Brevet FR2731836A1 — publié le 19960920

" Relais électromagnétique à solénoïde, notamment relais à solénoïde pour dispositifs électriques de démarrage de moteurs à combustion interne " L'invention part d'un interrupteur électroma- gnétique, notamment d'un relais à solénoïde, pour des dis- positifs électriques de démarrage de moteurs à combustion interne, avec un boîtier en forme de pot, dans lequel une bobine excitatrice est placée sur une douille de guidage d'un noyau magnétique en forme de couvercle, qui coopère avec une armature mobile axialement dans la douille de gui- dage, armature qui par l'intermédiaire d'un ressort de rap- pel d'armature prend appui sur le noyau magnétique, et coopère avec une tige de commutation guidée dans le noyau magnétique et s'étendant dans le ressort de rappel de l'ar- mature, tige dont l'extrémité externe porte un pont de con- tact disposé au-dessus du noyau magnétique et qui coopère avec des contacts fixes de courant principal dans un cou- vercle d'interrupteur en matière isolante fixé sur le boî- tier, tandis qu'un ressort de rappel de contact agit sur la tige de commutation et un appui fixe de l'interrupteur ma- gnétique. Etat de la technique. De tels relais à solénoïde font partie de dis- positifs de démarrage pour des moteurs à combustion in- terne, auquel cas, avec la mise en circuit du relais à solénoïde, un pignon de démarreur est tout d'abord engrené sur une couronne dentée du moteur à combustion interne. En outre, le contact de commande du relais à solénoïde est alors fermé pour la mise en circuit du moteur du démarreur. Après le processus de démarrage, le pignon de démarreur est à nouveau retiré par mise hors circuit du relais à solé- noïde et le moteur de démarreur est mis à l'arrêt. Pour ce fonctionnement, il est prévu dans le relais à solénoïde un ressort de rappel pour l'armature du relais, un autre res- sort de rappel pour le pont de contact, ainsi qu'un ressort de pression de contact pour l'application élastique sous pression du pont de contact sur les contacts fixes du cou- rant principal. Par le document DE-30 29 408, on connaît par exemple un tel relais à solénoide dans le cas duquel le ressort de rappel de l'armature et le ressort de pression de contact sont disposés sur une tige de commutation, qui est guidée de façon à pouvoir se déplacer axialement dans le noyau magnétique, et qui porte à son extrémité supé- rieure le pont de contact. Sur le couvercle de l'interrup- teur du relais à solénoïde est mis en place, sous la forme de ressort de pression à boudin, le ressort de rappel de contact entre l'extrémité de la tige de commutation et le couvercle de l'interrupteur. Dans cette solution, on a en conséquence besoin de trois ressorts de dimensions et de réalisations différentes avec des processus de montage ap- propriés. En outre, les trois ressorts se situent à inter- valles axialement les uns derrière les autres, si bien qu'un grand espace de montage correspondant doit être prévu dans le relais à solénoïde. De plus, il est désavantageux que lors du montage de relais à solénoïde de ce type, le noyau magnétique et le pont de contact ne puissent pas être mis en place dans le boîtier du relais à l'état prémonté. Car ainsi il n'est pas possible de régler la réserve d'usure sur le pont de contact du fait des tolérances de fabrication différentes. Avec la présente invention on tend à réduire les coûts de fabrication du relais à solénoïde en diminuant le nombre des ressorts individuels et à rendre le noyau ma- gnétique susceptible d'être monté au préalable avec le pont de contact et l'armature. Avantages de l'invention. Le relais électromagnétique à solénoïde selon l'invention est caractérisé en ce que le ressort de rappel de l'armature et le ressort de rappel de contact sont for- més par deux zones d'un seul et même ressort hélicoïdal, tandis que le ressort de rappel de l'armature, réalisé sous la forme partie ressort de pression, prend appui entre le noyau magnétique et l'armature, et le ressort de rappel de contact, réalisé sous la forme