Brevet FR2934933A1 — publié le 20100212

L'invention concerne une machine électrique tournante à réducteur de vitesses, 5 par exemple un démarreur pour moteur à combustion. Une telle machine sous la forme d'un démarreur est décrite dans les documents FR 2 843 427, WO 2005/054664 et US 4 818 889. Afin de démarrer le moteur à combustion, notamment d'un véhicule automobile, il est connu d'utiliser un démarreur pourvu d'un moteur électrique comprenant un 10 rotor doté d'un arbre de sortie pour entraîner un ensemble lanceur par l'intermédiaire d'un réducteur de vitesses. L'ensemble lanceur transmet un mouvement de rotation à un vilebrequin du moteur à combustion par l'intermédiaire d'une couronne d'entraînement pourvue de dents et reliée rigidement ou élastiquement au vilebrequin. L'ensemble lanceur comporte un pignon pourvu de 15 dents pour venir en prise et engrener avec des dents que présente la couronne d'entraînement. La couronne d'entraînement peut être solidaire d'un volant, comme plateau de réaction d'un embrayage relié au vilebrequin du moteur à combustion. En variante la couronne d'entraînement peut être solidaire d'un volant d'un 20 double volant amortisseur, ou d'un carter d'un convertisseur de couple. L'arbre de sortie du moteur électrique comporte à l'une de ses extrémités un pignon d'induit solidaire de l'arbre de sortie, comme visible dans les documents précités. Dans certaines conditions, par exemple lorsque ce moteur à combustion 25 comporte un double volant amortisseur, le moteur à combustion a besoin d'être entraîné très rapidement. Dans cet exemple, il est nécessaire d'avoir un rapport de réduction faible entre l'arbre de sortie du moteur et l'ensemble lanceur, par exemple inférieur à 5. La présente invention a pour objet de réduire le rapport de transmission du 30 réducteur de vitesses. L'invention a ainsi pour objet une machine électrique tournante, notamment un démarreur pour véhicule automobile, comportant: - un rotor comprenant un arbre de sortie doté d'un axe longitudinal, - un pignon d'induit denté solidaire de l'arbre de sortie du rotor, - un ensemble réducteur de vitesses configuré pour être entraîné en rotation par le pignon d'induit denté, l'ensemble réducteur de vitesses comprenant une couronne dentée, et des pignons satellites intercalés entre la couronne dentée et le pignon d'induit denté, et - un ensemble lanceur destiné à être entraîné en rotation par les pignons satellites de l'ensemble réducteur de vitesses, caractérisé par le fait que l'ensemble réducteur de vitesses comporte un organe de liaison denté configuré pour pouvoir coopérer avec le pignon d'induit denté et avec les pignons satellites de l'ensemble réducteur de vitesses. Grâce à l'organe de liaison denté de l'invention, il est possible d'avoir un rapport de réduction de vitesses faible, par exemple d'environ 2 à environ 4, entre l'arbre de sortie du rotor et l'ensemble lanceur. Du fait de l'utilisation de l'organe de liaison denté entre le pignon d'induit denté solidaire de l'arbre de sortie du rotor et les pignons satellites, il est possible de réduire la taille du pignon d'induit denté en augmentant la taille de l'organe de liaison denté. De manière avantageuse, il est possible d'avoir un pignon d'induit denté présentant un diamètre inférieur ou égal au diamètre de l'arbre de sortie du rotor. Ainsi, la machine selon l'invention présente un coût moindre, notamment par rapport à un arbre de sortie du rotor comprenant un pignon d'induit denté coopérant directement avec les pignons satellites de l'ensemble réducteur de vitesses, le pignon d'induit de l'arbre étant réalisé spécifiquement par usinage ou forgeage. En effet par rapport aux réalisations décrites dans les documents précités, la réduction du diamètre externe du pignon d'induit permet de réduire les pertes de matière et faciliter la réalisation par forgeage du pignon d'induit. En variante, le pignon d'induit est rapporté sur l'arbre de sortie. En outre, l'utilisation d'un pignon d'induit denté coopérant avec un organe de liaison denté permet l'application