Brevet FR2882107A1 — publié le 20060818

DEMARREUR DU TYPE A ENGRENEMENT PERMANENT ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION 1. Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un démarreur du type à engrènement permanent pouvant être utilisé sur un véhicule. 2. Description de la technique apparentée Un démarreur du type à engrènement permanent permet de redémarrer un moteur avant que le moteur ne soit complètement arrêté, du fait qu'un pignon du démarreur est toujours engrené avec une couronne du moteur directement ou par l'intermédiaire d'un engrenage intermédiaire ou autre, comme décrit dans la demande de brevet japonais mise à la disposition du public N 2004-225 544. En outre, un véhicule muni du démarreur du type à engrènement permanent est silencieux par comparaison à un véhicule muni d'un démarreur du type à poussée électromagnétique classique configuré pour pousser son pignon à une position d'engagement avec une couronne du côté moteur lors du démarrage du moteur, du fait qu'aucun bruit d'engrènement ne se produit entre le pignon et la couronne. Dans le démarreur du type à engrènement permanent, lorsqu'un moteur commence une explosion complète, à la suite de quoi la vitesse de rotation du moteur dépasse celle du démarreur, le pignon est entraîné dans la couronne. A ce moment, l'armature du moteur électrique de démarreur peut être forcée à tourner à une vitesse élevée écale à la vitesse de rotation du moteur multipliée par un rapport de réduction entre la couronne et le pignon (en général de 8 à 15), et en outre par un rapport de réduction de vitesse d'un dispositif de réduction de vitesse interne lorsqu'il est compris dans le démarreur. Il en résulte que l'armature peut être brisée du fait de la force centrifuge. Pour éviter cela, un tel démarreur du type à engrènement permanent est muni d'un embrayage à roue libre configuré pour tourner à vide lorsque la vitesse de rotation du moteur dépasse celle du démarreur. Cependant, l'embrayage à roue libre ne permet pas de bloquer la transmission du couple du moteur au démarreur lorsque le moteur fonctionne dans le sens inverse, c'est-à-dire lorsque le moteur fonctionne avec son vilebrequin qui tourne dans le sens inverse, du fait que l'embrayage à roue libre accouple la couronne au pignon lorsque le moteur tourne dans le sens inverse. En conséquence, il existe une possibilité pour que l'armature soit forcée à tourner à une vitesse élevée et soit en conséquence rompue lorsque le moteur tourne dans le sens inverse. La rotation inverse d'un moteur peut se produire au cours de la période où le moteur est en cours d'arrêt, du fait que, lorsque le moteur est en cours d'arrêt, les mouvements de va-et-vient des pistons du moteur, avant qu'ils n'arrivent à des positions d'arrêt stable, dans les cylindres peuvent provoquer des fluctuations entre le sens normal et le sens inverse du mouvement de rotation du vilebrequin. Bien que l'embrayage à roue libre puisse bloquer la transmission de couple du moteur au démarreur lorsque le vilebrequin tourne dans le sens normal, il ne peut pas bloquer la transmission de couple du moteur au démarreur lorsque le vilebrequin tourne dans le sens inverse. Donc l'armature située derrière l'embrayage à roue libre, lorsque l'on observe depuis le côté du moteur, peut être forcée à tourner dans le sens inverse du fait de la fluctuation du mouvement de rotation du vilebrequin. Si la rotation inverse de l'armature se produit chaque fois que le moteur est arrêté, la durée de vie d'un balai du moteur électrique du démarreur est raccourcie. En outre, un bruit provoqué par le balai glissant sur un collecteur du moteur électrique de démarreur procure une sensation d'inconfort au conducteur. La rotation inverse du vilebrequin peut avoir lieu également lorsqu'un véhicule cale sur une route qui monte. Si un véhicule, dont le levier de sélection de rapport est dans une position de marche avant quelconque cale sur une route qui monte, et commence à reculer, un couple inverse est transmis des roues au moteur, à la suite de quoi