur 30 comporte une butée axiale fixe 38 qui est prévue pour coopérer avec la face radiale avant 40 d'un pignon de lanceur 42. Le pignon 42 est monté coulissant sur l'arbre de lanceur 30 avec interposition de douilles 44 afin de pouvoir se déplacer axialement dans les deux sens entre la position de repos illustrée à la figure 1 et la position d'actionnement illustrée à la figure 2 dans laquelle les dents 46 du pignon 42 engrènent avec la couronne dentée 28. Le pignon 42 se prolonge axialement vers l'arrière par un prolongement cylindrique 48 réalisé venu de matière qui constitue l'élément intérieur d'une roue libre 50. L'élément extérieur de la roue libre 50 est une jupe cylindrique extérieure 52 qui prolonge axialement vers l'avant un corps de lanceur en forme de fourreau 54. La jupe 52 est reliée au fourreau 54 par une paroi radiale 56. Le fourreau cylindrique 54 est monté coulissant sur l'arbre unique 18 et sa paroi cylindrique interne comporte des cannelures 58 qui coopèrent avec les cannelures 36, ces cannelures étant de préférence du type hélicoïdale. Le corps 54 du lanceur est ainsi lié en rotation à l'arbre d'induit 18 du moteur et il est monté coulissant axialement sur cet arbre et donc par rapport à l'arbre de lanceur 30. Le corps de lanceur 54 est lié axialement en translation au pignon de lanceur 42 par l'intermédiaire de la coiffe 60 de fermeture de la roue libre 50. Le pignon 42 et le corps de lanceur 54 constituent donc ainsi un équipage mobile monté coulissant axialement le long de l'arbre 18, 30. Le démarreur comporte également un contacteur électromagnétique coaxial 62. Le contacteur 62 est constitué pour l'essentiel par une bobine électromagnétique 64 portée par une cuve 66 et entourée par un corps de bobine 68. Le contacteur 62 comporte un noyau fixe 70 dont une portion tubulaire interne 72 s'étend axialement à l'intérieur de la bobine 64. Le contacteur électromagnétique comporte également un noyau mobile 74 réalisé sous la forme d'un élément tubulaire cylindrique monté coulissant dans le corps de bobine 68. Un entrefer 76 est délimité par les faces en vis- à-vis 78 et 80 des noyaux fixe 72 et mobile 74. La portion d'extrémité arrière 82 du noyau mobile 74 porte un contact électrique mobile 84 fixé sur un support isolant 86 qui est lui-même monté coulissant sur la partie arrière 82. Un ressort hélicoXdal de compression, appelé ressort d'écrasement de contact 88, est interposé entre le support 86 et un anneau de butée 90 monté dans la partie arrière 82. Le contact mobile 84 est ainsi susceptible de se déplacer axialement par rapport à la partie arrière 82, vers l'arrière en considérant la figure 1, à l'encontre de l'effort de rappel exercé par le ressort d'écrasement 88. Le contact mobile 84 est susceptible de coopérer avec un contact fixe 92 réalisé sous la forme d'une pastille de cuivre soudée sur une borne en acier 94 montée dans le corps 12 par l'intermédiaire d'un support isolant 96. Le démarreur 10 comporte enfin un actionneur 100 pour transmettre l'effort de poussée axiale du noyau mobile 74 au corps de lanceur 54. L'actionneur 100 est constitué pour l'essentiel par un manchon en matériau amagnétique 102 qui est monté coulissant & l'intérieur de la pièce 72, la surface cylindrique extérieure 104 du manchon pouvant à cet effet comporter un revêtement de glissement. Le manchon 102 de l'actionneur 100 comporte un collet radial interne 106 qui s'étend radialement en direction de la surface cylindrique externe 55 du fourreau 54 du lanceur sur laquelle il est monté coulissant par son extrémité radiale interne en forme de coussinet 108. Le manchon 102 se prolonge axialement vers l'arrière par des pattes axiales 110 qui assurent la liaison axiale entre l'actionneur 100 et le noyau mobile 74 par l'intermédiaire de crochets 112 formés sur les pattes 110. Le manchon 102 de l'actionneur 100 se prolonge & l'avant par un collet radial externe 114 dont la face radiale arrière 116 est, au repos, en appui contre la face radiale avant 71 de l'élément 70. Le noyau mobile 74 et l'actionneur 100 constituent ainsi un équipage mobile monté coulissant par rapport au noyau fixe 72 et par rapport au lanceur 54. Un ressort hélicoïdal de compression, appelé ressort de transmission de mouvement 120, est interposé entre l'actionneur 100 et le lanceur 54. Une première extrémité 122 du ressort de transmission 120 prend appui contre une face radiale avant 124 du collet 106 