Brevet FR2805005A1 — publié le 20010817

La présente invention concerne un démarreur de moteur à combustion interne comprenant: - un moteur électrique ayant une sortie, une sortie de dé- marreur, et - une roue libre entre la sortie du moteur électrique et la sortie du démarreur, cette roue libre réalisant une liai- son par la force entre la sortie du moteur électrique et la sortie du démarreur au moins lorsque le démarreur en- traîne le moteur à combustion interne pour le lancer, et supprimant cette liaison au moins lorsque le moteur à com- bustion interne une fois lancé, risque d'entraîner le mo- teur électrique de manière inacceptable, dans laquelle - la roue libre a un premier élément, tournant autour d'un axe de rotation et reliée à la sortie du démarreur et un second élément, tournant également autour de l'axe de ro- tation et relié à la sortie du moteur électrique. Le préambule ci-dessus concerne tous les démar- reurs ayant une roue libre à rouleau ou à galet par exemple les démarreurs intermédiaires fonctionnant selon le principe de la vis de poussée. L'expression " sortie de moteur électrique " est comprise ici de façon qu'en cas de réducteur en aval du mo- teur électrique, la sortie du réducteur correspond à ce con- cept. Etat de la technique Pour démarrer un moteur à combustion interne, on utilise principalement des moteurs électriques; en cas de nécessité, pour lancer le moteur à combustion interne, on fait engrener un pignon de démarreur dans la denture du vo- lant moteur. Les moteurs électriques utilisés pour démarrer des moteurs à combustion interne sont en général des moteurs à courant continu, à courant alternatif ou à courant tripha- sé. Le moteur électrique série à courant continu con- vient tout particulièrement comme moteur de démarreur car il offre le couple de démarrage élevé, nécessaire pour vaincre les résistances de rotation et pour accélérer les masses du moteur. Cela est nécessaire, car à chaque démarrage, on ren- contre des résistances considérables liées à la compression dans le moteur, au frottement des pistons et au frottement des paliers. De plus, le type de construction de même que le nombre de cylindres du moteur, le lubrifiant utilisé et la5 température correspondante du moteur jouent un rôle important pour le lancement du moteur à combustion interne. Le couple du démarreur est principalement trans- mis par un pignon et une couronne dentée au volant moteur et ainsi au vilebrequin du moteur à combustion interne. Dans10 certains cas, on utilise également des courroies crantées, des courroies dentées, des chaînes ou une transmission di- recte vers le vilebrequin. Le démarreur à pignon convient toutefois le mieux pour le démarrage à cause du rapport de démultiplication élevé entre le pignon du démarreur et la couronne dentée du volant moteur puisqu'ainsi le démarreur peut être conçu pour fournir un couple faible à des vitesses de rotation élevées. Cette conception permet de réduire les dimensions et la masse du démarreur. Le démarreur doit faire tourner le moteur à com- bustion interne à une vitesse minimale appelée vitesse de ro- tation de démarrage pour que même dans des conditions de fonctionnement défavorables, il se forme dans le cas du mo- teur à essence, le mélange air/carburant nécessaire au fonc- tionnement autonome ou dans le cas du moteur Diesel, pour atteindre la température d'auto-allumage. De plus, le démar- reur doit assister le moteur à combustion interne après les premiers allumages pour monter en régime à sa vitesse de ro- tation autonome. Indépendamment de la réalisation particulière, le mouvement de rotation du démarreur du type défini ci-dessus est transmis par une roue libre indépendante. Par l'insertion de la roue libre dans la ligne de transmission du démarreur, on garantit que le moteur à combustion interne n'entraîne pas le démarreur lors de la montée en vitesse jusqu'à des régimes inacceptables. Comme roue libre, on utilise principalement des roues libres à rouleaux ou galets, des roues à lamelles ou des roues libres à denture droite; en particulier pour les démarreurs de véhicule de tourisme, on utilise pratiquement seulement des roues à rouleaux. Les roues à rouleaux connues comportent un anneau de roue libre avec une courbe de glisse- ment de rouleaux. L'anneau de roue libre fait partie de5 l'organe d'entraînement et est relié à l'arbre de l'induit par un filetage à pas important. Entre l'axe intérieur du pi- gnon et la roue libre tournant extérieurement de l'organe d'entraînement, on établit une liaison par la force par les rouleaux du cylindre. Les rouleaux du cylindre peuvent égale- ment se déplacer sur la courbe de glissement. Des ressorts de