Brevet FR2796989A1 — publié le 20010202

L'invention concerne un démarreur de véhicule automobile. L'invention concerne plus particulièrement un démarreur du type comportant, alignés axialement, un moteur électrique arrière qui entraîne, par l'intermédiaire d'un réducteur, un lanceur avant, et du type dans lequel un arbre de sortie du réducteur comporte, un tronçon avant cannelé extérieurement qui porte et entraîne en rotation une partie arrière complémentaire du lanceur avant qui est monté coulissant entre une position de repos et une position d'entraînement, un tronçon intermédiaire lisse qui guide l'arbre de sortie du réducteur en rotation 1o dans une bague montée dans un palier fixe, et un tronçon d'extrémité arrière pour le centrage et la fixation d'un flasque transversal du réducteur. Un démarreur 10 de ce type selon l'état de la technique est représenté aux figures 1 et 2. Il comporte un moteur électrique 12 qui entraîne un arbre d'induit 14 et un arbre de sortie de réducteur 16. Dans la suite de la description une orientation d'avant en arrière sera utilisée, elle correspond à l'orientation de gauche à droite conformément à la figure 1. Un perçage axial 18 est réalisé dans une extrémité libre arrière 20 de l'arbre de sortie de réducteur 16. Il débouche dans la face radiale arrière 22 de l'extrémité libre arrière 20 de l'arbre de sortie 16 et il est borgne à son autre extrémité avant. Cette configuration permet le guidage en rotation d'une extrémité libre à avant 24 de l'arbre d'induit 14 du moteur du démarreur dans le perçage axial 18 de l'arbre de sortie de réducteur 16 avec interposition d'une bague de guidage lisse ou à aiguilles. L'arbre d'induit 14 porte un pignon 26 d'un réducteur à train épicycloïdal qui transmet le mouvement de rotation à l'arbre de sortie 16. Un lanceur avant 28 coulisse axialement sur un tronçon avant cannelé 30 de l'arbre de sortie de réducteur 16, qui constitue ainsi l'arbre de lanceur, entre une position d'engrènement et une position de repos. En position de repos il est en appui axial vers l'arrière sur une surface frontale d'épaulement 32 de l'arbre de sortie de réducteur 16. L'extrémité libre arrière 20 de l'arbre de sortie 16 est guidée en rotation par un palier fixe 34. Le réducteur à train épicycloïdal comporte un ensemble de satellites 36 dont l'axe de rotation 38 est porté par un flasque 40 d'orientation transversale qui est solidaire en translation et en rotation de l'arbre de sortie de réducteur 16 et qui est fixé sur ce dernier par sertissage. Les satellites 36 sont immobilisés axialement en translation par une plaque 42 emmanchée à force sur les axes 38 des satellites 36. Ce maintien en translation peut aussi être réalisé par des axes de satellite vissés dans le flasque 40 et comportant chacun une tête. Jo Le réducteur comporte ainsi une couronne 44 à denture interne qui est fixée, dans l'ensemble représenté, par surmoulage dans une plaque transversale 47 fixée sur la carcasse 45 du démarreur. L'extrémité libre arrière 20 de l'arbre de sortie de réducteur 16 comporte plusieurs usinages. Le premier usinage est un épaulement radial arrière 43 réalisé à l'extrémité libre arrière 20. Il permet de positionner axialement le flasque 40. Un bourrelet 48 permet l'arrêt de ce dernier en translation après sertissage. Le second usinage est une gorge 50 destinée à recevoir un anneau élastique 52 de type "circlips" qui bloque la translation d'avant en arrière de l'arbre de sortie de réducteur 16 en venant en butée contre une surface transversale avant en vis-à-vis de la plaque 47 avec interposition d'une rondelle 60. Le troisième usinage est un dressage de la surface frontale annulaire 32. Cette surface frontale 32 sert de butée axiale arrière au lanceur avant 28 lorsqu'il est en position de repos. Le tronçon avant cannelé 30 de l'arbre de sortie de réducteur 16 comprend des cannelures externes, ces dernières coopèrent avec des cannelures internes réalisées dans le trou axiale interne du lanceur avant 28. Lorsque le lanceur avant 28 est en position d'engrènement les cannelures externes coopèrent avec les cannelures interne pour transmettre le mouvement de rotation de l'arbre de sortie de réducteur 16 au lanceur avant 28. Un premier exemple de réalisation selon l'état de la technique