Brevet FR2984966A1 — publié le 20130628

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à une installation d'en- grènement pour engrener un pignon dans une couronne dentée, notamment démarreur de moteur thermique, - le pignon étant déplacé entre une position hors de prise et une posi- tion de prise avec la couronne dentée, - un élément de ressort sollicitant le pignon vers la position d'engrènement. Etat de la technique De telles installations d'engrènement sont utilisées dans les démarreurs de moteur thermique en ce que le pignon de démarreur est déplacé sur un arbre d'entraînement à partir d'une position rétractée dans une position axialement avancée dans laquelle le pignon de démarreur engrène avec la couronne dentée du moteur thermique. L'arbre d'entraînement est entraîné par un moteur électrique de démar- reur dont le mouvement de rotation est transmis par une transmission, par exemple une transmission planétaire. Le mouvement d'avancée axiale est assuré par un relais de démarreur. Un tel relais est par exemple décrit dans le document EP 0 132 648 Al. Lors du mouvement d'engrènement ou d'avancée, il peut arriver que le pignon de démarreur rencontre dent contre dent la couronne dentée du moteur thermique ce qui non seulement génère beaucoup de bruit, mais se traduit par une sollicitation mécanique considérable des pignons dentés. L'opération d'engrènement, c'est-à- dire l'interpénétration des dents, se fait de manière retardée et cela seu- lement lorsque les dents du pignon de démarreur arrivent dans les intervalles de la couronne dentée et, de plus, la force axiale agissant sur le pignon de démarreur pour l'engrènement doit être suffisamment grande. But de l'invention La présente invention a pour but de développer une installation d'engrènement avec des moyens constructifs simples pour engrener un pignon entraîné par un moteur dans une couronne dentée pour augmenter la sécurité de fonctionnement de la phase d'engrène- ment et la rendre aussi sensible que possible à l'usure. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, la présente invention a pour objet une instal- lation d'engrènement du type défini ci-dessus, caractérisée en ce qu'elle comporte une pièce de butée limitant la course d'actionnement du pi- gnon avant d'atteindre la position d'engrènement, cette pièce de butée étant réglable entre une position de butée et une position de libération. L'installation d'engrènement selon l'invention permet d'engrener un pignon entraîné en rotation par un moteur dans une couronne dentée. L'installation d'engrènement est notamment réalisée comme démarreur de moteur thermique et dans ce cas, le pignon et le pignon de démar- reur qui vient en prise avec la couronne dentée du moteur thermique pour démarrer le moteur. Le pignon est mobile entre une position de repos hors de prise et une position d'engrènement avec la couronne dentée ; dans la position engrenée, le pignon est entraîné par le moteur du démarreur. le mouvement d'actionnement entre la position hors engrènement et la position engrenée, se fait de préférence par un actionneur, par exemple un actionneur à commande électromagnétique ou un pignon approprié. Le pignon est sollicité par la force d'un élément de ressort en direction de la position d'engrènement. L'installation d'engrènement selon l'invention comporte une pièce de butée qui vient en saillie dans la course d'actionnement du pignon et limite cette course d'actionnement du pignon dès avant qu'il n'atteigne la position d'engrènement. La pièce de butée est mobile entre une position de butée dans laquelle la pièce de butée vient en saillie dans le chemin du pignon et une position de libération dans laquelle le chemin d'actionnement du pignon est libéré. Lors du mouvement d'avancée ou d'engrènement du pi- gnon, la pièce de butée occupe sa position de butée de sorte que le mouvement d'engrènement du pignon se fait tout d'abord jusqu'à la pièce de butée. L'élément de ressort agissant sur le pignon est avantageusement déplacé en position de butée du pignon pour que la force agissant sur le pignon dans le sens de