Brevet FR2908161A1 — publié le 20080509

STRUCTURE COMPACTE DE DEMARREUR ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION Domaine technique de l'invention La présente invention se rapporte d'une façon générale à un démarreur qui peut être employé lors du démarrage d'un moteur d'automobile et plus particulièrement à une structure compacte d'un tel démarreur équipé d'un porte-pignon qui doit être décalé par une attraction magnétique, telle que transmise à partir d'un commutateur électromagnétique par l'intermédiaire d'un levier de commande, pour établir l'engrènement d'un pignon avec une couronne reliée à un objet à démarrer. Technique d'arrière-plan La figure 6 illustre un démarreur parmi des démarreurs de moteurs habituels, tels que décrits dans la première publication de brevet japonais N 9-209 890 (brevet des Etats-Unis N 5 898 229). Le démarreur comprend un moteur électrique 100, un embrayage 110, un arbre de sortie 120, un tube à cannelures 130, un commutateur électromagnétique 150 et un pignon 140. Le moteur 100 produit un couple qui est transmis à l'arbre de sortie 20 par l'intermédiaire de l'embrayage 110. Le tube à cannelures 130 est adapté sur une périphérie extérieure de l'arbre de sortie 120 par l'intermédiaire de cannelures hélicoïdales. Le pignon 140 est formé de façon solidaire sur le tube à cannelures 100. Lorsqu'il est excité, le commutateur électromagnétique 150 produit une attraction magnétique qui déplace un levier de commande 160 pour pousser le tube à cannelures 130 vers un moteur à combustion interne (c'est-àdire vers la droite comme observé sur le dessin) pour amener le pignon 140 à s'engrener avec une couronne 170 du moteur. La structure ci-dessus du démarreur présente cependant les inconvénients suivants. Le pignon 140 et le tube à cannelures 130 sont, comme décrit ci-dessus, formés de façon solidaire l'un de l'autre et sont composés d'un matériau tel que du fer qui présente une densité et une résistance mécanique relativement élevées. La masse totale du pignon 140 et du tube à cannelures 130 sera ainsi importante. Lorsqu'il est demandé d'augmenter la distance L entre une surface de montage sur moteur d'un carter de démarreur 180 et la position 2 2908161 180 et la position statique du pignon 140 (c'est-à-dire la surface d'extrémité supérieure du pignon 140), la longueur du tube à cannelures 130 doit être augmentée, ce qui résulte en une augmentation de la masse du tube à cannelures 130, ce qui 5 nécessitera une augmentation de puissance (c'est-à-dire l'attraction magnétique) du commutateur électromagnétique 150 pour déplacer le tube à cannelures 130 au travers du levier de commande 160. Ceci résulte en une augmentation de la taille du commutateur électromagnétique 150. 10 Le levier de commande 160 comporte une extrémité placée en butée avec une surface 131 d'un rebord du tube à cannelures 130 par l'intermédiaire d'une petite zone de contact de sorte que la pression agissant sur la surface de l'extrémité du levier de commande 160 sera importante. De ce fait, dans le cas où le levier 15 de commande 160 est composé de résine pour diminuer le poids et le coût de production de celui-ci, cela résultera en une augmentation de l'usure mécanique de l'extrémité du levier de commande 160, résultant du frottement avec la surface tournante 131 du tube à cannelures 130. Ceci résulte en une diminution de la quantité 20 suivant laquelle le levier de commande 160 déplace le pignon 140 vers le moteur, ce qui peut conduire à une défaillance d'engrènement du pignon 140 avec la couronne 170. 25 RESUME DE L'INVENTION C'est de ce fait un but principal de l'invention d'éviter les inconvénients de la technique antérieure. C'est un autre but de l'invention de fournir une structure améliorée d'un démarreur qui peut être diminué en taille et/ou 30 conçu pour présenter une durabilité accrue d'un levier de commande. Conformément à un premier aspect de l'invention, il est fourni un démarreur qui peut être employé pour démarrer un moteur d'automobile. Le démarreur comprend : (a) un moteur électrique 35 fonctionnant pour produire un couple afin de démarrer un objet donné, (b) un arbre de sortie auquel le couple, tel que produit par le moteur électrique, est transmis, (c) un porte-pignon comprenant un pignon qui est adapté sur une périphérie extérieure de l'arbre de sortie et un support, (d) un levier de commande et 40 (e) un actionneur électromagnétique qui, lorsqu'il est excité, 3 2908161 est excité, produit une attraction magnétique agissant sur