Brevet FR2803345A1 — publié le 20010706

"Démarreur équipé d'un dispositif amortisseur et limiteur de couple" La présente invention concerne un démarreur de véhicule automobile. L'invention concerne plus particulièrement un démarreur du type comportant un moteur électrique dont l'arbre de sortie entraîne en rotation un lanceur coaxial avec interposition d'un réducteur ' engrenages à train épicycloïdal. Afin de limiter la valeur du couple maximal transmissible entre l'arbre de sortie du moteur électrique et l'arbre du lanceur, il est connu prévoir un dispositif de limitation du couple. A cet effet, il a déjà été proposé un dispositif limiteur de couple à friction dans lequel au moins un disque de friction est sollicité par un organe élastique contre une face latérale annulaire de la couronne du train épicycloïdal de reduction du démarreur l'autre face de la couronne étant en contact avec un second disque de friction. De plus, le disque de friction est lié en rotation boîtier. La pression exercée par l'organe élastique sur disque de friction permet de limiter le couple auquel est soumise la couronne train épicycloïdal. En effet, lorsque le couple est supérieur couple résistant qui est dû aux frottements entre le disque de friction et la couronne du train êpicycloïdal, ce dernier élément est entraîné en rotation par la couronne à l'intérieur du boîtier. Ce dispositif permet de limiter le couple à des surcharges importantes du démarreur. Cependant, il permet pas de protéger les organes du démarreur contre des oscillations modérées de couple. Ces oscillations modérées n'entraînent pas la rupture immédiate de la couronne ou d'un autre organe du train épicycloïdal, mais provoquent une usure par fatigue qui peut par exemple provoquer la rupture d'une dent d'un élément denté. Certains dispositifs proposent d'utiliser des éléments amortisseurs. Le brevet européen EP-A-0.529.456 propose ainsi un démarreur qui comporte un dispositif limiteur de couple ainsi qu'un amortisseur. La couronne du train épicycloidal comporte alors deux chambres circulaires séparées par une cloison d'orientation transversale. La périphérie annulaire intérieure de l'une des chambres porte des dents qui coopèrent avec la denture des satellites. La périphérie annulaire intérieure de l'autre chambre comporte quant à elle des évidements qui permettent recevoir des élements en matériau amortisseur. Des griffes axiales d'un disque transversal sont insérées dans les éléments matériau amortisseur. Les faces transversales du disque sont contact d'une part avec une face transversale du boîtier, et d'autre part avec anneau de friction qui est sollicité élastiquement en direction du disque. Lorsque la couronne est soumise à des variations modérées de couple, chaque élément en matériau amortisseur est comprimé entre une griffe et une face latérale en vis-à-vis d'un évidement de façon à amortir les oscillations et à limiter la fatigue des organes du train épicycloïdal. Lorsque le couple est plus important et dépasse la valeur du couple résistant, dû au frottement du disque sur l'anneau de friction et le boîtier, le disque n'est plus immobilisé, la couronne l'entraîne alors en rotation. Bien que le dispositif proposé dans ce document permette d'amortir les variations modérées de couple ainsi que des surcharges importantes du démarreur, cette solution entraîne un encombrement axial important, ainsi que des usinages compliqués, notamment de la couronne. En effet, il necessite la réalisation de deux chambres l'une comportant dents d'entraînement, et l'autre les évidements destinés à recevoir les éléments en matériau amortisseur. De plus, ce dispositif n'est pas transposable dans un dispositif limiteur de couple à friction dans lequel la couronne du train épicycloïdal est maintenue axialement en pression entre deux flasques. L'invention a pour objet de proposer une nouvelle concep tion d'un démarreur comportant un dispositif amortisseur et limiteur de couple qui remédie aux inconvénients qui viennent d'être évoqués. Dans ce but, l'invention propose un démarreur de véhicule automobile du type comportant un moteur électrique dont l'arbre de sortie entraîne en rotation un lanceur coaxial avec interposition d'un