Brevet FR2883408A1 — publié le 20060922

COMMUTATEUR ELECTROMAGNETIQUE COMPORTANT UN ELEMENT TAMPON POUR ATTENUER LE CHOC DE RETOUR DU NOYAU PLONGEUR ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION 1. Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un commutateur électromagnétique destiné à fermer et ouvrir des contacts d'un circuit électrique. 2. Description de la technique apparentée Dans un démarreur destiné à lancer un moteur à combustion interne monté sur un véhicule automobile, un commutateur électromagnétique destiné à fournir un courant à un moteur électrique et à déplacer un noyau plongeur qui entraîne un pignon dans une position d'engrènement avec une couronne de train planétaire du moteur est couramment utilisé. En outre, un commutateur électromagnétique qui n'actionne qu'un commutateur de contact d'un moteur de démarreur sans entraîner un pignon est décrit dans le document JP-A-2004-207 134. Une partie essentielle du commutateur électromagnétique décrit dans le document JP-A-2004-207 134 est représentée sur la figure 4 annexée à ce document. Dans ce commutateur électromagnétique, un noyau plongeur 110 est entraîné vers le haut contre une force de sollicitation d'un ressort de rappel lorsqu'une bobine d'excitation 100 est excitée. Lorsque la bobine d'excitation 100 est désexcitée, le noyau plongeur 110 est repoussé vers sa position initiale par le ressort de rappel. Un élément tampon 130 (un élément élastique tel qu'un élément de caoutchouc) monté sur un élément d'arrêt 120 est frappé par un noyau plongeur 110 lorsqu'il revient à sa position initiale. Le choc et des bruits d'impact sont absorbés ou atténués par l'élément tampon. Cependant, =L'élément tampon 130 peut devenir collant dans certaines conditions climatiques, et l'extrémité inférieure du noyau plongeur colle à l'élément tampon 130. Si cela arrive, le noyau plongeur 110 ne peut plus être entraîné vers le haut par une force magnétique de la bobine d'excitation 100, et le moteur de démarreur ne peut pas être entraîné. RESUME DE L'INVENTION La présente invention a été faite au vu des problèmes 40 mentionnés ci-dessus et un but de la présente invention consiste à procurer un commutateur électromagnétique amélioré, dans lequel le noyau plongeur est empêché de coller à l'élément tampon tout en atténuant de manière sûre l'impact du choc du tampon plongeur par le biais de l'élément tampon. Le commutateur électromagnétique conforme à la présente invention est utilisé pour ouvrir et fermer un commutateur principal destiné à fournir une alimentation électrique à un dispositif électrique tel qu'un moteur de démarreur destiné à lancer un moteur à combustion interne. Le commutateur électromagnétique comprend un boîtier de commutateur dans lequel une bobine d'excitation est disposée, un noyau plongeur disposé avec possibilité de coulisser dans un alésage intérieur de la bobine d'excitation, un ressort de rappel destiné à solliciter le noyau plongeur vers sa position initiale, un élément d'arrêt disposé à une extrémité inférieure du boîtier de commutateur afin de définir la position initiale du noyau plongeur, un élément tampon fait d'un matériau élastique tel que du caoutchouc disposé dans un espace en creux de l'élément d'arrêt, et une plaque faite d'un matériau non magnétique reliée à l'élément tampon. Lorsque la bobine d'excitation est excitée, le noyau plongeur est entraîné vers le haut par la force magnétique générée dans la bobine d'excitation, et en conséquence le commutateur principal est fermé. Lorsque la bobine d'excitation est désexcitée, le noyau plongeur est poussé vers le bas par une force de sollicitation du ressort de rappel, et en conséquence le commutateur principal est ouvert. L'extrémité inférieure du noyau plongeur frappe la plaque faite d'un matériau non magnétique recouvrant l'élément tampon dans une course vers le bas du noyau plongeur. Le noyau plongeur