Brevet FR3019234A1 — publié le 20151002

LANCEUR DE DEMARREUR MUNI D'UN COUVERCLE LIMITANT L'USURE DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION L'invention concerne un lanceur de démarreur d'un moteur thermique et plus particulièrement appliqué au domaine de l'automobile. Ce lanceur est muni d'un dispositif de réduction d'usure limitant les frottements dans le système. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse sur les véhicules équipés de la fonction arrêt et redémarrage dite « Stop and Start® » en anglais, suivant laquelle le moteur thermique du véhicule est arrêté et redémarré selon les conditions de circulation dans le but de faire des économies de carburant. ETAT DE LA TECHNIQUE Afin de démarrer un moteur thermique, appelé également moteur à combustion interne, notamment d'un véhicule automobile, il est connu d'utiliser une machine électrique tournante sous la forme d'un démarreur capable de transmettre une énergie de rotation du démarreur à un vilebrequin du moteur thermique par l'intermédiaire d'une couronne d'entraînement. Le démarreur comporte un moteur électrique, un contacteur, un réducteur de vitesse, un support, un lanceur dont l'art antérieur est représenté sur la figure 1, un arbre du moteur électrique et un arbre de sortie. Le lanceur 5 comporte un système d'embrayage 6, un pignon 9, un corps de pignon 7 et un entraîneur 8 commandé par un levier. L'entraîneur est monté sur l'arbre de sortie par le biais de cannelures hélicoïdales. Ce lanceur est connu de la demande de brevet FR 1360497. Le levier de commande a pour fonction de déplacer axialement, c'est-à-dire selon l'axe de rotation du rotor de démarreur, le dispositif d'entraîneur permettant d'engrainer le pignon avec la couronne du moteur thermique et ainsi de démarrer le moteur. Le levier de commande permet également, en pressant l'entraîneur 8, d'établir une adhérence des disques de friction 61 de l'embrayage de façon à lier l'arbre du moteur électrique avec le corps du pignon en transmettant le mouvement de rotation. Le contact entre l'entraîneur et le corps de pignon représenté dans le cercle A de la figure 1 génère dans certains cas un couple d'adhérence néfaste pour le démarreur. Le cas précédemment cité a lieu lorsque le moteur thermique, une fois entraîné, génère une vitesse de rotation supérieure à celle du démarreur et ainsi créé un phénomène de survitesse entraînant le démarreur dans un régime de rotation supérieur à celui pour lequel il est initialement conçu. Le contact entre le levier de commande et le corps de pignon 7 génère de l'usure sur la surface d'appui du levier de commande. Cette usure est cumulée au fil du temps et génère des problèmes de cinématique dans le système de commande. OBJET DE L'INVENTION L'invention a pour but de remédier au problème d'adhérence au niveau du contact entre l'entraîneur et le corps de pignon afin d'éviter l'entraînement du démarreur en régime de survitesse. A cet effet, l'invention met en oeuvre un lanceur de démarreur de moteur thermique, comportant : un pignon destiné à engrener avec la couronne de démarrage un corps de pignon solidaire en rotation du pignon un élément de friction tel qu'un disque de friction logé sur le corps de pignon et apte à être serré axialement entre un plateau de réaction et un plateau de pression un entraîneur monté mobile axialement au pignon entre une position repos et une position active sur lequel est monté au moins un élément de friction tel qu'un disque de friction apte à être serré axialement entre le plateau de réaction et le plateau de pression un couvercle solidaire au corps de pignon, le couvercle étant en contact avec le corps de pignon et en contact avec l'entraineur en position repos et dont le coefficient de frottement entre le couvercle et l'entraîneur est inférieur ou égal à 0,3. Un coefficient de frottement inférieur ou égal à 0,3 limite l'adhérence au niveau du contact entre l'entraîneur et le corps de pignon. Ainsi, les risques que le moteur thermique entraîne en rotation le moteur électrique du démarreur en régime de survitesse sont diminués voire rendu nuls. Selon un mode de réalisation, l'invention comprend un levier de commande apte à mouvoir axialement le corps de pignon et entre le couvercle solidaire au corps de pignon et le levier de commande, le coefficient de frottement est inférieur ou égal à 0,3. Un coefficient de frottement inférieur ou égal à 0,3 limite l'adhérence au niveau du contact entre le levier de commande et le couvercle solidaire au corps de pignon. Ainsi, les risques d'usure que le moteur thermique entraîne en rotation le moteur électrique du démarreur en régime de survitesse est diminué voire rendu nul. Selon un mode de