réducteur à engrenages à train épicycloïdal comportant un boîtier cylindrique à l'intérieur duquel la couronne dentee intérieurement, du train épicycloïdal est montée à rotation et type dans lequel la couronne est liée en rotation au boîtier l'intermédiaire d'un dispositif limiteur de couple à friction interposé axialement entre la couronne et un fiasque latéral du boîtier et qui est constitué par au moins une face latérale annulaire de frottement de la couronne et par un disque lié rotation au boîtier, qui sont sollicitées axialement et élastique- ment l'un contre l'autre par un organe élastique en appui axial sur une surface de réaction du disque, caractérisé en ce que le disque est lié en rotation au boîtier par l'intermédiaire d'au moins un bloc amortisseur, déformable élastiquement, qui absorbe l'énergie mécanique lorsqu'il est comprimé, de façon à amortir variations de couple transmises à la couronne. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - le couple résistant, dû au frottement, entre la surface de réaction du disque et l'organe élastique est inférieur au couple entre le disque et la couronne ; - le boîtier comporte, dans sa périphérie interne, au moins un évidement axial qui est limité angulairement, et dans lequel logé au moins un bloc amortisseur -, - le disque comporte à sa périphérie externe au moins oreille qui porte au moins une patte de compression s'étendant axialement à l'intérieur de l'évidement axial, et en ce que le bloc amortisseur est intercalé angulairement entre au moins face axiale d'une patte de compression et une face latérale vis-à- vis de l'évidement axial ; - chaque patte de compression est interposée angulaire- ment entre deux blocs amortisseurs logés dans même évidement axial ; - les deux blocs amortisseurs sont réalisés un seul élément amortisseur comportant une fente axiale dans laquelle est reçue patte de compression ; - disque est une pièce en tôle découpée et pliée avec l'oreille la patte de compression réalisées en une seule pièce ; - chaque patte de compression est reçue entre deux blocs adjacents pour coopérer avec l'un ou l'autre en fonction du sens de rotation du démarreur ; - le bloc amortisseur est en matériau élastomère - le bloc amortisseur comporte sur une face latérale d'orientation axiale des saillies, de façon à fournir une capacité d'absorption d'énergie variable en fonction de la compression du bloc amortisseur selon une direction sensiblement tangentielle ; plusieurs blocs amortisseurs sont répartis angulairement blocs amortisseurs sont reliés entre pour constituer un manchon annulaire ; - anneau intermédiaire est interposé entre le disque et l'organe élastique et en ce que le couple de frottement résistant entre l'anneau et le disque est inférieur au couple entre le disque et la couronne ; - l'anneau est arrêté en rotation par rapport au boîtier. 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 parmi lesquels : - la figure 1 est une vue en section axiale partielle du moteur électrique d'un démarreur associé à un train épicycloïdal comportant un dispositif amortisseur et limiteur de couple réalisé conformément aux enseignements l'invention -, - la figure 1A représente détail une partie du dispos,itif amortisseur et limiteur représenté figure 1 ; - la figure 2 représente perspective éclatée les principaux éléments qui constituent le dispositif amortisseur et limiteur de couple conformément aux enseignements de l'invention ; - les figures 3 à 5 représentent une section transversale d'un secteur angulaire du dispositif limiteur de couple et d'amortissement réalisé conformement aux enseignements de l'invention ; - les figures 6 et 7 représentent deux blocs amortisseurs reliés entre eux en un élément amortisseur unique ; - les figures 8 et 9 représentent partiellement en perspective un bloc amortisseur selon des variantes de l'invention. On a représenté sur la figure 1 un moteur électrique 10 appartenant à un démarreur de véhicule automobile (non repré senté en détails) dont le rotor 12 monté à rotation, autour d'un axe X-X, à l'intérieur d'un boîtier stator 14, ces deux éléments 12 et 14 étant représentés schématiquement sur la figure. L'arbre de sortie 16 du moteur électrique 10, lié en rotation