Brevet FR2908160A1 — publié le 20080509

L'invention concerne un dispositif de démarrage pour moteur à combustion, notamment de véhicule automobile. De manière habituelle, lors du démarrage d'un moteur à combustion, ou moteur thermique, le dispositif de démarrage électrique passe par trois phases successives, à savoir une phase d'entraînement, une phase de roue libre durant laquelle le moteur à combustion tourne de manière autonome, et une phase d'arrêt. Cette dernière phase intervient lorsque le conducteur du véhicule lâche la clé de contact, ce qui provoque la coupure de l'alimentation électrique du dispositif de démarrage. Le rotor, encore appelé induit, du dispositif de démarrage qui tourne à grande vitesse ne s'arrête pas immédiatement du fait de son inertie. Ceci a pour effet de générer un bruit de type sifflement qui est désagréable pour le conducteur du véhicule. Ce bruit provient notamment du frottement de balais sur le collecteur du rotor et du rayonnement vibro-acoustique de la culasse du dispositif de démarrage sous l'effet de forces magnétiques. Le brevet EP-B1-749 144 décrit un démarreur de véhicule automobile, comportant un contacteur permettant de relier une borne d'alimentation à la masse du véhicule par l'intermédiaire d'un contact mobile à l'intérieur du contacteur et d'une pièce en tôle découpée et pliée disposée au contact de la borne, en vue de provoquer un freinage rapide du rotor par auto-induction. Le brevet US 5 159 908 décrit un démarreur pourvu d'un bobinage de freinage permettant de mettre en court-circuit deux balais en contact avec un collecteur de l'induit. L'invention vise notamment à proposer un nouveau dispositif de démarrage présentant un niveau de bruit réduit lors de son arrêt. L'invention a ainsi pour objet un dispositif de démarrage pour moteur à combustion, notamment de véhicule automobile, comportant : - un rotor ou induit comportant au moins un bobinage, - un ensemble lanceur pouvant être entraîné en rotation autour d'un axe par le rotor et déplacé parallèlement à cet axe entre une première position dans 2908160 2 laquelle le dispositif de démarrage peut entraîner le moteur à combustion et une deuxième position dans laquelle le dispositif de démarrage est désengagé du moteur à combustion, l'ensemble lanceur portant au moins un élément de jonction électrique agencé pour modifier l'état électrique du bobinage du rotor, au moins 5 lorsque l'ensemble lanceur est dans la deuxième position, en vue de générer un freinage électromagnétique du rotor, notamment par auto-induction. La modification de l'état électrique du bobinage du rotor peut correspondre par exemple à une mise à la masse d'au moins un élément conducteur du bobinage et/ou une mise en court-circuit d'éléments conducteurs du bobinage. 10 Lors du fonctionnement du dispositif de démarrage pour entraîner le moteur à combustion, l'ensemble lanceur est dans la première position, à savoir dans une position avancée, et l'élément de jonction électrique n'influence pas l'état électrique du bobinage du rotor. Lorsque la clé de contact est relâchée, l'ensemble lanceur peut reculer pour 15 atteindre la deuxième position, et l'élément de jonction électrique provoque une modification de l'état électrique du bobinage du rotor pour générer un freinage électromagnétique, notamment par auto-induction, de ce rotor. L'invention permet ainsi de réduire de manière efficace le temps d'arrêt du rotor, et donc le niveau de bruit lors de l'arrêt du dispositif. 20 L'ensemble lanceur est avantageusement monté sur un arbre d'entraînement pouvant être mis en rotation par le rotor, avec une possibilité de coulissement de l'ensemble lanceur par rapport à cet arbre. L'élément de jonction électrique peut présenter une forme sensiblement annulaire autour de l'axe longitudinal, par exemple avec un pourtour extérieur 25 sensiblement circulaire. Le dispositif de démarrage comporte avantageusement une fourchette agencée pour déplacer axialement l'ensemble lanceur, lequel peut comprendre une gorge pour recevoir une extrémité de la fourchette, et l'élément de jonction électrique définit, si on le souhaite, au moins partiellement une face interne de cette gorge. 