Brevet FR2843427A1 — publié le 20040213

Démarreur à contacteur déporté sur le palier arrière du moteur électrique. Domaine technique de l'invention L'invention concerne un démarreur électrique pour entraîner une couronne dentée de démarrage d'un moteur à combustion de véhicule automobile, ledit démarreur comprenant: - un moteur électrique accouplé à un arbre de sortie associé à un lanceur équipé d'un pignon et d'un dispositif de transmission débrayable, - un premier levier d'actionnement du lanceur entre une position de repos dans lequel il est désengagé de la couronne dentée, et une position de travail dans laquelle il engrène avec ladite couronne, - et un contacteur électromagnétique ayant des moyens pour l'alimentation du moteur électrique, et pour commander le mouvement du premier levier 20 d'actionnement pendant la phase de démarrage, ledit contacteur étant agencé à l'arrière du moteur électrique et en liaison avec le premier levier par un mécanisme de renvoi. tat de la technique Les démarreurs comportent généralement un contacteur électromagnétique dont le rôle est de permettre: - I'engagement du pignon dans la couronne dentée d'entraînement au moment du démarrage, ainsi que son désengagement après le démarrage, - et l'alimentation en courant du moteur électrique. Usuellement, le contacteur est constitué d'un solénode actionnant un noyau 10 plongeur, qui en se déplaçant, ferme un contact électrique pour l'alimentation du moteur, et tire sur un levier d'actionnement qui propulse le pignon dans la couronne dentée de démarrage. Le contacteur de forme générale cylindrique, est situé à proximité du moteur 15 électrique, en s'étendant parallèlement à ce dernier. Il est fixé sur le palier qui supporte le pignon, et qui sert aussi à fixer le démarreur sur le moteur thermique. Un tel contacteur connu forme une protubérance au-dessus du moteur 20 électrique. Or le démarreur est souvent situé à proximité des tubulures d'admission ou d'échappement du moteur thermique. En vue d'une réduction des émissions polluantes du moteur à combustion, ces tubulures nécessitent un encombrement plus important, réduisant ainsi la place disponible pour l'emplacement du démarreur. La position de son contacteur devient alors gênante (voir document FR-A-2795884). Ce problème est encore accru pour un moteur en V o les tubulures 5 d'admission et d'échappement sont situées ensemble sur chacun des côtés du moteur à combustion. L'encombrement pris par ces deux éléments est le plus grand vers l'extrémité du bloc-moteur, là o est fixé le démarreur, en raison de la section des tubulures et des colliers de raccordement. Une solution connue consiste à déporter le contacteur vers l'arrière du démarreur comme décrit dans le brevet FR 1 105 688. Le contacteur est fixé à l'arrière du démarreur sur une bride liée à la carcasse du moteur électrique.Un système de barre de renvoi permet d'actionner le pignon du lanceur en translation Cette barre s'étend à l'intérieur de l'enveloppe du moteur électrique 15. Un tel dispositif dégage une place importante du côté de la fixation du démarreur, mais ce gain de place n'affecte que la partie avant du démarreur, ce qui est insuffisant pour les moteurs actuels. Selon le document EP 867613, le contacteur est agencé coaxialement entre le 20 lanceur et le réducteur du moteur électrique. Une troisième solution connue consiste à utiliser un système d'actionnement du pignon qui réduit les efforts à vaincre par un contacteur de petite taille placé à l'arrière. Cette architecture est décrite dans le brevet EP 771 947. On obtient ainsi un démarreur de forme globalement coaxiale. Mais ces deux dernières solutions nécessitent de nombreuses pièces spécifiques liées à cette architecture. Il en résulte des investissements industriels lourds pour la conception du moteur électrique et du contacteur, qui augmentent le prix de revient du démarreur. Objet de l'invention L'objet de l'invention consiste à réaliser un démarreur pour moteur de combustion interne, ayant un contacteur déporté, et utilisant des éléments standards pour l'entraînement du lanceur et l'alimentation du