au rotor 12, fait saillie axialement au-delà de la face avant 18 du stator 14 et entraîne en rotation pignon 20 qui est le pignon solaire d'un train épicycloïdal 22 agencé à l'intérieur du boîtier 24 d'un réducteur 26 associé au moteur électrique 10. Le boîtier 24 est constitue pour l'essentiel par une jupe annulaire cylindrique 28, par un flasque arrière 30 en forme de disque, percé en son centre 32 pour le passage du pignon solaire 20 et de l'arbre de sortie 16, et par un flasque latéral avant 34 percé en son centre 36 pour le passage de l'arbre de sortie 38 du réducteur 26, qui est destiné à entraîner en rotation le lanceur (non représenté) du démarreur par l'intermédiaire de cannelures (non représentées). Selon une variante, la jupe 28 est une partie du palier avant du démarreur, le flasque 34 étant alors une pièce rapportée. L'extrémité axiale arrière 48 de la jupe 28 comporte une portée 50 pour le centrage de la jupe 28 sur une partie forme complémentaire de l'extrémité avant du stator 14 moteur électrique 10. La jupe 28 est fixée axialement au stator 14 par série de tirants qui ne sont pas représentés sur la figure. La jupe cylindrique annulaire 28 du boîtier 24 comporte un alésage interne 52. Le train épicycloïdal 22 comporte une couronne annulaire dentée intérieurement 60 et dont la surface cylindrique externe est montée à rotation à l'intérieur de l'alésage 52 de la jupe Le train épicycloïdal 22 comporte aussi un porte-satellites qui est lié en rotation à l'arbre de sortie 38 et qui est constitué deux plaques 66 qui portent à rotation des satellites dentés qui coopèrent avec la denture interne 60 de la couronne 58 et avec la denture externe du pignon solaire 20. L'arbre de sortie 38 est monté à rotation dans le perçage du flasque avant 34 avec interposition d'une douille à aiguilles tandis que l'extrémité libre avant 72 du pignon solaire 20 est montée à rotation à l'intérieur de l'extrémité arrière 74 de l'arbre de sortie 38 avec interposition, par exemple, d'une série d'aiguilles 76. La couronne dentée 58 est liée en rotation à la jupe 28 du boîtier fixe 24 par l'intermédiaire d'un dispositif amortisseur et limiteur de couple 80 dont la couronne 58 constitue des composants. A cet effet, la couronne 58 est réalisée dans un materiau, par exemple en matière plastique chargée, possédant de bonnes caractéristiques de frottement et de résistance à l'usure par friction. La couronne dentée 58 est délimitée latéralement par deux faces latérales annulaires arrière 82 et avant 84 qui constituent deux surfaces annulaires de friction du dispositif limiteur couple dispositif amortisseur et limiteur de couple 80 dont partie représenté en détail à la figure 1 A, comporte notamment deux disques 88, 89 et deux anneaux intermédiaires 90, 91 qui sont situés à l'avant et à l'arrière de la couronne respectivement. Des blocs amortisseurs 92 sont répartis à périphérie extérieure de la couronne 58, ils sont agencés dans périphérie intérieure de la jupe 28, dans des évidements axiaux 94 régulierement répartis, par exemple à 1200 conformément à figure 2, évidements sont séparés les uns des autres par nervures axiales 95. Les blocs amortisseurs 92 sont réalisés dans un matériau qui permet d'absorber les chocs tel qu'un élastomère naturel synthétique. Ils peuvent aussi consistés en un ressort du type ressort oblong, ressort à lame etc. Les blocs amortisseurs 92 peuvent être renforcés par une lame élastique métallique qui est alors fixée par exemple par surmoulage du bloc 92, par collage ou par emmanchement. disques 88 comportent des oreilles radiales 96 sont reparties à leur périphérie externe en vis-à-vis évidements 94 de la jupe 28. Chaque oreille 96 comporte une partie centrale 98 qui s'étend radialement vers extérieur dans même plan que les disques 88 et 89, ainsi que deux pattes compression 100 qui s'étendent axialement en direction du disque 88 ou 89 opposé. Les oreilles 96 peuvent être réalisées par découpage et par pliage avec les disques 88 et 89 qui les comportent. Lors de l'assemblage du démarreur, un bloc amortisseur est disposé d'un seul côté des oreilles 96, conformément à figure 2. Le dispositif 80 amortit alors les variations de couple selon une seule