l'engrènement, augmente. Cela résulte de ce que l'actionneur ou le relais agissent sur le pied de l'élé- ment de ressort lors de l'avancée du pignon et l'extrémité opposée de l'élément de ressort, sollicite le pignon de démarreur. le déplacement du pied du ressort appliquant le pignon contre la pièce de butée augmente la force agissant sur le pignon dans le sens de la position d'engrènement. Si ensuite la pièce de butée passe en position de libération, le pi- gnon peut avancer rapidement et s'engrener avec une force importante dans la couronne dentée. Ce dispositif a l'avantage de permettre l'engrènement avec une grande sécurité. De plus, on peut utiliser des actionneurs d'engrènement de dimensions relativement réduites, car la force développée en position de butée du pignon contre la pièce de butée, se développe plus lentement que selon l'état de la technique. Selon un autre développement avantageux, le pignon est mobile dans la direction axiale sur l'arbre d'entraînement pour passer d'une position hors de prise dans une position d'engrènement. Le pi- gnon est déplacé de façon correspondante par l'actionneur d'engrène- ment dans la direction axiale vers la couronne dentée. On peut également envisager des modes de réalisation avec une course d'engrènement du pignon qui se fait transversalement à l'axe longitudinal de l'arbre d'entraînement, notamment dans la direction radiale. Dans ce cas également, le mouvement d'engrènement sera limité par une pièce de butée de sorte qu'une force de ressort s'accumule en position de butée et engrène le pignon dans la couronne dentée, une fois la pièce de butée escamotée. En position engrenée, le pignon est entraîné en rotation par le moteur du démarreur par l'intermédiaire de l'arbre d'entraîne- ment de sorte que la prise entre le pignon et la couronne dentée, fait également tourner la couronne dentée. La transmission du mouvement du moteur à l'arbre d'entraînement et/ou de l'arbre d'entraînement au pignon, peut se faire le cas échéant par un dispositif de transmission approprié. La pièce de butée est tenue avantageusement par l'arbre d'entraînement et elle est mobile entre une position de butée et une position de libération. De façon préférentielle, le déplacement de la pièce de butée se fait dans la direction radiale et pour cela, l'arbre d'entrai- nement comporte une rainure radiale recevant de façon coulissante la pièce de butée. La pièce de butée est par exemple sous la forme d'une bille formant butée poussée par un élément de ressort s'appuyant contre le fond de la rainure radiale dans l'arbre d'entraînement et poussant radialement vers l'extérieur en position de butée. Pour passer de la position de butée à la position de libération, la pièce de butée doit être escamotée radialement dans la rainure à l'intérieur jusqu'à libérer le passage pour le pignon. Cela se fait dans le cas d'une pièce de butée chargée par un ressort en agissant contre la force développée par l'élément de ressort, force agissant sur la pièce de butée et soit en cas de conception passive de la pièce de butée, la force d'actionnement qui s'établit agit sur le pignon, celui-ci est basculé radialement vers l'intérieur, par exemple en ce que la surface de contact du pignon est inclinée pour passer sur la pièce de butée pour générer une composante radiale de mouvement. Mais on peut également prévoir une réalisation active se- lon laquelle le fond de la rainure radiale recevant la pièce de butée, est mobile. Dans une première position du fond de rainure, la pièce de butée vient en saillie de la surface enveloppe de l'arbre d'entraînement et se trouve ainsi en position de butée. Dans une seconde position décalée radialement vers l'intérieur pour le fond de rainure, la pièce de butée se trouvera en position de libération. En particulier, l'élément de ressort s'appuie contre le fond de rainure pour solliciter la pièce de butée avec une force dirigée vers la position de butée. Le fond de la rainure peut également être constitué par un organe de déplacement ou d'actionnement tenu de manière mobile par l'arbre d'entraînement. L'organe