2908160 3 Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, le dispositif comporte un ensemble réducteur de vitesses de l'arbre d'entraînement, le rotor comprenant un collecteur sur lequel un balai vient au contact, et le dispositif comporte un élément de contact disposé sur l'ensemble réducteur, cet élément de contact étant relié 5 électriquement, de manière directe ou indirecte, audit balai en contact avec le collecteur du rotor. L'élément de jonction électrique relié à la masse du dispositif de démarrage vient en appui sur cet élément de contact lorsque l'ensemble lanceur est dans la deuxième position, en vue de relier le balai à la masse. Si on le souhaite, le dispositif comporte un contacteur pourvu d'une borne 10 électrique reliée au balai, notamment via un fil électrique, et l'élément de contact sur l'ensemble réducteur est relié à ladite borne du contacteur, notamment via un fil électrique. L'élément de contact peut présenter une forme sensiblement annulaire autour de l'axe de l'ensemble lanceur, avec par exemple un pourtour extérieur 15 sensiblement circulaire. Dans un autre exemple de mise en oeuvre de l'invention, l'un au moins des éléments conducteurs du bobinage du rotor comporte au moins une zone électriquement conductrice découverte agencée de manière à ce que l'élément de jonction sur l'ensemble lanceur puisse s'appliquer contre cette zone lorsque 20 l'ensemble lanceur est dans la deuxième position, afin de générer un court-circuit entre des éléments conducteurs du bobinage du rotor et/ou mettre à la masse au moins un élément conducteur du bobinage. Dans l'exemple considéré, l'élément de jonction électrique peut être isolé de la masse du dispositif de démarrage. En variante, l'élément de jonction est relié à la 25 masse du dispositif de démarrage. La zone conductrice découverte du bobinage est par exemple formée par des portions de fils du bobinage qui sont mises à nu, par exemple par élimination locale d'un isolant recouvrant ces fils. 2908160 4 Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, seulement certains fils sur l'extrémité du bobinage sont mis à nu. En variante, tous les fils sur l'extrémité du bobinage sont mis à nu. L'élément de jonction peut être entièrement électriquement conducteur ou, en 5 variante, comporter au moins une zone conductrice et au moins une zone isolante, par exemple un alternance de zones conductrices et isolantes. Si on le souhaite, l'élément de jonction électrique sur l'ensemble lanceur peut comporter un rebord de forme sensiblement tronconique divergeant vers le bobinage du rotor, notamment afin de mieux épouser la forme du chignon du 10 bobinage sur lequel vient s'appliquer l'élément de jonction. En variante, l'élément de jonction peut comporter un rebord sensiblement plan, ou de toute autre forme. L'élément de jonction électrique peut être réalisé par exemple en métal, ou en tout autre matériau. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, l'élément de jonction 15 électrique est fixé de manière rigide sur l'ensemble lanceur, sans possibilité de coulissement axial et rotation par rapport à l'ensemble lanceur. L'élément de jonction est par exemple soudé ou collé sur l'ensemble lanceur. En variante, l'élément de jonction électrique est disposé sur l'ensemble lanceur avec une possibilité de déplacement, par exemple en rotation et/ou en 20 coulissement. L'élément de jonction électrique est par exemple monté par encliquetage sur l'ensemble lanceur. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, l'élément de jonction électrique est apte à se déformer élastiquement, notamment pour épouser de 25 manière satisfaisante la forme du bobinage sur lequel il s'applique. Si on le souhaite, l'élément de jonction électrique est monté mobile en coulissement sur l'ensemble lanceur et il peut être prévu un organe de rappel élastique tel qu'un ressort, agencé pour appliquer l'élément de jonction électrique contre le bobinage ou un élément de contact présent sur un ensemble réducteur 30 de vitesses, lorsque le dispositif de démarrage revient dans la deuxième position. 2908160 5 L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'exemples de mise en oeuvre non limitatifs de l'invention, et à l'examen du dessin annexé, sur lequel : -les figures 1 et 2 représentent, schématiquement et partiellement, un 5 dispositif de démarrage conforme à un exemple de mise en oeuvre de l'invention, respectivement dans deux positions différentes, - la figure 3 représente, schématiquement et partiellement, un élément de contact fixé sur l'ensemble réducteur de vitesses du dispositif de démarrage des figures 1 et 2, 10 - les figures 4 et 5 illustrent, schématiquement et partiellement, un dispositif de démarrage conforme à un autre exemple de mise en oeuvre de l'invention, respectivement dans deux positions différentes, - la figure 6 illustre, schématiquement et partiellement, en perspective, différents éléments du dispositif des figures 4 et 5, et 15 -les figures 7 et 8 représentent, schématiquement et partiellement, deux autres