Brevet FR2770588A1 — publié le 19990507

Etat de la technique L'invention concerne un dispositif de démarrage pour des moteurs à combustion interne, comprenant un disposi- tif de démarrage pour des moteurs à combustion interne com- prenant un moteur d'entraînement dont l'arbre d'entraînement au moyen d'une transmission intermédiaire et d'une transmis- sion à roue libre est en liaison opérationnelle avec un arbre de sortie qui font partie d'une transmission d'engrènement avec pignon de démarreur qui est disposé de façon solidaire en rotation sur l'arbre de sortie et qui peut être mis en prise par translation axiale de celui- ci avec une couronne dentée du moteur à combustion interne, et comprenant un re- lais électrique de démarrage avec un électroaimant dont l'ar- mature est en liaison opérationnelle au moyen d'un prolongement avec un levier d'enclenchement monté autour d'un point solidaire du boîtier et qui a tendance à faire coulis- ser axialement par un mouvement de pivotement l'arbre de sor- tie, une denture étant en outre constituée à l'extrémité, située à l'intérieur, de l'arbre d'entraînement denture qui forme la roue soleil de la transmission intermédiaire dont les roues planétaires sont montées sur des axes qui sont maintenus dans un entraîneur cylindrique creux dans lequel se trouvent des rouleaux cylindriques qui viennent en contact avec une bague intérieure traversée par l'arbre de sortie, lesquels éléments constituent la transmission à roue libre comprenant en outre une butée disposée de façon fixe sur la circonférence extérieure de l'arbre de sortie, butée qui stoppe, en coopération avec une pièce qui est solidaire axia- lement du boîtier, le mouvement axial de l'arbre de sortie après l'avancement du pignon de démarrage dans la couronne dentée. Dans le cas de dispositifs de démarrage de ce type la couronne dentée ou la roue dentée montée sur le mo- teur à combustion interne est entraînée par le pignon du dé- marreur au moyen du moteur du démarreur, de la transmission intermédiaire et d'un accouplement à roue libre. Ceci se pro- duit quand le relais de démarrage vient à être actionné et met en prise avec la couronne dentée au moyen d'un levier d'enclenchement l'arbre de sortie avec le pignon du démarreur monté dessus, l'arbre de sortie demeurant relié par un file- tage à pas rapide à la transmission intermédiaire. Pour transmettre un couple de torsion au moteur à combustion in- terne on a alors besoin d'une butée sur le pignon du démar- reur ou sur l'arbre de sortie qui recueille la force axiale du filetage à pas rapide sur l'arbre de sortie. Lorsque la butée arrive sur l'arbre de sortie sur la bague intérieure de la roue libre le mouvement axial d'entraînement en avant du pignon du démarreur est brutalement stoppé. Il se produit dans ce cas des forces axiales élevées qui font coulisser la bague intérieure et les rouleaux entraîneurs en direction du côté ouvert d'un disque qui ferme la transmission à roue li- bre. Ce disque est déformé, la transmission du couple de tor- sion en est affectée et il peut sortir de la graisse de la chambre des roulements de la transmission à roue libre, cette graisse se trouvant centrifugée. On connaît des dispositifs de démarrage de ce type par exemple par le brevet US 317 933. Avantages de l'invention Le dispositif de démarrage selon l'invention est caractérisé en ce que dans la zone de la pièce de butée qui est disposée sur l'arbre de sortie, on dispose un anneau de butée d'une manière telle qu'il forme à chaque fois un épau- lement annulaire d'une part sur l'entraîneur et d'autre part sur la pièce de butée une butée finale pour le coulissement axial de l'arbre de sortie. Le dispositif de démarrage selon l'invention a ainsi l'avantage que la force axiale élevée qui est produite du fait de l'arrêt brusque du mouvement axial du pignon du démarreur ou de l'arbre de sortie n'est pas