compression poussent les galets en position de repos dans la partie rétrécie du volume comprise entre la courbe de glisse- ment de l'anneau de roue libre et la partie cylindrique de l'axe du piston. Cela garantit qu'au lancement du démarreur, le pignon puisse se coupler à l'arbre d'induit. Lorsque l'arbre d'induit du démarreur tourne, les rouleaux du cylin- dre se bloquent dans l'espace rétréci. Si au contraire, le moteur à combustion interne une fois lancé entraîne le pignon de démarreur avec une vitesse de rotation plus élevée que le ralenti de l'induit du démarreur, les galets ou rouleaux se dégagent et viennent dans l'espace élargi. Cette opération se produit contre la force de ressort développée par les res- sorts de compression. La liaison par la force entre le pignon et l'induit est ainsi coupée par la roue libre à rouleaux. Mais la réalisation de telles roues libres à rou- leaux se fait usuellement selon le procédé d'emboutissage et de ce fait il est compliqué et coûteux. Cela se répercute no- tamment de manière gênante dans le cas de démarreurs intermé- diaires à faible puissance par exemple inférieure à 1,0 kW, car le soucis de réduction de coût de ce type de démarreur est particulièrement élevé. Avantages de l'invention La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet un démarreur du type défini cidessus caractérisé en ce que la liaison par la force est réalisée par au moins un coin entre le premier élé- ment tournant et le second élément tournant. Du fait que la liaison par la force du démarreur selon l'invention ne se fait pas par une roue libre à rou- leaux mais par au moins un coin prévu entre le premier élé- ment tournant et le second élément tournant, on peut réaliser un démarreur de façon particulièrement peu coûteuse. Pour éviter un basculement réciproque ou un grip- page des pièces qui se déplacent les unes par rapport aux au- tres, il est avantageux de prévoir au moins deux coins. La sortie du démarreur est formée de préférence par un pignon tournant autour de l'axe de rotation et le pre- mier élément tournant est formé par un disque coaxial à l'axe de rotation. Le second élément tournant peut être constitué par un boîtier qui comporte au moins un chemin à coin adapté à au moins un coin et le boîtier est de préférence au moins par partie coaxiale à l'axe de rotation. Le coin au moins unique ainsi que le chemin qu'il lui est adapté sont de préférence en forme de coin dans la direction périphérique de l'axe de rotation. Ainsi au moins un chemin de coin pousse au moins un coin pour réaliser la liaison par la force au niveau du disque. De façon préférentielle, on a plusieurs coins coaxiaux à l'axe de rotation et le boîtier comporte un nombre de chemins à coin correspondant au nombre de coins. Selon le mode de réalisation, on peut avoir un ou des coins d'un côté ou des deux côtés du disque. Au moins un ressort périphérique coaxial à l'axe de rotation, peut être prévu pour être appliqué contre les coins. Si des deux côtés du disque, on a des coins, on aura de préférence deux ressorts périphériques dont l'un est asso- cié aux coins prévus d'un côté du disque et l'autre est asso- cié aux coins prévus sur l'autre face du disque. La distance entre le disque et les segments du boîtier qui s'étendent radialement par rapport à l'axe de ro- tation, augmente de préférence avec le rayon, c'est-à-dire que les chemins de coin ne sont pas alignés perpendiculaire- ment à l'axe de rotation. On garantit ainsi l'ouverture de la roue libre dans le sens du dépassement de vitesse. Selon le mode de réalisation, la roue libre peut être coulissante sur l'arbre de sortie du démarreur ou être fixe. Si le démarreur comporte un palier intermédiaire, la roue libre et une transmission planétaire comportant un support planétaire peuvent être prévues dans le palier inter- médiaire. Dans ce cas, le disque peut être poussé par au moins un coin contre le second disque et le support plané- taire, pour réaliser la liaison par la force. Le cas échéant, le second disque peut être réali- sé dans la même matière que le coin au moins unique. En outre, on peut avoir une roue creuse comme partie du palier intermédiaire et le pignon peut être instal- lé de manière coulissante sur l'arbre de sortie du démarreur. Le démarreur selon l'invention peut être par exemple un démarreur intermédiaire. Une réalisation particulièrement avantageuse est possible si au moins un chemin à coin et/ou d'autres parties du démarreur sont des pièces obtenues par emboutissage pro- fond et au moins un coin est de préférence en métal et/ou en matière plastique. Dessins Des exemples de réalisation de l'invention seront décrits ci-après à l'aide des dessins