direction. Avantageusement, conformément à la figure 3, des blocs amortisseurs 92 sont disposés angulairement ou tangentiellement chaque côté des oreilles 96. Pour ce faire, il est nécessaire la somme de la largeur Ll des oreilles 96 et des largeurs L2 et des blocs 92 soit sensiblement égale à la largeur L4 des évidements 94, L'utilisation de blocs amortisseurs 92 de chaque côté des oreilles 96 permet d'amortir les variations de couple lorsque le démarreur génère une surcharge ou lorsqu'il en reçoit une. Or ces deux types de surcharge peuvent avoir des valeurs différentes est parfois possible de déterminer approximativement. Ainsi peut être avantageux d'utiliser un bloc 92 différent de chaque côté des oreilles 96. Avantageusement, pour optimiser les réactions dispositif 80 il est possible d'utiliser des blocs amortisseurs ayant des formes, des dimensions, conformément à la figure 4, ou des matières différentes, conformément à la figure 5. Lorsqu'un bloc amortisseur 92 est utilisé de chaque côté des oreilles 96, il est avantageux de les réunir en un seul élément amortisseur 93 conformément à la figure 6. Les pattes compression 100 sont alors reçues dans des fentes axiales realisées à cet effet. Pour faciliter l'assemblage des éléments amortisseurs 93 dans la jupe 28 du boîtier 24, ils peuvent être reliés entre eux secteur annulaire 104 conformément à la figure 7. Ainsi, élements amortisseurs 93 forment un manchon annulaire 106 préassemblé avec la couronne 58 et les disques 88 et L'ensemble de ces éléments est ensuite introduit axialement dans l'alésage 52 de la jupe 28, chaque élément amortisseur 93 étant alors inséré dans un évidement 94. Chacune des faces latérales annulaires arrière 82 et avant 84 est en appui axial contre la face interne en vis-à-vis d'un disque 88 et 89 dont la face externe est en contact avec un anneau intermédiaire 90 et 91 respectivement. L'anneau intermédiaire arrière 91 est en appui sur le flasque arrière 30 du boîtier 24. flasque arrière 30 est retenu axialement à l'intérieur de la jupe par l'intermédiaire d'un anneau 110 qui est monté dans une gorge radiale interne de la jupe 28. Un organe élastique 112, réalisé sous forme d'une rondelle élastique tronconique, est monté comprimé axialement entre face annulaire interne 114 du flasque transversal avant 34 et face annulaire avant 116 de l'anneau intermédiaire 90. rondelle élastique 112 est centrée une portée cylindrique du flasque transversal avant 34 qui s'étend radialement vers l'intérieur. rondelle 112 assure ainsi un effort compression axiale l'ensemble constitué par les disques et 89, les anneaux intermédiaires 90 et 91, la couronne le flasque transversal arrière 30, contre la butée constituée l'anneau de retenue 10. valeur de l'effort élastique axial appliqué par la rondelle 112 à cet ensemble ainsi que la valeur du coefficient de frottement entre les surfaces en contact déterminent la valeur Cl du couple à partir duquel le dispositif amortisseur et limiteur de couple 80 amortit les variations de couple, et déterminent ainsi que la valeur C2 du couple maximal admissible exercé sur la couronne 58. Ainsi, le coefficient de frottement entre les disques 88, 89 et les anneaux intermédiaires 90, 91 est inférieur au coefficient de frottement entre les disques 88, 89 et la couronne 58. Les faces des disques 88, 89 peuvent comporter un revêtement différent de façon à présenter un coefficient de frottement qui est plus élevé sur la face en contact avec les anneaux intermédiaires 90, 91 que sur la face latérale annulaire 88, 89 la couronne 58. Lors du fonctionnement du démarreur, la couronne 58 est soumise à un couple C. couples résistants dus aux efforts de frottement au niveau surfaces en contact permettent d'immobiliser la couronne tant que C reste inférieur à Cl. Lorsque la valeur du couple dépasse la valeur du couple Cl, il se produit un glissement entre les disques 88, 89 et les anneaux intermédiaires 90, 91. L'ensemble constitué par la couronne 58 et les disques 88, 89 est alors légèrement entraîné en rotation par rapport au boîtier 24. blocs amortisseurs 92, situés dans le sens de rotation rapport aux oreilles 96, sont alors comprimés, selon direction tangentielle, entre les pattes