Brevet FR3029989A1 — publié le 20160617

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à une roue libre de dis- positif de démarreur de moteur à combustion interne ayant un entraîneur relié par des galets d'appui par un arbre entraînant le pignon de démarreur, l'entraineur chevauchant la face frontale en saillie de l'arbre. Etat de la technique Le document DE 10 2012 211 893 A 1 décrit un dispositif de démarreur servant à démarrer un moteur à combustion interne. Le dispositif de démarreur a un pignon de démarreur mobile axialement entre une position rétractée, hors service et une position en prise avec la couronne dentée du moteur à combustion interne. 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 portant l'arbre avec le pignon de démarreur. Le couplage entre l'arbre d'entraînement et l'arbre de pignon se fait par l'intermédiaire d'un filetage à pas rapide. Le pignon de démarreur est actionné par le relai de démarreur entre sa position de repos et sa position en prise. But de l'invention La présente invention a pour but de développer une roue libre avec des moyens constructifs simples pour un dispositif de démarreur de façon à garantir sur une longue période, le positionnement radial relatif, exact entre l'organe d'entraînement et l'arbre de la roue libre Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention a pour objet une roue libre du type défini ci-dessus, caractérisée en ce que l'entraîneur a un goujon cylindrique de centrage et la face frontale de l'arbre a un évidement recevant le goujon de centrage. La roue libre selon l'invention est, comme indiqué ci-dessus, appliquée à un dispositif de démarreur pour lancer un moteur à combustion interne. La roue libre est installée entre le chemin de transmission reliant le moteur de démarreur et le pignon de démarreur pour transmettre le mouvement de l'arbre du rotor au pignon de démar- 3029989 2 reur. Dès qu'après le démarrage du moteur thermique, la vitesse de rotation de la couronne dentée du moteur thermique dépasse la vitesse de rotation du pignon de démarreur assurant l'entraînement, le couplage cinématique entre l'entraîneur et l'arbre de la roue libre s'ouvre pour 5 éviter d'endommager le moteur de démarreur. Le dispositif de démarreur équipé de la roue libre comporte en plus du moteur de démarreur et du pignon de démarreur ainsi que de la roue libre interposée, de façon avantageuse, une transmission, par exemple une transmission planétaire directement sur la sortie 10 du moteur de démarreur et qui démultiplie le mouvement d'entraînement de l'arbre de rotor du moteur de démarreur. La sortie de la transmission comporte la roue libre dont l'organe d'entraînement est relié solidairement en rotation au composant de sortie de la transmission. Pour l'entraînement, le mouvement d'entraînement est transmis 15 par l'entraîneur et les galets d'appui à l'arbre qui entraîne le pignon de démarreur. Le cas échéant, le pignon de démarreur est déplacé entre sa position de repos, rétractée, et sa position avancée, en prise. Dans cette dernière position, le pignon de démarreur est en prise avec la cou- 20 ronne dentée du moteur à combustion interne. Le mouvement de dépla- cement du pignon de démarreur est commandé de préférence par un relai électromagnétique de démarreur qui a un induit coulissant axialement dont le mouvement est transmis par un élément de couplage tel que par exemple une fourchette au pignon de démarreur. Le déplace- 25 ment du pignon de démarreur est par exemple un mouvement axial pa- rallèle à l'axe longitudinal du moteur de démarreur. Au cours de son déplacement axial, le pignon de démarreur effectue avantageusement un mouvement de rotation combiné, en ce que le pignon de démarreur vient par l'intermédiaire d'un filetage à pas rapide sur l'arbre de la roue 30 libre. Le mouvement de rotation combiné facilite l'engrènement dans la couronne dentée. La roue libre selon l'invention a un entraîneur et un arbre muni d'un évidement et d'un goujon cylindrique de centrage, l'évidement et le goujon de centrage étant dans la direction axiale, c'est- 35 à-dire l'axe de rotation et se pénétrant. 3029989 3 Cette réalisation garantit un alignement coaxial précis de l'entraîneur et de l'arbre de roue libre. Le goujon de centrage est logé avantageusement sans jeu dans l'évidement. Pour l'entraînement, c'est-à-dire pour transmettre le couple d'entraînement de l'entraîneur à 5 l'arbre, les composants n'effectuent aucun mouvement relatif l'un par rapport à l'autre. Ce n'est que pour la roue libre que l'arbre peut tourner par rapport à l'entraîneur de sorte que le goujon de centrage se dégage de l'évidement. Un autre avantage de cette réalisation réside dans la 10 simplicité de sa fabrication. L'entraîneur qui est par exemple en matière plastique, en un matériau frité ou en un acier, peut se fabriquer par exemple par injection ou par fluage ou par transformation et le cas échéant s'utiliser directement dans la roue libre sans nécessiter d'usinage ultérieur. 15 Il est également avantageux que le centrage entre l'organe d'entraînement et l'arbre, dans la direction radiale ne demande que très peu de place si bien que d'une part on aura un centrage qui se réalise de manière peu encombrante et d'autre part en cas de mouvement de rotation relatif, le frottement est réduit ce qui réduit par conséquence la 20 chaleur induite dans la roue libre. Selon un développement avantageux, le goujon de centrage est porté par l'entraîneur et dépasse axialement de la surface latérale de l'entraîneur. L'évidement est réalisé dans la face frontale de l'arbre. Mais en principe on peut également avoir une disposition inver- 25 sée selon laquelle le goujon de centrage est sur la face frontale de l'arbre et l'évidement est réalisé dans l'entraîneur. Selon un développement avantageux, la face frontale libre du goujon de centrage est écartée axialement du fond de l'évidement. Ainsi, le goujon de centrage n'est soumis à aucun effort axial ou seule- 30 ment un effort axial faible ; en première ligne il assure le centrage et l'alignement coaxial de l'entraîneur et de l'arbre de la roue libre. L'arbre comporte notamment une collerette, de préférence en une seule pièce avec l'arbre ; elle est chevauchée par l'entraîneur. Les galets d'appui sont situés radialement entre le segment en dépas- 35 sement de l'entraîneur et la surface enveloppe de la collerette à galets. 