moteur électrique. Le démarreur selon l'invention est caractérisé en ce que le contacteur est disposé au voisinage de la face frontale du palier arrière en s'étendant perpendiculairement à l'axe longitudinal du moteur électrique à l'opposé du lanceur. Le noyau mobile du contacteur est alors relié au premier levier d'actionnement du lanceur par l'intermédiaire d'un deuxième levier de 20 commande faisant partie du mécanisme de renvoi. La présence du mécanisme de renvoi à double levier entre le contacteur et le lanceur permet d'utiliser des éléments standards pour la conception du démarreur. D'autres caractéristiques peuvent être utilisées séparément ou en combinaison - le mécanisme de renvoi comporte une tige rectiligne intercalée entre le premier levier et le deuxième levier, et s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal; - la tige du mécanisme de renvoi se trouve à l'extérieur du stator du moteur 10 électrique; - le premier levier est monté à pivotement sur un axe calé dans le support du démarreur, et comporte des bras de leviers sensiblement alignés dont le rapport R1 des longueurs L1/L2 est compris entre 1 et 3, I'un des bras de longueur L2 étant situé du côté du mécanisme de renvoi; - le deuxième levier coudé est monté à pivotement sur un axe fixe solidaire du support du contacteur, et comporte deux bras de leviers faisant un angle compris entre 60 et 120 et dont le rapport R2 des longueurs L3/L4 est compris entre 0,4 et 1,5; - le mécanisme de renvoi comporte des moyens de réglage pour ajuster la 20 course en translation du lanceur; - la tige du mécanisme de renvoi est subdivisée en deux parties agencées pour faire varier la longueur de ladite tige; - le rapport global des deux leviers est compris entre 1,2 et 2,5; - le capot est fixé sur le support du contacteur pour protéger les leviers, la tige du mécanisme de renvoi, et le noyau mobile; - le support et le palier arrière forment une pièce monobloc. Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, 10 dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe du démarreur équipé du contacteur déporté selon l'invention; - la figure 2A montre une vue en élévation du support du contacteur; - la figure 2B est une vue en coupe du deuxième levier monté sur le support du contacteur; - la figure 3A représente une vue de profil du démarreur et du capot de protection; - la figure 3B montrent deux demi vues en coupe selon les lignes X et Y de 20 la figure 3A. Description d'un mode particulier de réalisation. L'idée consiste à placer le contacteur 6 à l'arrière du démarreur, perpendiculairement à l'axe longitudinal du moteur électrique M, et d'actionner 5 le pignon du lanceur 30 par une tige de renvoi 40 à double levier 20, 50, tel que décrit en figure 1. Un tel démarreur est conçu pour conserver un contacteur 6 standard et un moteur électrique M standard, afin de réduire son cot de production et de limiter les investissements spécifiques à ce type de machine. Sur la figure 1, un levier 20 d'actionnement du lanceur 30 pivote sur l'axe 20a, et présente une forme de fourche dont les deux dents comportent à leurs extrémités des patins 20b. Ces derniers sont disposés entre deux faces frontales 30a et 30b ménagées sur le lanceur 30, lequel peut ainsi être déplacé en translation de la position repos (représentée sur la figure 1) vers la position 15 de travail (contre la butée 31) et inversement. L'extrémité opposée 20c est liée par une articulation à une tige de renvoi 40 rectiligne. Cette liaison pourra se faire avantageusement par encliquetage. Le lanceur 30 est équipé du pignon et d'un dispositif de transmission 20 débrayable, notamment à roue libre ou à embrayage conique. Le premier levier 20 d'actionnement du lanceur 30 est conformé selon un levier d'un démarreur conventionnel, et peut être réalisé avec tous les détails de formes connues pour cette fonction. Dans l'exemple de réalisation de la figure 1, I'axe 20a est constitué par deux protubérances cylindriques latérales venant directement de moulage avec le levier 20. Cet axe pivote dans des cavités logées dans le support 5 du démarreur, lequel