dudit pignon d'induit à plusieurs types de démarreur présentant des rapports de réduction différents. En effet, il suffit d'adapter la taille de l'organe de liaison denté pour pouvoir utiliser le pignon d'induit standard solidaire de l'arbre de sortie du rotor. Le pignon d'induit standard peut être réalisé sur la base d'un pignon présentant un faible diamètre. Dans ce cas, l'arbre de sortie comprenant ce pignon denté peut être utilisé, sans organe de liaison denté, dans un démarreur comprenant un ensemble réducteur de vitesses qui présente un rapport de réduction élevé, par exemple d'environ 5 ou 6. Dans un mode de réalisation, l'organe de liaison comporte un pourtour intérieur cylindrique comprenant une surface dentée interne et un pourtour extérieur cylindrique comprenant une surface dentée externe. La surface dentée externe est dans un mode de réalisation configurée pour coopérer avec les pignons satellites. La surface dentée interne est dans un mode de réalisation configurée pour coopérer au moins partiellement avec le pignon d'induit denté solidaire de l'arbre de sortie. Dans un mode de réalisation de l'invention, l'organe de liaison comporte entre ses pourtours intérieur et extérieur une portion annulaire présentant une surépaisseur prévue pour éviter le frottement des dents dudit organe de liaison denté contre un flasque agencé pour maintenir ledit organe au moins partiellement dans l'ensemble réducteur de vitesses. La surépaisseur de l'organe de liaison peut venir en contact avec le flasque. Dans un mode de réalisation, l'ensemble réducteur de vitesses comporte un plateau porte satellites agencé pour porter les pignons satellites, et l'organe de liaison denté est disposé dans l'ensemble réducteur de vitesses entre le flasque et le plateau porte satellites. Dans un mode de réalisation, ce flasque est confondu avec un flasque portant les extrémités des axes de montage rotatif des pignons satellites. Les axes sont en outre solidaires à leurs autres extrémités du plateau porte satellites que comporte le réducteur de vitesses. Dans un mode de réalisation de l'invention, le flasque présente un orifice pour l'insertion du pignon d'induit denté afin que le dit pignon puisse être inséré dans l'ensemble réducteur de vitesses pour coopérer avec l'organe de liaison denté. Dans un autre mode de réalisation, l'orifice du flasque est standard puisque le pignon d'induit denté est dans un mode de réalisation du type standard. Le pignon d'induit est agencé dans un mode de réalisation pour coopérer au moins partiellement avec l'organe de liaison. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, le pignon d'induit denté présente un diamètre inférieur au diamètre du pourtour intérieur de l'organe de liaison denté de manière à ce qu'une pluralité de dents du pignon coopèrent avec la surface dentée interne dudit organe de liaison. Dans un autre exemple de mise en oeuvre de l'invention, le pignon d'induit denté présente un diamètre sensiblement égal au diamètre du pourtour intérieur de l'organe de liaison denté de manière à ce que toutes les dents du pignon coopèrent avec la surface dentée interne dudit organe de liaison. Dans un mode de réalisation, l'arbre de sortie du rotor comporte une portion longitudinale et un pignon d'induit denté rapporté à une extrémité de la portion longitudinale. Dans ce cas, le pignon d'induit est fixé à l'extrémité de la portion longitudinale de manière solidaire en translation et en rotation. Il est alors possible de diminuer encore la perte de matière lors de la réalisation de l'arbre de sortie du rotor. Dans tous les cas, le pignon d'induit est solidaire de l'arbre de sortie en étant rapporté ou monobloc avec ledit arbre. L'invention a aussi pour objet un procédé d'assemblage d'une machine électrique tournante telle que décrite précédemment, le procédé comportant des étapes de: - monter l'organe de liaison denté dans l'ensemble réducteur de vitesses de manière à ce qu'il coopère avec les pignons satellites, et - insérer le pignon d'induit denté dans l'ensemble réducteur de vitesses