réalisation, le couvercle comprend une première partie et une deuxième partie, la première partie étant surmoulée sur la deuxième partie. Selon un mode de réalisation, la première partie comprend une première portion située contre une face de la deuxième partie située entre le plateau de pression et la deuxième partie. Selon un autre mode réalisation, la première partie comprend une deuxième portion située contre une face de la deuxième partie, opposée à la première portion. Selon un mode de réalisation, la première et la deuxième partie forment une butée de l'entraineur en position repos. Selon un mode de réalisation, le lanceur de démarreur comprend une troisième partie montée sur la surface extérieure du corps de pignon. Cela permet un assemblage du couvercle solidaire sur le corps de pignon et un agrandissement de la surface de contact entre le levier et le corps de pignon en position finale Selon un mode de réalisation, la troisième partie est maintenue par au moins une rainure de direction axiale sur la surface circonférentielle extérieure du corps de pignon. Cette rainure a pour effet de bloquer le degré de liberté de rotation entre la troisième partie et le corps du pignon au niveau de l'assemblage. Selon un mode de réalisation, la troisième partie est sertie sur la surface circonférentielle extérieure du corps de pignon. Ce sertissage a pour effet de maintenir en position la troisième partie sur le corps de pignon. Selon un mode de réalisation, la troisième partie du couvercle est maintenue par au moins une rainure de direction circonférentielle sur la surface cylindrique du corps de pignon. Cela permet de bloquer le degré de liberté de translation de direction axiale entre la troisième partie et le corps du pignon au niveau de l'assemblage. 35 Selon un mode de réalisation, la troisième partie du couvercle est maintenue sur le corps de pignon par procédé de filage. Cela permet le maintien du couvercle en rotation. Selon un mode de réalisation, la première partie du couvercle comporte au moins un polymère combiné avec un matériau lubrifiant solide et de la fibre. Ces matériaux combinés ont pour effet de diminuer le coefficient de frottement et de fournir une structure rigide. Selon un mode de réalisation, la première partie du couvercle comporte un renfort en fibres de carbone. Cela permet un renforcement de la structure de la première partie du couvercle et une amélioration de la tenue mécanique. Selon un mode de réalisation, le renfort de la première partie du couvercle comporte un taux de fibres de carbone compris entre 20 et 50%, notamment 30%. Selon un mode de réalisation, la première partie du couvercle comporte un lubrifiant solide de type PTFE. Cela permet de diminuer le coefficient de frottement lors du contact entre la première partie du couvercle et une autre surface. Selon un mode de réalisation, la première partie du couvercle comporte un matériau du type Polyamide aliphatique 6/6 renforcé avec plus ou moins trente pour cent de fibres de carbone et associé à un lubrifiant solide de type polytétrafluoroéthylène et/ou du type polyphtalamide renforcé avec plus ou moins trente pour cent de fibres de carbone et associé à un lubrifiant solide de type polytétrafluoroéthylène. Ce matériau apporte un compromis entre tenue mécanique, rigidité structurelle et faible coefficient de frottement. Selon un mode de réalisation, la deuxième partie du couvercle comprend un matériau de type acier. Cela permet de rigidifier la deuxième partie du couvercle et d'améliorer son comportement mécanique. Selon un mode de réalisation, la troisième partie du couvercle est de même matériau que la deuxième partie du couvercle. Cela permet de rigidifier la troisième partie du couvercle et d'améliorer son comportement mécanique. Selon un mode de réalisation, la première partie du couvercle entoure un épaulement de l'entraîneur et est en contact avec cet épaulement à l'état repos. Cela permet de centrer l'entraîneur à l'état repos. Selon un mode de réalisation, la première partie est en contact avec un épaulement sur une longueur égale à au moins la course de l'entraîneur. Cela permet un guidage de l'entraineur sur toute sa course. Selon un mode de réalisation, l'épaulement entouré par la portion de la première partie du couvercle est la surface externe du plateau de pression de l'entraîneur. Cette surface externe étant de grand diamètre, le guidage de l'entraineur est plus efficace. Selon un mode de réalisation, le plateau de réaction est solidaire du corps de pignon. Selon un mode de réalisation, une butée solidaire du plateau de réaction apte à limiter les déplacements de l'entraîneur. Cela a pour effet de produire une limitation du couple à un seuil pré déterminé dans le système d'embrayage Selon un mode de réalisation, la butée solidaire du plateau de réaction est en contact avec l'entraîneur en fin de course de l'entraîneur. Cela a pour effet d'activer la limitation du couple dans le système d'embrayage lorsque l'entraîneur entre en contact avec la butée solidaire. Selon un mode de réalisation, la butée solidaire du plateau de réaction est solidaire au corps de pignon. Selon une réalisation, la première partie du couvercle est assemblée à la deuxième partie du couvercle par collage. 