le levier de commande pour décaler le porte- pignon afin d'amener le pignon à s'engrener avec une couronne reliée à l'objet pour transmettre le couple à l'objet. Le support du porte-pignon 5 supporte le levier de commande pour établir une connexion entre le levier de commande et le pignon, le support étant composé d'un matériau présentant une densité inférieure à celle du pignon. En particulier, le support présente une masse ou un poids 10 inférieur à celui du pignon, en permettant ainsi que l'attraction magnétique, telle que produite par l'actionneur électromagnétique, requise pour décaler le porte-pignon vers la couronne par l'intermédiaire du levier de commande, soit diminuée. Ceci permet que l'actionneur électromagnétique présente une taille diminuée. Dans le mode préféré de l'invention, le pignon et le support du porte-pignon peuvent être reliés ensemble pour pouvoir tourner l'un par rapport à l'autre. Le support peut être composé de résine et emboîté par 20 pression sur le pignon élastiquement. Le porte-pignon peut comprendre également un réservoir de graisse qui fournit de la graisse à un contact entre le pignon et le support. Le pignon et le support peuvent être reliés ensemble par 25 l'intermédiaire d'un palier pour pouvoir tourner l'un par rapport à l'autre. Le pignon du porte-pignon peut comporter, formée sur une périphérie intérieure, une cannelure hélicoïdale intérieure qui s'engrène avec une cannelure hélicoïdale extérieure formée sur la 30 périphérie extérieure de l'arbre de sortie. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS La présente invention sera comprise plus complètement d'après la description détaillée donnée ci-dessous et d'après les dessins 35 annexés des modes de réalisation préférés de l'invention, qui, cependant, ne devront pas être considérés comme limitant l'invention aux modes de réalisation spécifiques mais qui sont présents dans un but d'explication et de compréhension uniquement. 40 Dans les dessins : 4 2908161 La figure 1 est une vue en coupe partielle longitudinale qui représente une structure interne d'un démarreur conforme au premier mode de réalisation de l'invention, La figure 2 est une vue en coupe partielle qui illustre un 5 porte-pignon installé dans le démarreur de la figure 1, La figure 3 est une vue en coupe partielle qui illustre une modification du porte-pignon de la figure 2, La figure 4 est une vue en coupe partielle qui illustre un porte-pignon conforme au deuxième mode de réalisation de 10 l'invention, La figure 5 est une vue en coupe partielle qui illustre un porte-pignon conforme au troisième mode de réalisation de l'invention, et La figure 6 est une vue en coupe partielle longitudinale qui 15 représente un démarreur caractéristique. DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES En faisant référence aux dessins, où des références numériques identiques se rapportent à des pièces identiques dans 20 plusieurs vues, en particulier à la figure 1, il est représenté un démarreur 1 conforme au premier mode de réalisation de l'invention qui peut être employé lors du démarrage d'un moteur à combustion interne d'automobile. Le démarreur 1 est constitué essentiellement d'un moteur 25 électrique 2, d'un arbre de sortie 3, d'un porte-pignon 4 et d'un commutateur électromagnétique 6. Le moteur 2 fonctionne pour produire un couple qui est à son tour transmis à l'arbre de sortie 3 par l'intermédiaire d'un embrayage (non représenté). Le porte-pignon 4 est, comme cela sera décrit ultérieurement en détail, 30 installé sur l'arbre de sortie 3. Lorsqu'il est fermé, le commutateur électromagnétique 6 fonctionne comme un actionneur pour pousser ou décaler le porte-pignon 4 du côté d'un moteur (c'est-à-dire, une direction vers la gauche, comme observé sur le dessin) par l'intermédiaire d'un levier de commande 5 et en même 35 temps ferme les contacts d'un commutateur principal installé dans un circuit de moteur électrique pour le moteur électrique 2. Lorsque le commutateur principal est fermé par le commutateur électromagnétique 6, le moteur électrique 2 reçoit la puissance 40 électrique provenant d'une batterie d'accumulateurs (non 5 2908161 (non représentée) installée dans le véhicule pour produire le couple. Le moteur électrique 2 peut être un moteur à courant continu habituel. L'embrayage est mis en oeuvre par un embrayage 5 unidirectionnel type qui fonctionne pour transmettre le couple moteur, tel que produit par le moteur électrique 2, à l'arbre de sortie 3 pour démarrer le moteur. Lorsque le