Brevet FR2740604A1 — publié le 19970430

La présente invention concerne un contacteur de démarreur de véhicule automobile. L'invention concerne plus particulièrement un contacteur pour un démarreur équipant un moteur à combustion de véhicule automobile, du type comportant une carcasse annulaire cylindrique en matériau magnétique formant boîtier à l'intérieur de laquelle est agencé un ensemble annulaire de bobinages qui est susceptible de provoquer le déplacement d'un noyau mobile monté coulissant axialement à l'intérieur de l'ensemble annulaire de bobinages, à l'intérieur de laquelle est agencé un noyau polaire fixe et dont l'une des extrémités axiales est fermée par un capot qui porte les bornes du contacteur. Selon une conception classique connue, la carcasse formant boîtier est un composant réalisé généralement en acier, en une seule ou plusieurs pièces, par extrusion, emboutissage et décolletage et qui contient l'ensemble de bobinages avec son corps de bobine et le noyau polaire fixe. L'immobilisation en position axiale précise des bobines contre le noyau polaire fixe est assuré au moyen d'un anneau en matériau élastique qui est comprimé axialement entre un fond transversal arrière de la carcasse et le corps de bobine. Le capot d'extrémité axiale qui porte les bornes du contacteur, avec lesquelles le contact mobile porté par le noyau mobile coulissant est susceptible de coopérer pour constituer l'interrupteur de puissance du contacteur, est fixé par sertissage ou par vissage à l'autre extrémité axiale avant de la carcasse magnétique. Le fond transversal de la carcasse du contacteur permet également d'assurer sa fixation sur le corps du démarreur qui en est équipé, le plus généralement par des moyens de fixation du type visécrou et par exemple par des vis autotaraudeuses montées vissées dans le fond transversal de la carcasse. La carcasse assure également une fonction de reprise de masse électrique pour l'un des bobinages. Enfin, afin d'assurer une bonne étanchéité du contacteur, et notamment de son contact de puissance, il est nécessaire de prévoir une autre garniture d'étanchéité, par exemple sous la forme du dépôt d'un joint d'étanchéité, entre le capot d'extrémité axiale et la portion correspondante de la carcasse dans laquelle est monté le capot. On comprend que la réalisation d'une carcasse métallique en acier est particulièrement délicate en raison de ses formes géométriques complexes et de la précision dimensionnelle nécessaire dans ses différentes zones pour assurer de manière précise et fiable les différents assemblages et étanchéités mentionnés précédemment. Une carcasse en acier selon l'état de la technique est donc une pièce complexe d'un coût de fabrication particulièrement élevé. Afin de réduire le coût de cette pièce, il est possible d'envisager de la réaliser sous la forme d'une pièce moulée en matériau magnétique, comme par exemple une matière plastique telle qu'une résine fortement chargée en poudre de fer ou d'autres matériaux magnétiques. Toutefois, les caractéristiques magnétiques d'un tel matériau de moulage étant inférieures à celles des aciers doux usuellement employés, il s'avère alors nécessaire de prévoir un dimensionnement plus important de la carcasse, et notamment de son épaisseur radiale, ce qui conduit à un encombrement global plus important du contacteur. De plus, la fixation du capot sur une carcasse réalisée par moulage nécessite des opérations complémentaires moins simples et moins fiables que le classique sertissage du bord d'extrémité axiale d'une carcasse en acier. La présente invention a pour but de proposer un contacteur de démarreur du type mentionné précédemment qui remédie aux inconvénients qui viennent d'être mentionnés. Dans ce but, I'invention propose un contacteur caractérisé en ce que la carcasse est réalisée par surmoulage en matériau magnétique au moins autour de l'ensemble annulaire des bobinages. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - la carcasse est réalisée par moulage en matière plastique chargée de matériau magnétique, notamment sous forme de poudre de matériau magnétique - la carcasse est surmoulée en partie autour du capot pour assurer la fixation du capot sur la carcasse - le capot comporte une collerette radiale extérieure autour de laquelle est surmoulée une partie d'extrémité axiale de la carcasse - le capot comporte une face annulaire d'extrémité qui s'étend en vis-à-vis d'une surface annulaire du noyau fixe avec interposition axiale d'une garniture annulaire d'étanchéité - le noyau polaire fixe comporte une partie d'extrémité axiale en forme de disque - la carcasse est surmoulée autour de la surface cylindrique périphérique de la partie d'extrémité axiale en forme de disque du noyau polaire fixe - la garniture annulaire d'étanchéité s'étend en regard de la zone de raccordement entre le matériau de la carcasse moulée et la surface cylindrique périphérique de la partie d'extrémité axiale en forme de disque du noyau polaire fixe - L'ensemble de bobinages comporte un corps délimité axialement par au moins une joue annulaire transversale dont le bord extérieur s'étend radialement au-delà de l'ensemble de bobinages à l'intérieur du matériau de la carcasse surmoulée - la joue du corps prend appui axialement contre la face radiale en vis-à-vis de la partie d'extrémité axiale en forme de disque du noyau polaire fixe - le noyau polaire fixe est réalisé venu de matière par moulage avec la carcasse - le capot est fixé par soudage sur la carcasse - la carcasse moulée comporte des moyens d'indexation en position angulaire du capot réalisés venus de matière au moins en partie avec la carcasse surmoulée - le contacteur comporte des moyens pour sa fixation sur un démarreur de véhicule automobile et ces moyens comportent au moins un insert de fixation noyé dans la carcasse moulée - il comporte une série d'inserts métalliques agencés en couronne - les inserts sont réalisés en une seule pièce de forme générale annulaire en métal. L'invention propose également un démarreur pour un moteur à combustion de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte un contacteur réalisé conformément aux enseignement de l'invention. 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 des dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en section axiale par un plan passant par les axes des bornes du contacteur, qui illustre un premier mode de réalisation d'un contacteur conforme aux enseignements de l'invention; - la figure 2 est une vue en section axiale qui illustre l'outillage pour la réalisation par surmoulage de la carcasse du contacteur illustré sur la figure i ; et - la figure 3 est une vue similaire à celle de la figure 1 qui illustre un second mode de réalisation d'un contacteur conforme aux enseignements de l'invention. Dans la description qui va suivre, des composants identiques ou similaires sont désignés sur les figures par les mêmes chiffres de références. On a représenté sur la figure 1 un contacteur 10 destiné à équiper un démarreur (non représenté) d'un moteur à combustion de véhicule automobile. Le contacteur 10 est constitué pour l'essentiel par une carcasse formant boîtier 12. La carcasse est une pièce de forme générale annulaire cylindrique d'axe X-X à l'intérieur de laquelle sont fixés un ensemble de bobinages 14 et un noyau polaire fixe 16. Conformément aux enseignements de l'invention, la carcasse 12 est une pièce en matériau magnétique moulable qui est réalisée par surmoulage au moins autour de l'ensemble de bobinages 14 et autour du noyau polaire fixe 16. L'ensemble de bobinages 14 est agencé dans un corps de bobines 18 qui comporte une jupe cylindrique interne 20 et deux joues annulaires transversales d'extrémité 22 et 24 qui s'étendent radialement vers l'extérieur au-delà de l'ensemble de bobinages 14. Un tube 26 est agencé à l'intérieur de la jupe 20 du corps de bobine 18 et il est inséré, à son extrémité avant, à droite en considérant la figure 1, entre la jupe 20 et la partie centrale de forme générale cylindrique 28 du noyau polaire fixe 16. Le tube 26 constitue une chemise pour le guidage d'un noyau mobile 30 qui est susceptible d'agir sur une tige de commande 32 qui traverse le noyau polaire fixe 16, dans un alésage duquel elle est guidée en coulissement axial, et dont l'extrémité libre 36 porte un contact mobile en forme de plaque rectangulaire transversale 38. Le noyau mobile 30 est rappelé élastiquement par un ressort 40 vers sa position de repos illustrée sur la figure 1. Le noyau polaire 16 comporte une partie d'extrémité axiale en forme de disque 42 qui s'étend radialement vers l'extérieur depuis son corps central cylindrique 28 et dont une face radiale annulaire 44 est en appui axial contre la face en vis-à-vis 46 de la joue transversale 22 du corps de bobine 18. La carcasse 12 réalisée par surmoulage est constituée pour l'essentiel par un corps de