20 Selon une réalisation, la première partie du couvercle est assemblée à la deuxième partie du couvercle par vissage. Selon une réalisation, la troisième partie du couvercle comprend au moins deux portions distinctes en demi-cylindres. Selon une réalisation, le couvercle est maintenu par vis de pression sur le corps de pignon. 25 Ce mode d'assemblage évite la fabrication des rainures de maintien sur le corps de pignon par procédé de filage ou sertissage et permet un assemblage simplifié. Selon une réalisation, le couvercle est comprend deux parties uniquement. Selon une réalisation, le couvercle comprend une seule partie. Selon une réalisation, la troisième partie du couvercle comprend du polymère. 30 L'invention concerne aussi un démarreur comprenant un lanceur précédemment décrit. 15 BREVE DESCRIPTION DES FIGURES La figure 1 est une vue en perspective d'une coupe radiale de l'art antérieur du système de lanceur. La figure 2 est une vue en coupe radiale du système de lanceur selon un premier mode de réalisation La figure 3 est une vue en coupe radiale du système de lanceur selon un second mode de réalisation de l'invention. La figure 4 est une vue en perspective du couvercle solidaire au corps de pignon selon le premier mode de réalisation mettant en évidence l'extérieur du couvercle solidaire. La figure 5 est une vue en perspective du couvercle solidaire au corps de pignon selon le premier mode de réalisation mettant en évidence l'intérieur du couvercle solidaire. Le lanceur 1 représenté sur la figure 2 comporte un pignon 20 destiné à engrener avec la couronne de démarrage d'un moteur thermique non représentée sur la figure 2. Le pignon 20 est lié en rotation d'un corps de pignon 30. En l'occurrence, le pignon est monté solidaire en rotation, du corps de pignon 30. Le pignon 20 et le corps de pignon 30 comprennent chacun des rainures 31 complémentaires permettant de bloquer le degré de liberté en rotation entre le pignon 20 et le corps de pignon 30. Selon un autre exemple non représenté, le pignon est lié en rotation avec le corps de pignon par le biais de rainures hélicoïdales. Le pignon 20 est retenu d'un côté axialement par une butée réalisée par un anneau élastique non représenté sur la figure 2. Cet anneau élastique étant logé dans une gorge 301 réalisée sur le corps de pignon 30. L'autre côté du pignon 20 est sollicité par un ressort 302 compressé fournissant un effort de direction axiale poussant le pignon 20 vers la butée précédemment décrite. Le ressort 302 se compresse dans le cas où au moins une dent du pignon 20 est bloquée axialement contre au moins une dent de la couronne de démarrage du moteur thermique, ce cas étant appelé cas de dent contre dent. Le corps de pignon 30 est monté en rotation sur un arbre d'entraînement lié en rotation au rotor du moteur électrique du démarreur non représenté sur la figure 2. Le lanceur 1 comprend en outre un entraîneur 40. L'entraîneur 40 est mobile axialement par rapport au corps de pignon 30 entre une position de repos pendant laquelle l'entraîneur 40 est libre en rotation par rapport au corps de pignon 30 et une position active dans lequel l'entraîneur 40 est solidaire en rotation par friction avec le corps pignon 30. L'entraîneur 40 comprend un plateau de pression 411. Des éléments de friction 311 tels que des disques de friction sont logés dans le corps de pignon 30 et solidaires en rotation à celui-ci. Des éléments de friction 313 sont montés sur l'entraîneur 40 et sont solidaires en rotation à celui-ci. Ces éléments de friction 313sont aptes à être serrés axialement avec les éléments de friction 311 entre le plateau de pression 411 et le plateau de réaction 312 en fonction de la position de l'entraîneur 40. Les éléments de friction 311 adhèrent aux éléments de friction 313 lorsque l'entraîneur 40 est dans la position active. Le lanceur comprend des rondelles Belleville 401 et 401' montées axialement sur l'entraîneur 40 entre un épaulement 412 de l'entraineur 40 et le plateau de pression 411. Une butée 303 fixe au corps de pignon limite la course de l'entraineur 40 par rapport au corps de pignon 30. La butée 30 a aussi pour effet de limiter