transmis à la ba- gue intérieure de la roue libre. De cette façon la liaison précontrainte de la transmission à roue libre qui se compose de la bague intérieure, des rouleaux cylindriques, de l'en- traîneur et du disque de recouvrement n'est pas étirée. L'ef- fet de serrage de la roue libre n'est pas dérangé, car la bague intérieure, les rouleaux cylindriques et l'entraîneur conservent leurs positions indépendamment de l'avancement axial de l'arbre de sortie. La durée de vie et le bon fonc- tionnement de la transmission à roue libre s'en trouvent ac- crus, les pertes de graisse sont réduites. Une partie du couple de torsion est transmise par le gauchissement qui se produit entre la bague intérieure et l'entraîneur par engage- ment à friction. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: * l'anneau de butée est constitué en forme de chapeau, et présente à l'extérieur un épaulement annulaire qui d'une part repose sur la roue planétaire et d'autre part par un épaulement opposé sur la bague intérieure, * la bague de butée est un jonc qui se trouve dans une rai- nure annulaire de l'arbre de sortie, un disque de recouvrement repose sur le côté de l'entrai- neur qui est tourné vers le pignon de démarreur, disque de recouvrement qui bloque axialement la bague intérieure, * entre le disque de recouvrement et un épaulement annulaire formé sur un palier intermédiaire on dispose un coussinet Dessins L'invention va être décrite ci-après plus en dé- tail à partir d'un exemple de réalisation, représenté sur les dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 montre une coupe longitudinale à travers un dispositif de démarrage pour des moteurs à combustion in- terne et, - la figure 2 montre un détail. Description de l'exemple de réalisation Dans la description les pièces constitutives qui ne sont pas essentielles pour l'invention, n'ont été décrites que brièvement et en fait seulement dans la mesure o cela est nécessaire à la compréhension du dispositif de démarrage. Celui-ci a un moteur de démarrage 10 avec un carter 11, dans lequel est disposé un enroulement d'excitation 12. Un arbre d'entraînement 13 du moteur de démarrage porte un induit 15 et un collecteur 16 qui coopère avec des balais à charbon 17 ainsi qu'avec des arrivées de courant 18. Au dessus du stator se trouve un relais d'enclenchement 20, sur lequel on revien- dra ci-après. L'arbre d'entraînement 13 a, à son extrémité si- tuée à l'intérieur, un trou borgne 22, dans lequel plonge l'extrémité, située à l'intérieur, 23 d'un arbre de sortie 24, o il est également supporté. L'autre extrémité, située à l'extérieur, de l'arbre d'entraînement est montée dans un roulement à rouleaux 25 qui est disposé dans un alésage 26 du flasque 27A d'un palier d'entraînement 27 qui ferme le carter 11. Le flasque et le carter sont vissés ensemble en même temps qu'un palier de collecteur 29 par des tirants d'an- crage, situés à l'extérieur 28. L'arbre de sortie est monté en outre dans un coussinet 31 disposé dans le palier du col- lecteur. Le tout est fermé par un couvercle 32. L'arbre d'entraînement 13 présente à son extrémi- té, située à l'intérieur, - donc à proximité du trou borgne 22 - un élargissement 34 qui présente une denture qui forme la roue solaire 35 d'un train planétaire 36. Plusieurs roues planétaires 37 engrènent avec la roue solaire et viennent aussi en engrènement avec une couronne fixe 38 de train pla- nétaire. Les roues planétaires sont montées au moyen de rou- ) lements à aiguilles, non représentés plus en détail, sur des axes 40 qui sont fixés dans un entraîneur 41, constitué à la manière d'une cloche, d'une transmission à roue libre 42 (cage de transmission planétaire). En haut de l'entraîneur 41 l'arbre de sortie 24 présente un filetage extérieur à pas rapide 44, dans lequel vient en prise un filetage intérieur à pas rapide 45 corres- pondant d'une bague intérieure 46 