Brevet FR2926334A1 — publié le 20090717

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-B1-749144 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. La demande de brevet FR 2 736 100 décrit un contacteur de démarreur comportant un noyau mobile actionné par un bobinage et apte à commander un contact mobile. Le brevet GB 524 538 décrit un circuit de freinage pour un démarreur de moteur à combustion interne. 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 stator, ou inducteur, comportant un bobinage inducteur, - un rotor, ou induit, comportant un bobinage d'induit, - un contacteur agencé pour permettre sensiblement simultanément une alimentation électrique du bobinage inducteur et une mise à la masse du bobinage d'induit, en vue de générer un freinage par auto-induction du rotor entraîné en rotation. L'invention permet ainsi un freinage efficace de l'induit par auto-induction, suite par exemple au lâcher de clé de contact. Ce freinage peut, si on le souhaite, être relativement rapide, ce qui permet de réduire le niveau de bruit, une fois le moteur thermique démarré. L'invention est notamment adaptée à un démarreur utilisé sur un réseau de tension élevée. La mise à la masse du bobinage d'induit, lors du freinage du rotor entraîné en rotation, est réalisée via une résistance électrique, dont la valeur peut être ajustée en fonction de l'intensité du freinage souhaitée. Cette résistance est avantageusement disposée électriquement entre un premier contact mobile du contacteur et une jonction entre les bobinages inducteur et d'induit. Le dispositif est de préférence agencé de manière à ce que, lors du freinage du rotor entraîné en rotation, l'alimentation électrique du bobinage inducteur est réalisée en prélevant un courant électrique sur une source d'énergie électrique extérieure, notamment une batterie. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, le contacteur comporte un noyau mobile apte à commander des premier et deuxième contacts mobiles, le premier contact étant agencé pour permettre la mise à la masse du bobinage d'induit, et le deuxième contact étant agencé pour permettre l'alimentation électrique du bobinage inducteur au moins lors du freinage du rotor entraîné en rotation. Lors du freinage du rotor, les premier et deuxième contacts mobiles du contacteur sont de préférence dans une position fermée. Avantageusement les premier et deuxième contacts mobiles sont déplaçables l'un par rapport à l'autre, sous l'action d'au moins un organe de rappel élastique. Chacun des premier et deuxième contacts mobiles peut coopérer avec un organe de rappel élastique, notamment un ressort tel qu'un ressort travaillant en compression, l'organe de rappel élastique étant en outre en appui sur une butée solidaire en coulissement du noyau mobile du contacteur. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, chacun des premier et deuxième contacts mobiles est déplaçable de manière à venir en appui contre une butée solidaire en coulissement du noyau mobile. Le dispositif comporte avantageusement un lanceur agencé pour entraîner une couronne d'entraînement d'un moteur à combustion interne. Le contacteur est de préférence agencé de manière à ce que, lors d'une mise en fonctionnement du dispositif, le rotor soit entraîné en rotation avec une vitesse réduite, afin d'engager le lanceur sur la couronne d'entraînement en limitant des risques de fraisage, notamment grâce à la mise à la masse du bobinage d'induit et l'alimentation électrique du bobinage inducteur. Avantageusement, dans une phase de plein régime moteur du dispositif, le premier contact est ouvert, et le deuxième contact est fermé. L'invention a encore pour objet un dispositif de démarrage pour un moteur à combustion, notamment de véhicule automobile, comportant : un stator comportant un bobinage inducteur, - un rotor comportant un bobinage d'induit, - un contacteur comportant au moins deux interrupteurs agencés pour commander l'alimentation électrique de l'un au moins des bobinages inducteur et d'induit, ces interrupteurs pouvant être fermés simultanément, notamment en vue de provoquer un freinage du rotor. 30 L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'un exemple de mise en oeuvre non limitatif de l'invention, et à l'examen du dessin annexé, sur lequel : - la figure 1 représente, schématiquement et partiellement, un dispositif de démarrage conforme à un exemple de mise en oeuvre de l'invention, et - les figures 2A à 2D illustrent schématiquement différentes étapes successives du fonctionnement du dispositif de la figure 1. On a représenté sur la figure 1 un dispositif de démarrage 1 pour moteur à combustion interne de véhicule automobile. Ce dispositif 1 comprend, d'une part, un rotor 2, encore appelé induit, pouvant 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 sur laquelle sont fixées une ou plusieurs pièces polaires, non représentées, pour la mise en place d'un bobinage inducteur 15 5. Le rotor 2 comporte un corps de rotor 7, et un bobinage d'induit 8 enroulé dans des encoches du corps de rotor 7. Ce bobinage d'induit 8 forme, de part et d'autre du corps de rotor 7, un chignon avant 9 et un chignon arrière 10. 