le couple transmis dans un cas de survitesse, durant lequel le moteur thermique une fois démarré, entraîne le démarreur dans un régime de rotation nocif pour le moteur du démarreur. La limitation du couple permet ainsi de découpler le corps de pignon 30 de l'entraîneur 40 dans un cas d'entraînement en survitesse. Le corps de pignon 30 comprend un couvercle 32 solidaire au corps de pignon 30 visible sur la figure 4 et 5. Le couvercle 32 solidaire au corps de pignon est mû axialement par rapport à l'arbre d'entrainement par un levier de commande appartenant au démarreur non représenté sur la figure 2. Comme cela est visible sur la figure 4, le couvercle 32 solidaire au corps de pignon comprend une première partie 321 et une deuxième partie 322, la première partie 321 étant surmoulée sur la deuxième partie 322. La première partie 321 du couvercle entoure l'épaulement 412 de l'entraîneur 40 et est en contact avec cet épaulement 412 de la position repos à la position active de l'entraîneur 40 afin de centrer et guider l'entraîneur 40 le long de sa course. Le centrage et le guidage de l'entraîneur 40 est réalisé sur l'épaulement 412 car le diamètre de cet épaulement est le plus grand diamètre de l'entraîneur, ce qui permet un guidage et un centrage plus efficace. Le couvercle 32 solidaire comprend une troisième partie 323 montée sur la surface extérieure du corps de pignon 30. La troisième partie 323 du couvercle 32 est maintenue par des rainures axiales et des rainures circonférentielles réalisées sur la surface cylindrique extérieure du corps de pignon 30 permettant de bloquer les degrés de liberté de rotation et de translation de la troisième partie 323. La troisième partie 323 du couvercle 32 est assemblée et maintenue en position sur le corps de pignon 30 par procédé de filage. Ce procédé implique l'application d'un outil cylindrique autour de la troisième partie 323 dont le diamètre intérieur est inférieur au diamètre extérieur de la troisième partie 323. Un effort est appliqué par un actionneur de type presse sur l'outil de façon à faire fluer le matériau de la troisième partie 323 sur la surface extérieure du corps de pignon 30 pour un maintien en position. La première partie 321 du couvercle comporte un matériau polymère renforcé par des fibres de carbone associé à un matériau lubrifiant solide afin de diminuer le coefficient de frottement au niveau des contacts entre l'épaulement 412 de l'entraîneur 40 et la première partie 321 puis entre le levier de commande et la première partie 321. La figure 3 représente un second mode de réalisation identique au premier mode de réalisation excepté en ce qui concerne les caractéristiques suivantes. La première partie 321 du couvercle entoure l'épaulement 413. Cette première partie 321 est en contact avec l'épaulement 413 de la position repos à la position active de l'entraîneur 40 afin de centrer et guider l'entraîneur 40 le long de sa course. Le centrage et le guidage de l'entraîneur 40 est réalisé sur l'épaulement 413 car la portée de contact entre l'entraîneur 40 et l'épaulement 413 est plus longue que sur l'épaulement 412. Dans le premier et le second mode de réalisation, la première portion 3211 de la première partie 321 comporte un matériau permettant l'obtention d'un coefficient de frottement inférieur ou égal à 0,3 au niveau du contact entre l'entraîneur 40 et celle-ci. Dans le premier et le second mode de réalisation, la deuxième portion 3212 de la première partie 321 comporte un matériau permettant l'obtention d'un coefficient de frottement inférieur ou égal à 0,3 au niveau du contact entre le levier et celle-ci. Dans le premier et le second mode de réalisation, la première partie 321 du couvercle comporte au moins un polymère combiné avec un matériau lubrifiant solide et de la fibre. Ces matériaux combinés ont pour effet de diminuer le coefficient de frottement et de fournir une structure rigide. La fibre utilisée combinée avec le matériau lubrifiant solide est de la fibre de carbone dont le taux de fibres de carbone est compris entre 20% et 50%, en l'occurrence 30%. Cela permet un renforcement de la structure de la première partie 321 du couvercle et une amélioration de sa tenue mécanique. Le lubrifiant solide que comporte la première partie 321 du couvercle est de type PTFE. Cela permet de diminuer le coefficient de frottement au niveau du contact entre la première partie 321 du couvercle et une autre surface. Dans un autre mode de réalisation non représenté, la première partie 321 du couvercle comporte un matériau du type Polyamide aliphatique 6/6 renforcé avec plus ou moins 30% de fibres de carbone et est associé à un lubrifiant solide de type polytétrafluoroéthylène et/ou du type