de compression 100 et les faces latérales d'extrémité angulaire des évidements 94 ce qui permet d'amortir les chocs et de réduire ainsi l'usure des organes du démarreur. Leur compression, et par conséquent, l'angle de rotation de l'ensemble, est une fonction croissante du couple C. Le coefficient de frottement entre les disques 88, 89 et les anneaux intermédiaires ainsi que l'effort de compression axiale de la rondelle sont déterminés de façon que l'application d'un couple inférieur à Cl ne provoque qu'une usure (par fatigue) limitée des organes du démarreur tels que les dents d'engrènement de la couronne 58. Lorsque la valeur du couple C augmente et devient supérieure à la valeur C2 maximale admissible, par exemple en cas d'un choc ou d'un à-coup torsionnel du moteur thermique, les forces d'adhérence des disques 88, 89 sur la couronne 58 sont insuffisants pour immobiliser la couronne 58 par rapport au boîtier 24 du réducteur 26, et cette dernière se met alors à tourner sur les disques 88, 89 et limite ainsi le couple transmis à la valeur C2 en dissipant par frottement l'excès d'énergie mécanique. Ainsi, le dispositif amortisseur et limiteur de couple 80 fonctionne successivement selon trois phases au cours de l'augmentation du couple C à laquelle est soumise la couronne 58. Lorsque le couple C est inférieur au couple Cl, transmission des efforts du moteur électrique 10 à l'arbre sortie 38 du réducteur 26 est totale. Lorsque le couple C est compris entre le couple Cl et couple C2, le dispositif 80 absorbe une partie des efforts, fonctionne en amortisseur. Puis, lorsque le couple C devient supérieur au couple le dispositif 80 limite le couple transmis par la couronne 58 a la valeur couple C2. phase d'amortissement n'apparaissant que lorsque le couple est supérieur au couple Cl , le dispositif 80 permet d'éviter oscillations de la couronne 58 pour des faibles variations couple C. Selon une variante, pour que l'amortissement variations du couple C soit plus progressif, lorsque sa valeur comprise entre celles des couples Cl et C2, la face latérale 120 des blocs amortisseurs 92 qui est en vis-à-vis d'une face latérale d'extrémité angulaire des évidements 94 comporte des saillies 122, Ainsi les blocs amortisseurs 92 ont une capacité d'absorption d'énergie qui est variable en fonction de leur compression selon une direction sensiblement tangentielle. saillies 122 qui peuvent être des pastilles rapportees sur la face 122, conformément à la figure 8, ou évidements à section triangulaire 126 réalisés dans la face conformément à la figure 9. Ainsi, les saillies 122 présentent sections constantes ou non qui ont une plus grande élasticité qui se compriment plus facilement que le reste du bloc amortisseur 92 sous une faible charge. conception du dispositif 80 selon l'invention particulierement compacte axialement car elle comporte des éléments se présentant sous la forme les disques 88, 89 et/ou d'anneaux 90, 91 présentant un faible encombrement axial. De façon avantageuse, chaque couple constitué d'un disque 88, 89 et d'un anneau intermédiaire 90, 91 peut être réalisé en une pièce unique. Dans ce cas, chaque face de la piece unique doit comporter un coefficient de frottement différent façon que la face en contact avec une face latérale annulaire 84 de la couronne 58 transmette le couple C jusqu'à la valeur et que l'autre face transmet le couple C jusqu'à la valeur C2. Il est aussi possible de n'utiliser qu'un seul disque 88 ou 89, ce qui permet une réduction supplémentaire de l'encombre ment axial du dispositif 80. De plus, l'anneau intermédiaire arrière 91 et fiasque arrière 30 peuvent être réalisé en une seule pièce, à condition la face avant de l'anneau intermédiaire permette le glissement du disque arrière 89 lorsque le couple C supérieur couple C2. L'assemblage des composants est particulièrement aisé et l'ensemble des composants du train épicycloïdal 22 et du dispositif amortisseur et limiteur de couple 80 peut être assemblé à l'intérieur du boîtier 24 et retenu en place par l'intermédiaire de l'anneau 110, le sous-ensemble ainsi constitué peut ensuite être mis en place sur le stator 14 du moteur 10, le pignon solaire 20 associé en rotation à l'arbre de sortie 