de déplacement ou d'actionnement est par exemple un poussoir d'actionnement mobile dans l'arbre d'entraînement et qui est mobile axialement et/ou dans la direction périphérique dans l'arbre d'entraînement. Suivant la position du poussoir d'actionnement, le fond de la rainure radiale recevant la pièce de butée coulissant radialement, se trouve dans une position radiale différente. Selon un autre développement avantageux, la pièce de butée précède axialement directement la couronne dentée. Lors du mouvement axial du pignon, celui-ci vient en butée contre la pièce de butée et le retrait de la pièce de butée en position de libération, fait que le pignon se trouve directement devant la couronne dentée, de sorte que la force de ressort accumulée agissant sur le pignon, ne sera pratiquement pas diminuée jusqu'à atteindre la couronne dentée ou ne sera que faiblement diminuée. Suivant une autre caractéristique avantageuse, la libéra- tion de la butée, c'est-à-dire le passage de la pièce de butée de sa position de butée à sa position de libération, dépend tout d'abord en plus ou en variante, d'autres grandeurs caractéristiques de l'installation d'engrènement, par exemple du sens de rotation relatif de la couronne den- tée et du pignon l'un par rapport à l'autre, de la vitesse périphérique relative de la couronne dentée et du pignon, de la fin d'une durée réglée de manière fixe ou réglée de manière variable ou encore de la fonction de la course de pré-engrènement de l'actionnement d'engrènement. La libération de la butée peut se faire de manière mécanique, électrique ou électronique. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation d'une installation d'engrènement d'un pignon dans une couronne dentée représentée dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 montre un démarreur de moteur thermique avec un moteur électrique d'entraînement, un pignon de démarreur installé sur l'arbre d'entraînement et un actionneur d'engrènement ou relais d'engrènement pour déplacer axialement le pignon de démarreur, - la figure 2 est une vue de côté du pignon de démarreur sur l'arbre d'entraînement en position de butée contre une pièce de butée, - la figure 3 est un graphique montrant la force d'engrènement agissant sur le pignon de démarreur en fonction de la course d'engrènement correspondant à la situation de la figure 2, - la figure 4 est un diagramme comme celui de la figure 3 pour un démarreur sans partie de butée, - la figure 5 montre une variante de réalisation de démarreur dans lequel la position de la pièce de butée est réglable dans l'arbre d'entraînement à l'aide d'un poussoir mobile, - la figure 6 montre une autre variante de réalisation avec un poussoir pour déplacer la pièce de butée. Description de modes de réalisation Selon la figure 1, le démarreur 1 de moteur thermique comporte un pignon de démarreur 2 qui vient en prise avec la couronne dentée 3 du moteur pour démarrer le moteur thermique 4. Le pignon de démarreur 2 est coulissant axialement comme l'indique la double flèche sur l'arbre d'entraînement 5 en étant couplé solidairement en rotation à cet arbre d'entraînement 5. Le pignon de démarreur 2 est déplacé entre une position rétractée de repos et une position avancée de prise avec la couronne dentée 3 du moteur thermique 4 par l'intermédiaire d'un actionneur d'engrènement ou relais d'engrènement 6 ; cet actionneur est un organe électromagnétique comportant un bobinage de relais 7, ainsi qu'un induit coulissant 8 qui, lorsque le bobinage de relais 7 est ali- as menté, est tiré axialement dans le bobinage. L'induit coulissant 8 est couplé cinématiquement au pignon de démarreur 2 par un levier d'engrènement 9 de sorte que le mouvement axial de l'induit coulissant 8 entre sa position de repos et sa position actionnée, se traduit par un mouvement d'actionnement axial correspondant du pignon de démar- 20 reur 2 entre sa position de repos et sa position d'engrènement ou posi- tion de prise. Le mouvement d'entraînement en rotation de l'arbre d'en- traînement 5 ou du pignon de démarreur 2, est généré par un moteur électrique