forme générale tubulaire 50 qui est surmoulé autour de l'ensemble de bobinages 14 et du corps de bobine 18, autour de la surface cylindrique périphérique 48 de la portion d'extrémité axiale en forme de disque 42 du noyau polaire fixe 16 et autour de la partie arrière du tube 26 formant chemise qui s'étend axialement au-delà de la joue radiale arrière 24 du corps de bobine 20. Afin de permettre ultérieurement la fixation du contacteur 10 sur le boîtier d'un démarreur, celui-ci peut comporter un ou plusieurs inserts de fixation 52 dont l'un est illustré sur la figure 1. L'insert 52 est un insert métallique qui est noyé dans le fond transversal arrière 54 de la carcasse 12 qui est réalisé venu de matière par moulage en même temps que le corps de forme tubulaire 50. L'insert 52 comporte par exemple un trou 56 destiné à recevoir l'extrémité d'une vis autotaraudeuse. A titre de variante, non représentée, le perçage 56 pourrait être lui-même taraudé pour recevoir l'extrémité d'une vis de fixation. Selon une variante de réalisation, non représentée sur les figures, il est possible de réaliser l'ensemble des inserts de fixation 56 sous la forme d'un seul insert en forme de rondelle concentrique à l'axe X-X du contacteur qui est noyée lors du moulage de la carcasse 12 et qui comporte des trous 56 nécessaires à la fixation du contacteur. Une telle rondelle de fixation regroupant les inserts peut être avantageusement réalisée en acier, facilitant ainsi la circulation du flux magnétique généré par les bobines de l'ensemble de bobinages 14. Le contacteur 10 comporte également un capot 58 pour la fermeture de l'extrémité axiale avant de la carcasse 12. Selon une conception connue, le capot 58 est une pièce en matériau isolant en forme générale de pot cylindrique comportant un fond transversal avant 60 dans lequel sont montées les bornes 62 et 64 du contacteur et qui se prolonge par une jupe périphérique 66 qui est délimitée axialement par une face radiale annulaire d'extrémité 68 qui prend appui axialement contre la face radiale avant en vis-à-vis 70 du noyau polaire fixe 16, avec interposition d'une garniture d'étanchéité 72 réalisée sous la forme d'un joint annulaire plat. Le joint 72 est monté dans une gorge 74 formée dans la face annulaire 68 et il s'étend en regard de la zone de raccordement entre le matériau du corps 50 de la carcasse 12 et la surface cylindrique périphérique 48 de la portion en forme de disque 42 du noyau polaire fixe 16. Conformément à une caractéristique du premier mode de réalisation de l'invention, le capot 58 est fixé sur le contacteur 10 par surmoulage d'une portion d'extrémité axiale 76 du corps 50 de forme tubulaire de la carcasse 12 autour d'une collerette radiale 78 de la jupe 66 du capot 58. On a représenté sur la figure 2 L'ensemble des composants du contacteur 10 illustrés sur la figure 1 qui sont représentés dans l'outil de moulage, après l'opération de surmoulage de la carcasse 12. L'outil de moulage est constitué pour l'essentiel par un noyau central 80 sur lequel sont enfilés le tube de guidage 26 et l'ensemble de bobinages 14. Le noyau 80 délimite une face transversale avant 82 contre laquelle prend appui axialement le noyau fixe 16. L'outil de moulage comporte également une jupe périphérique 84 concentrique au noyau 80, sur lequel elle est centrée en appui axial par sa face transversal arrière 86. La pièce périphérique annulaire 84 de l'outil de moulage détermine par son profil interne 88 le contour extérieur du corps 50 et du fond transversal 54 de la carcasse surmoulée 12. La face transversale avant 90 de la pièce 84 sert au positionnement relatif des inserts 52 par rapport à laquelle ils sont maintenus par des pions 51. L'outil de moulage est complété par un couvercle 92 en forme de pot cylindrique dont la jupe annulaire périphérique 94 se termine par une face annulaire d'extrémité arrière 96 qui prend appui axialement contre un épaulement correspondant 98 formé dans la surface périphérique externe de la jupe 66 du capot 58. Lors du surmoulage, L'ensemble de bobinages 14 est maintenu en pression contre le noyau fixe 16 par l'extrémité transversale avant 53 des inserts 52 qui prennent appui contre la joue radiale arrière 24 du corps 18. La face transversale arrière 25 de la joue radiale arrière 24 comporte des nervures dans la zone d'appui contre les inserts 52, 53 pour compenser les variations dimensionnelles des composants, sans gêner la fermeture