exemples de mise en oeuvre de l'invention. On a représenté sur les figures 1 et 2 un dispositif de démarrage 1 pour moteur à combustion de véhicule automobile. Ce dispositif 1 comprend, d'une part, un rotor 2, encore appelé induit, pouvant 20 tourner autour d'un axe X, et d'autre part, un stator 3, encore appelé inducteur, autour du rotor 2. Ce stator 3 comporte une culasse 4 portant une pluralité d'aimants permanents 5. Le rotor 2 comporte un corps de rotor 7 disposé au droit des aimants 5 du 25 stator 3, et un bobinage 8 enroulé dans des encoches du corps de rotor 7. Le dispositif 1 peut être du type six pôles aimants par exemple. Ce bobinage 8 forme, de part et d'autre du corps de rotor 7, un chignon avant 9 et un chignon arrière 10. 2908160 6 Le rotor 2 est pourvu, à l'arrière, d'un collecteur 12 comprenant une pluralité de pièces de contact connectées électriquement aux éléments conducteurs, formés dans l'exemple considéré par des fils, du bobinage 8. Un groupe de balais 13 et 14 est prévu pour l'alimentation électrique du 5 bobinage 8, l'un des balais 13 étant relié à la masse du dispositif 1 et un autre des balais 14 étant relié à une borne électrique 15 d'un contacteur 17 via un fil 16. Les balais sont par exemple au nombre de quatre. Les balais 13 et 14 viennent frotter sur le collecteur 12 lorsque le rotor 2 est en rotation. 10 Le dispositif de démarrage 1 comporte en outre un ensemble lanceur 19 monté de manière coulissante sur un arbre d'entraînement 18 et pouvant être entraîné en rotation autour de l'axe X par le rotor 2. Un ensemble réducteur de vitesses 20 est interposé entre le rotor 2 et l'arbre d'entraînement 18, de manière connue en soi. 15 L'ensemble lanceur 19 comporte un élément d'entraînement formé par une poulie 21 et destiné à s'engager sur un organe d'entraînement du moteur à combustion, non représenté. Cet organe d'entraînement est par exemple une courroie. La poulie 21 peut être remplacée par un élément d'engrenage, notamment une 20 roue dentée, pour entraîner le moteur à combustion. L'ensemble lanceur 19 comprend en outre une roue libre 22 et une rondelle poulie 23 définissant entre elles une gorge 24 pour recevoir l'extrémité 25 d'une fourchette 27. Cette fourchette 27 est réalisée par exemple par moulage d'une matière 25 plastique. La rondelle poulie 23 est connectée à la masse du dispositif 1. Un élément de jonction électrique 26 est fixé sur la rondelle poulie 23, par exemple par soudure, vissage, encliquetage ou de toute autre manière. Cet élément de jonction électrique 26 est formé, dans l'exemple décrit, par une 30 rondelle notamment réalisée en métal. 2908160 7 Le diamètre de la rondelle 26 peut être supérieur ou inférieur à celui de la rondelle poulie 23. Dans une variante non illustrée, l'élément 26 est formé par un ou plusieurs plots conducteurs fixés sur la rondelle poulie 23. 5 En variante encore, l'élément de jonction électrique 26 et la rondelle poulie 23 sont formés sur une unique pièce réalisée d'un seul tenant. La fourchette 27 est actionnée par le contacteur 17 pour déplacer l'ensemble lanceur 19 par rapport à l'arbre d'entraînement 18, suivant l'axe X, entre une première position dans laquelle l'ensemble lanceur 19 entraîne le moteur à 10 combustion par l'intermédiaire de la poulie 21, comme illustré sur la figure 1, et une deuxième position dans laquelle l'ensemble lanceur 19 est désengagé du moteur à combustion, comme illustré sur la figure 2. Le contacteur 17 comprend, outre la borne 15 reliée au balai 14, une borne 29 reliée via un élément de liaison électrique, notamment un fil 30, à une alimentation 15 électrique du véhicule, notamment une batterie. Le dispositif de démarrage 1 comporte, sur la face avant 32 de l'ensemble réducteur de vitesses 20, un élément de contact 33 formé, dans l'exemple considéré, par une rondelle métallique. Cet élément de contact 33, notamment soudé ou collé avec un adhésif 20 conducteur sur l'ensemble réducteur de vitesses 20, présente un pourtour extérieur 34 sensiblement circulaire, comme illustré sur la figure 3. En variante, l'élément de contact 33 peut présenter une forme différente, par exemple sensiblement rectangulaire ou en étoile. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, cet élément 33 peut former 25 un joint d'étanchéité réalisé en matériau conducteur. L'élément de contact 33 est relié électriquement à la borne 15 du contacteur 17 via un élément de liaison électrique, notamment un fil 35, disposé à l'extérieur du dispositif de démarrage 1. Le fil 35 est maintenu par exemple à l'aide d'un guide-fil 37 disposé à l'extérieur 30 du dispositif de démarrage 1. 