de démarreur 11. Le moteur est couplé par une transmission 25 en forme de transmission planétaire 12 à l'arbre 5. Lorsque le moteur électrique 11 du démarreur est actionné, l'arbre d'entraînement 5 est mis en rotation et ainsi le pignon de démarreur 2. Un appareil de régulation ou de commande 10 est associé au démarreur 1 qui commande le fonctionnement du relais d'engrène- 30 ment 6 et du moteur de démarreur 11. Lors du mouvement d'actionnement axial de l'induit coulissant 8 lorsque le relais d'engrènement 6 est actionné, lorsqu'on atteint la position d'actionnement, un couplage cinématique entre l'organe de commutation et le mouvement d'actionnement de l'induit coulissant 35 8, branche le courant électrique du moteur de démarreur 11 qui se met en mouvement et entraîne en rotation l'arbre 5 et le pignon de démarreur 2. Comme le montre en outre la figure 1, le mouvement d'avancée axiale du pignon de démarreur sur l'arbre d'entraînement 5 est limité par une pièce de butée 13 qui se trouve sur le chemin d'ac- tionnement du pignon de démarreur 2 sur l'arbre d'entraînement 5 et limite le mouvement d'avancée du pignon de démarreur 2 avant qu'il ne s'engrène dans la couronne dentée 3. Lors de ce mouvement d'actionnement du relais d'engrènement 6, le pignon de démarreur 2 arrive en position de butée contre la pièce de butée 13. Dès que la butée 13 passe de sa position de butée telle que représentée dans sa position de libération, le pignon de démarreur 2 peut continuer d'avancer axialement et venir en position d'engrènement avec la couronne dentée 3. Les figures 2, 5 et 6 montrent chacune l'installation de butée sur l'arbre d'entraînement 5 avec le pignon de démarreur 2 en position de butée. L'installation de butée se compose d'une pièce de butée 13 en forme de bille de butée et d'un élément de ressort 14 qui, comme la bille de butée 13, est logé dans une rainure radiale 15 de l'arbre d'entraînement 5. De façon avantageuse, au moins deux pièces de butée 13 sont réparties à la périphérie et comportent chacune un élément de ressort 14 logé dans une rainure radiale 15. L'élément de ressort 14 sollicite la pièce de butée 13 avec une force dirigée radiale-ment vers l'extérieur pour que la pièce de butée 13 vienne en position de butée. Dans cette position, la pièce de butée 13 dépasse de la surface enveloppe de l'arbre d'entraînement 5 et constitue une butée pour le mouvement d'avancée du pignon de démarreur 2. La pièce de butée 13 se trouve directement axialement devant la face frontale 3a de la couronne dentée 3. Pour faire passer la pièce de butée 13 de sa position de butée telle que représentée, dans sa position de libération, il faut que la pièce de butée 13 soit enfoncée radialement dans la rainure radiale 15 contre la force développée par l'élément de ressort 14. Le pignon de démarreur 2 est sollicité axialement dans le sens de l'engrènement par la force développée par l'élément de ressort 16 dont le pied à l'opposé du pignon de démarreur 2 s'appuie contre une pièce d'appui 17 en forme de plaque. Cette pièce est déplacée comme l'indique la flèche 18 par l'actionneur d'engrènement, axiale-ment dans la direction de la position d'engrènement. Par l'avancée axiale d'engrènement du pignon de démar- reur 2 commandé par l'actionneur d'engrènement, le pignon de démar- reur 2 arrive en position de butée contre la pièce de butée 13 sur l'arbre d'entraînement 5. Dans la position de butée lorsque le pignon de démarreur 2 est tout d'abord arrêté axialement, l'actionneur d'engrènement reste commandé de sorte que la pièce d'appui 17 continue à se déplacer dans la direction de la flèche 18 et met en contrainte l'élément de ressort 16. Avec l'augmentation de la force développée par l'élément de ressort 16, l'arête radialement intérieure du pignon de démarreur 2 pousse contre la pièce de butée 13 et la sollicite contre la force de l'élément de ressort 14, radialement vers l'intérieur. Lorsque la force développée par l'élément de ressort 16 atteint un seuil, la pièce de butée 13 est enfoncée radialement contre la force développée par le ressort radial 