le vilebrequin tourne dans le sens inverse. Ce couple inverse est transmis au démarreur par l'intermédiaire de l'embrayage à roue libre, et il s'ensuit que l'armature est amenée à tourner dans le sens inverse. La rotation inverse de l'armature du moteur électrique de démarreur se poursuit jusqu'à ce que le conducteur du véhicule appuie sur une pédale de frein ou une pédale d'embrayage. RESUME DE L'INVENTION La présente invention procure un démarreur du type à engrènement permanent comprenant: un moteur électrique de démarreur générant un couple au 5 niveau d'un arbre d'armature de celui-ci lorsqu'il est alimenté électriquement, un arbre de sortie couplé à l'arbre d'armature, un pignon disposé sur l'arbre de sortie et toujours engrené avec une roue d'engrenage du côté moteur, et un embrayage empêchant une rotation inverse configuré pour permettre à l'arbre d'armature de tourner dans un sens normal pour ainsi lancer un moteur dans son sens normal, et pour empêcher l'arbre d'armature d'être entraîné en rotation dans le sens inverse lorsque l'arbre de sortie se voit appliquer un couple inverse transmis par le moteur tournant dans le sens inverse. Avec la présente invention, il devient possible d'éviter que l'armature d'un moteur électrique de démarreur d'un démarreur du type à engrènement permanent ne tourne à une vitesse élevée dans le sens inverse du fait de l'action du couple inverse provoqué par la fluctuation du mouvement de rotation du vilebrequin d'un moteur d'un véhicule au cours de la période où le moteur est en cours d'arrêt, ou par le déplacement vers l'arrière du véhicule lorsqu'il a calé. Donc, avec la présente invention, la rupture de l'armature, et la réduction de la durée de vie d'un balai du moteur électrique de démarreur peuvent être empêchées. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Dans les dessins annexés. La figure 1 est une vue en demi-coupe transversale longitudinale d'un démarreur du type à engrènement permanent conforme à un mode de réalisation de l'invention, La figure 2 est une vue en coupe transversale partielle du démarreur du type à engrènement permanent représentant des structures d'un dispositif de réduction de vitesse et de son embrayage empêchant. une rotation inverse, La figure 3 est une vue en coupe transversale partielle de l'embrayage empêchant une rotation inverse représentant une chambre de came de celui-ci, La figure 4 est une vue en coupe transversale de l'embrayage empêchant une rotation inverse dans un état où un moteur est lancé, et La figure 5 est une vue en coupe transversale de l'embrayage 5 empêchant une rotation inverse dans un état où le moteur tourne dans un sens inverse. MODES DE REALISATION PREFERES DE L'INVENTION La figure 1 est une vue en demi-coupe transversale 10 longitudinale d'un démarreur du type à engrènement permanent 1 conforme à un mode de réalisation de l'invention. Le démarreur 1 comprend un moteur électrique de démarreur 3 générant un couple au niveau de son armature 2, un relais électromagnétique 4 destiné à ouvrir et fermer un contact principal d'un circuit d'alimentation (non représenté) du moteur électrique de démarreur 3, un dispositif de réduction de vitesse 6 destiné à réduire la vitesse de rotation de l'armature 2 et à la transmettre à un arbre de sortie 5, un pignon 7 supporté par l'arbre de sortie 5, et un embrayage empêchant une rotation inverse 8 destiné à empêcher que l'armature 2 ne soit entraînée en rotation dans un sens opposé au sens dans lequel l'armature 2 tourne au moment du démarrage du moteur. Le moteur électrique 3 comprend un générateur de champ constitué par une pluralité d'aimants permanents 10 montés à des intervalles réguliers sur une périphérie intérieure d'une culasse 9 formant un circuit magnétique, l'armature 2 installée avec possibilité de rotation à l'intérieur de la culasse 9, et un balai 12 qui est en contact glissant avec un collecteur 11 disposé dans l'armature 2. Lorsque le contact principal est fermé par le relais électromagnétique 4, le moteur 3 est alimenté électriquement par une