2908160 8 On va maintenant décrire plus en détail le fonctionnement du dispositif de démarrage 1. Lorsque l'ensemble lanceur 19 est dans la première position illustrée sur la figure 1, et entraîne le moteur à combustion, l'élément de jonction électrique 26 est 5 éloigné de l'élément de contact 33. Lorsque la clé de contact est relâchée, l'ensemble lanceur 19 peut reculer pour atteindre la deuxième position illustrée sur la figure 2, et l'élément de jonction électrique 26 vient en contact avec l'élément de contact 33 de manière à provoquer la mise à la masse du balai 14 via le fil 35, la borne 15 du contacteur et 10 le fil 16. Le dispositif 1 permet ainsi un freinage rapide par auto-induction du rotor 2. Dans l'exemple qui vient d'être décrit, le dispositif de démarrage 1 comporte un ensemble réducteur de vitesses 20. On a représenté sur les figures 4 et 5 un dispositif de démarrage 40 conforme à 15 un autre exemple de mise en oeuvre de l'invention, dépourvu d'ensemble réducteur de vitesses de l'arbre d'entraînement. Ce dispositif 40 comporte un arbre d'entraînement 41 mis en rotation directement par le rotor 2, sans l'intermédiaire d'un ensemble réducteur de vitesses. 20 Le dispositif de démarrage 40 est de type `Direct Drive'. L'arbre d'entraînement 41 porte un ensemble lanceur 42 qui peut coulisser axialement par rapport à cet arbre 41. L'ensemble lanceur 42 comporte, à l'instar de l'ensemble lanceur 19, une poulie 21, une roue libre 22, une gorge 24 pour recevoir l'extrémité d'une 25 fourchette 27 et une rondelle poulie 23. Un élément de jonction électrique 45 est fixé sur l'arrière de la rondelle poulie 23. Comme illustré sur la figure 6, l'élément de jonction électrique 45 est formé par exemple par une pièce annulaire soudée sur la rondelle poulie 23. 2908160 9 Cet élément 45 peut être isolé de la masse du dispositif 1, si on le souhaite, par exemple par interposition d'une couche isolante entre cet élément 45 et la rondelle poulie 23. L'élément 45 peut être entièrement conducteur, étant réalisé par exemple en 5 métal. En variante, l'élément de jonction électrique 45 comporte au moins une zone conductrice et au moins une zone isolante. L'élément 45 peut présenter un diamètre supérieur, ou en variante inférieur, à celui de la rondelle poulie 23. Dans l'exemple considéré, l'élément 45 comporte un rebord sensiblement 10 tronconique 46 afin d'épouser sensiblement l'extrémité du chignon 9 du bobinage 8, comme illustré sur la figure 6. En variante, l'élément de contact 45 peut présenter un rebord sensiblement plan. Le bobinage 8 comporte des éléments conducteurs, notamment des fils 48, 15 présentant des zones électriquement conductrices découvertes 47, s'étendant sur l'extrémité du chignon avant 9. Ces zones 47 sont obtenues par exemple par élimination locale d'un vernis recouvrant les fils. Le dispositif 40 fonctionne de la manière suivante. 20 Lorsque l'ensemble lanceur 42 est dans la première position illustrée sur la figure 4 et entraîne le moteur à combustion, l'élément de jonction électrique 45 est éloigné des zones conductrices découvertes 47 du bobinage 8. Lorsque la clé de contact est relâchée, l'ensemble lanceur 42 peut reculer pour atteindre la deuxième position illustrée sur la figure 5, et l'élément de jonction 25 électrique 45 vient en contact avec les zones conductrices 47 du bobinage 8 de manière à provoquer un court-circuit entre des éléments conducteurs du bobinage 8 et/ou une mise à la masse d'éléments conducteurs du bobinage, selon que l'élément de jonction électrique est relié à la masse du dispositif ou non. Le dispositif 40 permet ainsi un freinage électromagnétique rapide du rotor 2. 2908160 10 Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de mise en oeuvre qui viennent d'être décrits. L'élément de jonction électrique 45 peut être formé par exemple par au moins deux pièces distinctes fixées sur la rondelle poulie 23. 5 On a représenté sur les figures 7 et 8 deux autres exemples de mise en oeuvre de l'invention. Dans ces exemples, le dispositif de démarrage comporte un ensemble lanceur 50 pourvu d'un logement 51 pour le montage de l'élément de jonction 45 avec une possibilité de coulissement par rapport à l'axe X. 10 Ce logement 51 est défini sur un premier côté axial par la rondelle poulie 23 et sur un deuxième côté axial par un élément d'arrêt 52 formé dans l'exemple considéré par une rondelle. Un organe de rappel élastique 53 tel qu'un ressort est interposé entre la rondelle poulie 23 et l'élément de jonction électrique 45 de manière à appliquer cet 15 élément 45 contre le bobinage 8 du rotor lorsque le dispositif de démarrage est dans la deuxième position. Lorsque le dispositif de démarrage est dans la première position, l'élément de jonction 45 est en appui sur l'élément d'arrêt 52, sans contact avec le bobinage 8. Dans l'exemple de la figure 7, l'organe de rappel élastique 53 comporte un 20 ressort de type boudin. Dans l'exemple de la figure 8, l'organe de rappel élastique 53 comporte un ressort en rondelle ondulée. Tout autre type de ressort adapté peut être utilisé. 