de la transmission à roue libre 42. Entre l'entraîneur 41 et la bague intérieure 46 se trouvent avec une voie cunéiforme correspondante, nécessaire dans le cas des roues libres, des rouleaux cylindriques 47. Radialement en dehors de la transmission à train planétaire 36 et de la transmission à roue libre 42 se trouve un palier intermédiaire 49, sur lequel prend appui ou est monté la ba- gue intérieure 46 au moyen d'un roulement à aiguilles 50. La transmission à train planétaire 36 est fixée sur son côté droit dans sa position axiale par une plaque de recouvrement 52 qui fait ressort. Sur le côté opposé de la transmission à roue libre repose un disque de recouvrement 53 sur l'entraîneur 41 qui est fixé par une bague de maintien coudée à angle droit 55 sur l'entraîneur 41. Sur la bague de maintien 55 repose à son tour un coussinet 54 qui repose par son autre côté sur l'oeillet 56 du palier intermédiaire 49. A l'intérieur de l'entraîneur 41 et de la bague intérieure 46 se trouve sur l'arbre de sortie une bague de butée 58, constituée en forme de chapeau qui constitue une partie essentielle de l'invention et qui coopère avec un épaulement intérieur 51 par un jonc 60 disposé comme butée axiale dans une rainure annulaire 61. L'anneau de butée 58 présente encore un bord extérieur 63, tourné vers l'induit , bord qui est adjacent aux roues planétaires 37. En outre la bague de butée 58 a encore un épaulement 59 qui vient en contact avec un épaulement annulaire intérieur 41B de l'en-15 traîneur 41. Le relais du démarreur 20 présente une bobine 65, à l'intérieur de laquelle on fait passer une armature 66. Elle a un alésage central 67, dans lequel est monté d'une part un axe de commande 68 qui porte un contact 71 sur son extrémité faisant saillie hors d'un flasque 70 qui ferme le relais du démarreur, contact 71 qui coopère avec une surface de contact 72 correspondante. Sur l'axe de commande 68 agit un ressort de compression 73 qui prend appui d'une part sur la tête 68A de l'axe de commande, et d'autre part sur le côté intérieur du flasque 70. On dispose de façon solidaire avec le même axe que l'axe de commande 68 dans l'alésage 67 de l'induit magné- tique 66 une tige de compression 75 qui pénètre dans un man- chon 76. On mentionnera encore que dans l'alésage 67 on dispose encore un ressort de compression 78 qui prend appui par l'une de ses extrémités sur l'extrémité gauche de l'alé- sage 67, tandis qu'il agit par son autre extrémité sur l'axe de commande 68 et presse celui-ci contre le ressort de com- pression 73. Le ressort de compression 78 est à peine visible sur le dessin, car il est comprimé. L'axe de commande 68 a un prolongement 79 qui passe à travers le manchon 76, et qui présente à son extrémité faisant saillie à partir du manchon une fente 81, dans laquelle vient en prise l'une des extrémi- tés 82 d'un levier d'enclenchement 83 qui peut pivoter autour d'un palier 84, solidaire du boîtier. Dans un manchon 80 qui peut coulisser et qui est disposé dans le manchon fixe 76, on dispose un ressort de compression 85 qui a tendance à compri- mer le manchon sur l'armature 66. L'autre extrémité 86 du le- vier d'enclenchement est montée sur un dispositif 87, disposé sur l'arbre de sortie 24 et que l'on n'a pas décrit plus en détail, d'une manière telle qu'il a tendance à pousser celui- ci axialement quand on le fait pivoter. A l'extrémité de10 l'arbre de sortie 24 on a fixé le pignon de démarrage 89 qui s'engage dans une position déterminée dans la couronne dentée du moteur à combustion interne. Le mode de fonctionnement du dispositif de démar- rage est le suivant, étant préalablement entendu que la fi- gure 1 montre le dispositif de démarrage, que le pignon de démarrage 89 est déjà enclenché dans la couronne dentée 90. Avant de faire partir toutefois le dispositif de démarrage, l'armature 66 se trouve sous l'action du ressort de compres- sion 