batterie de véhicule (non représentée) pour générer ainsi un couple au niveau de l'armature 2. Les aimants permanents 10 peuvent être remplacés par une bobine de champ. Le relais électromagnétique 4 comprend un électroaimant qui génère une force électromagnétique lorsqu'il reçoit un courant provenant de la batterie du véhicule pour fermer le contact principal. Comme indiqué sur la figure 2, le dispositif de réduction de vitesse est constitué par une roue solaire 14 formée dans une extrémité d'un arbre rotatif 13 de l'armature 2 (appelé "arbre d'armature" ci-après) , un engrenage annulaire 15 dont la rotation est restreinte par un dispositif d'absorption de choc 18, une pluralité d'engrenages satellites 16 s'engrenant avec la roue solaire 14 et l'engrenage annulaire 15. Lorsque l'armature 2 tourne dans un état où l'engrenage annulaire 15 est empêché de tourner, la rotation de l'armature 2 est transmise aux engrenages satellites 16 par l'intermédiaire de la roue solaire 14, en conséquence de quoi les engrenages satellites 16 tournent autour de la roue solaire 14. Le mouvement orbital des engrenages satellites 16 est transmis à l'arbre de sortie 5 par l'intermédiaire d'un arbre de transmission 17 qui supporte avec possibilité de rotation les engrenages satellites 16. Comme indiqué sur la figure 2, le dispositif d'absorption de choc 18 est constitué par un disque fixe 21 installé de manière fixe sur un boîtier central 20, un disque rotatif 22 placé entre le boîtier central 20 et le disque fixe 21 et s'engrenant avec l'engrenage annulaire 15 du dispositif de réduction de vitesse 6, et un ressort à disque 23 sollicitant le disque rotatif 22 vers le boîtier central 20 par l'intermédiaire du disque fixe 21. Le disque rotatif 22 est empêché de tourner par frottement avec le disque fixe 21 et le boîtier central 20 qui servent de plateau de friction. Lorsqu'un couple excessif supérieur à un couple de maintien du disque rotatif 22 est appliqué à l'engrenage annulaire 15, l'engrenage annulaire 15 peut tourner du fait que le disque rotatif 22 tourne en s'opposant au frottement avec le disque fixe 21 et le boîtier central 20, de sorte que le couple excessif peut être absorbé. L'arbre de sortie 5 qui est disposé coaxialement avec l'arbre d'armature 13, est supporté avec possibilité de rotation par un boîtier avant 19 par l'intermédiaire d'un roulement 24 à une extrémité de celui-ci, et accouplé à l'arbre d'armature 13 par l'intermédiaire du dispositif de réduction de vitesse 6 à son autre extrémité. Le pignon 7, qui est relié par cannelure à l'arbre de sortie 5, est engrené de façon permanente avec la couronne 26 du moteur. L'embrayage empêchant une rotation inverse 8 est constitué par une partie extérieure d'embrayage 26 disposée de manière fixe entre le boîtier central 20 et la culasse 9, une partie intérieure d'embrayage 27 disposée sur l'arbre d'armature 13, des galets d'embrayage 29 disposés dans les chambres de came 28 (se reporter à la figure 3) formés entre la partie extérieur d'embrayage 26 et la partie intérieure d'embrayage 27, et des ressorts 30 sollicitant les galets d'embrayage 29 vers des parties à hauteur plus haute dans les chambres de came 28. Comme indiqué sur la figure 3, la chambre de came 28 est formée pour présenter une forme du type coin dont la hauteur (la distance d'intervalle entre la périphérie extérieure de la partie intérieure d'embrayage 27 et la périphérie intérieure de la partie extérieure d'embrayage 26) diminue progressivement le long de sa direction circonférentielle. La hauteur de la chambre de came 28 est plus grande que le diamètre du galet d'embrayage 29 au niveau de sa partie du côté droit comme observé sur la figure 3, et plus petite que le diamètre du galet d'embrayage 29 au niveau de sa partie du côté gauche, comme observé sur la figure 3. Comme indiqué sur la figure 4, lorsque la partie intérieure d'embrayage 27 tourne dans le sens des aiguilles d'une montre représenté par une flèche sur cette figure, le galet d'embrayage 29 se déplace vers la partie latérale droite où il