Brevet FR2770023A1 — publié le 19990423

La présente invention concerne une installation de démarrage pour moteur à combustion interne comprenant un moteur de démarreur relié à une source de tension électrique par l'intermédiaire d'un relais de démarreur et par un pi-5 gnon, avec une couronne dentée du moteur à combustion in- terne, ainsi qu'une électronique de commande pour commander le relais de démarreur, qui constitue une interface entre l'appareil de commande du moteur et l'installation de démar- reur. Etat de la technique. Comme cela est connu, il faut un dispositif de démarrage pour démarrer un moteur à combustion interne car ils ne démarrent pas d'eux-mêmes. Pour cela on utilise géné- ralement des moteurs de démarrage ou plus simplement appelés démarreur relié par l'intermédiaire d'un relais de démarrage en forme de relais d'engagement à une source de tension et en même temps un pignon du moteur du démarreur est mis en prise avec le volant d'inertie du moteur à combustion interne pour l'entraîner. De façon connue, la commutation du relais de dé- marreur se fait par un interrupteur externe par exemple un interrupteur d'allumage ou l'interrupteur de démarrage du vé- hicule. Lorsque le moteur à combustion interne tourne de lui- même, il faut dégager le moteur de démarreur pour éviter le bruit et une usure inutile. Comme cela est connu, on coupe manuellement le démarreur en libérant la clé de contact. Mais pour améliorer le confort d'utilisation des automobiles, il existe des solu- tions dans lesquelles l'opération de démarrage se fait et s'arrête automatiquement à l'aide de l'appareil de commande électronique du moteur. Pour cela il faut une interface élec- tronique réalisant la liaison entre l'appareil de commande du moteur et le dispositif du démarrage. Selon le document DE-195 03 537, il est connu de placer cette interface électronique dans un boîtier distinct, bridé de l'extérieur sur le moteur du démarreur. L'inconvénient de cette solution est que ce boîtier (précisément comme il est utilisé dans l'habitacle du moteur du véhicule, qui est exposé à la saleté) a des contraintes élevées (par exemple des secousses) et de plus il créé un en- combrement supplémentaire. Avantages de l'invention. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet une installation de démarrage caractérisée en ce que: - l'électronique de commande est intégrée dans un boîtier du relais de démarreur, - l'électronique de commande est logée dans le couvercle du boîtier du relais de démarreur entourant le contact élec- trique principal, - l'électronique de commande est portée par un élément de fixation qui est bloqué par une liaison de joints entre le boîtier et le couvercle de boîtier du relais de démarreur. L'installation de démarrage selon l'invention of- fre l'avantage de permettre un montage sûr et peu coûteux de l'électronique de commande de façon simple. Comme l'électro- nique de commande est intégrée à un boîtier du relais de dé- marreur, cela permet grâce à la suppression de pièces exter- nes et des lignes de liaison, d'arriver à une construction compacte avec en plus une disposition protégée de l'électronique de commande. Cela ne nécessite pas de boîtiers supplémentaires si bien qu'à côté de l'économie de poids, on économise également des pièces supplémentaires et il ne faut aucun volume supplémentaire pour recevoir l'électronique de commande dans le véhicule automobile. Il est prévu de loger l'électronique de commande dans un couvercle de boîtier entourant le contact électrique principal du relais de démarreur, l'électronique de commande étant tenue de préférence par un élément de fixation qui est mis en place par une liaison à joint entre le boîtier et le couvercle du boîtier du relais de démarreur. De ce fait l'élément de fixation peut assurer en même temps le position- nement de l'électronique de commande et par ailleurs l'élément de fixation porte l'électronique de commande. Cela constitue une solution simple et peu coûteuse avec une utili- sation multifonctionnelle de l'élément de fixation. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le support comporte des plans qui sont écartés sensiblement parallèlement et entre lesquels il y a un volume libre pour recevoir par pincement l'électronique de commande. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'élément de fixation est en un métal élastique. Suivant une autre caractéristique avantageuse, l'utilisation de l'élément de fixation comme support pour les composants de l'électronique de commande et en même temps comme conducteur électrique de masse et comme conducteur de chaleur pour les composants de l'électronique de commande, permet d'intégrer l'électronique de commande dans le relais de démarreur avec des moyens réduits. L'élément de fixation est constitué de préférence par une pièce emboutie ce qui permet de réaliser cette pièce de manière simple par un pro- cédé adapté à la fabrication en série. En outre une partie de cet élément de fixation fonctionne comme un ressort, à la ma- nière des ressorts Belleville actuels, pressant et fixant le couvercle de l'interrupteur contre le bord serti du boîtier de commutateur. Dessins: La présente invention sera décrite ci après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans les- quels: - les figures la - lc montrent des vues d'un relais de démar- reur avec une électronique de commande intégrée. - les figures 2a - 2c sont des vues de l'électronique de com- mande porté par un élément de fixation. - les figures 3a - 3c sont des vues de l'élément de fixation. Description de l'exemple de réalisation: La figure 1 montre un relais de démarreur 10 en forme du relais embrayable. La figure la montre une vue de dessus partiellement coupée; la figure lb montre une coupe longitudinale et la figure lc une vue de dessus, le couvercle du boîtier du relais de démarreur 10 étant enlevé. Le relais de démarreur 10 comprend un boîtier 12 logeant une bobine de relais 14. La bobine de relais 14 en- toure un manchon de guidage d'induit 16; elle est fixée par une extrémité contre le noyau magnétique 18. Le manchon de guidage d'induit 16 loge l'induit 20 mobile axialement; cet induit comporte un axe de commutation 22. L'axe de commuta- tion 22 (une partie en forme d'organe d'entraînement pour5 l'induit et une partie comme axe de commutation des noyaux magnétiques) est réalisé divisé. Une partie de l'axe de com- mutation 22 (partie d'entraînement) représentée à gauche à la figure lb porte un prolongement d'actionnement 24 pour engre- ner un pignon non représenté d'un moteur de démarreur dans10 une couronne dentée d'un moteur à combustion interne. Le boîtier 12 se ferme par un couvercle de commu- tateur 26. Le couvercle 26 constitue en même temps une cham- bre de contact 28 à l'intérieur de laquelle un pont de contact se met en contact avec les contacts principaux de courant 27, 29. La description détaillée de la structure et du fonctionnement du relais de démarreur ne seront pas envisa- gées dans la présente description car il s'agit d'éléments connus de façon générale. L'alimentation de la bobine de re- lais 14 par un courant de commande repousse l'induit 20 con- tre la force d'un élément de ressort 30 en direction du noyau magnétique 18. De cette manière, les parties de l'axe de com- mutation 22 sont déplacées l'une vers l'autre pour que la partie (représentée à droite à la figure lb) qui porte le pont de contact passe à l'intérieur de la chambre de contact 28 contre le contact principal de courant 27, 29. Le moteur de démarreur non représenté est ainsi relié à la batterie du véhicule et peut lancer le moteur à combustion interne. En même temps que la fermeture les contacts principaux 27, 29, la partie gauche de l'axe de commutation 22 (partie d'entraînement) engrène le pignon du moteur de démarreur dans la couronne dentée du moteur à combustion interne pour réali- ser un couplage par la force entre le moteur de démarreur et le moteur à combustion interne. Pour commencer, maintenir ou couper l'opération de démarrage, une fois le moteur à combustion interne lancé, il est prévu une électronique de commande 32. Cette électro- nique est commandée par des signaux de commande fournis par l'appareil de commande du moteur non représenté appartenant au véhicule. L'électronique de commande 32 forme ainsi une interface entre l'appareil de commande du moteur et le relais de démarreur 10. L'électronique de commande 32 assure par exemple l'alimentation de la bobine de relais 14 pour commen- cer l'opération de démarrage avec un courant de commande. Comme pour commencer l'opération de démarrage, il faut exer- cer tout d'abord une force importante sur l'induit 20 puisque celui-ci doit être engagé contre la force de l'élément à res- sort 30 et que l'axe de commutation 22 doit actionner le pi- gnon et le pont de contact, il faut un courant de commande d'intensité élevé. A la fin du mouvement d'engagement, on peut commuter la bobine de relais 14 sur le maintien de la position de démarrage; cela se fait par exemple par une di- minution