repose sur la plaque après l'avoir frappée. L'élément de butée est relié au boîtier de commutateur par la mise en butée d'une surface de mise en butée de l'élément d'arrêt avec une paroi inférieure du boîtier de commutateur. L'élément d'arrêt comporte une partie en creux, dans laquelle l'élément tampon et la plaque sont disposés. La plaque est fermement reliée à l'élément tampon en insérant en force une protubérance centrale de l'élément tampon dans un trou central de la plaque. Une périphérie extérieure de l'élément tampon est prise en sandwich entre le boîtier de commutateur et l'élément d'arrêt. Un espace creux est formé dans le noyau plongeur de sorte que la protubérance centrale de l'élément tampon soit logée dans l'espace creux lorsque le noyau plongeur repose sur la plaque. Un trou ou des trous traversants peuvent être formés dans l'élément tampon de sorte qu'un espace de piston au-dessous du noyau communique avec un espace de coin au niveau d'un coin inférieur de l'élément tampon. Conformément à la présente invention, l'élément tampon est recouvert d'une plaque qui est frappée par le noyau plongeur lorsque le noyau plongeur revient à sa position initiale. Un choc et des bruits provoqués par le noyau plongeur sont atténués par l'élément tampon fait d'un matériau élastique tel que du caoutchouc, et la plaque recouvrant l'élément tampon empêche le noyau plongeur de coller à l'élément tampon. En outre, comme la plaque est faite d'un matériau non métallique, le noyau plongeur est doucement séparé de la plaque sans être attiré vers elle. D'autres buts et caractéristiques de la présente invention deviendront plus facilement évidents à partir d'une meilleure compréhension du mode de réalisation préféré décrit ci-dessous en faisant référence aux dessins suivants. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure 1 est une vue en coupe transversale représentant un commutateur électromagnétique conforme à la présente invention, La figure 2 est une vue en coupe transversale représentant une partie pertinente du commutateur électromagnétique à une échelle agrandie, La figure 3A est une vue en plan représentant une forme modifiée d'un élément tampon utilisé dans le commutateur 30 électromagnétique, La figure 3B est une vue en coupe transversale montrant l'élément tampon représenté sur la figure 3A, et La figure 4 est une vue en coupe transversale représentant un commutateur électromagnétique classique. DESCRIPTION DETAILLEE DU MODE DE REALISATION PREFERE Un mode de réalisation préféré de la présente invention sera décrit en faisant: référence aux dessins annexés. Un commutateur électromagnétique 1 représenté sur la figure 1 est utilisé dans un démarreur pour fermer et ouvrir un commutateur principal d'un moteur électrique du démarreur. Le commutateur principal constitué d'une paire de contacts immobiles 11 et d'un contact mobile 10 est ouvert ou fermé en fonction du déplacement d'un noyau plongeur 3. Le noyau plongeur 3 est entraîné vers le haut (sur la figure 1) contre une force d'un ressort de rappel 4 lors de l'excitation de la bobine d'excitation 2. Un noyau plongeur 3 est ramené à sa position initiale (la position représentée sur la figure 1) par le ressort de rappel 4 lors de la désexcitation de la bobine d'excitation 2. La position initiale du noyau plongeur 3 est définie par un élément d'arrêt 5 positionné au niveau d'une partie inférieure du commutateur électromagnétique 1. La bobine d'excitation 2 est enroulée autour d'une bobine isolante 6 et est: disposée dans un boîtier de commutateur 7. Le boîtier de commutateur 7 est formé en une forme cylindre et comporte une paroi inférieure 7a. Un trou rond au travers duquel le noyau plongeur 3 se déplace est formé dans la paroi inférieure 7a. Des noyaux immobiles 8 qui forment un circuit magnétique avec le boîtier de commutateur 7 sont disposés au niveau d'une extrémité supérieure (une extrémité