de manière à ce qu'il entraîne en rotation l'organe de liaison denté. L'invention a également pour objet un ensemble réducteur de vitesses destiné à assurer une liaison avec un arbre de sortie d'un rotor dans une machine électrique tournante, l'ensemble comportant: - une couronne dentée, - des pignons satellites dentés configurés pour pouvoir tourner dans la couronne dentée, et - un organe de liaison denté présentant un pourtour extérieur cylindrique comprenant une surface dentée externe configurée pour coopérer avec les pignons satellites dentés, et un pourtour intérieur cylindrique comprenant une surface dentée interne configurée pour coopérer avec un pignon d'induit denté solidaire de l'arbre de sortie. De préférence, l'ensemble réducteur comprend un flasque agencé pour maintenir l'organe de liaison denté dans l'ensemble réducteur de vitesses. L'invention pourra être mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront 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: - la figure 1 représente, schématiquement et partiellement, un démarreur conforme à un mode de réalisation de l'invention, - les figures 2 à 4 représentent, schématiquement et partiellement, des éléments du démarreur de la figure 1, et - la figure 5 représente, schématiquement et partiellement, des éléments d'un démarreur selon un autre mode de réalisation de l'invention. Dans les figures, la machine électrique tournante est un démarreur 1 de moteur à combustion, notamment pour véhicule automobile. Pour plus de précisions sur le démarreur on se reportera aux documents précités. Dans ces documents, le démarreur comporte un moteur électrique doté d'un rotor, un contacteur, un ensemble lanceur, un réducteur de vitesses et un carter comprenant un palier arrière et un palier avant. Le palier avant est configuré pour le montage rotatif de l'extrémité avant d'un arbre d'entraînement, tandis que le palier arrière est configuré pour le montage rotatif de l'extrémité arrière d'un arbre de sortie du rotor. Le réducteur de vitesses est intercalé entre l'arbre d'entraînement et l'arbre de sortie. On a représenté sur la figure 1 les éléments nécessaires à la compréhension de l'invention. Ce démarreur 1 comprend un moteur électrique comportant, d'une part, un rotor 2, encore appelé induit, pouvant tourner autour d'un axe longitudinal X de manière à entraîner un arbre de sortie 6 que présente le rotor 2, et d'autre part, un stator 3, encore appelé inducteur, monté autour du rotor 2. L'axe longitudinal X constitue l'axe de l'arbre de sortie 6 et l'axe de rotation du rotor 2 du moteur électrique. L'arbre de sortie 6 est ici coaxial à un arbre d'entraînement 18 constituant l'arbre de sortie du démarreur 1. Cet arbre d'entraînement 18 traverse un ensemble lanceur 19. Un réducteur de vitesses 40 est intercalé entre l'extrémité arrière de l'arbre d'entraînement 18 et l'extrémité avant de l'arbre de sortie 6 du rotor 2. Le stator 3 comporte ici une culasse 4 portant une pluralité d'aimants permanents 5 inducteurs. En variante, le stator 3 peut comporter un corps de stator comprenant un bobinage inducteur. Le rotor 2 comporte un corps de rotor 7 solidaire de l'arbre de sortie 6 et disposé au droit des aimants 5 du stator 3, et un bobinage 8 enroulé dans des 30 encoches du corps de rotor 7. Le corps de rotor 7 consiste par exemple en un paquet de tôles traversé par l'arbre de sortie 6 emmanché à force dans des alésages internes des tôles du corps de rotor 7. Le bobinage 8 comporte une pluralité de fils conducteurs formant, de part et d'autre du corps de rotor 7, un chignon avant 9 et un chignon arrière 10. Le rotor 2 est pourvu, à l'arrière, d'un collecteur 12 solidaire de l'arbre de sortie 6 et comprenant une pluralité de pièces de contact, par exemple en forme de lames, connectées électriquement au bobinage 8. Au moins un groupe de balais 13 et 14 est prévu pour l'alimentation électrique du 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 13 et 14 viennent frotter sur le collecteur 12 lorsque le rotor 2 est en rotation. Le contacteur 17 