Brevet FR2795883A1 — publié le 20010105

La présente invention est relative aux procédés et aux dispositifs de commande de démarreurs de véhicules automobiles, et plus précisément aux procédés et dispositifs d'entraînement du noyau du contacteur de ces démarreurs. Tel qu'illustré sur la figure 1, un démarreur de véhicule automobile comporte classiquement un contacteur 2 ainsi qu'un moteur électrique M dont l'arbre de sortie porte un pignon 1. Le pignon 1 est destiné à coopérer avec l'engrenage de la couronne de démarrage du moteur thermique. II est coulissant sur l'arbre du moteur M entre une position ou il est désengagé par rapport à ladite couronne de démarrage et une position ou il engrène avec celle-ci. Le contacteur 2 comporte un bobinage 2a et un noyau plongeur 2b. II assure la commande de l'alimentation du moteur électrique M par déplacement d'un contact mobile 3 entre une position d'ouverture et une position de fermeture, ledit contact 3 étant poussé par ledit noyau plongeur 2b. Le contacteur 2 commande également le déplacement du pignon 1. Son noyau plongeur 2b est pour cela relié au pignon 1 par des moyens mécaniques référencés par 4 dans leur ensemble. Ces moyens mécaniques comportent notamment un ressort 5 qui est mécaniquement interposé entre le noyau plongeur 2b et le pignon 1 et qui permet au noyau plongeur 2b de poursuivre sa course pour assurer la mise en position de fermeture du contact mobile, même si le pignon 1 est bloqué en buté contre les dents de la couronne du moteur thermique, dans une position ou il n'engrène pas avec ladite couronne. Néanmoins, compte tenu de la rapidité du mouvement du noyau mobile 2b et de l'élasticité des moyens mécaniques de liaison 4, due à la présence du ressort 5, il peut exister des déphasages importants entre la fermeture du contact 3 et la translation du pignon 1. Particulièrement à basse température, on peut constater une rotation du moteur électrique M et donc du pignon 1 avant que ce dernier n'ait eu le temps de pénétrer dans la couronne. Le moteur électrique M étant alimenté sous pleine tension, la vitesse du pignon 1 croît très rapidement, empêchant ainsi l'engrènement du pignon dans la couronne. II s'ensuit une rapide destruction de la couronne et du pignon. Dans le document FR 2 679 717, on a proposé pour tenter de pallier cet inconvénient d'alimenter le contacteur par un courant, pulsé variable, En référence à la figure 2, dans ce type de disposition, une bobine B commande à la fois un contacteur K et l'avancement d'un pignon non représenté. La bobine B est alimentée par l'intermédiaire d'un transistor T en mode impulsions, de type à modulation de largeur d'impulsions ou Pulse Width Modulation (PWM), en français, le transistor étant piloté par un micro-contrôleur 10. On augmente progressivement un rapport cyclique des pulsations pour obtenir un courant efficace dans la bobine qui augmente de façon progressive. On souhaite, de cette façon, que le noyau mobile commence à se déplacer avec un minimum de force d'attraction magnétique et donc une accélération minimale, de façon à éviter un déphasage entre le mouvement du noyau et celui du pignon précédemment décrit. Ce procédé vise également à réduire la vitesse d'impact du pignon contre la couronne pour réduire l'usure frontale de celle-ci. Ce type de procédé reste cependant largement insatisfaisant. En effet, il ne permet pas d'éviter un déplacement brutal du noyau de sa position de repos vers sa position d'activation. L'invention vise à résoudre cet inconvénient et propose pour cela un procédé d'alimentation d'une bobine d'entraînement d'un noyau mobile de contacteur de démarreur électrique de véhicule automobile, dans lequel on fait varier le courant efficace dans la bobine au cours du déplacement du noyau vers sa position de contactage, caractérisé en ce que l'on adopte au cours de ce déplacement - une première phase d'entraînement à courant efficace suffisamment élevé pour mettre le noyau en mouvement, puis, - une seconde phase d'entraînement à courant efficace plus faible. L'invention propose également un dispositif pour la commande de l'alimentation d'une bobine d'entraînement d'un noyau mobile de contacteur de démarreur de véhicule automobile, prévu pour faire varier le courant efficace dans la bobine au cours du déplacement du noyau vers sa position de contactage, caractérisé en ce qu'il est prévu pour mettre en oeuvre au cours de ce déplacement - une première phase d'entraînement à courant efficace suffisant pour mettre en mouvement le noyau, puis, - une seconde phase d'entraînement à courant efficace plus faible. D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, faite en référence aux figures annexées, sur lesquelles - la figure 