consiste à réaliser séparément l'arbre de sortie de réducteur 16 et le flasque 40 par des procédés adaptés, puis de les réunir par sertissage. Le flasque 40 est amené en contact avec l'épaulement radial arrière 43. L'extrémité de l'arbre de sortie de réducteur est alors refoulée dans des alvéoles prévues à cet effet dans le flasque 40. Cette opération permet d'assurer une liaison complète entre l'arbre de sortie de réducteur 16 et le flasque 40. Ce mode de réalisation n'est pas optimum. En effet, pour plusieurs raisons, le diamètre extérieur de l'extrémité libre avant de l'arbre de sortie de réducteur 16 est supérieur au diamètre nécessaire au guidage en rotation de cet arbre. o10 Ces raisons sont les suivantes. Le sertissage du flasque 40 sur l'arbre de sortie de réducteur 16 étant réalisé avant le montage de l'arbre de sortie de réducteur 16 dans le corps du démarreur 10 et, le diamètre extérieur du flasque 40 étant nettement supérieur au diamètre de passage dans le palier 34, il faut, i5 lors du montage, enfiler l'arbre de sortie de réducteur 16 à travers le palier 34, en commençant par son extrémité libre avant. Le tronçon avant cannelé extérieurement 30 est réalisé sur l'arbre de sortie de réducteur et a un diamètre extérieur D1 supérieur au diamètre D2 de l'extrémité libre avant de cet arbre 16. Ce dernier diamètre correspond au diamètre nécessaire au guidage en rotation de l'arbre de sortie de réducteur 16. Le diamètre extérieur de l'extrémité libre arrière 20 de l'arbre de sortie de réducteur 16 est donc supérieur au diamètre extérieur du tronçon avant cannelé 30 pour être ajusté au palier 34. Il est par conséquent supérieur au diamètre nécessaire au guidage de l'arbre de sortie de réducteur 16. L'épaulement radial arrière 43 située à l'extrémité de l'arbre de sortie de réducteur 16 pour sertir le flasque 40 doit être suffisamment importante pour positionner ce dernier et résister aux efforts de sertissage. L'épaisseur radiale de matière entre le diamètre du perçage axial 18 permettant le guidage en rotation de l'extrémité libre avant 24 de l'arbre d'induit 14 dans l'extrémité libre arrière 20 de l'arbre de sortie de réducteur 16 et le diamètre extérieur de cette extrémité doit être suffisante pour résister au sertissage et aux contraintes de fonctionnement du démarreur 10. La surface frontale 32 doit être suffisante pour faire office de butee au lanceur avant 28 lorsqu'il est en position de repos. Pour ces raisons, la réalisation d'un tel arbre à partir d'une barre, dont le diamètre est au moins égal au diamètre de l'extrémité libre arrière de l'arbre de sortie de réducteur 16, nécessite un enlèvement de matière important par usinage. Le coût de production d'une telle pièce est donc élevé. De plus les pertes de puissance dans le palier et les usures qui en résultent sont directement liées au diamètre de l'extrémité libre arrière de l'arbre de sortie de réducteur. Il est donc souhaitable d'avoir un diamètre le plus proche possible du diamètre minimum permettant le o guidage de cet arbre. Un second exemple de réalisation selon l'état de la technique consiste à réaliser l'arbre de sortie de réducteur et le flasque en une seule pièce à partir d'une ébauche forgée. L'opération d'ébauche est une opération supplémentaire et, par conséquent, coûteuse. Dans le but d'apporter une solution à ces problèmes, I'invention propose un démarreur du type vu précédemment, caractérisé en ce que le diamètre extérieur du tronçon avant est supérieur au diamètre extérieur du tronçon intermédiaire qui est supérieur ou égal au diamètre extérieur du tronçon arrière, et inférieur au diamètre extérieur de la bague pour permettre, lors de l'assemblage du démarreur, après le montage de la bague sur le tronçon intermédiaire et la fixation du flasque sur le tronçon d'extrémité arrière, I'introduction axiale d'arrière en avant du tronçon avant dans le palier. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - en position de repos, le lanceur prend appui sur le palier. - une rondelle est interposée entre le palier et le lanceur. - un perçage axial borgne débouchant vers l'arrière est réalisé dans l'extrémité arrière de l'arbre de sortie de réducteur pour guider en rotation l'extrémité libre avant de l'arbre d'induit du moteur. - le calage axial de l'arbre de sortie de réducteur est réalisé par une bille qui prend appui sur l'extrémité libre avant de l'arbre d'induit. - le flasque est fixé sur le tronçon d'extrémité arrière l'arbre de sortie de réducteur par soudage. - le réducteur est un réducteur du type à train à épicycloïdal dont la couronne est solidaire du palier fixe. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale partielle d'un démarreur selon l'état de la technique. - la figure 2 est une vue de détail à plus grande échelle en coupe longitudinale partielle qui illustre l'arbre de sortie de réducteur ainsi que d'autres éléments tel que le lanceur, le réducteur, le flasque et les paliers 0 selon l'état de la technique. - la figure 3 est une vue similaire à celle de la figure 2 qui représente un démarreur selon l'invention. On a représenté sur la figure 3 I'arbre de sortie de réducteur du démarreur 16 du type décrit dans l'introduction et illustré aux figures 1 et 2, qui est modifié conformément aux enseignements de l'invention. Des éléments identiques ou similaires à ceux représentés sur les figures 1 et 2 sont désignés par les mêmes chiffres de référence. Comme on peut le voir sur la figure 3, le profil de l'arbre de sortie de réducteur 16 est modifié par rapport à l'art antérieur. Il se décompose en trois tronçons: un tronçon avant cannelé 30 de diamètre extérieur Dl, un tronçon intermédiaire lisse 56 de diamètre extérieur D3 et un tronçon d'extrémité arrière 54 de diamètre extérieur D4. Le calage axial de l'arbre de sortie de réducteur 16 de l'arrière vers l'avant, est réalisé par le flasque 40. Le calage axial de l'arbre de sortie 16 de l'avant vers l'arrière est réalisé par une bille 46 disposée au fond du perçage 18 de l'extrémité libre arrière 20 de l'arbre de sortie de réducteur 16. Lorsqu'un effort est exercé de l'avant vers l'arrière sur l'arbre de sortie de réducteur 16, la bille 46 est en contact d'une part avec l'extrémité libre avant 24 de l'arbre d'induit 14 et, d'autre part, avec le fond borgne du perçage 18. Ce montage permet de supprimer l'anneau 52 et par conséquent la gorge 50. Ce mode de calage axial permet de réduire la longueur de l'arbre d'au moins la largeur de la gorge 50. De plus, en position de repos, le lanceur avant 28 vient directement en butée sur le palier 34. Avantageusement, une rondelle 60, intercalée entre le lanceur avant 28 et le palier 34, permet de limiter l'usure du palier 34. Cette configuration permet de supprimer la surface frontale dressée 32. Le flasque 40 est fixé sur le tronçon d'extrémité arrière 54 de l'arbre de sortie de réducteur 16 par un procédé tel que le soudage par laser, par bombardement électronique, par torche plasma, ou par collage ou frettage. Ce mode de réalisation permet de supprimer, d'une part les alvéoles prévues sur le flasque 40 pour recevoir la matière refoulée de l'arbre de sortie de réducteur 16 lors du sertissage et, d'autre part, l'usinage permettant d'obtenir la face annulaire arrière 43. Les usinages de l'extrémité libre arrière 20 de l'arbre de sortie de réducteur 16 et du flasque 40 sont ainsi simplifiés. Ce montage permet de supprimer l'épaulement radial arrière 43, la gorge 50 et la face frontale 32. La disparition de ces éléments permet d'une part de diminuer le nombre d'usinages nécessaires à l'obtention de l'arbre de sortie de réducteur 16 et, d'autre part, de diminuer les diamètres extérieurs D3 et D4 respectivement du tronçon intermédiaire 56 de guidage et du tronçon d'extrémité arrière 54 de centrage et de fixation du flasque 40. Une bague de guidage 58 est montée sur le tronçon intermédiaire 56 de l'arbre de sortie de réducteur 16 avant le soudage du flasque 40. Le diamètre intérieur D5 de la bague 58, sensiblement égal au diamètre D3, est inférieur au diamètre extérieur Dl du tronçon avant cannelé 30. Son diamètre extérieur D6 est supérieur au diamètre extérieur D1 du tronçon avant cannelé 30. Le montage de la bague 58 sur le tronçon intermédiaire 56 de l'arbre de sortie de réducteur 16 est réalisé avant la fixation du flasque 40. En effet, son diamètre intérieur Ds ne permet pas de la faire passer par l'extrémité libre avant de l'arbre de sortie de réducteur 16. Après l'assemblage du flasque 40, la bague 58 se trouve ainsi prisonnière entre le