78 dans sa position terminale de gauche, le levier d'en- clenchement 83 se trouvant à peu près vertical et l'arbre de sortie 24 prenant également sa position finale de droite. La figure 2 montre cela d'une manière fragmentaire. Sur cette figure on voit les contacts 71, 72, ouverts, sur le relais d'enclenchement 20 et une fente 5. Si l'on met alors en route le dispositif de dé- marrage en actionnant la clé de contact dans le véhicule à moteur, l'armature 66 se déplace à l'encontre de la force du ressort 73 vers la droite, ce qui fait entrer le prolongement 79. Il fait pivoter dans ce cas le levier d'enclenchement 83 dans le sens des aiguilles d'une montre de telle sorte que l'arbre de sortie 24 soit poussé vers la gauche jusqu'à ce que le pignon de démarrage 89 repose sur la couronne dentée 90. Il n'est pas vraisemblable qu'une dente du pignon trouve tout de suite un intervalle de dents sur la couronne dentée. L'armature magnétique 66 tire davantage vers la droite et tend davantage de cette façon le ressort 85 d'engrènement, jusqu'à ce que le contact 71 sur l'axe de commande 78 touche la surface de contact 72. Le moteur du démarreur 10 part alors et l'arbre de sortie 13 entraîne par l'intermédiaire des roues planétaires 37 de la transmission 36 à train plané- taire l'entraîneur 41 de la transmission à roue libre 42. Au moyen des rouleaux cylindriques 47 la bague intérieure 46 de5 la roue libre au moyen de sa piste cunéiforme est serrée d'une manière telle qu'elle se met également en rotation. Pour cela il y a lieu de remarquer que la transmission à train planétaire réduit la vitesse élevée de rotation du mo- teur du démarreur 10 à la vitesse de rotation d'entraînement10 nécessaire, sensiblement plus basse, pour le mécanisme d'en- grènement, c'est à dire le pignon denté 89 et la couronne dentée 90. Au moyen du filetage 45 à pas rapide dans la bague intérieure 46 et du filetage correspondant à pas rapide 44 sur l'arbre de sortie 24 on met alors celui-ci en rotation en15 même temps que le pignon du démarreur 89 et on le fait se dé- placer le long de la face frontale de la couronne dentée 90 du moteur à combustion interne. Si un intervalle de dent est atteint, le pignon de démarrage 89 peut plonger dans l'inter- valle de dent grâce à un chanfrein constitué sur sa face 2() frontale sous l'action de la force du ressort d'engrènement et du levier d'enclenchement 83, qu'il fait alors pivoter. La dent du pignon qui a plongé, repose alors sur le flanc correspondant de la couronne dentée 90. Par cet engagement à friction, le pignon de démarrage 89 est enfoncé complètement dans la couronne dentée 90 par les deux filetages à pas ra- pide 44, 45,et par la translation axiale entraînée par cela de l'arbre de sortie 24. Les forces de réaction qui se pro- duisent dans ce cas déplacent la transmission à roue libre 42 vers la droite. Celle-ci peut alors prendre appui au moyen 3) des roues planétaires 37 sur la plaque de recouvrement 52. Dans le cas des dispositifs de démarrage de ce type sans la bague de butée 58 on stoppe le mouvement longi- tudinal de l'arbre d'entraînement ainsi que le pignon de dé- marrage par la venue en butée du jonc 60 sur la bague intérieure 46. Dans ce cas il se produit des forces axiales élevées en direction de la couronne dentée 90 vers la gauche qui déplace les rouleaux cylindriques 47, serrés avec elle, et l'entraîneur 41 vers la gauche. Le disque 53 qui recouvre la transmission à roue libre 42 sur le côté gauche est coudé par la force axiale communiquée à la bague intérieure 46. Le dispositif de démarrage connu peut de la sorte être endomma- gé. 5 Selon l'invention le mouvement longitudinal de l'arbre d'entraînement 24 avec le pignon de démarrage 89 est stoppé par la venue en butée du jonc 60 sur l'épaulement 57 de la bague de butée 58. Celle- ci s'appuie par son épaulement annulaire 59 sur un épaulement annulaire 41B