tandis que la seconde extrémité 126 du ressort de transmission 120 prend appui contre la face radiale arrière 57 de la paroi radiale 56 du lanceur avec interposition d'un patin de glissement 128 qui assure le découplage en rotation entre le lanceur 54 et le ressort 120. Le patin de glissement 128 pourrait être remplacé par des moyens équivalents tels que par exemple des billes maintenues par une cage. Un ressort hélicoïdal de compression, appelé ressort de coupure 130, est interposé entre une face radiale arrière 132 du collet 106 de l'actionneur 100 et une rondelle de butée 134 fixée sur l'extrémité arrière 136 du fourreau 54 du lanceur au moyen d'un anneau élastique 138. Enfin, un ressort hélicoïdal de compression, appelé ressort de rappel 140 de l'actionneur 100, est interposé axialement entre la face radiale avant 115 du collet radial externe 114 de l'actionneur 100 et une surface d'appui fixe 142 formée dans une douille interne 144 du capot 20. On décrira maintenant le mode de fonctionnement du démarreur. Lorsque le conducteur établit le contact, il provoque l'alimentation en courant de la bobine 64. Le contacteur 62 provoque alors un déplacement axial vers l'avant du noyau mobile 74 et de l'actionneur 100, & l'encontre du ressort de rappel 140. Lors de ce déplacement, l'actionneur 100 entralne axialement vers l'avant le corps de lanceur 54 et le pignon 42 par l'intermédiaire du ressort de transmission 120. Si le pignon 42 ne parvient pas à engrener avec la couronne dentée 28, le ressort 120 est comprime axialement sous l'action de l'effort qui lui est transmis par l'actionneur 100. Lorsque le pignon 42 engrène avec la couronne 28 du moteur thermique et se déplace axialement jusqu'à venir en butée contre la butée fixe 38, le contact mobile 84 vient toucher le contact fixe 92. Lors de ce contact, le ressort d'écrasement de contact 88 est comprimé de manière à permettre au noyau mobile 74 de poursuivre son déplacement axial tout en maintenant les contacts mobile 84 et fixe 92 en appui l'un contre l'autre, et ceci jusqu'à ce que le noyau mobile 74 soit en contact avec le noyau fixe 72, c'est-à-dire jusqu'à la disparition de l'entrefer 76. Le groupe électromoteur, et donc le moteur électrique 16 est alors alimenté en énergie électrique et se met en rotation provoquant l'entraînement en rotation, par l'intermédiaire des cannelures 36, 58, du corps de lanceur 54 qui, à travers la roue libre 50, entraîne le pignon 42 en rotation. Lorsque l'alimentation en courant électrique de la bobine 64 est interrompue, le ressort d'écrasement de contact 88 se détend en entraînant axialement vers l'arrière l'ensemble constitué par le noyau mobile 74 et l'actionneur 100. Sous l'action du ressort de rappel 140, le ressort de coupure 130 est comprimé axialement, interrompant le contact électrique entre le contact mobile 84 et le contact fixe 92. Cette séparation des contacts provoque l'arrêt du groupe électromoteur 16. L'équipage mobile constitué du noyau mobile 74 et de l'actionneur 100 se déplace axialement vers l'arrière jusqu'au moment o la face radiale arrière 116 du collet 114 de l'actionneur 100 vient à nouveau en butée contre la face radiale avant 71 de l'élément fixe 70. A titre de variantes, le rappel vers l'arrière en position de repos du corps de lanceur 54 peut s'effectuer par l'intermédiaire d'un ressort de coupure 130 dont les spires deviennent jointives sous l'action du ressort de rappel 120, le ressort ainsi comprimé entraînant le corps de lanceur 54 par l'intermédiaire de la rondelle 134. Il est également possible de prévoir un prolongement axial vers l'arrière du coussinet 108 qui, au-delà d'une course déterminée de compression du ressort de coupure 130 vient en butée contre la rondelle 134 pour entraîner le corps de lanceur 54 axialement vers l'arrière. A titre de variante, non représentée, il est possible d'agencer le ressort de rappel 140 entre le noyau fixe 72 et le noyau mobile 74. REVENDICATIONS 1. Démarreur (10) de véhicule automobile du type coaxial comportant un groupe électromoteur (16) comportant au moins un moteur électrique, un dispositif d'accouplement unidirectionnel (50) qui transmet le couple de sortie du groupe électromoteur (16) à un pignon de lanceur (42) monté coulissant sur un arbre de lanceur (30), coaxial à l'arbre d'induit (18) du moteur électrique, de manière à venir engrener avec une couronne dentée (28) d'un moteur électrique de véhicule