annexés, dans les- quels: - la figure 1 est un schéma de principe d'un démarreur in- termédiaire, connu, fonctionnant selon le principe de la vis de poussée, la figure 2a est une coupe longitudinale de la roue libre à coin de serrage correspondant à un premier mode de réa- lisation du démarreur selon l'invention, - la figure 2b est une vue de dessus de la roue libre ou- verte selon la figure 2a, - la figure 3 est une coupe à travers un second mode de réa- lisation du démarreur selon l'invention avec une roue li- bre à coin fixe. Description des exemples de réalisation Le démarreur selon la figure 1 comporte une sor- tie constituée par un pignon 2; au moment du démarrage, ce pignon est engrené par une fourchette d'engrènement actionnée par un relais d'engrènement 22 (ou contacteur à solénoïde et relais). La sortie du moteur électrique se fait par une transmission planétaire prévue dans un palier intermédiaire 14; une roue libre 21 est prévue entre le palier intermé- diaire et le pignon 2. Dans le mode de réalisation des figures 2a et 2b, la transmission à roue libre 21 peut coulisser sur l'arbre de sortie 1 du démarreur; la sortie du démarreur se fait par l'intermédiaire d'un pignon 2 qui peut tourner autour de l'axe de rotation 20 de l'arbre de sortie. Le premier élément tournant autour de l'axe de rotation 20 est formé par un dis- que coaxial à l'axe de rotation; ce disque est solidaire du pignon 2. La roue libre 21 comporte des coins de serrage 4, 4a à gauche et à droite du disque 11. Le boîtier de roue li- bre de ce mode de réalisation est en deux parties et comprend les moitiés de boîtier 6, 8; ces moitiés sont reliées par sertissage ou soudage. La partie de boîtier 8 comporte un or- gane d'entraînement 12a formé sur cette partie. La surface supérieure intérieure des parties de boîtier 6, 8 s'étendant radialement, forme des chemins de coin 10 adaptés aux coins 4, 4a. Pour réaliser la liaison par la force, les coins 4, 4a sont poussés par les chemins de coin 10 des deux moitiés de boîtier 6, 8 contre le disque 11 relié au pignon 2. Pour ga- rantir l'appui de tous les coins 4, 4a, il y a deux ressorts périphériques 5, 5a. Pour garantir l'ouverture de la roue libre dans le sens du dépassement de vitesse, les chemins de coin 10 ne sont pas alignés perpendiculairement à l'axe mais de façon que la distance entre les parties de boîtier 3, 9 dirigées radialement et le disque 11, augmente avec le rayon. Les deux moitiés de boîtier 6, 8 sont reliées par une zone de sertis- sage 7. La figure 3 montre une coupe d'un second mode de réalisation du démarreur de l'invention avec une roue libre à coins, fixe. La sortie du démarreur se fait dans ce cas éga- lement par un pignon 2 installé sur l'arbre de sortie 1. Le premier élément tournant est formé par un disque 11 solidaire de l'arbre de sortie 1. Le disque 11 de ce mode de réalisa- tion est poussé par les surfaces de coin 3 ou les chemins de coin de la moitié de boîtier 6 par les coins 4 contre un se- cond disque 16 et un support planétaire 13. La roue libre 21 et la transmission planétaire sont logées dans un palier in- termédiaire 14. Dans un mode de réalisation non amorti, la roue creuse 17 fait également partie du palier intermédiaire 14. Dans le mode de réalisation de la figure 3, le pignon 2 est coulissant axialement sur l'arbre de sortie 1 du démarreur par l'intermédiaire d'un filetage à pas important 12; la fourchette d'engrènement n'a pas été représentée. Dans le cas du démarreur de la figure 3, avec une roue libre fixe, on a des avantages de fabrication par rap- port à l'utilisation d'une roue libre à rouleau, car les per- çages pour les éléments d'axe des roues planétaires ne débouchent jamais dans la coulisse de roue libre de l'organe d'entraînement comme cela est usuel de façon générale dans le cas d'une roue libre à galet. Bien que cela ne soit pas représenté, on peut également envisager des formes de réalisation dans lesquelles la roue libre 21 est prévue suivant les formes de réalisation des figures 2a, 2b de manière coulissante sur l'arbre de sor- tie du démarreur et néanmoins seulement sur un côté du disque 11, on a des coins 4. Dans un tel cas, les parties 4a, 5a et lla représentées aux figures 2a et 2b sont supprimées. Le cas échéant, en tenant compte de l'usure, il faut un disque de matière formant le coin entre le disque 11 et la moitié de boîtier 8, qui est alors plane. Le démarreur selon l'invention permet grâce à la rigidité limitée dans la direction axiale, contrairement à des démarreurs à roue libre à galet, de patiner en cas de couples extrêmement élevés comme ceux qui se produisent par exemple lors de coups de bélier dans les moteurs à combustion