du moule. Pour procéder au moulage, le contacteur préassemblé, c'est-à-dire les éléments 14, 52, 26, 16, 32 et 38 sont mis en place dans les éléments 80 et 84 du moule. Le capot 58 est ensuite mis en place et maintenu en appui axial contre le noyau fixe 16, avec interposition de la garniture d'étanchéité 72, par la pièce de fermeture 92 de l'outil. Cette pièce 92 assure une mise en pression axiale permettant d'écraser la garniture d'étanchéité 72 jusqu'à ce que la face annulaire transversale d'extrémité 68 du capot 58 vienne en appui contre la face avant 70 du noyau fixe 16. Le moulage peut alors être effectué en injectant dans le moule le matériau magnétique de moulage qui, à l'issue des opérations de moulage, assure le positionnement relatif des différents composants et la fixation du capot 58. Grâce à l'opération de surmoulage, il est possible de réaliser un contacteur présentant sensiblement le même encombrement radial extérieur qu'un contacteur possédant une carcasse conventionnelle en acier. L'utilisation d'un matériau magnétique moulable possédant des caractéristiques magnétiques inférieures à celle d'un acier doux permet ainsi d'obtenir des efforts électromagnétiques élevés. En effet, le matériau de moulage qui est surmoulé autour des bobines remplit tout le volume d'air intérieur existant qui, dans les solutions conventionnelles, est un volume "perdu" du point de vue magnétique. Ainsi, il est possible de disposer d'une épaisseur radiale importante pour le passage du flux magnétique. De plus, le fait de surmouler la carcasse permet de supprimer les entrefers parasites qui existent dans les assemblages mécaniques classiques, renforçant ainsi d'avantage l'efficacité du circuit magnétique surmoulé. La fixation du capot ne nécessite plus aucune opération particulière dans la mesure où elle est assurée par surmoulage, comme cela a été mentionné précédemment, I'arrêt en rotation du capot 58 autour de l'axe X-X par rapport à la carcasse 50 pouvant être assuré par des moyens à formes complémentaires 100 réalisés sous formes de saillies ou d'ergots dans le capot et dans lesquels le matériau de moulage pénètre lors de l'opération de surmoulage. L'étanchéité du contacteur est grandement améliorée dans la mesure où le surmoulage, de part sa nature, empêche ultérieurement toute pénétration d'eau dans les bobines ou à l'intérieur du capot. Le surmoulage immobilise axialement les bobines sans qu'il soit nécessaire de faire appel à des moyens complémentaires de fixation. Afin d'assurer la fonction de retour de masse électrique de l'une des bobines, I'extrémité du fil de la bobine d'appel (non représenté) peut être soudée ou sertie sur l'un des inserts de fixation 52, le retour électrique à la masse étant alors assuré par la vis de fixation correspondante du contacteur sur le démarreur. II est ainsi possible de supprimer l'opération de soudage classique du fil de la bobine d'appel sur le noyau fixe dans le cas des contacteurs conventionnels. La résine constitutive du matériau de moulage de la carcasse 12 est, de par sa nature, un matériau présentant une bonne résistance à la corrosion et il est ainsi possible de supprimer les traitements classiques permettant de lutter contre la corrosion dans le cas d'une carcasse en acier, comme par exemple la peinture de l'extérieur de la carcasse. Dans le second mode de réalisation illustré sur la figure 3, le noyau polaire fixe 16 est réalisé et venu de matière par moulage avec la carcasse 12, I'opération de surmoulage s'effectuant sans l'équipage mobile 32, 38 ni le capot 58, à l'aide d'un outil, non représenté sur les figures, dans lequel la pièce de fermeture 92 présente une forme complémentaire de la face avant du noyau polaire fixe 16. Après l'opération de surmoulage de la carcasse 12 et du noyau fixe 16 autour de l'ensemble de bobinages 14 et des inserts 52, I'assemblage final consiste, après la mise en place de l'équipage mobile 32, 38 à fixer le capot 58. A cet effet, la jupe 66 du capot 58 comporte une portée cylindrique 102 pour son centrage dans une portée correspondante de la carcasse 12. Des moyens d'indexage angulaire 104 sont également représentés sur la figure 3, par exemple sous la forme d'un ergot réalisé et venu de matière par moulage avec la carcasse qui se loge dans une encoche complémentaire du capot. La fixation étanche du capot 58 sur la carcasse 12 est assurée par une opération de soudage périphérique 106, par exemple par laser