peut tourner librement, en conséquence de quoi la partie intérieure d'embrayage 27 peut continuer à tourner. Par ailleurs, comme indiqué sur la figure 5, lorsque la partie intérieure d'embrayage 27 tourne dans le sens inverse des aiguilles d'une montre indiqué par une flèche sur cette figuré, le galet d'embrayage 29 se déplace vers la partie de côté gauche où il est bloqué entre la partie extérieure d'embrayage 26 et la partie intérieure d'embrayage 27, en conséquence de quoi la partie intérieure d'embrayage 27 est empêchée de tourner. L'embrayage empêchant une rotation inverse 8 est configuré de sorte que ses galets d'embrayage 29 tournent à vide pour permettre à la partie intérieure d'embrayage 27 de tourner dans le sens normal de sorte que le couple de l'armature 2 tournant dans le sens normal est transmis à l'arbre de sortie 5 par l'intermédiaire du dispositif de réduction de vitesse 6 pour lancer ainsi le moteur, et que les galets d'embrayage 29 sont bloqués pour empêcher la partie intérieure d'embrayage 27 de tourner dans le sens inverse afin d'empêcher qu'un couple inverse ne soit transmis du moteur à l'armature 2. Ensuite, le fonctionnement du démarreur 1 présentant la 40 structure décrite ci-dessus est expliqué. Lorsque le contact principal du moteur électrique 3 est fermé par le relais électromagnétique 4, un courant circule dans l'armature 2 en provenance de la batterie du véhicule, et il en résulte qu'un couple est développé au niveau de l'armature 2. Comme expliqué ci-dessus, lorsque l'armature 2 tourne dans le sens normal, l'armature 2 n'est pas empêchée de tourner par l'embrayage empêchant une rotation inverse 8, puisque les galets d'embrayage 29 tournent à vide à ce moment. En conséquence, la rotation de l'armature 2 est transmise à l'arbre de sortie 5 par l'intermédiaire du dispositif de réduction de vitesse 6, et est en outre transmise à la couronne 25 par l'intermédiaire du pignon 7 pour ainsi démarrer le moteur. Après que le moteur est lancé, l'embrayage à roue libre (non représenté) empêche que la rotation dans le sens normal du vilebrequin soit transmise à la couronne 25 pour éviter ainsi que l'armature 2 ne soit entraînée en rotation. Il est évident que, lorsque le vilebrequin tourne dans le sens inverse, l'embrayage empêchant une rotation inverse 8 agit pour empêcher la partie intérieure d'embrayage 27 d'être entraînée en rotation afin d'éviter que l'armature 2 ne soit entraînée en rotation dans le sens inverse. Avec le présent mode de réalisation, il devient possible d'éviter que l'armature 2 ne soit entraînée en rotation dans le sens inverse à une vitesse élevée du fait de l'action du couple inverse provoqué par la fluctuation du mouvement de rotation du vilebrequin au cours de la période où le moteur est en cours d'arrêt, ou bien par le déplacement vers l'arrière du véhicule qui a calé. Donc, avec le présent mode de réalisation, la rupture de l'armature 2, et la réduction de la durée de vie du balai 12 peuvent être empêchées. Dans le démarreur 1 de ce mode de réalisation, comme l'embrayage empêchant une rotation inverse 8 est disposé sur l'arbre d'armature 13 qui est disposé, lorsque l'on observe depuis le côté du moteur, en aval du dispositif de réduction de vitesse 6 qui réduit un couple qui est transmis du moteur à l'arbre d'armature 13 par le biais de son rapport de réduction de vitesse, l'embrayage empêchant une rotation inverse 8 peut présenter une faible capacité de couple et en conséquence une petite structure par comparaison à un cas où l'embrayage empêchant une rotation inverse 8 est disposé en amont du dispositif de réduction de vitesse 6. En outre, comme le démarreur 1 de ce mode de réalisation est muni du dispositif d'absorption de choc 18 qui absorbe un couple excessif plus grand que le couple de maintien du disque rotatif 22 et transmis depuis le moteur, divers composants disposés entre la couronne 25 et l'arbre de sortie 5 peuvent présenter de faibles résistances et de petites structures sans diminuer la fiabilité du démarreur 1. Comme le pignon 7 est toujours