moteur est démarré, de sorte que la sortie du moteur est appliquée au démarreur 1, l'embrayage sépare un élément d'entrée et un élément de sortie de 10 celui-ci pour bloquer la transmission de la sortie de couple du moteur vers le moteur électrique 2. Un réducteur de vitesse peut être installé entre le moteur électrique 2 et l'embrayage. Par exemple, le réducteur de vitesse peut être mis en oeuvre par un train réducteur épicycloïdal type 15 (également appelé réducteur de vitesse de train planétaire) qui est disposé de façon coaxiale avec une armature du moteur électrique 2 et fonctionne pour réduire la vitesse du moteur électrique 2 afin d'augmenter et de fournir en sortie le couple moteur, tel que produit par le moteur électrique 2. L'arbre de sortie 3 comporte une extrémité gauche, comme observé sur le dessin, maintenue avec possibilité de rotation par un carter de démarreur 8 par l'intermédiaire d'un palier 7 et une extrémité droite reliée à l'embrayage. 25 Le commutateur électromagnétique 6 comprend un solénoïde et un noyauplongeur (non représentés tous les deux). Le solénoïde est excité lors de la fourniture de l'alimentation provenant de la batterie installée dans le véhicule lorsqu'un commutateur de démarreur (non représenté) est fermé. Lorsque le solénoïde est 30 excité, il fonctionnera en tant qu'électroaimant pour produire une attraction magnétique afin d'attirer le noyau-plongeur à l'intérieur du solénoïde, en fermant ainsi le commutateur principal. En variante, lorsque le solénoïde n'est plus excité, il amènera le noyau-plongeur à être déplacé en arrière par le biais 35 d'un ressort de rappel (non représenté) pour ouvrir le commutateur principal du circuit de moteur électrique. Le levier de commande 5 est composé de résine et comporte un pivot de levier (non représenté) maintenu par le carter de démarreur 8 pour pouvoir être entraîné en rotation. Le levier de 40 commande 5 est relié à une extrémité de celui-ci de façon éloignée 6 2908161 éloignée du pivot de levier à un crochet de levier fixé au noyau-plongeur du commutateur électromagnétique 6 et s'engage avec le porte-pignon 4 à l'autre extrémité 5a de celui-ci. Lorsque le levier de commande 5 est attiré par le solénoïde vers la droite, 5 comme observé sur le dessin, il amènera l'extrémité du levier de commande 5 reliée au crochet de levier à être tirée par le noyau-plongeur, de sorte que l'extrémité 5a du levier de commande 5 oscille autour du pivot de levier pour pousser ou décaler le porte-pignon 4 à l'écart du moteur électrique 2 vers le moteur. En faisant référence à la figure 2, le porte-pignon 4 est constitué d'un pignon 9 adapté sur une périphérie extérieure de l'arbre de sortie 3 et d'un support 10 qui supporte l'extrémité du levier de commande 5. 15 Le pignon 9 est composé par exemple de fer et comporte, formée sur une paroi périphérique intérieure de celui-ci, une cannelure hélicoïdale interne 9a s'engrenant avec une cannelure hélicoïdale externe 3a formée, comme illustré sur la figure 1, sur une paroi périphérique extérieure de l'arbre de sortie 3. Le 20 pignon 9 comprend également des dents 9b qui sont amenées en engrènement avec une couronne (non représentée) du moteur afin de démarrer le moteur et une partie cylindrique 9c formée de façon plus éloignée du moteur que les dents 9b. La partie cylindrique 9c comporte un évidemment ou une rainure 9d formé dans la globalité 25 d'une paroi circonférentielle extérieure de celle-ci. Le support 10 est cylindrique et creux et est composé d'un matériau tel que de la résine qui présente une densité inférieure à celle du pignon 9. Le support 10 est, comme clairement illustré 30 sur la figure 2, emboîté par pression sur le pignon 9 élastiquement pour pouvoir tourner l'un par rapport à l'autre. En particulier, le support 10 comporte une couronne annulaire l0a qui présente un diamètre intérieur légèrement supérieur au diamètre extérieur de la partie cylindrique 9c du pignon 9 et une 35 protubérance ou une griffe 10b formée sur sa périphérie intérieure. La griffe 10b est adaptée dans la rainure 9d de la partie cylindrique 9c du pignon 9 pour réaliser une jonction ferme du support 10 au pignon 9. L'insertion de la griffe 10b est obtenue en pressant la couronne 10a contre la périphérie 40 extérieure de la partie cylindrique 9c du pignon 9 dans une 7 2908161 dans une direction axiale du pignon 9. Le support 10 comporte également un rebord 10c s'étendant vers l'extérieur à partir d'une extrémité arrière de celui-ci de façon éloignée du pignon 