20 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 d'induit 8. Un groupe de balais 13 et 14 est prévu pour l'alimentation électrique du bobinage d'induit 8, l'un des balais 13 étant relié à la masse du dispositif 1 et un 25 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. Le dispositif de démarrage 1 comporte en outre un 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 peut être interposé entre le rotor 2 et l'arbre d'entraînement 18, de manière connue en soi. Le lanceur 19 comporte un élément d'entraînement formé par une poulie 21 et destiné à s'engager sur un organe d'entraînement 33 du moteur à combustion. Cet organe d'entraînement est par exemple une courroie. La poulie 21 peut être remplacée par un élément d'engrenage, notamment une roue dentée, pour entraîner le moteur à combustion. Le 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 plastique. 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 combustion par l'intermédiaire de la poulie 21, et une deuxième position dans laquelle l'ensemble lanceur 19 est désengagé du moteur à combustion. 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 électrique du véhicule, notamment une batterie 26. On va maintenant décrire plus en détail, en référence à la figure 2, certains éléments du contacteur électromagnétique 17. Ce contacteur 17 comprend, de manière connue en soi, un boîtier 39 et, à l'intérieur de celui-ci, un noyau mobile 40 dont une extrémité est reliée à la fourchette 27 pour son actionnement. Ce noyau mobile 40 est déplaçable sous l'action d'un champ 30 électromagnétique généré par un bobinage 41. D'autres éléments du contacteur connus en soi, par exemple le noyau fixe, ne sont pas représentés par souci de ne pas alourdir l'exposé. Le noyau mobile 40 est solidaire d'une tige 42 pourvue de première, deuxième et troisième butées axiales 43 à 45, la première butée 43 étant la plus proche du noyau mobile 40 et la troisième la plus éloignée du noyau mobile 40. Ces butées 43 à 45 sont fixes axialement sur la tige 42. Entre les première et deuxième butées 43 et 44, est monté coulissant sur la tige 42 un premier élément de contact 47. Un ressort 48 est prévu entre la deuxième butée 44 et le premier élément de 10 contact 47 de manière à exercer sur ce dernier une force de rappel élastique tendant à déplacer le contact mobile 47 vers la première butée 43. De manière analogue, un deuxième élément de contact mobile 50 est monté coulissant sur la tige 42 entre la deuxième butée 44 et la troisième butée 45, avec un ressort 51 interposé entre la deuxième butée 44 et le deuxième contact mobile 15 50. Le premier contact mobile 47 fait partie d'un premier interrupteur 55 sur une ligne électrique 56 entre, d'une part, une masse et, d'autre part, une jonction électrique 57 entre le bobinage inducteur 5 et le bobinage d'induit 8 reliés en série. Une résistance 59 est disposée sur la ligne 56, entre le contact mobile 47 et la 20 jonction 57. Le deuxième contact mobile 50 fait partie d'un deuxième interrupteur 60 sur une ligne électrique 61 entre le bobinage inducteur 5 et la batterie 26. On va maintenant, en référence aux figures 2A à 2D, décrire plus en détail le fonctionnement du dispositif 1. 25 Phase de repos (Figure 2A) Dans cette phase de repos, avant une commande de démarrage du moteur à combustion interne du véhicule, par exemple à l'aide d'une clé de contact, le premier contact mobile 47 est en position de fermeture de l'interrupteur 55 correspondant, grâce à l'action du ressort 48. Le deuxième contact mobile 50 en appui contre la troisième butée 45, est maintenue dans une position d'ouverture de l'interrupteur 60 correspondant. Les bobinages 5 et 8 ne sont pas alimentés par la batterie 26. Phase d'avancée du lanceur (Figure 2B) Un déplacement du noyau mobile 40 et de la tige 42 provoque la fermeture de l'interrupteur 60 à l'aide du contact mobile 50. Les bobinages 5 et 8 sont alors alimentés par la batterie 26. Le rotor 2 est entraîné en rotation à faible vitesse, permettant d'approcher le lanceur 19 en limitant le risque de fraisage. Phase de plein régime moteur (figure 2C) Un déplacement supplémentaire de la tige 42 entraîne l'ouverture de l'interrupteur 55 par appui de la première butée 43 contre le premier contact 47. Le deuxième interrupteur 60 reste fermé de manière à assurer l'alimentation électrique des bobinages 5 et 8 en vue de transmettre un couple suffisant de démarrage du moteur à combustion. Phase de freinage (Figure 2D) Suite au lâcher de la clé de contact, le noyau mobile 40 recule, et le contact mobile 47 est de nouveau amené dans une position de fermeture de l'interrupteur 55. L'interrupteur 60 reste fermé. Cette configuration permet de générer un freinage par auto-induction du rotor 2. La résistance 59 est choisie en fonction du freinage souhaité. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de mise en oeuvre qui vient d'être décrit. Par exemple, les ressorts 48 et 51 peuvent être remplacés par des blocs de matériau en élastomère. Dans l'exemple qui vient d'être décrit, la tige 42 est solidaire en translation du noyau mobile 40. En variante, la tige 42 peut être monté avec une possibilité de translation par rapport au noyau mobile 40. Dans ce cas, un organe de rappel élastique tel qu'un ressort peut être prévu pour rappeler la tige dans une position de repos.5 Revendications 1. Dispositif de démarrage (1) pour moteur à combustion, notamment de véhicule automobile, comportant : - un stator (3), ou inducteur, comportant un bobinage inducteur (5), - un rotor (2), ou induit, comportant un bobinage d'induit (8), - un contacteur (17) agencé pour permettre sensiblement simultanément une alimentation électrique du bobinage inducteur et une mise à la masse du bobinage d'induit, en vue de générer un freinage par auto-induction du rotor entraîné en rotation. 2. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que la mise à la masse du bobinage d'induit, lors du freinage du rotor (2) entraîné en rotation, est réalisée via une résistance électrique. 3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il est agencé de manière à ce que, lors du freinage du rotor entraîné en rotation, l'alimentation électrique du bobinage inducteur (5) est réalisée en prélevant un courant électrique sur une source d'énergie électrique extérieure (26), notamment une batterie. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le contacteur comporte un noyau mobile apte à commander des premier et deuxième contacts mobiles (47, 50), le premier contact étant agencé pour permettre la mise à la masse du bobinage d'induit, et le deuxième contact étant agencé pour permettre l'alimentation électrique du bobinage inducteur au moins lors du freinage du rotor entraîné en rotation.30 5. Dispositif de démarrage selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que, lors du freinage du rotor, les premier et deuxième contacts (47, 50) du contacteur sont dans une position fermée. 6. Dispositif selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé par le fait que les premier et deuxième contacts mobiles (47, 50) sont déplaçables l'un par rapport à l'autre, sous l'action d'au moins un organe de rappel élastique. 7. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que chacun des premier et deuxième contacts mobiles coopère avec un organe de rappel élastique, notamment un ressort (48 ; 51), l'organe de rappel élastique étant en outre en appui sur une butée solidaire en coulissement du noyau mobile du contacteur. 8. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que chacun des premier et deuxième contacts mobiles (47, 50) est déplaçable de manière à venir en appui contre une butée (43 ; 45) solidaire en coulissement du noyau mobile. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant un lanceur (19) agencé pour entraîner une couronne d'entraînement (33) d'un moteur à combustion interne, caractérisé par le fait que le contacteur est agencé de manière à ce que, lors d'une mise en fonctionnement du dispositif, le rotor soit entraîné en rotation avec une vitesse réduite, afin d'engager le lanceur sur la couronne d'entraînement en limitant des risques de fraisage, notamment grâce à la mise à la masse du bobinage d'induit et l'alimentation électrique du bobinage inducteur. 10. Dispositif selon la revendication 4 et éventuellement l'une quelconque des autres revendications précédentes, caractérisé par le fait que, dans une phase deplein régime moteur du dispositif, le premier contact (47) est ouvert, et le deuxième contact est fermé (50). 11. Dispositif de démarrage (1) pour un moteur à combustion, notamment de véhicule automobile, comportant : un stator comportant un bobinage inducteur, - un rotor comportant un bobinage d'induit, - un contacteur (17) comportant au moins deux interrupteurs agencés pour commander l'alimentation électrique de l'un au moins des bobinages inducteur et d'induit, ces interrupteurs pouvant être fermés simultanément, notamment en vue de provoquer un freinage du rotor.