partie de ressort de trac- tion, prend appui entre le noyau magnétique et la tige de commutation. Il présente l'avantage d'économiser au moins un ressort et son montage. Un autre avantage consiste, grâce à la suppression du ressort sur le couvercle de l'interrup- teur, à créer davantage d'espace libre pour l'aménagement des plots de contact. En outre, avec cette solution, la tendance à un soudage persistant des contacts est diminuée par l'oscillation de l'armature ou bien le décollage du pont de contact, attendu que l'oscillation de l'armature est transmise, par l'intermédiaire de la nouvelle concep- tion du ressort, sur la tige de commutation et le pont de contact, de sorte que pour l'effort de traction du ressort de rappel du pont de contact, encore des efforts dynamiques supplémentaires de l'armature deviennent efficaces. Enfin, il est avantageux, pour le montage du relais à solénoïde, qu'au moyen du nouveau système de ressorts, le noyau magné- tique puisse être préalablement monté avec le pont de con- tact et l'armature. Ainsi la réserve d'usure du pont de contact de chaque relais peut être réglée par la relation respective entre l'armature et la tige de poussée par rap- port au noyau magnétique et à la tige de commutation. Grâce aux dispositions exposées dans les reven- dications dépendantes, il se dégage des compléments avanta- geux et des améliorations des caractéristiques indiquées à la revendication 1. Il est alors particulièrement avanta- geux que la partie ressort de traction du ressort hélicoï- dal selon l'invention soit directement contiguë à la partie ressort de pression, et ait par rapport à celle-ci un dia- mètre plus petit, de sorte qu'il se forme de ce fait un épaulement élastique annulaire qui prend appui sur le côté interne du noyau magnétique. Selon un complément de l'invention, il est en outre avantageux que la partie ressort de traction comporte à son extrémité supérieure libre au moins une spire d'un diamètre réduit, qui prend appui contre un épaulement annu- laire de la tige de commutation s'étendant à travers le ressort hélicoïdal. Le ressort de pression de contact peut, selon un complément de l'invention, être également économisé en tant que ressort distinct, en ce qu'à l'extrémité supé- rieure de la partie ressort de traction se raccorde une au- tre partie de ressort de pression de diamètre réduit, qui prend appui, en tant que ressort de pression de contact, entre l'épaulement annulaire de la tige de commutation et un corps porteur en matière isolante, portant le pont de contact, et pouvant se déplacer axialement sur la tige de commutation. Suivant d'autres caractéristiques de l'inven- tion: - le corps porteur est en forme de pot et plonge dans un tronçon de guidage d'un perçage du noyau magnétique, tan- dis que la partie restante du perçage reçoit la partie ressort de traction du ressort hélicoïdal, - la partie libre de la partie ressort de pression servant de ressort de rappel d'armature, du ressort hélicoïdal, comporte une spire de maintien de plus petit diamètre, qui, au fond d'un perçage de trou borgne de l'armature, s'enclenche dans une rainure de la tige de poussée s'étendant dans le perçage de trou borgne. Dessins. Deux exemples de réalisation de l'invention sont représentés sur les dessins et expliqués plus en dé- tail dans la description ci-après. Les figures montrent: - figure 1: en coupe longitudinale, un relais à solénoïde selon l'invention, - figure 2: le ressort hélicoïdal avec deux zones de res- sort de pression et entre elles une zone de ressort de traction, - figure 3: en tant que deuxième exemple de réalisation, le noyau magnétique et l'armature montés au préalable, - figure 4: le ressort hélicoïdal de la figure 3 avec une zone de ressort de traction et une zone de ressort de pression. Description des exemples de réalisation. La figure 1 montre selon un premier exemple de réalisation un relais électromagnétique à solénoïde désigné par 10 pour un dispositif de démarrage de moteurs à combus- tion interne, avec un boîtier 11 en forme de pot, dans