flasque 40 et le tronçon avant cannelé 30. Avantageusement, les diamètres extérieurs D3 et D4 sont égaux, cela permet de réduire le nombre d'usinages. Avantageusement, la bague 58 est un coussinet, une cage à aiguilles ou tout autre élément de guidage. Le diamètre intérieur du trou du palier 34 qui reçoit la bague 58 est sensiblement égal au diamètre extérieur D6 de la bague 58, cette configuration permet le passage du tronçon avant 30 de diamètre extérieur Dl. Outre les avantages déjà décrits, ce mode de réalisation permet d'obtenir des réductions de coûts - sur la matière, en effet les diamètres extérieurs D3 et D4 o10 respectivement du tronçon intermédiaire 56 et du tronçon d'extrémité arrière 54 de l'arbre de sortie de réducteur 16 étant réduits et inférieurs au diamètre D1, le diamètre de la barre nécessaire à l'usinage n'est que légèrement supérieur au diamètre extérieur Dl du tronçon avant cannelé ; - sur le flasque 40, sa forme étant très simple sa fabrication est économique; - sur la bague 58, car sa dimension est réduite, son prix est donc moindre. La réduction des dimensions de la bague 58 a ainsi pour conséquence une diminution des frottements. Cela permet une augmentation de sa durée de vie ainsi qu'une réduction des pertes mécaniques. Le palier 34 présente une plus grande souplesse que la face frontale 32. Lors du retour du lanceur avant 28 dans sa position de repos le choc est mieux amorti et par conséquent le niveau sonore est réduit. De plus la surface de frottement entre le palier 34 ou la rondelle et le lanceur avant 28 lorsqu'il est en position de repos, est plus grande que la surface de frottement entre la surface frontale 32 et le lanceur avant 28 de l'état de la technique. Par conséquent, lors de la phase d'arrêt du démarreur, le frottement additionnel de ces deux pièces diminue le temps d'arrêt du démarreur. REVENDICATIONS 1. Démarreur du type comportant, alignés axialement, un moteur électrique arrière (12) qui entraîne, par l'intermédiaire d'un réducteur, un lanceur avant (28), et du type dans lequel un arbre de sortie du réducteur (16) comporte: -un tronçon avant cannelé (30) extérieurement qui porte et entraîne en rotation une partie arrière complémentaire du lanceur (28) qui est monté coulissant entre une position de repos et une position d'entraînement, -un tronçon intermédiaire lisse (56) qui guide l'arbre de sortie du réducteur (16) en rotation dans une bague (58) montée dans un palier fixe (34), -et un tronçon d'extrémité arrière (54) pour le centrage et la fixation d'un flasque transversal (40) du réducteur, caractérisé en ce que le diamètre extérieur (Di) du tronçon avant (30) est supérieur au diamètre extérieur (D3) du tronçon intermédiaire qui est supérieur ou égal au diamètre extérieur (D4) du tronçon arrière (54), et inférieur au diamètre extérieur (D6) de la bague (58) pour permettre, lors de l'assemblage du démarreur (10), après le montage de la bague (58) sur le tronçon intermédiaire (56) et la fixation du flasque (40) sur le tronçon d'extrémité arrière (54), l'introduction axiale d'arrière en avant du tronçon avant (30) dans le palier (34). 2. Démarreur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'en position de repos, le lanceur (28) prend appui sur le palier (34). 3. Démarreur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une rondelle (60) est interposée entre le palier (34) et le lanceur (28). 4. Démarreur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un perçage axial borgne (18) débouchant vers l'arrière est réalisé dans l'extrémité arrière de l'arbre de sortie de réducteur (16) pour guider en rotation l'extrémité libre avant (24) d'un arbre d'induit (14) du moteur. 5. Démarreur selon la revendication 4 caractérisé en ce que le calage axial de l'arbre de sortie de réducteur (16) est réalisé par une bille (46) qui prend appui sur l'extrémité libre avant (24) de l'arbre d'induit (14) 6. Démarreur selon I'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le flasque (40) est fixé sur le tronçon d'extrémité arrière (54) I'arbre de sortie de réducteur (16) par soudage. 7. Démarreur selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le réducteur est un réducteur du type à train à épicycloïdal dont la couronne (44) est solidaire du palier fixe (34).