engrené avec la couronne 25, le démarreur 1 de ce mode de réalisation peut redémarrer un moteur de véhicule rapidement, et présente l'avantage supplémentaire d'être silencieux du fait qu'aucun bruit d'engrènement ne se produit entre le pignon 7 et la couronne 25. Le démarreur 1 de ce mode de réalisation peut également éliminer le bruit qui avait lieu précédemment lorsque le véhicule est arrêté en amenant l'armature 2 à tourner dans le sens inverse et en amenant en conséquence le balai 12 à glisser sur le collecteur 11. En conséquence, le démarreur 1 de ce mode de réalisation peut être utilisé de manière avantageuse dans un véhicule muni d'un système d'arrêt/redémarrage de moteur automatique (appelé également "système d'arrêt au ralenti" ou "système de fonctionnement économique") qui arrête automatiquement un moteur de véhicule lorsque le véhicule est arrêté à un feu rouge ou par un embouteillage, et redémarre automatiquement le moteur peu de temps après cela, du fait que la fréquence du redémarrage du moteur est beaucoup plus grande par comparaison à un cas où le véhicule n'est pas muni d'un tel système. Dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, l'embrayage à roue libre configu:ré pour tourner à vide lorsque la vitesse de rotation du moteur dépasse celle du démarreur peut être disposé à l'intérieur d'une démarreur au lieu d'être disposé entre le vilebrequin et la couronne 25. Par exemple, il peut être rendu solidaire du pignon 7 sur l'arbre de sortie 5. Le pignon 7 peut être formé de manière solidaire de l'arbre de sortie 5 lorsque l'embrayage à roue libre est disposé entre le vilebrequin et la couronne 25 comme cela est le cas avec le mode de réalisation, du fait qu'il n'est pas nécessaire de déplacer le pignon 7 dans la direction axiale de l'arbre de sortie 5, à la différence d'un démarreur du type à poussée électromagnétique classique configuré pour pousser son pignon dans une position d'engrènement avec une couronne du côté moteur. Les modes de réalisation préférés expliqués ci-dessus sont des exemples de l'invention de la présente demande qui est décrite seulement par les revendications annexées ci-dessous. On doit comprendre que des modifications des modes de réalisation préférés peuvent être apportées comme cela viendrait à l'esprit de l'homme de l'art. i REVENDICATIONS 1. Démarreur du type à engrènement permanent (1), caractérisé en ce qu'il comprend: un moteur électrique de démarreur (3) générant un couple au niveau de son arbre d'armature (13) lorsqu'il est alimenté électriquement, un arbre de sortie (5) accouplé audit arbre d'armature (13), un pignon (7) disposé sur ledit arbre de sortie (5) et toujours engrené avec une roue d'engrenage du côté moteur, et un embrayage empêchant une rotation inverse (8) configuré pour permettre que ledit arbre d'armature (13) tourne dans le sens normal pour ainsi lancer un moteur dans le sens normal, et pour empêcher que ledit arbre d'armature {13) ne soit entraîné en rotation dans le sens inverse lorsque ledit arbre de sortie (5) se voit appliquer un couple inverse transmis depuis ledit moteur tournant dans un sens inverse. 2. Démarreur du type à engrènement permanent (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit arbre d'armature (13) et ledit arbre de sortie (5) sont accouplés l'un à l'autre par l'intermédiaire d'un dispositif de réduction de vitesse (6) configuré pour transmettre une rotation dudit arbre d'armature (13) audit arbre de sortie (5) tout en réduisant la vitesse de ladite rotation, ledit embrayage empêchant une rotation inverse (8) étant disposé sur ledit arbre d'armature (13) et configuré pour empêcher que ledit arbre d'armature (13) ne soit entraîné en rotation dans le sens inverse lorsque ledit couple inverse est transmis audit embrayage empêchant une rotation inverse (8) par l'intermédiaire dudit dispositif de réduction de vitesse (6). 