comprend, outre la borne 15 reliée au balai 14, une borne 29 reliée via un élément de liaison électrique, notamment un câble 30, à une alimentation électrique du véhicule, notamment une batterie, non représentée. Le contacteur 17 est apte à actionner une fourchette 27 pour déplacer l'ensemble lanceur 19 d'une position de repos dans laquelle l'ensemble lanceur 19 est situé à proximité du rotor 2 vers une position d'entraînement du moteur à combustion. L'ensemble lanceur 19 comprend une roue libre 22 et un entraîneur 23 muni d'une gorge 24 pour recevoir l'extrémité 25 de la fourchette 27. La roue libre 22 et l'entraîneur 23 sont troués centralement pour le passage de l'arbre d'entraînement 18. La roue libre 22 est par exemple à galets ou à embrayage conique. L'ensemble lanceur 19 est monté de manière coulissante et rotative sur l'arbre d'entraînement 18. Pour ce faire l'entraîneur 23 présente de manière connue une denture hélicoïdale (non représentée) à sa périphérie interne pour venir en prise avec une denture hélicoïdale (non représentée) que présente l'arbre d'entraînement 18 à sa périphérie externe. L'ensemble lanceur 19 comporte en outre un élément d'entraînement formé par un pignon denté 21, ici à denture droite. En variante, le pignon 21 est à denture hélicoïdale. Le pignon 21 est traversé par l'arbre d'entraînement 18 et est destiné à s'engager sur un organe d'entraînement du moteur à combustion, non représenté. Cet organe est par exemple une couronne dentée d'entraînement. Le pignon 21 est donc destiné à venir en prise avec les dents de cette couronne. La roue libre 22 est intercalée entre le pignon 21 et l'entraîneur 23. Cette roue libre 22 permet de désolidariser la couronne d'entraînement du démarreur 1 lorsque le moteur à combustion atteint au démarrage une vitesse de rotation déterminée ou prédéterminée. L'ensemble réducteur de vitesses 40 est interposé entre le rotor 2 et l'arbre d'entraînement 18 de manière à adapter la vitesse du rotor 2 à l'entraînement du moteur à combustion. On va maintenant décrire, plus en détails, en référence aux figures 2 à 4, l'ensemble réducteur 40 de la figure 1. Cet ensemble réducteur 40 comporte une couronne dentée 41 externe dans laquelle sont disposés des pignons satellites dentés 45, de manière connu en soi. Comme illustrée à la figure 2, la couronne dentée 41 comporte une paroi cylindrique 42 comprenant une surface dentée 43 coopérant avec les dents 46 des pignons satellites 45. La couronne dentée 41 est sensiblement fixe en rotation grâce à au moins un organe de blocage (non représenté) qui est apte à bloquer en rotation cette couronne dentée 41 par rapport à la culasse 4. L'organe peut consister par exemple en un bloc élastomère, ou en variante en une patte de butée solidaire de la couronne dentée 41, comme décrits dans les documents précités. La couronne dentée 41 comporte en outre une paroi transversale annulaire 44 présentant un passage central. La paroi cylindrique 42 se raccorde à la périphérie extérieure de la paroi 44. Dans un mode de réalisation la couronne dentée 41 est en matière plastique pour réduire les bruits. Les pignons satellites 45 sont montés sur des axes 47 portés par un plateau porte satellites 48 solidaire en rotation de l'extrémité arrière de l'arbre d'entraînement 18 de l'ensemble lanceur 19. Le porte satellites 48 forme un élément de sortie de l'ensemble réducteur de vitesses 40. Selon une caractéristique, l'ensemble réducteur 40 comporte également un organe de liaison 50 pour réduire le rapport de transmission de l'ensemble réducteur de vitesses 40. Cet organe de liaison 50 présente un pourtour extérieur cylindrique 51 15 comprenant une surface dentée externe 52 coopérant avec les dents 46 des pignons satellites 45. L'organe de liaison 50 présente en outre un pourtour intérieur cylindrique 53 comprenant une surface dentée interne 54 coopérant avec l'arbre de sortie 6 du rotor 2. 