Brevet FR3005119A1 — publié le 20141031

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un dispositif de dé- marreur de moteur thermique comportant un moteur électrique de démarreur et une transmission planétaire pour entraîner un arbre d'entraînement couplé en rotation au pignon de démarreur, un em- brayage à roue libre étant interposé dans le chemin de transmission entre la transmission planétaire et le pignon de démarreur. Etat de la technique Le document DE 197 48 605 Al décrit un dispositif de démarreur de moteur thermique comportant un pignon de démarreur entraîné par le moteur électrique du démarreur et mobile axialement entre une position rétractée hors service et une position avancée en prise avec la couronne dentée du moteur thermique. Le mouvement du déplacement axial du pignon de démarreur est généré par le relais élec- tromagnétique du démarreur. Le mouvement d'entraînement du moteur électrique de démarreur est transmis par une transmission planétaire et un embrayage à roue libre à l'arbre d'entraînement du pignon de démarreur. L'embrayage à roue libre a un organe d'entraînement radiale-ment à l'extérieur, une bague intérieure et des galets circulent sur une trajectoire de blocage de la bague intérieure entre l'organe d'entraînement et la bague intérieure. L'organe d'entraînement porte des goujons ou tourillons de palier pour les satellites de la transmission planétaire qui tournent sur la denture intérieure d'une roue fixe de la transmission planétaire. Les satellites sont entraînés par une roue so- laire solidaire de l'arbre du moteur de démarreur. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un dispo- sitif de démarreur de réalisation compacte pour des raisons d'encombrement et aussi silencieux que possible. Exposé et avantage de l'invention A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de démarreur de moteur thermique comportant un moteur électrique de démarreur et une transmission planétaire pour entraîner en rotation un arbre d'entraînement couplé au pignon de démarreur, un embrayage à roue libre étant interposé dans le chemin de transmission entre la transmission planétaire et le pignon de démarreur, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'un composant de la transmission planétaire et un organe d'entraînement à roue libre de l'embrayage à roue libre constitue un module commun. Le dispositif de démarreur selon l'invention est appliqué pour démarrer les moteurs thermiques. Il comporte un pignon de démarreur mobile entre une position hors service, en retrait, et une position de prise, avancée dans laquelle le pignon de démarreur est en prise avec la couronne dentée du moteur thermique. Le mouvement du dé- placement du pignon de démarreur est créé de préférence par un relais de démarreur électromagnétique. Le mouvement de déplacement est effectué notamment dans le cas d'un mouvement de réglage axial, qui se fait parallèlement à l'axe longitudinal ou axe de rotation du pignon de démarreur ; en principe les mouvements d'actionnement ayant une composante radiale peuvent s'envisager comme axe longitudinal. A l'état engrené avec la couronne dentée du moteur thermique, le pignon de démarreur est entraîné par le moteur électrique du démarreur dont le mouvement de rotation est transmis par une transmission planétaire à l'arbre d'entraînement du pignon de démarreur. Le dispositif de démarreur comporte en outre un em- brayage à roue libre dans le chemin de transmission entre la transmission planétaire et le pignon de démarreur. Le couplage en roue libre permet de transmettre le mouvement du moteur électrique de démarreur au pignon de démarreur tout en coupant le chemin de transmis- sion cinématique au cas où, après le démarrage du moteur thermique, la couronne dentée tourne à grande vitesse autour du pignon de démarreur. Dans le dispositif de démarreur selon l'invention, un composant de la transmission planétaire et l'organe d'entraînement de l'embrayage à roue libre constitue un module commun. L'organe d'entraînement de roue libre fait partie de l'embrayage à roue libre et coopère par les organes de roulement avec un segment de l'arbre