3. Démarreur du type à engrènement permanent (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit embrayage empêchant une rotation inverse (8) comprend une partie extérieure d'embrayage fixe (26), une partie intérieure d'embrayage (27) disposée sur ledit arbre d'armature (13), et des galets d'embrayage (29) disposés entre ladite partie extérieure d'embrayage fixe (26) et ladite partie intérieure d'embrayage (27), ledit embrayage empêchant une rotation inverse (8) étant configuré de sorte que lesdits galets d'embrayage (29) tournent à vide pour permettre que ladite partie intérieure d'embrayage (27) tourne lorsque ledit arbre d'armature (13) tourne dans le sens normal pour lancer ledit moteur, et sont bloqués dans un intervalle entre ladite partie extérieure d'embrayage fixe (26) et ladite partie intérieure d'embrayage (27) pour empêcher que ladite partie intérieure d'embrayage {27) ne tourne de sorte que ledit arbre d'armature (13) est empêché d'être entraîné en rotation dans le sens inverse sous l'action dudit couple inverse. 4. Démarreur du type à engrènement permanent (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit dispositif de réduction de vitesse (6) est muni d'un dispositif d'absorption de choc (18) destiné à absorber un couple plus grand qu'un couple prédéterminé transmis depuis ledit moteur audit arbre de sortie (5). 5. Démarreur du type à engrènement permanent (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit dispositif de réduction de vitesse (6) est muni d'un dispositif d'absorption de choc (18) destiné à absorber un couple plus grand qu'un couple prédéterminé transmis depuis ledit moteur audit arbre de sortie (5). 6. Démarreur du type à engrènement permanent (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit dispositif de réduction de vitesse (6) comprend une roue solaire (14) formée dans une première extrémité dudit arbre d'armature (13), un engrenage annulaire (15) coaxial avec ladite roue solaire (14), et une pluralité d'engrenages satellites (16) s'engrenant avec ladite roue solaire (14) et ledit engrenage annulaire (15), un mouvement orbital desdits engrenages satellites {16) autour de ladite roue solaire (14) résultant de la rotation dudit arbre d'armature (13) étant transmis audit arbre de sortie (5), et où ledit dispositif d'absorption de choc comprend un disque rotatif (22) accouplé audit engrenage annulaire (15), et un plateau de friction fixe (20) qui est en contact de friction avec ledit disque rotatif (22). z 7. Démarreur du type à engrènement permanent (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit dispositif de réduction de vitesse (6) comprend une roue solaire (14) formée dans une première extrémité dudit arbre d'armature (13), un engrenage annulaire (15) coaxial avec ladite roue solaire (14), et une pluralité d'engrenages satellites (16) s'engrenant avec ladite roue solaire (14) et ledit engrenage annulaire (15), un mouvement orbital desdits engrenages satellites (16) autour de ladite roue solaire (14) résultant de la rotation dudit arbre d'armature (13) étant transmis audit arbre de sortie (5), et où ledit dispositif d'absorption de choc comprend un disque rotatif (22) couplé audit engrenage annulaire (15), et un plateau de friction fixe (20) qui est en contact de friction avec ledit disque rotatif (22). 8. Démarreur du type à engrènement permanent (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un embrayage à roue libre solidaire dudit pignon (7) sur ledit arbre de sortie (5), ledit embrayage à roue libre étant configuré pour permettre une transmission de couple dudit arbre de sortie (5) audit pignon (7) lorsque la vitesse de rotation dudit arbre de sortie (5) est supérieure à la vitesse de rotation dudit pignon (7), et pour bloquer la transmission du couple dudit pignon (7) audit arbre de sortie (5) lorsque ladite vitesse de rotation dudit pignon (7) est supérieure à ladite vitesse de rotation dudit arbre de sortie (5). 9. Démarreur du type à engrènement permanent (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un circuit d'alimentation commandant l'alimentation dudit moteur électrique de démarreur (3) conformément à une commande reçue d'un système externe d'arrêt/redémarrage automatique de moteur.