1 représente un démarreur de véhicule automobile conforme à l'état de la technique ; - la figure 2 représente un montage d'alimentation d'un contacteur de démarreur conforme à l'état de la technique ; - la figure 3 est un tracé représentant l'évolution d'un rapport cyclique de tension d'alimentation d'une bobine de contacteur, selon l'invention. Tel qu'illustré sur la figure 1, le noyau mobile 2b est disposé dans un coussinet 2C selon une relation à coulissement qui est modulée par la présence d'un lubrifiant assurant un rôle d'étanchéité et de freinage. Les inventeurs ont pu constater que le noyau présente, dans sa position de repos, une force d'adhérence au coussinet Fa qui s'oppose à sa mise en mouvement. Lorsque le noyau est mis en mouvement, cette force Fa disparaît au profit d'une force de frottement Ff, qui est nettement inférieure à Fa (de l'ordre de 20 à 40% inférieur). La présence du lubrifiant n'élimine pas ces forces. Au contraire, par un effet de gommage du lubrifiant, celui-ci accentue encore le fait que la force d'adhérence Fa dépasse la force de frottement Ff. Le noyau mobile 2b reste au repos tant que la bobine 2a n'exerce pas une force motrice d'attraction Fm qui soit supérieure à Fa. Pendant la mise en mouvement du noyau 2b, on augmente progressivement l'intensité efficace dans la bobine 2a. Les forces de retenue du noyau diminuent brusquement (de Fa à Ff) à la mise en mouvement du noyau tandis que la force d'attraction Fm atteint déjà une valeur élevée au départ du noyau. Cette différence entre Fm et Ff induit donc au moment du déblocage du noyau une accélération brusque du noyau mobile de sorte que l'alimentation progressive ne produit donc pas les effets souhaités. On propose selon l'invention d'utiliser un dispositif d'alimentation de la bobine 2b, dont le montage reste similaire à celui représenté sur la figure 1, et dans lequel on adopte là encore une alimentation de la bobine 2a selon une tension en créneau de type PWM. On fait cependant varier le rapport cyclique au cours du déplacement du noyau selon l'évolution représenté à la figure 3. Sur ce tracé, on a indiqué en abscisses des instants successifs au cours du déplacement du noyau, de sa position de repos initial (instant To) à une position finale ( période d'appel du noyau ) où il se trouve en butée et où il assure le contact. La période d'appel du noyau est décomposée en deux phases principales dont la seconde se décompose en trois sous-phases. On décrira maintenant ces deux phases principales. Pendant la première phase allant de l'instant ta à un instant tl, on adopte un rapport cyclique R1, voisin ou égal à 100% (le rapport cyclique est le ratio entre la durée de conduction du transistor Tl et la durée totale d'un cycle). Pendant cette phase, une intensité efficace élevée traverse la bobine 2a et le noyau 2b est soumis à une force d'attraction Fm suffisante à le décoller de sa position de repos et à le mettre en mouvement. Cette phase est brève, ici de l'ordre de 2 à 10 ms, pour ne produire une force d'attraction élevée sur le noyau que dans le but de décoller celui-ci. La seconde phase se déroule entre l'instant t, et un instant t3. Dans un premier intervalle de cette seconde phase, le transistor Tl commande le contacteur selon un rapport cyclique ayant une valeur R2 sensiblement égale à 50%, de sorte que le courant efficace dans la bobine 2a est nettement réduit par rapport à celui obtenu pendant la première phase, juste suffisant pour vaincre les forces de frottement Ff résiduelles après le décollage du noyau 2b. Pendant cet intervalle qui dure environ 30 à 60 ms, le noyau 2b poursuit donc son déplacement jusqu'à fermeture du contacteur, sans vitesse excessive. Plus précisément, le micro-contrôleur 10 est relié par une de ses entrées à un capteur de température placé à l'intérieur du contacteur au voisinage du bobinage et est relié également par une seconde entrée aux bornes d'alimentation du démarreur. Le micro-contrôleur 10 prélève sur ces deux entrées des signaux représentatifs de la température T du contacteur donc de la bobine 2a et de la tension d'alimentation U en entrée du démarreur. La tension d'alimentation du démarreur est variable en fonction de l'état de charge de la batterie B et de la température. En effet, la température de la bobine 2a conditionne directement sa résistance. Or, le courant moyen obtenu pour un rapport cyclique donné, dépend directement de la tension disponible aux bornes du démarreur et de la résistance de la bobine 2a. Ainsi, le micro-contrôleur 10, comporte une mémoire dans laquelle est enregistrée une table numérique faisant correspondre pour une intensité efficace souhaitée, le rapport cyclique R2 à adopter en fonction de la tension