9 dans une direction du rayon du support 5 10. Le levier de commande 5 s'engage à une extrémité 5a de celui-ci entre le rebord 10c et la couronne 10a. Lors du fonctionnement du démarreur 1, lorsque le commutateur de démarreur est fermé, de sorte que le solénoïde du commutateur électromagnétique 6 est excité, cela amènera le noyau-plongeur à 10 être attiré par le solénoïde. Un tel déplacement du noyau-plongeur est transmis au porte-pignon 4 par l'intermédiaire du levier de commande 5, en amenant ainsi le porte-pignon 4 à avancer vers la gauche, comme observé sur la figure 1 (c'est-à-dire vers le moteur) tout en tournant sur l'arbre de sortie 3 jusqu'à ce que le 15 pignon 9 s'engrène avec la couronne. De façon simultanée, lors du déplacement du noyau-plongeur, le commutateur principal du circuit de moteur électrique est fermé, de sorte que le moteur électrique 2 reçoive la puissance de 20 la batterie et produise le couple par l'intermédiaire de son armature. Le couple est ensuite transmis à l'arbre de sortie 3 par l'intermédiaire de l'embrayage, en faisant ainsi tourner le pignon 9 monté sur l'arbre de sortie 3. Ceci amène le couple, tel que produit par le moteur électrique 2, à être transmis à la couronne 25 à partir du pignon 9, en démarrant ainsi le moteur. Lorsque le moteur a été démarré et que le commutateur de démarreur est ouvert, cela amènera l'attraction magnétique, telle que produite par le solénoïde, à disparaître, de sorte que le noyau-plongeur est ramené à sa position initiale par le ressort de 30 rappel, en ouvrant ainsi le commutateur principal pour arrêter la fourniture de puissance au moteur électrique 2 à partir de la batterie. Ceci amène l'armature du moteur électrique 2 à présenter une vitesse réduite progressivement et à être finalement arrêtée. 35 Lors du déplacement vers l'arrière du noyau-plongeur, le levier de commande 5 sera déplacé dans un sens inverse à celui lors du démarrage du moteur, en déplaçant ainsi le porte-pignon 4 à l'écart du moteur pour séparer le pignon 9 de la couronne. Lorsqu'il est renvoyé à la position initiale, comme illustré sur 40 la figure 1, le pignon 9 est arrêté. 8 2908161 Les avantages, tels que fournis par la structure du démarreur 1, seront décrits ci-dessous. Le porte-pignon 4 est, comme décrit ci-dessus, composé du pignon 4 et du support 10. Le support 10 est composé d'un matériau 5 tel que de la résine qui présente une densité inférieure à celle du pignon 4 composé de fer. En particulier, le support 10 présente une masse ou un poids inférieur à celui du pignon 9, en permettant ainsi que l'attraction magnétique, telle que produite par le solénoïde du commutateur électromagnétique 6, requise pour pousser 10 le porte-pignon 4 vers le moteur par l'intermédiaire du levier de commande 5, soit diminuée par comparaison au cas où le support 10 est composé du même matériau (par exemple le fer) que celui du pignon 9. Ceci permet au commutateur électromagnétique 6 de présenter une taille diminuée. Lorsque l'on doit augmenter la distance L entre une surface de montage sur moteur 8s du carter de démarreur 8, comme illustré sur la figure 1, et la position statique du pignon 9 (c'est-à-dire, la surface d'extrémité supérieure du pignon 9 placé dans une 20 position initiale), une telle exigence peut être satisfaite en augmentant la longueur globale du support 3, comme illustré sur la figure 3, sans avoir besoin d'augmenter la taille (c'est-à-dire la masse) du porte-pignon 4, c'est-à-dire la taille du commutateur électromagnétique 6. 25 Le porte-pignon 4 est conçu de sorte que le pignon 9 puisse être entraîné en rotation par rapport au support 10, en évitant ainsi une rotation non souhaitable du support 10 qui suit la rotation du pignon 9, ce qui minimise l'usure mécanique de l'extrémité de levier 5a placée en butée avec la surface 30 d'extrémité arrière de la couronne 10a. Le support 10 est emboîté par pression sur le pignon 9. L'insertion de la griffe 10b est obtenue facilement en appuyant la couronne l0a contre la périphérie extérieure de la partie cylindrique 9c du pignon 9 dans la direction axiale du pignon 9 35 pour établir un engagement élastique de la griffe 10b dans la rainure 9d. Le pignon 9 comporte, formée sur la paroi périphérique intérieure de celui-ci, la cannelure hélicoïdale interne 9a qui s'engage avec la cannelure hélicoïdale externe 3a formée sur la 40 paroi périphérique extérieure de l'arbre de sortie 3 pour établir 9 2908161 établir une jonction mécanique entre le pignon 9 et l'arbre de sortie 