d'entraînement portant le pignon de démarreur et entraînant ainsi ce pignon. A cet effet, l'arbre d'entraînement comporte une collerette de rouleaux ou est couplée à une collerette de rouleaux faisant partie de l'embrayage à roue libre. En principe, on envisage à la fois des réalisations dans lesquelles le composant de la transmission planétaire et l'organe d'entraînement de la roue libre sont en une seule pièce et aussi les modes de réalisation avec des composants séparés mais qui sont couplés solidairement en rotation. Dans le cas d'une réalisation séparée, le composant de la transmission planétaire et l'organe d'entraînement de roue libre sont directement l'un contre l'autre. La réunion du composant de la transmission planétaire et de l'organe d'entraînement de roue libre pour former un composant unique a l'avantage d'une réalisation compacte. En particulier, dans la direction axiale du dispositif de stator on réduit ainsi l'encombrement et de façon avantageuse, on réduit également le bruit. L'intégration ou la réunion d'un composant de la transmission planétaire et l'organe d'entraînement de roue libre permettent un découplage du boîtier du moteur ou du boîtier polaire du moteur de démarrage, ce qui réduit également le risque d'une accentuation de la résonance. On abaisse ainsi le niveau de bruit développé en cas d'actionnement du dispositif de dé- marreur. L'organe d'entraînement de roue libre est axialement fixe avec le composant intégré de la transmission planétaire. Le relais de démarreur qui déplace le pignon de démarreur entre sa position hors service et sa position en prise, s'applique contre l'organe d'entraînement de roue libre et par ailleurs, avantageusement, contre le pignon de dé- marreur ou un arbre, ou une collerette du pignon de démarreur. L'organe d'entraînement de roue libre et le composant intégré de la transmission planétaire restent dans leur position axiale fixe indépendamment du mouvement de réglage du pignon de démarreur ; ces élé- ments peuvent toutefois, tourner en commun pour transmettre le mouvement d'entraînement du moteur de démarreur. Comme en principe on ne déplace que le pignon de démarreur par le relais de démarreur, cela réduit la masse à déplacer et permet de réduire les dimensions du pignon de démarreur. Le composant de la transmission planétaire qui constitue le module de construction commun avec l'organe d'entraînement de roue libre est réalisé comme roue à denture intérieure de la transmission planétaire selon un autre mode de réalisation avantageux qui com- porte une denture intérieure. Les satellites tournent en engrenant dans la denture intérieure dont les mouvements de palier sont portés solidairement du boîtier. Cela concerne à la fois les réalisations dans lesquelles les tourillons de palier sont logés dans un palier du côté du boîtier et peuvent tourner ainsi que des modes de réalisation dans les- quels les tourillons de palier sont serrés fermement et les roues plané- taires peuvent tourner autour des tourillons de palier. La réalisation sous la forme d'une roue à denture inté- rieure permet de réduire significativement le niveau de bruit car le roulement des satellites dans la denture intérieure de la roue produit des bruits et la distance par rapport au moteur ou au boîtier polaire du mo- teur de démarreur évite d'amplifier la résonance. Les satellites sont entraînés par la roue solaire qui est installée avantageusement directement sur le côté frontal de l'arbre moteur ou l'arbre d'induit du moteur de démarreur. La transmission du mouvement se fait ainsi à partir de l'arbre d'induit et de la roue solaire par les satellites à la roue à denture intérieure qui, grâce à la réalisation en une seule pièce ou au couplage solidaire en rotation avec l'organe d'entraînement de roue libre se déplace également, de sorte que l'organe d'entraînement à roue libre entraîne par les organes de roulement la collerette de rouleaux couplée au pignon de démarreur. Selon un développement avantageux, dans la réalisation en une seule partie de la roue à denture intérieure et de l'organe d'entraînement de roue libre, ces deux éléments sont prévus