d'alimentation du démarreur et de la température de la bobine. En pratique, R2 est de l'ordre de 0,4 à 0,6 à une température de 20 . Ainsi, le micro-contrôleur 10 adopte automatiquement un rapport cyclique R2 en fonction de la tension d'alimentation aux bornes du démarreur et de la résistance du bobinage (elle-même dépendant de la température). Les mesures de la tension U et de la température T sont réalisées avantageusement avant mise en oeuvre de la première phase décrite précédemment, au moment de l'activation du démarreur. Dans un second intervalle de la seconde phase, qui s'écoule entre l'instant t2 et l'instant t3, le micro-contrôleur 10 met en oeuvre une augmentation continue et progressive du rapport cyclique, allant du rapport R2 pour retrouver le rapport R1. Cet intervalle présente une durée d'environ 20 à 50 ms et permet d'assurer, par l'accroissement progressif de l'intensité efficace, la fermeture du contacteur, dans un cas accidentel où le contacteur n'aurait pas pu être fermé entre t1 et t2. Un tel cas accidentel peut se produire notamment si des forces de frottement anormalement élevées prennent place dans le contacteur, Dans une phase supplémentaire s'écoulant entre l'instant t3 et un instant t4, le rapport cyclique est maintenu à R1 pendant environ 5 à 30 ms. Cette phase à rapport cyclique élevé maintient le noyau 2b dans sa position de contactage avec une force d'attraction élevée qui évite des rebonds du noyau mobile 2b contre une butée formée habituellement par un autre noyau, fixe celui-là. Le dispositif et le procédé proposés ici permettent donc d'optimiser la progressivité du mouvement du noyau mobile 2b et du pignon 1. On obtient ainsi une augmentation de la durée de vie du pignon 1 et de la couronne d'entraînement ainsi qu'une réduction notable du bruit créé par l'impact du pignon contre la couronne. REVENDICATIONS 1. Procédé d'alimentation d'une bobine (B) d'entraînement d'un noyau mobile (2b) de contacteur (2) de démarreur électrique de véhicule automobile, dans lequel on fait varier le courant efficace dans la bobine (B) au cours du déplacement du noyau (2b) vers sa position de contactage, caractérisé en ce que l'on adopte au cours de ce déplacement - une première phase (to, ti) d'entraînement à courant efficace suffisamment élevé pour mettre le noyau (2b) en mouvement, puis, - une seconde phase (tl, t2, t3) d'entraînement à courant efficace plus faible. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le courant efficace pendant la seconde phase (ti, t2, t3) est de l'ordre de 0,4 à 0,6 fois celui appliqué pendant la première phase (to, ti ). 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on met en oeuvre, pendant la seconde phase (t,, t2, t3), un accroissement continu de l'intensité efficace. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on met en eeuvre une phase (t3, t4) à intensité élevée après l'arrivée en position de contactage du noyau mobile (2b). 5. Dispositif pour la commande de l'alimentation d'une bobine (B) d'entraînement d'un noyau mobile (2b) de contacteur (2) de démarreur de véhicule automobile, prévu pour faire varier le courant efficace dans la bobine (B) au cours du déplacement du noyau (2b) vers sa position de contactage, caractérisé en ce qu'il est prévu pour mettre en ceuvre au cours de ce déplacement - une première phase (to, ti) d'entraînement à courant efficace suffisant pour mettre en mouvement le noyau, puis ; - une seconde phase (tl, t2, t3) d'entraînement à courant efficace plus faible. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour mesurer une tension d'alimentation du démarreur et des moyens pour adapter en fonction de cette tension le niveau de courant efficace pendant la seconde phase (t,, t2, t3). 7. Dispositif selon la revendication 5 ou la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour mesurer une résistance de la bobine (B) et pour adapter en fonction de cette résistance le courant efficace pendant la seconde phase (ti, t2, t3). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de mesure de la température et des moyens pour adapter en fonction de cette température le courant efficace pendant la seconde phase (ti, t2, t3). 9, Dispositif selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce qu'il est prévu pour fournir à la bobine (B) une tension en créneaux dont le rapport cyclique (R,, R2) est différent dans la première (to, tj) et la seconde phase (ti, t2, t3). 10. Dispositif selon la revendication 9 en combinaison avec l'une des revendications 6 et 8, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (10) pour déduire le rapport cyclique (R2) d'alimentation de la bobine (B) en fonction du ou des résultats fournis par le ou les moyens de mesure.