20 L'organe de liaison 50 comporte une portion annulaire 55 entre ses pourtours intérieur 53 et extérieur 51. Cette portion annulaire 55 présente une surépaisseur 56 prévue pour éviter le frottement des dents des surfaces dentées 52 et 54 contre un flasque 70 monté partiellement dans l'ensemble 40 pour maintenir l'organe de liaison denté 50 et les 25 pignons satellites dentés 45 en translation axiale d'axe X. La surépaisseur 56 est sensiblement en contact avec le flasque 70. De même, la portion annulaire 55 présente une autre surépaisseur (non représentée) prévue pour éviter le frottement des dents des surfaces dentées 52 et 54 contre le porte satellites 48. Cette autre surépaisseur est sensiblement en contact avec le porte satellites 48. Les axes 47 sont fixés à une extrémité au plateau port satellites 48 et à l'autre extrémité au flasque 70. Les pignons satellites 45 et l'organe de liaison denté 50 sont disposés entre le porte satellites 48 et le flasque 70, et sont enfermés dans un espace partiellement fermés par ledit porte satellites 48 et ledit flasque 70. Comme illustré à la figure 4, le flasque 70 comprend un orifice 71 permettant l'insertion, dans l'ensemble réducteur 40, d'un pignon d'induit denté 61 de l'arbre de sortie 6. Le pignon d'induit 61 comporte des dents 62 coopérant avec les dents de la surface dentée interne 54 de l'organe de liaison 50 afin d'entraîner ledit organe de liaison denté 50 en rotation. Ce pignon d'induit denté 61 forme un élément d'entrée de l'ensemble réducteur de vitesses 40. Dans l'exemple décrit, le diamètre externe du pignon 61 est sensiblement égal au diamètre du pourtour intérieur 53 de l'organe de liaison 50 afin que toutes les dents 62 dudit pignon 61 engrènent avec les dents dudit organe 50 sur sa surface dentée interne 54, comme illustré à la figure 3. En outre, le pignon 61 est ici rapporté de manière solidaire, par exemple par sertissage, sur l'arbre de sortie 6. Grâce à l'organe de liaison 50, il est possible d'avoir un ensemble réducteur de vitesses 40 avec un rapport de réduction faible, par exemple d'environ 3, avec un arbre de sortie 6 standard et présentant avantageusement un pignon denté 61 de faible diamètre. On a représenté à la figure 5 différents éléments d'un démarreur selon un autre mode de réalisation de l'invention. La figure 5 illustre un ensemble réducteur de vitesses 40 comme décrit précédemment, et un arbre de sortie de rotor 600. L'arbre de sortie 600 comporte un pignon denté 661 présentant un diamètre inférieur au diamètre du pourtour intérieur cylindrique 53 de l'organe de liaison denté 50. Ainsi, une pluralité de dents 661 du pignon 661 coopèrent avec les dents de la surface dentée interne 54 de l'organe de liaison 50. Autrement dit, l'organe de liaison denté 50 et le pignon denté 661 de l'arbre de sortie 600 ne sont pas coaxiaux. Dans les figures 1 à 5 qui viennent d'être décrites, les dentures que présentent la couronne dentée, les pignons satellites, l'organe de liaison et le pignon d'induit sont hélicoïdales. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de mises en oeuvre de l'invention qui viennent d'être décrits. Par exemple, l'arbre de sortie peut être monobloc avec le pignon d'induit denté. Dans ce cas, le diamètre externe du pignon d'induit peut être inférieur ou égal au diamètre de l'arbre de sortie du rotor. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, le contacteur peut être déporté comme dans le document FR 2 843 427, ou coaxial de telle manière que la fourchette n'est pas nécessaire. Dans un autre exemple de mise en oeuvre de l'invention, l'élément d'entraînement de l'ensemble lanceur, notamment le pignon denté, peut être sortant par rapport au carter, comme visible dans le document US 4 818 889. Grâce à l'invention, on appréciera de conserver la forme des éléments du réducteur de vitesses à train épicycloïdal des documents précités. Revendications1. Machine électrique tournante (1), notamment un démarreur pour véhicule automobile, comportant: - un rotor (2) comprenant un arbre de sortie (6, 600) doté d'un axe longitudinal (X), - un pignon d'induit denté (61, 661) solidaire de l'arbre de sortie (6, 600), - un ensemble réducteur de vitesses (40) configuré pour être