25 Revendications 1. Dispositif de démarrage (1 ; 40) pour moteur à combustion, notamment de véhicule automobile, comportant : un rotor (2) comportant au moins un bobinage (8), un ensemble lanceur (19 ; 42 ; 50) pouvant être entraîné en rotation autour d'un axe (X) par le rotor (2) et déplacé parallèlement à cet axe entre une première position dans laquelle le dispositif de démarrage peut entraîner le moteur à combustion et une deuxième position dans laquelle le dispositif de démarrage est désengagé du moteur à combustion, l'ensemble lanceur (19 ; 42) portant au moins un élément de jonction électrique (26 ; 45) agencé pour modifier l'état électrique du bobinage du rotor, au moins lorsque l'ensemble lanceur est dans la deuxième position, en vue de générer un freinage électromagnétique du rotor, notamment par auto-induction. 2. Dispositif de démarrage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'élément de jonction (26 ; 45) présente une forme sensiblement annulaire autour de l'axe longitudinal. 3. Dispositif de démarrage selon l'une des revendications 1 et 2, comportant une fourchette (27) agencée pour déplacer axialement l'ensemble lanceur, lequel comprend une gorge (24) pour recevoir une extrémité de la fourchette, le dispositif étant caractérisé par le fait que l'élément de jonction (45) définit au moins partiellement une face interne de ladite gorge. 4. Dispositif de démarrage selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant un arbre d'entraînement (18) portant l'ensemble lanceur (19) et pouvant être mis en rotation par le rotor et un ensemble réducteur de vitesses (20) de l'arbre d'entraînement, le rotor comprenant un collecteur (12) sur 2908160 12 lequel un balai vient au contact, le dispositif étant caractérisé par le fait qu'il comporte un élément de contact (33) disposé sur l'ensemble réducteur (20), cet élément de contact étant relié électriquement audit balai (14) en contact avec le collecteur du rotor, et par le fait que l'élément de jonction sur l'ensemble lanceur 5 vient en appui sur l'élément de contact lorsque l'ensemble lanceur est dans la deuxième position, en vue de mettre ledit balai à la masse. 5. Dispositif de démarrage selon la revendication 4, comportant un contacteur (17) pourvu d'une borne électrique (15) reliée au balai (14), notamment via un fil 10 électrique, caractérisé par le fait que l'élément de contact sur l'ensemble réducteur (20) est relié à ladite borne du contacteur, notamment via un fil électrique (35). 6. Dispositif de démarrage selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé par le fait que l'élément de contact (33) présente une forme sensiblement annulaire 15 autour de l'axe de l'ensemble lanceur. 7. Dispositif de démarrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'un au moins des éléments conducteurs du bobinage (8) du rotor comporte au moins une zone électriquement conductrice découverte (47) 20 agencée de manière à ce que l'élément de jonction sur l'ensemble lanceur (42) puisse s'appliquer contre cette zone lorsque l'ensemble lanceur est dans la deuxième position, afin de générer un court-circuit entre des éléments conducteurs du bobinage du rotor et/ou mettre à la masse au moins un élément conducteur du bobinage. 25 8. Dispositif de démarrage selon la revendication 7, caractérisé par le fait que l'élément de jonction électrique sur l'ensemble lanceur comporte un rebord (46) de forme sensiblement tronconique divergeant vers le bobinage du rotor. 2908160 13 9. Dispositif de démarrage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'élément de jonction électrique est réalisé à partir d'un métal. 5 10. Dispositif de démarrage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'élément de jonction électrique (45) est monté mobile en coulissement sur l'ensemble lanceur (50) et par le fait que l'ensemble lanceur (50) comporte un organe de rappel élastique (53) tel qu'un ressort agencé pour appliquer l'élément de jonction électrique contre le bobinage 10 ou un élément de contact présent sur un ensemble réducteur de vitesses, lorsque le dispositif de démarrage est dans la deuxième position.