le- quel une bobine excitatrice 12 en plusieurs parties est mise en place sur une douille de guidage 13, qui de son cô- té est maintenue par un noyau magnétique 14 en forme de couvercle. Ce noyau magnétique 14 s'étend par un appendice dans l'intérieur de l'enroulement d'excitation 12 o il coopère avec une armature 16 mobile axialement dans la douille de guidage 13. A l'extrémité inférieure de l'arma- ture 16 est emmanchée une tige de poussée 17, par l'inter- médiaire de laquelle, avec la mise en circuit du relais, le pignon du démarreur non représenté est engrené sur une cou- ronne dentée du moteur à combustion interne. La tige de poussée 17 s'étend par son extrémité supérieure 17a dans un perçage de trou borgne 18 de l'armature. L'armature 16 coo- père en outre, par l'intermédiaire de l'extrémité 17a de la tige de poussée, avec une tige de commutation 19, qui à travers un perçage 20 du noyau magnétique 14 s'étend jusque dans une chambre de contact 21 au dessus du noyau magnéti- que 14. L'extrémité supérieure 19a de la tige de commuta- tion porte un pont de contact 22, lequel est placé, bloqué en rotation, sur un appendice 23 d'un corps porteur 24 en matière isolante. Ce corps porteur 24 est disposé de façon à pouvoir se déplacer axialement sur la tige de commutation 19, et assuré par une butée 25 sur la tige de commutation 19. La chambre de contact 21 est recouverte vers l'exté- rieur par un couvercle d'interrupteur 26 en matière iso- lante. Sur ce couvercle d'interrupteur sont mis en place des raccordements pour l'enroulement excitateur 12, ainsi que deux contacts de courant principal 27, 28 coopérant avec le pont de contact 22, et dont l'un est relié au pôle positif d'une batterie d'accumulateurs, et l'autre à une borne de raccordement du moteur du démarreur. Le couvercle d'interrupteur 26 est alors mis en place sur le noyau ma- gnétique 14 au moyen d'un joint annulaire d'étanchéité et serti sur le noyau magnétique par un prolongement lla du boîtier. Entre l'armature 16, le noyau magnétique 14 et le pont de contact 22, est disposé sur la tige de commuta- tion 19 un ressort hélicoidal 30, qui remplace les trois ressorts individuels utilisés jusqu'ici selon l'état de la technique, à savoir un ressort de rappel de l'armature, un ressort de rappel du contact et un ressort de pression de contact. La figure 2 montre les différents tronçons du res- sort hélicoïdal 30 pour les trois fonctions, à savoir le rappel de l'armature, le rappel du contact et la pression de contact. Le ressort de rappel du contact et le ressort d'application de la pression de contact sont alors formés de deux zones axialement voisines du ressort hélicoïdal 30, tandis que le ressort de rappel de l'armature est réalisé sous la forme de la partie ressort de pression 31, qui prend appui entre le noyau magnétique 14 et l'armature 16. Le ressort de rappel de contact contigu à cette partie est réalisé sous la forme de partie ressort de traction 32 du ressort hélicoïdal 30, laquelle prend appui entre le noyau magnétique 14 et un épaulement annulaire 33 de la tige de commutation 19. La partie ressort de traction 32 a alors un plus petit diamètre que la partie ressort de pression 31 du ressort hélicoïdal 30. Du fait du saut de diamètre à la transition entre la partie ressort de traction 32 et la partie ressort de pression 31 du ressort hélicoïdal, il se forme un épaulement de ressort annulaire 34, qui prend ap- pui dans un évidement annulaire correspondant 35 à l'extré- mité inférieure du perçage 20 du noyau magnétique 14. L'extrémité inférieure libre de la partie ressort de pres- sion 31, servant de ressort de rappel de l'armature, a une spire de retenue 36 avec un diamètre plus petit, qui s'en- clenche au fond 18a du perçage de trou borgne 18 de l'arma- ture 16 dans une des rainures 37 de la tige de poussée 18. A l'extrémité supérieure de la partie ressort de traction 32, qui sert de ressort de rappel de contact, se raccorde un autre tronçon de ressort de pression 38, qui comporte un autre diamètre réduit. Le saut de diamètre ainsi