entraîné en rotation par le pignon d'induit denté (61, 661), l'ensemble réducteur de vitesses (40) comprenant une couronne dentée (41), et des pignons satellites (45) intercalés entre la couronne dentée (41) et le pignon d'induit denté (61, 661), et - un ensemble lanceur (19) destiné à être entraîné en rotation par les pignons satellites (45) de l'ensemble réducteur de vitesses (40), caractérisée par le fait que l'ensemble réducteur de vitesses (40) comporte un organe de liaison denté (50) configuré pour pouvoir coopérer avec le pignon d'induit denté (61, 661) et avec les pignons satellites (45) de l'ensemble réducteur de vitesses (40). 2. Machine (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que l'organe de liaison denté (50) comporte un pourtour intérieur cylindrique (53) comprenant une surface dentée interne (54) et un pourtour extérieur cylindrique (51) comprenant une surface dentée externe (52). 3. Machine (1) selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la surface dentée interne (54) est configurée pour coopérer au moins partiellement avec le pignon d'induit denté (61, 661). 30 4. Machine (1) selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que l'ensemble réducteur de vitesses (40) comporte un flasque (70) agencé pour maintenir l'organe de liaison denté (50) au moins partiellement dans ledit ensemble réducteur (40), et en ce que l'organe de liaison denté (50) comporte entre ses pourtours intérieur et extérieur (53; 51) une portion annulaire (55) présentant une surépaisseur (56) prévue pour éviter le frottement des dents dudit organe de liaison contre ledit flasque (70). 5. Machine (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que l'ensemble réducteur de vitesses (40) comporte un plateau porte satellites (48) agencé pour porter les pignons satellites (45), et en ce que l'organe de liaison denté (50) est disposé dans l'ensemble réducteur de vitesses (40), entre le flasque (70) et le plateau porte satellites (48). 6. Machine (1) selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisée en ce que le flasque (70) présente un orifice (71) pour l'insertion du pignon d'induit denté (61, 661). 7. Machine (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le pignon d'induit denté (61, 661) est configuré pour coopérer au moins partiellement avec l'organe de liaison denté (50). 8. Machine selon les revendications 2 et 7, caractérisée en ce que le pignon d'induit denté (61, 661) présente un diamètre sensiblement inférieur ou égal au diamètre du pourtour intérieur (53) de l'organe de liaison denté (50) de manière à ce qu'une pluralités de dents (62, 662) du pignon d'induit (61, 661) coopèrent avec la surface dentée interne (54) dudit organe de liaison (50).30 9. Procédé d'assemblage d'une machine électrique tournante (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, le procédé comportant des étapes de: - monter l'organe de liaison denté (50) dans l'ensemble réducteur de vitesses (40) de manière à ce qu'il coopère avec les pignons satellites (45), et - insérer le pignon d'induit denté (61, 661) dans l'ensemble réducteur de vitesses (40) de manière à ce qu'il entraîne en rotation l'organe de liaison denté (50). 10. Ensemble réducteur de vitesses (40) destiné à assurer une liaison avec un arbre de sortie (6, 600) d'un rotor (2) dans une machine électrique tournante (1), l'ensemble (40) comportant: - une couronne dentée (41), - des pignons satellites dentés (45) configurés pour pouvoir tourner dans la couronne dentée (41), et - un organe de liaison denté (50) présentant un pourtour extérieur cylindrique (51) comprenant une surface dentée (52) configurée pour coopérer avec les pignons satellites dentés (45), et un pourtour intérieur cylindrique (53) comprenant une surface dentée (54) configurée pour coopérer avec un pignon d'induit denté (61, 661) solidaire de l'arbre de sortie (6, 600). 11. Ensemble (40) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend un flasque (70) agencé pour maintenir l'organe de liaison denté (50) dans l'ensemble réducteur de vitesses (40).