de l'entraîneur10 41. La force axiale élevée est alors recueillie par la bague de butée 58 et transmise à l'entraîneur 41. Au moyen de ce- lui-ci on presse toute la transmission à roue libre 42 vers la gauche. La bague intérieure 46 et les rouleaux cylindri- ques 47 prennent appui par la force de réaction lors du pro- cessus d'engrènement du pignon de démarrage 89 et de la couronne dentée 90 sur l'épaulement annulaire 41A de l'en- traîneur 41. La liaison n'est plus de cette façon étirée. Il y a encore lieu de mentionner que la transmis- sion à roue libre 42 sert à éviter de transmettre une survi- tesse éventuelle de rotation sur la couronne dentée 90, provenant du moteur à combustion interne, au moteur du démar- reur 10. Dans ce cas on évite le blocage de la roue libre. R E V E N DI C A T I ON S 1 ) Dispositif de démarrage pour des moteurs à combustion in- terne comprenant un moteur d'entraînement (10), dont l'arbre d'entraînement (13), au moyen d'une transmission intermé- diaire (36) et d'une transmission à roue libre (42) est en liaison opérationnelle avec un arbre de sortie (24) qui font partie d'une transmission d'engrènement avec pignon de démar- reur (89) qui est disposé de façon solidaire en rotation sur l'arbre de sortie (24) et qui peut être mis en prise par translation axiale de celui-ci avec une couronne dentée (90) du moteur à combustion interne, et comprenant un relais élec- trique de démarrage (20) avec un électroaimant (65, 66), dont l'armature (66) est en liaison opérationnelle au moyen d'un prolongement (79) avec un levier d'enclenchement (83) monté autour d'un point (86) solidaire du boîtier et qui a tendance à faire coulisser axialement par un mouvement de pivotement l'arbre de sortie, une denture (35) étant en outre constituée à l'extrémité, située à l'intérieur, de l'arbre d'entraîne- ment (13), denture (35) qui forme la roue soleil de la trans- mission intermédiaire (36 à 38), dont les roues planétaires (37) sont montées sur des axes (40) qui sont maintenus dans un entraîneur cylindrique creux (41) dans lequel se trouvent des rouleaux cylindriques (47) qui viennent en contact avec une bague intérieure (46) traversée par l'arbre de sortie (24), lesquels éléments constituent la transmission à roue libre (42), comprenant en outre une butée (60) disposée de façon fixe sur la circonférence extérieure de l'arbre de sor- tie (24), butée qui stoppe, en coopération avec une pièce qui est solidaire axialement du boîtier, le mouvement axial de l'arbre de sortie après l'avancement du pignon de démarrage (89) dans la couronne dentée (90), caractérisé en ce que dans la zone de la pièce de butée (60) qui est disposée sur l'arbre de sortie (24), on dispose un anneau de butée (58) d'une manière telle qu'il forme à chaque fois avec un épaule- ment annulaire (59, 57), d'une part sur l'entraîneur (41) et d'autre part sur la pièce de butée (60) une butée finale pour le coulissement axial de l'arbre de sortie (24). 2 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'anneau de butée (58) est constitué en forme de chapeau, et présente à l'extérieur un épaulement annulaire (63) qui re- pose d'une part sur la roue planétaire (37) et d'autre part par un épaulement opposé (59) sur la bague intérieure (46). 3 ) Dispositif selon la revendication 1 et/ou 2, caractérisé en ce que la bague de butée (60) est un jonc (60) qui se trouve dans une rainure annulaire (61) de l'arbre de sortie (24). 4 ) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu' un disque de recouvrement (53) repose sur le côté de l'en- traîneur (41) qui est tourné vers le pignon de démarreur (89), disque de recouvrement (53) qui bloque axialement la bague intérieure (46). ) Dispositif selon la revendications 4, caractérisé en ce qu' entre le disque de recouvrement (53) et un épaulement annu- laire formé sur un palier intermédiaire (49) on dispose un coussinet (54).