du courant de commande puisqu'il suffit alors d'exercer simplement une forte retenue. Pour réaliser cette fonction de commande, l'électronique de commande 32 comporte des composants appropriés comme par exemple un transistor 34, une diode 36 et un condensateur 38. Les fonctions électriques de ces composants ne seront pas détaillées dans le cadre de la présente description. Les composants 34 - 38 sont montés sur un élément de ressort de fixation dont la construction et la fonction apparaissent aux figures 2 et 3. Les figures 2a, 2b et 2c montrent l'élément à ressort de fixation 40 portant le tran- sistor 34, la diode 36 et le condensateur 38; les figures 3a, 3b et 3c montrent uniquement différentes vues de l'élément de fixation (40) comme pièce emboutie, à l'état nu. L'élément de fixation 40 possède un étrier de fixation 42 de forme essentiellement annulaire, serré au mon- tage du relais de démarreur 10 entre le boîtier 12 et le cou- vercle de boîtier 26 (figure 1); cet élément est en forme de ressort Belleville. Le boîtier 12 forme un épaulement annu- laire 44 recevant l'étrier de fixation 42. Une collerette 46 du couvercle de boîtier 26 permet de serrer l'étrier de fixa- tion 42 entre le boîtier 12 et le couvercle de boîtier 26 dans l'épaulement annulaire 44. Pour réaliser une fixation aussi protégée que possible contre les vibrations pour l'élément de fixation 40, l'étrier de fixation 40 (vue dans la direction axiale) est appliqué élastiquement à plat; sous l'effet de l'élasticité de la matière de l'élément de fixa- tion 40 on a ainsi un effet de ressort. En particulier selon les figures 2a - 2c et 3a - 3b, la déformation en forme de ressort de l'étrier de fixation 42 apparaît clairement. Les zones déformées 47 alternent avec des zones non déformées 49 de l'étrier de fixation 42 dans la direction périphérique, ce qui garantit le serrage entre le boîtier 12 et le couvercle d'interrupteur 26. L'étrier de fixation 42 constitue prati- quement un ressort Belleville. Un support 48 est issu radialement de l'étrier de fixation 42; Ce support porte les composants de l'électroni- que de commande 32. Le support 48 forme un premier plan 50 et un second plan 52. Les plans 50, 52 sont essentiellement pa- rallèles; il en résulte un espace libre 54 forme entre les plans 50, 52. Les plans 50, 52 comportent en outre des seg- ments à ressorts 56, 58, 60. L'élément de ressort de fixation 40 peut être fa- briqué en mettant en forme une pièce en tôle emboutie, pour lui donner les différentes caractéristiques de forme de l'élément de fixation par des étapes d'emboutissage et de cintrage successives. Pour cela, on matrice tout d'abord le support 48 selon le futur contour de l'étrier de fixation 42. En même temps, on peut matricer les différentes cavités non désignées en détail et qui donneront ultérieurement les plans , 52 et les éléments à ressort 56, 58, 60. Comme cela appa- raît notamment à la figure 3a, on dégage le plan 52 du sup- port 48 par rapport au plan 50 de ce support 48 et on replie de façon approprié pour donner le volume libre 54. Les élé- ments à ressort 58, 60 sont également matricés dans les cavi- tés correspondantes du plan 50 et sont repliés. L'élément de ressort 56 est matricé et recourbé d'une cavité correspon- dante du plan 52. On obtient ainsi, à partir d'une simple pièce en tôle, la géométrie appropriée pour l'élément de fixation 40. L'élément de fixation-40 assure non seulement la fonction de fixation dans le relais de démarreur 10 et la fonction de fixation pour l'électronique de commande 32 mais également celle de conducteur de masse pour le couplage élec- trique du transistor 34, de la diode 36 et du condensateur 38. L'élément de fixation 40 est mis à la masse par l'intermédiaire du boîtier 12 du relais de démarreur 10 ou par une liaison électrique particulière. Les différents com- posants sont reliés au support 48 par leurs branchements de masse. On peut faire une mise en contact des branchements de masse des composants par des éléments de ressort 42. Par une10 précontrainte approprié des éléments de ressort 56, 58, 60 réalisés par l'élasticité de la matière de l'élément de fixa- tion 40 en liaison avec la force de précontrainte élastique suffisante des segments de ressort 56, 58, 60, on garantit la mise en contact électrique même dans des conditions sévères comme celles que l'on rencontre par exemple dans la construc- tion automobile. A côté de la fonction de conducteur de masse, l'élément de fixation 40 sert de conducteur de chaleur pour