est fixé sur une partie fixe du véhicule automobile. Le rapport de levier R1 est défini par le rapport des longueurs L1/L2 qui sont respectivement les distances entre les centres de 20a à 20b, et 20a à 20c. Le rapport de levier R1 est compris de préférence entre 1 et 3 pour ce type de 10 démarreur. Un second levier 50 d'actionnement est monté à pivotement sur un axe fixe 60. Une des extrémités du levier 50 est liée au noyau mobile 3 du contacteur 6 d'une façon similaire à celle utilisée sur les démarreurs conventionnels: Le contact 50a avec des éléments d'accrochage de l'axe du noyau mobile 3 est constitué à titre d'exemple par une goupille transversale, permettant l'entraînement du levier 50 lorsque le noyau mobile 3 se déplace vers le noyau fixe 51 du contacteur 6. Les deux leviers 20, 50 sont avantageusement en matière plastique pour réduire le bruit. L'autre extrémité 50b du deuxième levier 50 est liée par une articulation à la tige de renvoi 40. L'angle formé entre le bras reliant 50a et 60 et le bras reliant 50b et 60 est compris entre 60 et 120 , de préférence de l'ordre de 90 , afin d'assurer la transformation du mouvement de translation du noyau mobile 3 5 perpendiculaire à l'axe longitudinal du démarreur, en un mouvement de translation de la tige de renvoi 40 s'étendant parallèlement à l'axe du démarreur. Le rapport de levier R2 est exprimé par le rapport des longueurs L3/L4 qui sont 10 respectivement les distances entre les centres 60 à 50b et 60 à 50a. En pratique, un rapport compris entre 0.4 et 1.5 est bien adapté à ce type de démarreur. Le contacteur 6 est monté sur un support 70, et est fixé à l'aide de vis 15 analogues à celle utilisées sur le démarreur standard pour la fixation sur le support 5 de démarreur. Le contacteur 6 est lui-même un contacteur standard à deux bobines L1, L2 d'excitation coaxiales, et un système de contacts CP de puissance pour l'alimentation du moteur électrique M. Sur les figures 2A et 2B, le support 70 du contacteur 6 est constitué par une première plaque 70a disposée parallèlement à la face frontale du palier arrière 7 du moteur électrique M, et fixée sur celui-ci par empilage à l'aide de tirants 8 d'assemblage passant dans des trous 70e. Des éléments de centrage (non représentés) coopérant avec le palier arrière 7, peuvent être ajoutés pour assurer un positionnement coaxial avec le reste du démarreur. Le moteur électrique M, y compris son palier arrière 7, sont des éléments standards de démarreurs conventionnels. Une deuxième plaque 70b provenant d'une extension perpendiculaire de la première plaque 70a permet le positionnement et la fixation du contacteur 6 comme sur un support de démarreur conventionnel. Un trou 70g sert d'élément d'emboîtage du contacteur 6, et d'autres trous (non représentés) servent au 10 passage des vis de fixation. Des nervures permettent de rigidifier la plaque 70b. L'exemple considéré décrit un support 70 monobloc obtenu par fonderie. Mais on peut concevoir cette pièce en plusieurs parties obtenues par découpage et pliage, et assemblées par soudage ou rivetage. Deux autres extensions 70c 15 parallèles entre elles et à l'axe du contacteur 6, permettent le passage du deuxième levier 50 et du noyau mobile 3. Deux trous 70d sont destinés à recevoir les extrémités de l'axe 60. Des détails annexes sont ménagés sur le support 70 du contacteur 6 de façon 20 à bien s'adapter aux pièces existantes du démarreur standard; par exemple, un trou 70f permet le passage de la protubérance centrale du palier arrière 7, ce qui permet de gagner en longueur axiale totale du démarreur. La périphérie de la première plaque 70a a une forme particulière pour recevoir un capot qui sera décrit par la suite. Le palier arrière 7 et le support 70 du contacteur 6 peuvent être réalisés en une 5 seule pièce pour assurer la compatibilité de montage avec les autres composants standards du moteur électrique M. Un capot 80 est clipsé ou vissé sur le support 70 pour protéger le contacteur 6 et son dispositif d'actionnement vis-à-vis des poussières, des projections 10 diverses ainsi que des chocs d'objets extérieurs. Comme