14 et passe de sa position de butée à sa position de libération ; le pignon de démarreur 2 peut ainsi avancer axialement jusqu'à atteindre la couronne dentée 3. Comme une force de ressort importante s'est accumulée dans l'élément de ressort 16, l'engrènement du pignon de démar- reur 2 dans la couronne dentée 3, se fera avec une grande sécurité. Les figures 3 et 4 comparent la force d'engrènement avec l'installation de butée (figure 3) et sans l'installation de butée (figure 4) comme fonction de la course d'engrènement (S) du pignon de démarreur. La force d'engrènement Fs agissant sur le pignon de démarreur lorsque celui-ci est directement appliqué axialement contre la face fron- tale 3a de la couronne dentée 3, est significativement plus élevée dans le cas de l'installation de butée que dans le cas de l'installation sans butée. Comme le montre en outre la figure 3, la pièce de butée 13 est déplacée dès que l'élément de ressort 16 reçoit une force de butée axiale FA dépassant un seuil. Comme la pièce de butée 13 se trouve directement en avant axialement de la face frontale 3a de la couronne dentée 3, l'élément de ressort peut se détendre de la course de détente SA au cours de la suite du mouvement jusqu'à ce qu'elle atteigne la face frontale 3a, ce qui se traduit par une réduction de la force de ressort passant du niveau haut FA à un niveau Fs légèrement plus faible. Du fait de la petite course d'actionnement SA, la diminution de la force est réduite. Le niveau absolu de la force d'engrènement Fs, en cas de butée, est toujours supérieur à la solution sans butée. La figure 5 montre l'arbre d'entraînement 5 comportant un organe d'actionnement 19 en forme de poussoir tournant qui arrive jusqu'aux rainures radiales 15 des pièces de butée 13 et permet de déplacer radialement le fond de la rainure selon sa position de rotation. Comme l'élément de ressort 14 s'appuie contre le fond de la rainure, la pièce de butée 13 sera déplacée selon la position de rotation du pous- soir tournant 19 entre une position de butée et une position de libération. Un segment de couplage 20 au-delà de la face frontale de l'arbre d'entraînement 5 est associé au tiroir rotatif 19. Ce segment est en contact de friction avec la couronne dentée 3. Ainsi, la position de rotation du tiroir tournant 19 est définie par la position de rotation actuelle de la couronne dentée 3 et ainsi de la position de rotation relative entre la couronne dentée 3 et le pignon de démarreur 2. Cette solution est avantageuse si la transmission du couple n'est possible ou intéres- sante que dans une direction. Cela garantit que le contact entre le pi- gnon de démarreur 2 et la couronne dentée 3 n'est possible que si la couronne dentée 3 se trouve dans le sens de rotation souhaité. Le cas échéant, la libération de la butée peut également se définir par la vitesse angulaire relative entre la couronne dentée 3 et le pignon de démarreur 2. L'organe d'actionnement 19 en forme de poussoir tournant peut être fixé aux pièces de butée 13 par un ressort de torsion, de sorte que le poussoir tournant prend une position de rotation dépendant de la différence des vitesses angulaires. Selon une autre variante de réalisation, la libération de butée se fait à la fin d'une période définie suivant le démarrage de la phase d'engrènement ou lorsqu'on atteint la position de butée. L'instant de libération peut être prédéfini de manière fixe ou être réglé en fonction de paramètres du système. Il est en outre possible de faire dépendre la libération de la butée de la position de l'actionneur d'engrènement. Cela garantit que la libération de la butée se fait dès que la pièce de butée 17 actionnée par l'actionneur d'engrènement, a parcouru une certaine course, ce qui se traduit dans le cas d'une réalisation appropriée, par une rentrée de l'élément de ressort 16. Dans la variante de réalisation de la figure 6, l'organe d'actionnement 19 est un poussoir d'actionnement mobile axialement dans l'arbre d'entraînement 5. L'organe d'actionnement 19 comporte une tête d'actionnement 22 qui, dans la position représentée, maintient