automobile lorsqu'il reçoit le couple du groupe électromoteur (16), un contacteur électromagnétique (62) coaxial au pignon (42) qui, lorsqu'il est mis sous tension, provoque le déplacement axial du pignon (42) vers l'avant, par l'intermédiaire d'un actionneur (100) et d'un ressort de transmission (120) interposé entre l'actionneur (100) et le pignon (42), et qui met le moteur électrique sous tension, par l'intermédiaire d'au moins un contact électrique mobile (84) porté par l'actionneur (100), caractérisé en ce qu'il comporte un corps de lanceur (54) qui est monté coulissant axialement, qui est lié en rotation avec l'arbre de sortie (18) du groupe électromoteur (16), et qui est lié en translation axiale avec le pignon de lanceur (42) et sur lequel agit l'actionneur (100), et en ce que le dispositif d'accouplement unidirectionnel (50) est interposé entre le corps de lanceur (54, 52) et le pignon (42, 48). 2. Démarreur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps de lanceur comporte un fourreau de guidage (54) qui se prolonge vers l'avant par une jupe cylindrique extérieure (52) qui constitue l'organe d'entrée de couple du dispositif d'accouplement unidirectionnel (50) dont l'organe de sortie de couple est constitué par un prolongement arrière (48) du pignon de lanceur (42) qui s'étend axialement à l'intérieur de la jupe (52). 3. Démarreur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le fourreau de guidage (54) du corps de lanceur est entouré par le contacteur électromagnétique (62). 4. Démarreur selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que l'actionneur (100) comporte un collet radial interne (106) dont une face radiale avant (124) agit sur une première extrémité (122) du ressort de transmission (120) dont la seconde extrémité (126) agit sur une surface d'appui (57) formée sur le corps de lanceur. 5. Démarreur selon la revendication 4, caractérisé en ce que des moyens de découplage (128) sont interposés entre la seconde extrémité (126) du ressort de transmission (120) et la surface d'appui (57) formée sur le corps de lanceur (54). 6. Démarreur selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de découplage sont constitués par un patin de glissement (128). 7. Démarreur selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'un ressort de coupure (130) est interposé entre une face radiale arrière (132) du collet radial interne (106) de l'actionneur (100) et une surface de butée (134) formée à l'arrière du fourreau de guidage (54) du lanceur de manière & rappeler le lanceur axialement vers l'arrière lorsque le contacteur électromagnétique (62) n'est plus sous tension. 8. Démarreur selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que le collet radial interne (106) de l'actionneur est monté coulissant sur la surface externe cylindrique (55) du fourreau (54) du corps du lanceur. 9. Démarreur électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'actionneur (100) est lié en translation axiale avec un noyau mobile (74) du contacteur réalisé sous la forme d'un manchon dont l'extrémité arrière (82) porte le contact électrique mobile (84). 10. Démarreur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un ressort (140) de rappel de l'actionneur (100). 11. Démarreur selon la revendication 10, caractérisé en ce que le ressort de rappel (140) est un ressort de compression agencé entre l'actionneur (100, 114) et une surface d'appui (142) du boîtier du démarreur. 12. Démarreur selon la revendication 11 prise en combinaison avec l'une quelconque des revendications 2 & 8, caractérisé en ce que l'actionneur (100) comporte un collet radial externe (114) dont une face radiale arrière (116) coopère avec une surface de butée fixe (71) pour déterminer la position de repos de l'actionneur (100), et dont une face radiale avant (115) coopère avec une extrémité du ressort de rappel (140). 13. Démarreur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'arbre de sortie (18) du groupe électromoteur (16) et l'arbre de lanceur (30) sont réalisés en une seule pièce. 14. Démarreur selon la revendication 13, caractérisé en ce que le corps de lanceur (54) est entraîné en rotation par l'intermédiaire de cannelures (36, 58) formées respectivement sur l'arbre de lanceur (30) et dans le corps de lanceur (54). 15. Démarreur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif d'accouplement unidirectionnel est un embrayage du type & roue libre (50).