opposée à la paroi inférieure 7a) du boîtier de commutateur 7. Le noyau plongeur 3, le boîtier de commutateur 7 et les noyaux immobiles 8 sont faits d'un matériau magnétique afin de former un circuit magnétique. Le noyau plongeur 3 est disposé avec possibilité de coulissement dans un alésage intérieur de la bobine 6, un manchon cylindrique mince 9 étant interposé entre eux. Le noyau plongeur 3 est mobile de manière coulissante vers le haut et vers le bas dans le manchon cylindrique 9. Le noyau plongeur 3 est formé avec ur.Le forme cylindrique et présente un espace creux 3a qui est ouvert vers l'extrémité inférieure du noyau plongeur 3. Le ressort de rappel 4 est disposé entre les noyaux immobiles 8 et le noyau plongeur 3 afin de solliciter le noyau plongeur 3 vers le bas. Le contact mobile 10 est relié à une extrémité supérieure d'une tige 12 par l'intermédiaire d'éléments isolants 13, et la tige 12 est reliée au noyau plongeur 3. Le contact mobile 10 est poussé vers le haut par un ressort de contact 14 contre un élément d'arrêt 15 qui est fixé à la tige 12. Lorsque le contact mobile 10 est entraîné vers le haut, les deux contacts immobiles 11 sont fermés par le contact mobile 10. L'un des contacts immobiles 11 est fixé à un boulon de borne 16 qui est connecté à une borne de batterie, et l'autre contact des contacts immobiles 11 est fixé à un autre boulon de borne 17 qui est connecté à une borne d'un moteur de démarreur. Un boîtier de contact 18 est relié de manière fixe à une extrémité supérieure du boîtier de commutateur 7 par l'intermédiaire d'une garniture 19. L'élément d'arrêt 5 est fait d'un matériau métallique non magnétique, tel que l'aluminium, et est relié de manière fixe à la paroi inférieure 7a du boîtier de commutateur 7, en fermant ainsi le trou rond inférieur du boîtier de commutateur 7. Comme indiqué sur la figure 2, l'élément d'arrêt 5 comprend une surface de mise en butée circulaire 5a qui est en butée avec la paroi inférieure 7a du boîtier de commutateur 7 et un espace en creux formé à l'intérieur de la surface de mise en butée circulaire 5a. Dans l'espace en creux, un élément tampon 20 fait de caoutchouc et une plaque 21 faite d'un matériau non métallique tel que de l'acier inoxydable est connectée à l'élément tampon 20. Comme représenté sur la figure 2, l'élément tampon 20 est en forme de coupelle. L'élément tampon 20 comprend une périphérie extérieure 20a qui est prise en sandwich entre la paroi inférieure 7a du boîtier de commutateur 7 et l'élément d'arrêt 5, une protubérance centrale 20b formée au centre de l'élément tampon 20, un creux circulaire 20c formé autour de la protubérance centrale 20b, et une surface de support 20d qui supporte la plaque 21 sur celle-ci. La plaque 21 comporte un trou central 21a dans lequel la protubérance centrale 20b de l'élément tampon 20 est insérée en force pour ainsi relier la plaque 21 à l'élément tampon 20. La plaque 21 est supportée sur la surface de support 20d de l'élément tampon 20. Le fonctionnement du commutateur électromagnétique décrit ci-dessus sera brièvement expliqué. Lors de la fourniture du courant d'excitation à la bobine d'excitation 2 par le biais de la fermeture d'un commutateur de démarreur (non représenté), le noyau plongeur 3 est attiré vers les noyaux immobiles 8, et le contact mobile I0 entre en butée avec la paire de contacts immobiles 11 pour fournir ainsi un courant électrique au moteur de démarreur à partir d'une batterie embarquée (non représentée). En ouvrant le commutateur de démarreur, la bobine d'excitation 2 est désexcitée, et le noyau plongeur 3 est poussé vers le bas par la force de sollicitation du ressort de rappel 4, en séparant ainsi le contact mobile 10 de la paire de contacts immobiles 11. L'extrémité inférieure du noyau plongeur 3 frappe la plaque 21 et le noyau plongeur 3 s'arrête à sa position initiale. Comme la protubérance centrale 20b de l'élément