la pièce de butée 13 dans sa position de butée. Lorsque l'organe d'ac- tionnement 19 est déplacé plus loin axialement, la tête d'actionnement 22 rentre dans la cavité 21 de l'arbre d'entraînement 5 et se dégage ainsi de la pièce de butée 13 qui peut s'escamoter radialement dans la rainure radiale 15 e t passer en position de libération. La tête d'actionnement 22 peut avoir un congé sur son côté non tourné vers la face frontale libre pour que lors du mouvement de retour lorsque la pièce de butée 13 passe de la position rétractée radialement, dans la position radialement en saillie, on évite le blocage du mouvement d'actionnement de l'organe d'actionnement 19.20 NOMENCLATURE 1 démarreur de moteur thermique 2 pignon de démarreur 3 couronne dentée 4 moteur thermique 5 arbre d'entraînement 6 relais d'engrènement 7 bobinage/enroulement de relais 8 induit coulissant 9 levier d'engrènement 10 appareil de régulation ou de commande 11 moteur de démarreur 12 transmission planétaire 13 pièce de butée 14 élément de ressort radial 15 rainure axiale 16 élément de ressort 17 pièce d'appui en forme de plaque 18 élément de ressort 19 poussoir tournant 20 segment de couplage 21 cavité 22 tête d'actionnement Fs force d'engrènement S course d'engrènement FA force de butée SA course de détente30 REVENDICATIONS1°) Installation d'engrènement pour engrener un pignon (2) dans une couronne dentée (3), notamment démarreur (1) de moteur thermique, - le pignon (2) étant déplacé entre une position hors de prise et une position de prise avec la couronne dentée (3), - un élément de ressort (16) sollicitant le pignon (2) vers la position d'engrènement, installation caractérisée en ce qu' elle comporte une pièce de butée (13) limitant la course d'actionnement du pignon (2) avant d'atteindre la position d'engrènement, cette pièce de butée étant réglable entre une position de butée et une position de libération. 2°) Installation d'engrènement selon la revendication 1, caractérisée par un actionneur d'engrènement pour avancer le pignon (2) de sa position hors d'engrènement à sa position d'engrènement. 3°) Installation d'engrènement selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'actionneur d'engrènement agit sur l'élément de ressort (16) et le déplace. 4°) Installation d'engrènement selon la revendication 1, caractérisée en ce que le pignon (2) est entraîné en rotation par un arbre d'entraînement lui-même entraîné par le moteur de démarreur (12). 5°) Installation d'engrènement selon la revendication 4, caractérisée en ce que le pignon (2) est commandé axialement sur l'arbre d'entraînement entre sa position hors d'engrènement et sa position d'engrènement. 6°) Installation d'engrènement selon la revendication 4, caractérisée en ce quela pièce de butée (13) est mobile radialement sur l'arbre d'entraînement. 7°) Installation d'engrènement selon la revendication 6, caractérisée en ce que la pièce de butée (13) est montée mobile dans une rainure radiale (15) de l'arbre d'entraînement. 8°) Installation d'engrènement selon la revendication 7, caractérisée en ce que le fond, côté intérieur de la rainure radiale (15), est mobile dans la di- rection radiale pour recevoir la pièce de butée (13). 9°) Installation d'engrènement selon la revendication 8, caractérisée en ce que le fond de rainure situé côté radial intérieur, est formé par un organe d'actionnement (19) tenu de manière réglable par l'arbre d'entraînement. 10°) Installation d'engrènement selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'organe d'actionnement (19) est un poussoir réglable dans l'arbre d'entraînement. 11°) Installation d'engrènement selon la revendication 1, caractérisée en ce que la pièce de butée (13) comporte au moins une bille de butée montée mobile. 12°) Installation d'engrènement selon la revendication 1, caractérisée en ce que la pièce de butée (13) est chargée en position de butée par un élément de ressort (14). 13°) Installation d'engrènement selon la revendication 1, caractérisée en ce quela pièce de butée (13) se trouve axialement directement devant la couronne dentée (3).5