sur les côtés axialement opposés d'un même anneau. La roue à denture inté- rieure se trouve sur le côté tourné vers le moteur de démarreur et l'organe d'entraînement de roue libre sur le côté tourné vers le pignon de démarreur. Une cloison peut passer axialement entre la roue à denture intérieure et l'organe d'entraînement de roue libre, cette cloison faisant corps avec l'anneau et séparant la roue à denture intérieure et l'organe d'entraînement de roue libre. La cloison assure ainsi une réali- sation stable du composant. Elle peut former l'ouverture centrale traversée par l'arbre d'induit et/ou l'arbre d'entraînement. Cela permet par exemple à l'arbre d'induit coaxial et à l'arbre d'entraînement de traverser l'ouverture de la cloison ou du moins d'être au voisinage l'un de l'autre dans l'ouverture. Un palier peut être prévu dans la région de l'ouverture par lequel l'arbre d'induit et l'arbre entraînement se soutiennent, ce qui permet le mouvement relatif entre l'arbre d'induit et l'arbre d'entraînement. Selon un autre développement avantageux, les tourillons de palier des satellites sont portés par le couvercle de palier du boîtier du moteur de démarreur. Le couvercle de palier peut également s'appuyer par l'intermédiaire d'un élément d'amortissement contre le boîtier du dispositif de démarreur, en particulier dans la direction axiale, ce qui réduit d'autant les vibrations et diminue ainsi le niveau de bruit. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de modes de réalisation d'un dispositif de démarreur de moteur thermique selon l'invention représentée dans les dessins annexés dans lesquels les différents composants portent les mêmes ré- férences dans les diverses figures. Ainsi : - la figure 1 est une coupe longitudinale d'un dispositif de démarreur comportant un moteur électrique de démarreur couplé par une transmission planétaire à l'arbre d'entraînement portant le pignon de démarreur, - la figure 2 est une vue à échelle agrandie du dispositif de démarreur dans la région de la transmission planétaire, - la figure 3 est une coupe le long d'un composant intégrant la roue à denture intérieure de la transmission planétaire et l'organe d'entraînement de roue libre de l'embrayage à roue libre, - la figure 4 est une vue en perspective du composant de la figure 3, - la figure 5 est une autre vue en perspective du composant de la figure 3.35 Description de mode de réalisation La figure 1 montre un dispositif de démarreur 1 pour démarrer un moteur thermique comportant un boîtier 2 logeant un moteur électrique de démarreur 3, une transmission planétaire 4 en aval du moteur de démarreur 3, un arbre d'entraînement 5, un embrayage à roue libre 6 ainsi qu'un pignon de démarreur 7 entraîné en rotation par l'arbre d'entraînement 5 et déplaçant axialement le pignon de démarreur entre la position hors service représentée à la figure 1 et la position en prise, avancée axialement avec la couronne dentée du moteur ther- mique. Le mouvement de déplacement axial du pignon de démarreur 7 est fait par un relais électromagnétique de démarreur 8 également logé dans le boîtier 2 du dispositif de démarreur 1 ou fixé par des brides sur le boîtier 2. Le moteur de démarreur 3 électrique est un moteur à courant continu à excitation permanente comportant des aimants per- manents 9 installés sur le côté intérieur du boîtier polaire ou boîtier de moteur 10. L'induit 11 du moteur de démarreur 3 comporte un arbre d'induit 12 monté à rotation et un paquet de tôles d'induit 13 installé sur l'arbre d'induit 12 avec des enroulements alimentés. Les enroule- ments ou bobinages sont alimentés par l'intermédiaire d'une installa- tion de commutation comportant un collecteur 14, côté induit, contre lequel s'appliquent des balais électro-conducteurs. La transmission planétaire 4 comporte une roue 15 à denture intérieure sur laquelle roulent les satellites 17 de la transmis- sion planétaire. Les satellites 17 sont montés à rotation sur un support planétaire 18 côté boîtier et sont entraînés par une roue solaire centrale 19 installée sur l'arbre d'induit 12 au voisinage du côté frontal pour être entraînée par cet