ou par ultrasons.. Le second mode de réalisation illustré sur la figure 3 permet ainsi de supprimer le joint d'étanchéité 72 en ne rajoutant qu'une opération simple de soudage du capot. REVENDICATIONS 1. Contacteur (10) de démarreur de véhicule automobile du type comportant une carcasse annulaire cylindrique (12) en matériau magnétique formant boîtier à l'intérieur de laquelle est agencé un ensemble annulaire (14) de bobinages qui est susceptible de provoquer le déplacement d'un noyau mobile (30) monté coulissant axialement à l'intérieur de l'ensemble annulaire de bobinages (14, 26), à l'intérieur de laquelle est agencé un noyau polaire fixe (16) et dont l'une des extrémités axiales est fermée par un capot (58) qui porte les bornes (62, 64) du contacteur (10), caractérisé en ce que la carcasse (12, 50, 54, 76) est réalisée par surmoulage en matériau magnétique au moins autour de l'ensemble annulaire de bobinages (14). 2. Contacteur selon la revendication 1; caractérisé en ce que la carcasse (12) est réalisée par moulage en résine chargée de matériau magnétique, notamment sous forme de poudre de matériau magnétique. 3. Contacteur selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la carcasse (12, 76) est surmoulée en partie autour du capot (58, 78) pour assurer la fixation du capot (58) sur la carcasse (12). 4. Contacteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le capot (58) comporte une collerette radiale extérieure (78) autour de laquelle est surmoulée une partie d'extrémité axiale (76) de la carcasse (12, 50). 5. Contacteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le capot (58) comporte une face annulaire d'extrémité (68) qui s'étend en vis-à-vis d'une surface annulaire (70) du noyau fixe (16) avec interposition axiale d'une garniture annulaire d'étanchéité (72). 6. Contacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le noyau polaire fixe (16) comporte une partie d'extrémité axiale (42) en forme de disque. 7. Contacteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que la carcasse (12) est surmoulée autour de la surface cylindrique périphérique (48) de la partie d'extrémité axiale en forme de disque (42) du noyau polaire fixe (16). 8. Contacteur selon la revendication 7 prise en combinaison avec la revendication 5, caractérisé en ce que la garniture annulaire d'étanchéité (72) s'étend en regard de la zone de raccordement entre le matériau de la carcasse moulée (12, 50) et la surface cylindrique périphérique (48) de la partie d'extrémité axiale en forme de disque (42) du noyau polaire fixe (16). 9. Contacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ensemble de bobinages (14) comporte un corps (20) délimité axialement par au moins une joue annulaire transversale (22, 24) dont le bord extérieur s'étend radialement au-delà de l'ensemble de bobinages noyé (14) à l'intérieur du matériau de la carcasse surmoulée (12, 50). 10. Contacteur selon la revendication 9 prise en combinaison avec la revendication 6, caractérisé en ce que la joue (22) du corps prend appui axialement contre la face radiale (46) en vis-à-vis de la partie d'extrémité axiale en forme de disque (42) du noyau polaire fixe (16). 11. Contacteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le noyau polaire fixe (16) est réalisé venu de matière par moulage avec la carcasse (12). 12. Contacteur selon l'une des revendications 1 ou 11, caractérisé en ce que le capot (58) est fixé par soudage sur la carcasse moulée (12). 13. Contacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la carcasse moulée (12) comporte des moyens d'indexation en position angulaire du capot (58) réalisés venus de matière au moins en partie dans la carcasse moulée (12). 14. Contacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (52) pour sa fixation sur un démarreur de véhicule automobile, et en ce que lesdits moyens comportent au moins un insert de fixation (52) noyé dans la carcasse moulée. 15. Contacteur selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il comporte une série d'inserts métalliques de fixation (52)agencés en couronne. 16. Contacteur selon la revendication 15, caractérisé en ce que les inserts de fixation sont réalisés en une seule pièce de forme générale annulaire en métal. 17. Démarreur pour un moteur à combustion de véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comporte un contacteur (10) réalisé conformément à l'une quelconque des revendications précédentes.