3. Il est inutile de former une cannelure hélicoïdale intérieure formée sur le support 10, ce qui résulte ainsi en une structure simplifiée et ce qui facilite la fabrication du support 5 10. La figure 4 illustre le porte-pignon 4 du démarreur 1 conforme au deuxième mode de réalisation de l'invention. Le porte-pignon 4 est conçu pour comporter un réservoir de graisse 10d formé dans une extrémité du support 10 placée en butée 10 avec le pignon 9. Le réservoir de graisse 10d peut être mis en oeuvre par le biais d'un évidemment ou d'évidements ou d'une gorge annulaire formés dans la surface d'extrémité du support 10. Le réservoir de graisse 10d est rempli de graisse qui lubrifie le contact entre la surface d'extrémité avant du support 10 et la 15 surface d'extrémité arrière du pignon 9 durant la rotation relative du pignon 9 et du support 10, en minimisant donc l'usure mécanique de la couronne 10a. Le réservoir de graisse 10d peut en variante être formé dans la surface d'extrémité arrière du pignon 9 en butée avec la 20 couronne 10a du support 10. La figure 5 illustre le porte-pignon 4 du démarreur 1 conforme au troisième mode de réalisation de l'invention. Le porte-pignon 4 est conçu pour faire en sorte que le pignon 9 relié au support 10 par l'intermédiaire d'un roulement 11 25 puissent être entraînés en rotation l'un par rapport à l'autre. En particulier, le support 10 comporte une paroi périphérique intérieure adaptée sur la partie cylindrique 9c du pignon 9 par l'intermédiaire du roulement 11, tel qu'un roulement à billes, en 30 minimisant ainsi l'usure mécanique du support 10 résultant de sa rotation par rapport au pignon 9. L'utilisation du roulement 11 minimise également la rotation du support 10, qui suit la rotation du pignon 9, en diminuant ainsi l'usure mécanique de l'extrémité de levier 5a placée en butée avec la surface d'extrémité arrière 35 de la couronne 10a. Bien que la présente invention ait été décrite en fonction des modes de réalisation préférés de manière à faciliter une meilleure compréhension de celle-ci, on se rendra compte que l'invention peut être mise en oeuvre de diverses façons sans 40 s'écarter du principe de l'invention. De ce fait, l'invention • l 0 2908161 devra être comprise comme comprenant tous les modes de réalisation et modifications possibles apportés aux modes de réalisation représentés qui peuvent être mis en oeuvre sans s'écarter du principe de l'invention telle qu'elle est représentée dans les 5 revendications annexées. 11 REVENDICATIONS 1. Démarreur (1) comprenant : un moteur électrique (2) fonctionnant pour produire un couple 5 afin de démarrer un objet donné, un arbre de sortie (3) auquel le couple, tel que produit par ledit moteur électrique (2), est transmis, un porte-pignon (4) comprenant un pignon (9) qui est adapté sur une périphérie extérieure dudit arbre de sortie (3) et un 10 support (10), un levier de commande (5) et un actionneur électromagnétique (6) qui, lorsqu'il est excité, produit une attraction magnétique agissant sur ledit levier de commande (5) pour décaler ledit porte-pignon (4) afin 15 d'amener le pignon (9) à s'engrener avec une couronne reliée à l'objet pour transmettre le couple à l'objet, dans lequel le support (10) dudit porte-pignon (4) supporte ledit levier de commande (5) pour établir une connexion entre ledit levier de commande (5) et ledit pignon (9), le support (10) 20 étant composé d'un matériau présentant une densité inférieure à celle du pignon (9). 2. Démarreur selon la revendication 1, dans lequel le pignon (9) et le support {10) dudit porte-pignon (4) sont reliés ensemble 25 pour pouvoir tourner l'un par rapport à l'autre. 3. Démarreur selon la revendication 2, dans lequel le support (10) est composé de résine et emboîté par pression sur le pignon (9) de façon élastique. 4. Démarreur selon la revendication 3, dans lequel ledit porte-pignon (4) comprend également un réservoir de graisse (10d) qui fournit de la graisse à un contact entre le pignon (9) et le support (10). 5. Démarreur selon la revendication 2, dans lequel le pignon (9) et le support (10) sont reliés ensemble par l'intermédiaire d'un palier (7) pour pouvoir tourner l'un par rapport à l'autre. 30 35 12 2908161 6. Démarreur selon la revendication 1, dans lequel le pignon (9) dudit porte-pignon (4) comporte, formée sur une périphérie intérieure, une cannelure hélicoïdale intérieure (9a) qui s'engrène avec une cannelure hélicoïdale extérieure (3a) formée sur la périphérie extérieure dudit arbre de sortie (3).