arbre. La roue à denture intérieure 15 est réalisée en une seule pièce avec l'organe d'entraînement 20 de l'embrayage à roue libre 6 comme cela apparaît à la figure 1 et aux autres figures. L'organe d'entraînement 20 entoure une collerette de rouleaux de l'arbre d'entrainement 5 ; des organes de roulement 23 sont installés entre la collerette de rouleaux et l'organe d'entraînement 20. L'embrayage à roue libre 6 avec l'organe d'entraînement 20, les organes de roulement 23 et la collerette de l'arbre d'entraînement 5 permet de transmettre le mouvement du moteur de démarreur au pignon de démarreur. Lorsqu'au démarrage du moteur thermique, sa couronne dentée tourne à vitesse plus élevée que le pignon de démarreur, l'embrayage à roue libre 6 neu- tralise la transmission cinématique. Au démarrage, la transmission du mouvement se fait à partir de l'arbre d'induit 12 et la roue solaire 19 installée côté frontal vers les satellites 17 qui entraînent la roue à denture intérieure 15 et l'organe d'entraînement 20 réalisés en une seule pièce. Les organes de roulement 23 entraînent l'arbre d'entraînement 5 et le pignon de démar- reur 7. Le mouvement de réglage axial du pignon de démarreur 7 entre sa position hors service, rétractée et sa position avancée en prise avec la couronne dentée du moteur thermique est assurée par le relais de démarreur 8 qui comporte un induit de translation 24 à commande électromagnétique dont le mouvement d'actionnement axial est transmis par un levier à fourchette 25 monté à rotation dans le boîtier, directement à la collerette 22 du pignon de démarreur 7. Le pignon de démarreur 7 est relié à l'arbre d'entraînement 5 par un filetage à pas rapide 21 de façon que le pignon de démarreur 7 sous l'effet d'un mou- vement d'avancée axiale généré par le relais de démarreur 8, exécute en même temps un mouvement de rotation facilitant l'engrènement dans la couronne dentée. En position avancée, le moteur de démarreur pourra être actionné pour faire tourner le pignon de démarreur 7 comme indiqué. La roue à dentelure intérieure 15 et l'organe d'entraînement de 20 de l'embrayage à roue libre constituent un composant commun avec un anneau périphérique et une cloison 32 radialement intérieure ayant une ouverture centrale. La cloison 32 est axialement au milieu de l'anneau et subdivise la pièce en roue à dente- lure intérieure 15 et organe d'entraînement 20. L'ouverture centrale de la cloison 32 est traversée par le tourillon avant de l'arbre d'induit 12 pénétrant dans une cavité correspondante de la face frontale de l'arbre d'entraînement 5. Un palier 33 est interposé entre le tourillon de la face frontale de l'arbre d'induit 12 et la cavité de la face frontale de l'arbre d'entraînement 5. Ce palier permet l'appui réciproque de l'arbre d'induit 12 et de l'arbre d'entraînement 5 ainsi que le mouvement de rotation relatif entre les arbres 5 et 12. La figure 1 montre en outre que la construction dans la région du palier 33 est la suivante : - l'arbre d'induit 12 est monté par un tourillon dans le palier 33, - le palier 33 est lui-même logé dans une extrémité de l'arbre d'entraînement 5 qui a de préférence une extrémité en forme de tube de support. L'extrémité en forme de tube de support pénètre dans l'ouverture centrale de la cloison 32. Le boîtier de moteur ou boîtier polaire 10 du moteur élec- trique 3 de démarreur est fermé au niveau de sa face avant tournée vers la transmission planétaire 4 par un couvercle de palier constituant en même temps le support planétaire 18 et les tourillons de palier 30 des satellites 17. Les tourillons de palier 30 sont réalisés en une seule pièce avec le couvercle de palier 18 (figure 2) et pénètrent ainsi par le côté du moteur électrique de démarreur 3 dans la roue à denture intérieure 15. Les tourillons de palier 30 sont de préférence munis d'un trou borne du côté du moteur électrique de démarreur 3. Le couvercle de palier s'appuie axialement par l'intermédiaire d'un élément d'amortissement 31 (figure 1) contre le boîtier 2 du dispositif de démarreur 1. La description ci-dessus présente ainsi un dispositif de démarreur 1 comportant un moteur