16 du moteur 10 pénètre alors à l'intérieur du réducteur 26. REVENDICATIONS 1. Démarreur de véhicule automobile du type comportant un moteur électrique (10) dont l'arbre de sortie (16) entraîne en rotation un lanceur coaxial avec interposition d'un réducteur à engrenages à train épicycloïdal (22) comportant un boîtier (24) cylindrique à l'intérieur duquel la couronne (58), dentée intérieu rement, du train épicycloïdal (22) est montée à rotation et du type dans lequel la couronne (58) est liée en rotation au boîtier (24) l'intermédiaire d'un dispositif limiteur de couple à friction qui interposé axialement entre la couronne (58) et un flasque lateral (30, 34) du boîtier (24) et qui est constitué par au moins face latérale annulaire (82, 84) de frottement de la couronne (58) et par un disque (88, 89) lié en rotation au boîtier (24), sont sollicitées axialement et élastiquement l'un contre l'autre un organe élastique (112) en appui axial sur une surface réaction du disque (88, 89), caractérisé en ce que le disque 89) est lié en rotation au boîtier (24) par l'intermédiaire moins un bloc amortisseur (92), déformable élastiquement, absorbe de l'énergie mécanique lorsqu'il est comprimé, de façon a amortir les variations de couple transmises à la couronne (58). 2. Démarreur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le couple résistant, dû au frottement, entre surface de réaction du disque (88) et l'organe élastique (Il inférieur au couple entre le disque (88) et la couronne (58). 3. Démarreur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le boîtier (24) comporte, dans sa périphérie interne, au moins un évidement axial (94) qui limité angulairement, et dans lequel est logé au moins un bloc amortisseur (92). 4. Démarreur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le disque (88, 89) comporte à sa périphérie externe au moins une oreille (98) qui porte au moins une patte compression (100) s'étendant axialement à l'intérieur l'évidement axial (94), et en ce que le bloc amortisseur (92) est intercale angulairement entre au moins une face axiale d'une patte compression (100) et une face latérale en vis-à-vis de l'évidement axial (94). 5. Démarreur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque patte de compression (100) est interposée angulairement entre deux blocs amortisseurs (92) logés dans le même évidement axial (94). Démarreur selon la revendication précédente, caracterisé en ce que les deux blocs amortisseurs (92) sont réalisés en un seul élément amortisseur (93) comportant une fente axiale (102) dans laquelle est reçue la patte de compression (100). Démarreur selon l'une quelconque revendications précédentes, caractérisé en ce que le disque 89) est une pièce tôle découpée et pliée avec l'oreille (98) la patte de compression (100) réalisées en une seule pièce. . Démarreur selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que chaque patte de compression (100) est reçue entre deux blocs (92) adjacents pour coopérer avec l'un ou l'autre fonction du sens de rotation du démarreur. 9. Démarreur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bloc amortisseur (92) est en matériau élastomère. 10. Démarreur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bloc amortisseur (92) comporte sur une face latérale d'orientation axiale des saillies (122), façon à fournir une capacité d'absorption d'énergie variable fonction de la compression du bloc amortisseur (92) selon une direction sensiblement tangentielle. 11. Démarreur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que plusieurs blocs amortisseurs (92) sont répartis angulairement. 12. Démarreur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les blocs amortisseurs (92) sont reliés entre pour constituer un manchon annulaire (106). 13. Démarreur selon l'une quelconque des revendications precédentes, caractérisé en ce qu'un anneau intermédiaire (90) interposé entre le disque (88) et l'organe élastique (112) en que le couple de frottement résistant entre l'anneau (90) le disque (88) est inférieur au couple entre le disque (88) la couronne (58). 14. Démarreur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'anneau (90) est arrêté en rotation par rapport au boîtier (24).