polyphtalamide renforcé avec plus ou moins 30% de fibres de carbone. Ce matériau apporte un compromis entre tenue mécanique, rigidité structurelle et faible coefficient de frottement. La deuxième partie 322 du couvercle comprend un matériau de type acier permettant de rigidifier celle-ci et d'améliorer son comportement mécanique. Dans le mode de réalisation représenté (figures 2 et 3), la troisième partie 323 du couvercle est de même matériau que la deuxième partie 322 du couvercle. Cela permet de rigidifier la troisième partie du couvercle et d'améliorer son comportement mécanique. Le fonctionnement du système de lanceur 1 dans les deux modes de réalisation se déroule de la manière suivante : Une première partie d'un levier non représenté sur les figures, en rotation par rapport à un bâti non représenté sur les figures, entre en contact avec la première partie 321 du couvercle et génère un effort axial sur cette première partie 321 vers l'avant Une seconde partie du levier, en poursuivant son mouvement de rotation, émet un effort axial sur l'entraîneur 40 par l'intermédiaire d'une pièce de poussée 41 dans la même direction que l'effort appliqué sur la première partie 321 du couvercle. La première partie du levier n'est alors plus en contact avec la première partie du couvercle 321. A ce stade, deux cas de fonctionnement distincts peuvent avoir lieu lorsque de la vitesse de rotation de la couronne est nulle au démarrage. Dans un premier cas, le pignon 20 en contact avec la butée maintenue par la gorge 301 s'engage avec la couronne de démarrage du moteur thermique non représentée sur les figures. Dans la continuité de l'effort axial généré par le levier sur l'entraîneur 40, les disques de friction 311 et 313 montés sur le corps de pignon 30 et l'entraîneur 40 sont comprimés et adhèrent les uns avec les autres pour permettre la transmission du couple. Le moteur électrique du démarreur non représenté sur les figures émet un couple à l'entraîneur 40 qui le transmet directement au corps de pignon 30 puis au pignon 20 par l'intermédiaire des disques de friction 311 et 313. La couronne de démarrage du moteur thermique est à ce moment mise en rotation et le moteur thermique démarre. Lorsque le moteur thermique est démarré, la couronne tourne plus vite que l'arbre de sortie du moteur électrique du démarreur. Dans ce cas, l'entraîneur 40 vient en contact avec la première portion 3211 de la première partie 321 et ce contact génère des frottements. Dans un second cas, le pignon 20 ne s'engage pas directement avec la couronne de démarrage du moteur thermique à cause d'un contact dent contre dent entre le pignon 20 et la couronne de démarrage du moteur thermique. L'effort axial généré par le levier sur l'entraîneur 40 génère un contact des disques de friction 311 et 313 entre eux puis le moteur électrique du démarreur transmet un couple à l'entraîneur 40, le transmettant directement au corps de pignon 30 par l'intermédiaire des disques de friction 311 et 313 en phase d'adhérence. Le levier continue de fournir un effort sur l'entraîneur 40, l'entraîneur entrant alors en contact avec une butée 303 ayant pour fonction, avec les rondelles Belleville 401 et 401', de limiter le couple transmis. La mise en rotation du pignon 20 élimine le contact dent contre dent et facilite l'engagement entre le pignon 20 et la couronne de démarrage du moteur thermique. La couronne de démarrage du moteur thermique est à ce moment mise en rotation et le moteur thermique démarre. Dans ces deux cas, du fait du faible coefficient de frottement de 0,3 dû au matériau que comporte la première portion 3211 de la première partie 321, les frottements sont limités. Ainsi, la faible usure de l'entraîneur 40 et du couvercle pendant la durée de vie du lanceur ne modifie pas le fonctionnement du mécanisme. Selon un autre mode de fonctionnement, lorsque le démarreur est actionné alors que la couronne de démarrage du moteur thermique est déjà en train de tourner (cas de redémarrage lors de l'utilisation de la fonction « arrêt et redémarrage »), le pignon 20 tourne pour se synchroniser avec la couronne de démarrage du moteur thermique. Le levier est alors en contact avec la deuxième portion 3212 de la première partie 321 et le contact entre le levier et cette portion 3212 génère des frottements.. Du fait du faible coefficient de frottement de 0,3 dû au matériau que comporte la deuxième portion 3212 de la première partie 321, les frottements sont limités. Ainsi, la faible usure de l'entraîneur 40 et du couvercle pendant la durée de vie du lanceur ne modifie pas le fonctionnement du mécanisme. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de mise en oeuvre qui viennent d'être décrits.10