électrique de démarreur 3 dont la roue solaire centrale 19 est entraînée par l'arbre d'induit 12. La roue solaire 19 fait partie d'une transmission planétaire 4 dont les satellites 17 sont entre la roue solaire 19 et la roue à denture intérieure 15. La transmission planétaire 4 est couverte par un couvercle de palier 18. Les tourillons de palier 30 sont fixés au couvercle de palier 18 ou en variante ils sont réalisés en une seule pièce avec le couvercle de palier 18. Dans ce dernier cas, on réalise les tourillons de palier 30 par exemple en défonçant la matière du couvercle de palier 18 pour avoir des tourillons creux avec un trou borgne ou un orifice traversant. Les figures 3 et 4 montrent la denture intérieure 16 de la roue 15. Les figures 3 et 5 montrent le contour intérieur de l'organe d'entraînement 20 recevant les organes de roulement. NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 1 Dispositif de démarreur 2 Boîtier 3 Moteur de démarreur 4 Transmission planétaire 5 Arbre d'entraînement 6 Embrayage à roue libre 7 Pignon de démarreur 8 Relais de démarreur 9 Aimant permanent 10 Boîtier polaire/boîtier de moteur 11 Induit 12 Arbre d'induit 13 Paquet de tôles de l'induit 14 Collecteur 15 Roue à denture intérieure 16 Denture intérieure 17 Satellites 18 Porte-satellites 19 Roue solaire 20 Organe d'entraînement de l'embrayage à roue libre 21 Filetage à pas rapide 22 Collerette du pignon de démarreur 23 Organe de roulement 24 Induit mobile en translation 25 Levier à fourchette Goujon de palier 32 Cloison 30 33 Palier35 REVENDICATIONS1°) Dispositif de démarreur de moteur thermique comportant un moteur électrique de démarreur (3) et une transmission planétaire (4) pour entraîner un arbre d'entraînement (5) couplé en rotation au pignon de démarreur (7), un embrayage à roue libre (6) étant interposé dans le chemin de transmission entre la transmission planétaire (4) et le pignon de démarreur (7), dispositif de démarreur caractérisé par un module commun formé avec un composant (15) de la transmission planétaire et un organe d'entraînement à roue libre (20) de l'embrayage à roue libre (6). 2°) Dispositif de démarreur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe d'entraînement de roue libre (20) est axialement fixe. 3°) Dispositif de démarreur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le composant (15) de la transmission planétaire (4) qui constitue le mo- dule commun avec l'organe d'entraînement de roue libre (20) est une roue (15) à une denture intérieure (16). 4°) Dispositif de démarreur selon la revendication 3, caractérisé en ce que des satellites (17) dont les goujons de palier (30) sont solidaires du boî- tier engrènent avec la denture intérieure (16) de la roue (15). 5°) Dispositif de démarreur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les goujons de palier (30) des satellites (17) sont tenus par un couvercle de palier (18) portés par le boîtier du moteur de démarreur (3). 6°) Dispositif de démarreur selon la revendication 5, caractérisé en ce que' le couvercle de palier (18) est appuyé par un élément d'amortissement (31). 7°) Dispositif de démarreur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le composant (15) de la transmission planétaire (4) et l'organe d'entraînement à roue libre (20) sont en une seule pièce. 8°) Dispositif de démarreur la revendication 3, io caractérisé en ce que la roue à denture intérieure (15) et l'organe d'entraînement à roue libre (20) sont situés sur les faces axialement opposées d'un anneau com- mun. 15 9°) Dispositif de démarreur selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'anneau intègre une cloison (32) séparant la roue à denture intérieure (15) et l'organe d'entraînement à roue libre (20). 20 10°) Dispositif de démarreur selon la revendication 9, caractérisé en ce que la cloison (32) comporte une ouverture centrale pour l'arbre. 11°) Dispositif de démarreur selon la revendication 1, 25 caractérisé par un relais de démarreur (8) pour déplacer le pignon de démarreur (7) entre une position rétractée hors service et une position avancée de prise avec la couronne dentée du moteur thermique. 30