formé crée un autre épaulement de ressort 39, qui prend appui sur l'épaulement annulaire 33 de la tige de commutation 19. A l'état monté, la tige de commutation 19 s'étend avec son extrémité supérieure 19a à travers ce tronçon de ressort de pression 38 dans la chambre de contact 21, et avec sa par- tie inférieure, à travers la partie ressort de traction 32, jusque dans la partie ressort de pression 31, la partie ressort de traction 32 étant guidée dans le perçage 20 du noyau magnétique 14. Le tronçon supérieur de ressort de pression 38 du ressort hélicoidal 30 est mis en place sous précontrainte entre l'épaulement annulaire 33 de la tige de commutation 19 et le fond du corps porteur 24 réalisé sous forme de pot, si bien que ce corps porteur 24 est pressé avec le pont de contact 22 contre la butée 25 à l'extrémité 19a de la tige de commutation 19. Le corps porteur plonge alors dans un tronçon de guidage 20a du perçage 20 dans le noyau magnétique 14. Lors de l'enclenchement du relais à solénoide , l'armature 16 est attirée électromagnétiquement contre l'action de la partie ressort de pression 31 vers le noyau magnétique 14. Dès que l'extrémité supérieure 17a de la tige de poussée 17 rencontre alors la tige de commutation 19, celle-ci est également poussée vers le haut, et ceci contre l'action de la partie ressort de traction 32. De ce fait, le pont de contact 22 se déplace contre les contacts de courant principal 27 et 28 et le circuit de courant principal du démarreur est fermé. Lorsque l'armature est attirée, la tige de commutation 19 parcourt une distance plus grande que le pont de contact 22, de sorte que lors de l'application du pont de contact 22 sur le contact de cou- rant principal 27, 28, le tronçon de ressort de pression 38 est également comprimé, si bien que la pression de contact nécessaire s'établit. Après l'achèvement du processus de démarrage, le courant dans l'enroulement excitateur 12 est coupé et l'armature 16 est ramenée dans la position de re- pos par l'action de rappel de la partie ressort de pression 31. En outre, dans le premier tronçon de rappel, la partie ressort de traction 32 pousse également la tige de commuta- tion 19 vers la position de contact en retour contre la tige de poussée 17, et également le tronçon supérieur de ressort de pression 38 du ressort hélicoïdal 30 pousse tout d'abord, par l'intermédiaire de l'épaulement annulaire 33, la tige de commutation 19 vers le bas. Grâce à l'effort de rappel ainsi produit, le pont de contact 22 peut être arra- ché des contacts de courant principal 27, 28, en cas de soudage ou d'accrochage, par l'énergie cinétique de l'arma- ture 16, au moyen du ressort hélicoïdal 30 et par l'inter- médiaire de la butée 25. Dans un autre exemple de réalisation selon la figure 3, le relais à solénoïde 10 est représenté dans ses contours, tandis que, tout comme dans le premier exemple, le noyau magnétique 14, la tige de commutation 19 avec le pont de contact 22, ainsi que l'armature 16 avec la tige de poussée 17, forment une unité modulaire de sous-groupes maintenus ensemble par un ressort hélicoïdal 30a. Par rap- port au premier exemple de réalisation, les mêmes parties sont dans ce cas désignées par les mêmes indices de réfé- rence. Le ressort hélicoïdal 30a est toutefois, selon la figure 4, seulement constitué d'une partie ressort de pres- sion 31 et, s'y raccordant axialement, d'une partie de res- sort de traction 32. La partie ressort de traction 32 comporte à son extrémité supérieure une spire 32a de diamè- tre réduit qui s'enclenche dans une gorge annulaire 33a de la tige de commutation 19. Dans cet exemple, il est mis en place dans le corps porteur 24 du pont de contact 22 un ressort de pression de contact distinct 41, à travers le- quel passe la tige de commutation 19. Le ressort de pres- sion de contact 41 prend appui d'un côté, à son extrémité inférieure, contre l'épaulement annulaire 33 de la tige de commutation 19, et de l'autre côté, à son extrémité supé- rieure, contre le corps porteur 24. La cohésion de cette unité modulaire