le montre la figure 3A, le capot 80 enveloppe toute la partie arrière du démarreur. Seule l'extrémité 6a du capot 80 est dépassante de façon à avoir accès aux bornes d'alimentation du démarreur. La fixation est ici assurée par 15 deux vis 10. Les têtes des tirants d'assemblage 8 sont protégées par le capot 80. Les deux tirants 8 ont été placés à proximité du contacteur 6 de façon à masquer les protubérances correspondantes en facilitant l'implantation du démarreur sur le 20 bloc moteur thermique. Sur la figure 3B, la vue en coupe X ( partie supérieure du dessin) montre l'utilisation de la paroi 80a comme organe d'arrêt axial de l'axe 60, ce dernier étant emmanché libre dans le support 70 et dans le deuxième levier 50 pour faciliter le montage. La paroi 80a enveloppe la partie dépassante du noyau mobile 3. La vue en coupe Y (partie inférieure du dessin) montre la paroi 80b du capot 80 qui enveloppe le contacteur 6, ainsi que la paroi 80c recouvrant la tranche du support 70 et l'extrémité du palier arrière 7, afin de limiter les infiltrations et la rétention d'eau ou de particules solides. Une extension 80c de section approximativement en U ( figure 1) recouvre et protège la tige de renvoi 40. Les branches du U sont orientées et plaquées contre le moteur électrique M du démarreur. Le positionnement et le maintien de l'extrémité du U côté support se fait par encastrement dans un logement 5a de fonderie du support 5. L'extrémité opposée peut être rapportée et 15 encliquetée sur le capot 80. Dans un autre type de réalisation, I'extension 80c et le capot 80 peuvent être une même pièce monobloc. Pour faciliter le mode d'obtention préférentiel par moulage, il est intéressant de relier cette extension au capot par une 20 articulation en paroi fine de façon à pouvoir mouler cette extension " à plat ", c'est-à-dire dans un plan parallèle à l'axe du contacteur 6, ce qui limite la hauteur du moule, et facilite le démoulage. Après moulage, I'extension est repliée à 90 pour lui donner sa position définitive par rapport au capot 80. On pourra avantageusement utiliser une fixation par encliquetage pour conserver l'extension 80c à l'état replié. Le fonctionnement du contacteur 6 déporté est le suivant: Lorsque les bobines L1, L2 contacteur 6 sont alimentées en courant par actionnement de la clé de contact, le noyau mobile 3 est déplacé par attraction magnétique contre le noyau fixe 51 en faisant pivoter le deuxième levier 50 dans le sens des aiguilles d'une montre. Le mouvement de pivotement 10 provoque une traction de la tige de renvoi 40 vers l'arrière, en entraînant le basculement du premier levier 20 dans le sens des aiguilles d'une montre, et le déplacement du pignon du lanceur 30 vers la couronne de démarrage. La fermeture des contacts de puissance CP provoque simultanément l'alimentation du moteur M. A l'arrêt du démarreur, les contacts CP s'ouvrent et le noyau mobile 3 est ramené en position écartée par un ressort de rappel 2, ce qui repousse le deuxième levier 50 en sens inverse des aiguilles d'une montre jusqu'à ce que le noyau mobile 3 prenne appui sur la face 50c du levier 50. La tige de renvoi 20 40 est poussée vers l'avant du démarreur, et le basculement du premier levier ramène le lanceur 30 en position de repos (montrée sur la figure 1). Au repos, la poussée du ressort de rappel 2 est suffisante pour maintenir le lanceur 30 en position malgré les vibrations axiales produites par le moteur thermique et le roulage du véhicule. Si on appelle Cnm la course du noyau mobile 3, et CI la course du lanceur 30, on a approximativement la relation suivante: Cl = Cnm x R1xR2 On choisira de préférence le rapport global R1xR2 voisin ou égal au rapport de levier du démarreur conventionnel standard, c'est-à-dire compris entre 1.2 et 10 2.5, ce qui permettra au démarreur selon l'invention, d'avoir des caractéristiques dynamiques similaires du point de courses et forces à celles d'un démarreur conventionnel. Il est donc possible d'utiliser le même contacteur 3, le même noyau mobile 3, et le même ressort de rappel 2. Des moyens de réglage peuvent éventuellement être utilisés