interne, sans risquer d'être endommagé. Le fonctionnement de l'embrayage de surcharge se- rait très largement perdu dans le cas du montage des chemins à coin et des coins à la périphérie du disque 11. Le démarreur selon l'invention peut être par exemple également un démarreur à entraînement à vis et frein. R E V E N D I C A T IONS 1 ) Démarreur de moteur à combustion interne comprenant: - un moteur électrique ayant une sortie, une sortie de dé- marreur (2), et - une roue libre (21) entre la sortie du moteur électrique et la sortie (2) du démarreur, cette roue libre réalisant une liaison par la force entre la sortie du moteur élec- trique et la sortie du démarreur (2) au moins lorsque le démarreur entraîne le moteur à combustion interne pour le lancer, et supprimant cette liaison au moins lorsque le moteur à combustion interne une fois lancé, risque d'entraîner le moteur électrique de manière inacceptable, dans laquelle - la roue libre (21) a un premier élément (11), tournant au- tour d'un axe de rotation (20) et relié à la sortie (2) du démarreur, et un second élément (6, 8) tournant également autour de l'axe de rotation (22) et relié à la sortie du moteur électrique, et la liaison par la force s'établit entre le premier élément tournant (11) et le second élé- ment tournant (6, 8), caractérisé en ce que la liaison par la force est réalisée par au moins un coin (4, 4a) entre le premier élément tournant (11) et le second élément tournant (6, 8). 2 ) Démarreur selon la revendication 1, caractérisé par deux coins (4, 4a). 3 ) Démarreur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la sortie du démarreur est un pignon (2) tournant autour de l'axe de rotation (20) et le premier élément tournant est un disque (11) coaxial à l'axe de rotation (20). 4 ) Démarreur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second élément tournant est formé par un boîtier (6, 8) comportant au moins un chemin (10) adapté à au moins un coin (4, 4a). 5 ) Démarreur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le boîtier (6, 8) est au moins par segment coaxial à l'axe de rotation (20). 6 ) Démarreur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' à la fois au moins un coin (4, 4a) et le chemin de coin (10) adapté à celui-ci, ont une forme de coin dans la direction périphérique de l'axe de rotation (20) , et au moins un chemin de coin (10) pousse au moins un coin (4, 4a) pour établir une liaison par la force contre le disque (11). 7 ) Démarreur selon la revendication 1, caractérisé en ce que plusieurs coins (4, 4a) sont installés coaxialement à l'axe de rotation (20) et le boîtier (6, 8) comporte un nombre cor- respondant de chemins à coins (10). 8 ) Démarreur selon la revendication 1, caractérisé par des coins (4, 4a) prévus sur les deux faces du disque (11). 9 ) Démarreur selon la revendication 1, caractérisé par au moins un ressort tournant installé coaxialement à l'axe de rotation pour appliquer les coins (4, 4a). ) Démarreur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l la distance entre le disque (11) et le segment du boîtier (6, 8) s'étendant radialement par rapport à l'axe de rotation augmente avec le rayon. 11 ) Démarreur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la roue libre (1) est montée de manière coulissante sur l'arbre de sortie du démarreur. 12 ) Démarreur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la roue libre (21) est montée de manière fixe. 13 ) Démarreur selon la revendication 1, caractérisé par un palier intermédiaire (14) logeant la roue libre (21) et une transmission planétaire avec un support planétaire (13). 14 ) Démarreur selon la revendication 13, caractérisé en ce que le disque (11) est poussé par au moins un coin (4, 4a) contre un second disque (16) et le support planétaire (13) pour réa- liser la liaison par la force. 15 ) Démarreur selon la revendication 14, caractérisé en ce que le second disque (16) est réalisé dans la même matière que le coin (4, 4a) au moins unique. 16 ) Démarreur selon la revendication 13, caractérisé en ce qu' une roue creuse (17) fait partie du palier intermédiaire (14) et le pignon (2) est monté coulissant sur l'arbre de sortie (1) du démarreur. 17 ) Démarreur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' il s'agit d'un démarreur intermédiaire. 18 ) Démarreur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie de coin (4, 4a) est une pièce obtenue par emboutis- sage profond.5 19 ) Démarreur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' le coin (4, 4a) au moins unique est en métal et/ou en matière plastique. ) Démarreur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le démarreur est un démarreur à vis et frein.