de sous-groupes est assurée par la butée 25 de la tige de commutation 19, qui prend appui, par l'inter- médiaire du corps porteur 24, sur le noyau magnétique 14. Par ailleurs la cohésion repose sur le ressort hélicoïdal a, en ce que sa spire supérieure 32a est enclenchée dans la gorge annulaire 33a de la tige de commutation 19, tandis que sa spire inférieure 36 est enclenchée dans l'une des rainures 37 de la tige de poussée 17. R E V E N D I C A T IONS 1- Interrupteur électromagnétique, notamment relais à solénoïde pour dispositifs électriques de démar- rage de moteurs à combustion interne, avec un boîtier (11) en forme de pot, dans lequel une bobine excitatrice (12) est placée sur une douille de guidage (13) d'un noyau ma- gnétique (14) en forme de couvercle, qui coopère avec une armature (16) mobile axialement dans la douille de guidage, armature qui par l'intermédiaire d'un ressort de rappel d'armature prend appui sur le noyau magnétique, et coopère avec une tige de commutation (19) guidée dans le noyau ma- gnétique et s'étendant dans le ressort de rappel de l'arma- ture, tige dont l'extrémité externe (19a) porte un pont de contact (22) disposé au-dessus du noyau magnétique et qui coopère avec des contacts fixes (27, 28) de courant princi- pal dans un couvercle d'interrupteur (26) en matière iso- lante fixé sur le boîtier, tandis qu'un ressort de rappel de contact agit sur la tige de commutation et un appui fixe de l'interrupteur magnétique (10), interrupteur électroma- gnétique caractérisé en ce que le ressort de rappel de l'armature et le ressort de rappel de contact sont formés par deux zones (31, 32) d'un seul et même ressort hélicoï- dal (30, 30a), tandis que le ressort de rappel de l'arma- ture, réalisé sous la forme partie ressort de pression (31), prend appui entre le noyau magnétique (14) et l'arma- ture (16), et le ressort de rappel de contact, réalisé sous la forme partie de ressort de traction (32), prend appui entre le noyau magnétique (14) et la tige de commutation (19). 2- Interrupteur magnétique selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que la partie ressort de traction (32) du ressort hélicoïdal (30, 30a) a un diamètre plus pe- tit que la partie ressort de pression (31) qui lui est con- tiguë, tandis que le saut de diamètre ainsi formé constitue un épaulement élastique annulaire (34), qui prend appui sur le côté interne du noyau magnétique (14). 3- Interrupteur magnétique selon la revendica- tion 2, caractérisé en ce que la partie ressort de traction (32) comporte à son extrémité supérieure au moins une spire (32a, 38) avec un diamètre réduit, qui prend appui sur un épaulement annulaire (33) ou bien une gorge annulaire (33a) de la tige de commutation (19) s'étendant dans le ressort hélicoïdal (30, 30a). 4- Interrupteur magnétique selon la revendica- tion 3, caractérisé en ce qu'à l'extrémité supérieure de la partie ressort de traction (32) se raccorde un autre tron- çon de ressort de pression (38) avec un diamètre réduit, qui en tant que ressort de pression de contact, prend appui entre l'épaulement annulaire (32) de la tige de commutation (19) et un corps porteur (24) en matière isolante, portant le pont de contact 22 et pouvant se déplacer axialement sur la tige de commutation (19). - Interrupteur magnétique selon la revendica- tion 4, caractérisé en ce que le corps porteur (24) est en forme de pot et plonge dans un tronçon de guidage (20a) d'un perçage (20) du noyau magnétique (14), tandis que la partie restante du perçage (20) reçoit la partie ressort de traction (32) du ressort hélicoïdal (30, 30a). 6- Interrupteur magnétique selon une des précé- dentes revendications, caractérisé en ce que la partie li- bre de la partie ressort de pression (31) servant de ressort de rappel d'armature, du ressort hélicoïdal (30, a), comporte une spire de maintien (36) de plus petit diamètre, qui, au fond (18a) d'un perçage de trou borgne (18) de l'armature (16), s'enclenche dans une rainure (37) de la tige de poussée (17) s'étendant dans le perçage de trou borgne (18).