tampon 20 est reçue dans l'espace creux 3a du noyau plongeur 3, le noyau plongeur 3 s'arrête correctement à la position initiale (la position représentée sur la figure 1). Les avantages atteints de la présente invention seront résumés ci-dessous. Le noyau plongeur 3 frappe la plaque 21 et repose sur celle-ci lorsque le noyau plongeur 3 est repoussé vers sa position initiale par la force de sollicitation du ressort de rappel 4 lorsque la bobine d'excitation 2 est désexcitée. En conséquence, le noyau plongeur 3 ne repose pas directement sur l'élément tampon 20 et ne colle pas à l'élément tampon 20 s'il devient mou et collant pour une raison quelconque. Comme la plaque 21 recouvrant l'élément tampon 20 est faite d'un matériau non magnétique, le noyau plongeur 3 n'est pas attiré vers la plaque 21, et il se sépare de manière sûre de la plaque 21 lorsque la bobine d'excitation 2 est excitée. La plaque 21 est reliée à l'élément tampon 20 en insérant en force la protubérance centrale 20b de l'élément tampon 20 dans le trou central 21a de la plaque 21, et l'élément tampon 20 est fixé entre la paroi inférieure 7a du boîtier de commutateur 7 et l'élément d'arrêt 5 en prenant en sandwich la périphérie extérieure 20a de l'élément tampon 20 entre eux. En conséquence, la plaque 21 conserve de manière stable sa position lorsque le noyau plongeur 3 quitte la plaque 21. Le commutateur principal composé des contacts immobiles 11 et du contact mobile 10 est fermé et ouvert de manière sûre en fonction de l'excitation et de la désexcitation de la bobine d'excitation 2. Le choc imposé sur la plaque 21 lorsque le noyau plongeur 3 repose sur la plaque 21 est absorbé par l'élasticité de l'élément tampon 20. Les bruits générés lorsque le noyau plongeur 3 frappe la plaque 21 sont également atténués par l'élasticité de l'élément tampon 20. Le creux circulaire 20c formé autour de la protubérance centrale 20b de l'élément tampon 20 contribue à ce que l'élément tampon 20 se déforme élastiquement du fait du choc d'impact du noyau plongeur 3. La périphérie extérieure 20a de l'élément tampon 20 prise en sandwich entre le boîtier de commutateur 7 et l'élément d'arrêt 5 fonctionne également comme élément d'étanchéité. En conséquence, le commutateur électromagnétique 1 est maintenu étanche aux liquides sans utiliser de joint torique ou autre. L'élément tampon 20 et la plaque 21 sont reçus dans un espace en creux formé dans l'élément d'arrêt 5. En conséquence, ils peuvent être correctement et facilement positionnés dans l'élément d'arrêt 5. La présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit cidessus, mais elle peut être modifiée de diverses manières. Par exemple, des trous traversants 20e peuvent être formés dans l'élément tampon 20, comme indiqué sur les figures 3A et 3B. Les trous traversants 20e sont positionnés à l'extérieur de la plaque 21, de sorte que l'air dans un espace de piston formé entre le noyau plongeur 3 et la plaque 21 communique avec un espace de coin 22 (représenté sur la figure 2). L'air dans l'espace de piston, dont le volume change en fonction des courses du noyau plongeur 3, communique avec l'espace de coin 22 par l'intermédiaire des trous traversants 20e. Le fonctionnement du noyau plongeur 3 est stabilisé par la communication de l'air au travers des trous traversants 20e. Le nombre de trous traversants n'est pas limité à deux, mais il peut être de un ou de plus de deux. Bien que la plaque 21 soit faite d'acier inoxydable dans le mode de réalisation précédent, elle peut être faite d'autres matériaux non magnétiques tels que de l'aluminium ou de la résine. Bien que la plaque 21 soit reliée à l'élément tampon 20 en insérant la protubérance centrale 20b de l'élément tampon 20 dans le trou central 21a de la plaque 21 dans le mode de réalisation précédent, il est également possible d'ajuster serrée la périphérie extérieure de la plaque 21 sur une