pour ajuster les courses des différentes pièces mobiles de façon à pouvoir accepter de larges tolérances de fabrication, tout en garantissant un bon fonctionnement du démarreur. En particulier, on pourra concevoir une tige de renvoi 40 en deux parties vissables l'une dans l'autre, afin de régler la longueur de cette tige en 20 fonction des cotes réalisées sur les autres pièces. La présence du système de renvoi 40 à double levier 20, 50 procure les avantages suivants:: /' Faible investissement pour développer ce type de produit lorsque le démarreur standard équivalent est déjà produit en grande série. /' Peu de pièces nouvelles, et réduction de l'encombrement radial du démarreur. v' Faible surcot de ce démarreur par rapport au démarreur conventionnel. Revendications 1. Démarreur électrique pour entraîner une couronne dentée d'un moteur à combustion de véhicule automobile, ledit démarreur comprenant: - un moteur électrique (M) accouplé à un arbre de sortie associé à un lanceur (30) équipé d'un pignon et d'un dispositif de transmission 10 débrayable, - un premier levier (20) d'actionnement du lanceur (30) entre une position de repos dans lequel il est désengagé de la couronne dentée, et une position de travail dans laquelle il engrène avec ladite couronne, - et un contacteur (6) électromagnétique ayant des moyens pour 15 l'alimentation du moteur électrique (M), et pour commander le mouvement du premier levier (20) d'actionnement pendant la phase de démarrage, ledit contacteur étant agencé à l'arrière du moteur électrique (M) et en liaison avec le premier levier (20) par un mécanisme de renvoi, caractérisé en ce que le contacteur (6) est disposé au voisinage de la face 20 frontale du palier arrière (7) en s'étendant perpendiculairement à l'axe longitudinal du moteur électrique (M) à l'opposé du lanceur (30), et que le noyau mobile (3) du contacteur (6) est relié au premier levier (20) par l'intermédiaire d'un deuxième levier (50) de commande faisant partie du mécanisme de renvoi. 2. Démarreur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mécanisme de 5 renvoi comporte une tige (40) rectiligne intercalée entre le premier levier (20) et le deuxième levier (50), et s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal. 3. Démarreur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la tige (40) du mécanisme de renvoi se trouve à l'extérieur du stator du moteur électrique (M). 4. Démarreur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier levier (20) est monté à pivotement sur un axe (20a) calé dans le support (5) du démarreur, et comporte des bras de leviers (20a, 20b; 20a, 20c) dont le rapport R1 des longueurs L1/L2 est compris entre 1 et 3, I'un des bras (20a, 20c) de 15 longueur L2 étant situé du côté du mécanisme de renvoi. 5. Démarreur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les deux bras du premier levier (20) sont sensiblement alignés. 6. Démarreur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le deuxième levier (50) coudé est monté à pivotement sur un axe (60) fixe solidaire du support (70) du contacteur (6), et comporte deux bras de leviers (60, 50b; 60, 50a) faisant un angle compris entre 60 et 120 et dont le rapport R2 des longueurs L3/L4 est compris entre 0,4 et 1,5. 7. Démarreur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le mécanisme de 5 renvoi comporte des moyens de réglage pour ajuster la course en translation du lanceur (30). 8. Démarreur selon la revendication 7, caractérisé en ce que la tige (40) du mécanisme de renvoi est subdivisée en deux parties agencées pour faire varier 10 la longueur de ladite tige. 9. Démarreur selon les revendications 4 et 6, caractérisé en ce que le rapport global des deux leviers (20, 50) est compris entre 1,2 et 2,5. 10. Démarreur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le capot (80) est fixé sur le support (70) du contacteur (6) pour protéger les leviers (20, 50), la tige (40) du mécanisme de renvoi, et le noyau mobile (3). 11. Démarreur selon ia revendication 10, caractérisé en ce que le support (70) 20 et le palier arrière (7) forment une pièce monobloc.