le transistor 34 ou une micro-puce portant le transistor 34. Le transistor 34 est monté sur un support de positionnement en un matériau non conducteur électrique par exemple une feuille adhésive de matière plastique, qui se colle dans l'intervalle 54 entre les plans 50, 52 du support 48 sur le plan 50. Le branchement de masse du transistor 34 se réalise ainsi en soudant un conducteur de sortie sur le plan 50. La précontrainte du plan 52 pince le support à feuilles adhési- ves avec le transistor 34 dans l'espace libre 54 et en garan- tit ainsi le positionnement solidaire. La surface d'appui relativement importante des plans 52, 48 comme cela apparaît aux figures 2a, 3a, donne en plus d'une bonne mise en contact également une grande surface d'évacuation de la chaleur. Pendant le montage de l'élément de fixation 40, le support 48 vient en saillie dans le couvercle 26 du boî- tier; ce dernier comporte un logement de montage 64 de forme correspondante. En même temps le segment de ressort 56 s'appuie contre le boîtier 26 (figure la) pour garantir en plus une bonne tension de serrage-. Le segment de ressort 42 peut en outre assurer la mise à la masse de l'élément de fixation 40. Le cas échéant, le volume de montage 64 peut être rempli d'une masse coulée isolante électrique pour ga- rantir un positionnement protégé contre les secousses pour l'électronique de commande 32. La description et la représen- tation des différents branchements de l'électronique de com- mande 32 ne seront pas faites pour des raisons de clarté. Il apparaît globalement qu'à l'aide de l'élément de fixation 40 de construction simple, on peut réaliser en même temps plusieurs fonctions, à savoir celles de support,10 d'organes de refroidissement et de conducteur de masse élec- trique ainsi que d'éléments de positionnement. L'élément de fixation 40 est de préférence en un métal à ressorts de sorte que les différentes fonctions telles que la conduction élec- trique, la conduction thermique et la réalisation de force15 élastique en découlent. Par de simples opérations d'emboutissage et de matriçage, on peut fabriquer de manière appropriée les éléments de fixation 40 en série. RE VE N D I C A T I O N S 1 ) Installation de démarrage pour moteur à combustion in- terne comprenant un moteur de démarreur relié à une source de tension électrique par l'intermédiaire d'un relais de démar-5 reur et par un pignon, avec une couronne dentée du moteur à combustion interne, ainsi qu'une électronique de commande pour commander le relais de démarreur, qui constitue une interface entre l'appareil de commande du 'moteur et l'installation de démarreur,10 caractérisée en ce que - l'électronique de commande (32) est intégrée dans un boî- tier (12) du relais de démarreur (10), - l'électronique de commande (32) est logée dans le couvercle (26) du boîtier du relais de démarreur (10) entourant le contact électrique principal (27, 29), - l'électronique de commande (32) est portée par un élément de fixation (40) qui est bloqué par une liaison de joints entre le boîtier (12) et le couvercle de boîtier (26) du relais de démarreur (10). 2 ) Installation de démarrage selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément de fixation (40) comporte un étrier de fixation (42) pour le blocage et un support (48) pour recevoir l'électronique de commande (32). 3 ) Installation de démarrage selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'étrier de fixation (42) comporte des zones (47, 49) précon- traintes en forme de ressorts Belleville. 4 ) Installation de démarrage selon la revendication 2, caractérisée en ce que le support (48) comporte des plans (50, 52) qui sont écartés sensiblement parallèlement et entre lesquels il y a un volume libre (54) pour recevoir par pincement l'électronique de com- mande (32). ) Installation de démarrage selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément de fixation (40) constitue la liaison de mise à la masse électrique de l'électronique de commande (32). 6 ) Installation de démarrage selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément de fixation (40) constitue un radiateur notamment un conducteur de chaleur pour les composants de l'électronique de commande (32) dégageant de la chaleur. 7 ) Installation de démarrage selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément de fixation (40) est une pièce emboutie et matri- cée. 8 ) Installation de démarrage selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément de fixation (40) est en un métal élastique.