circonférence intérieure de l'élément tampon 20. Bien que la présente invention ait été représentée et décrite en faisant référence au mode de réalisation préféré précédent, il sera évident pour l'homme de l'art que des modifications de forme et de détail peuvent lui être apportées sans s'écarter de la portée de l'invention telle qu'elle est définie dans les revendications annexées. REVENDICATIONS 1. Commutateur électromagnétique comprenant: une bobine d'excitation, un noyau immobile destiné à procurer un trajet de flux magnétique pour la bobine d'excitation, un noyau plongeur disposé à l'intérieur de la bobine d'excitation, devant être attiré vers le noyau immobile lors de la fourniture d'un courant d'excitation à la bobine d'excitation, un ressort de rappel disposé entre le noyau immobile et le noyau plongeur destiné à ramener le noyau plongeur à une position initiale lors de l'arrêt de la fourniture de courant d'excitation à la bobine d'excitation, un élément d'arrêt destiné à définir la position initiale du noyau plongeur, un élément tampon positionné dans l'élément d'arrêt faisant face à une extrémité du noyau plongeur, et une plaque, faite d'un matériau non magnétique, positionnée entre l'élément tampon et l'extrémité du noyau plongeur, de sorte que l'extrémité du noyau plongeur frappe la plaque lorsque le noyau plongeur est ramené à la position initiale par le ressort de rappel. 2. Commutateur électromagnétique selon la revendication 1, dans lequel: l'élément tampon est connecté de manière fixe à l'élément d'arrêt, et la plaque est reliée de manière fixe à l'élément tampon. 3. Commutateur électromagnétique selon la revendication 2, dans lequel: l'élément tampon comprend une protubérance centrale et la plaque comprend un trou central, et la plaque est reliée de manière fixe à l'élément tampon en insérant en force la protubérance centrale dans le trou central. 4. Commutateur électromagnétique selon la revendication 3, dans lequel: le noyau plongeur comporte un espace creux faisant face à la plaque reliée à l'élément tampon, et la protubérance centrale de l'élément tampon est reçue dans l'espace creux lorsque le plongeur repose sur la plaque 21. 5 5. Commutateur électromagnétique selon la revendication 3 ou 4, dans lequel: un creux circulaire est formé autour de la protubérance centrale de l'élément tampon et une surface de support supportant la plaque sur celle-ci est formée à l'extérieur du creux circulaire. 6. Commutateur électromagnétique selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, comprenant en outre un boîtier de 15 commutateur contenant la bobine d'excitation, où : l'élément d'arrêt est relié à une paroi inférieure du boîtier de commutateur, et une périphérie extérieure de l'élément tampon est prise en sandwich entre la paroi inférieure du boîtier de commutateur et 20 l'élément d'arrêt. 7. Commutateur électromagnétique selon la revendication 6, dans lequel: un trou rond, au travers duquel le noyau plongeur se déplace 25 dans sa direction axiale, est formé dans la paroi inférieure du boîtier de commutateur, et l'élément d'arrêt comprend une surface de mise en butée qui est en butée avec la paroi inférieure du boîtier de commutateur et un espace en creux dans lequel l'élément tampon et la plaque sont disposés. 8. Commutateur électromagnétique selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, dans lequel: l'élément tampon comporte un trou traversant reliant un 35 espace entre le noyau plongeur et la plaque et un espace de coin au niveau d'un coin inférieur de l'élément tampon. 9. Commutateur électromagnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, le commutateur électromagnétique étant 40 destiné à être utilisé dans un démarreur destiné à lancer un moteur à combustion interne et comprenant un commutateur principal pour activer et désactiver la fourniture d'alimentation électrique à un moteur électrique du démarreur.