3029989 4 Le rôle de la roue libre avec une orientation directionnelle est assuré de préférence par le chemin de roulement de forme conique de l'entraîneur qui reçoit les galets d'appui. Selon le sens du couple exercé entre l'entraîneur et l'arbre, les galets d'appui du chemin conique sont sollici- 5 tés soit pour leur fonction de blocage qui correspond à l'entraînement, soit pour leur fonction de roue libre qui est possible du fait du mouvement relatif entre l'arbre et l'entraîneur. Selon un développement avantageux, le goujon de cen- trage dépasse de la moitié de la profondeur axiale dans l'évidement. Ce- 10 la garantit un guidage suffisant entre les composants. En même temps il est avantageux que la face frontale du goujon de centrage soit écartée axialement du fond de l'évidement, ce qui garantit en même temps que la face frontale de l'arbre vient en appui contre la paroi latérale de l'entraîneur. 15 Selon un autre développement avantageux, la face fron- tale de l'arbre et celle des galets d'appui se situent dans un plan commun. Selon un autre développement avantageux, ce plan com- mun est celui de la surface latérale de l'entraîneur de sorte qu'à la fois 20 les galets d'appui et l'arbre se terminent axialement à la même hauteur, au niveau de la paroi latérale de l'entraîneur. De façon avantageuse, la face frontale du goujon de cen- trage et/ou le bord délimitant l'évidement comportent un congé ou un arrondi de préférence avec un rayon compris entre 0,1 mm et 2 mm 25 pour faciliter l'introduction du goujon de centrage dans l'évidement. Ce congé ou cet arrondi sont notamment réalisés sur les côtés de l'entraîneur, au cours de sa fabrication par fluage. Selon un autre développement avantageux, le diamètre du goujon de centrage ou de l'évidement est inférieur au diamètre exté- 30 rieur de l'arbre. Le diamètre du goujon de centrage est avantageuse- ment au maximum égal à 30% du diamètre extérieur de l'entraîneur, notamment au maximum de 25% ou au maximum de 20%. Ce diamètre relativement petit du goujon de centrage suffit pour assurer cette fonction de centrage tout en ayant en cas de mouvement relatif, une vitesse 3029989 5 périphérique faible dans la zone de contact entre le goujon de centrage et l'évidement ne produisant qu'un échauffement faible. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière 5 plus détaillée à l'aide d'exemples de roue libre de dispositif de démar- reur représenté dans les dessins annexés dans lesquels les mêmes éléments portent les mêmes références. Ainsi : la figure 1 montre un dispositif de démarreur de moteur à combus- 10 tion interne comportant un pignon de démarreur déplacé axialement par un relai de démarreur et entraîné en rotation par un moteur électrique de démarreur, ainsi qu'une transmission planétaire en aval du moteur de démarreur et une roue libre entre la transmission et le pignon de démarreur, 15 la figure 2 est une vue en perspective de la collerette à galets de l'arbre d'entraînement du pignon de démarreur muni d'un évidement centré, la figure 3 est une vue en perspective d'un entraîneur de l'installation de roue libre muni d'un goujon de centrage qui dépasse 20 axialement en position centrée, la figure 4 est une coupe de l'installation de roue libre avec l'entraîneur et la collerette à galet, en prise, la figure 5 est une autre vue en coupe de la roue libre. Description de modes de réalisation 25 Selon la figure 1, le dispositif de démarreur 1 d'un mo- teur à combustion interne comporte un pignon de démarreur 2 qui, pour démarrer le moteur à combustion interne 4 vient en prise avec la couronne dentée 3 du moteur. Le pignon de démarreur 2 est coulissant axialement sur l'arbre d'entraînement 5 suivant la double flèche ; le pi- 30 gnon de démarreur 2 est couplé solidairement en rotation à l'arbre d'entraînement 5, par exemple par un filetage à pas rapide. Le pignon de démarreur 2 est déplacé entre une position rétractée, de repos et une position avancée en prise avec la couronne dentée 3 du moteur à combustion interne 4 ; le mouvement est commandé par un relai de démar- 35 reur 6, électromagnétique, ayant un enroulement de relai 7 alimenté et 3029989 6 un induit coulissant 8 ; lorsque l'enroulement 7 du relai est alimenté, l'induit est rétracté axialement. L'induit coulissant 8 est couplé par un levier d'engagement 9, de manière cinématique avec le pignon de démarreur 2 si bien que le déplacement axial de l'induit coulissant 8 entre 5 sa position de repos et sa position déplacée se traduit par un mouve- ment d'actionnement axial, correspondant, du pignon de démarreur 2 entre sa positon hors service et sa position en prise. Le mouvement d'entraînement rotatif appliqué à l'arbre d'entraînement 5 ou au pignon de démarreur 2 est fourni par le moteur 10 électrique de démarreur 11 relié par la transmission 12, notamment sous forme de transmission planétaire, à l'arbre d'entraînement 5. Lorsque de le moteur de démarreur 11 électrique, est actionné il fait tourner l'arbre d'entraînement 5 et ainsi le pignon de démarreur 2. Un appareil de régulation de commande 10 est associé au 15 dispositif de démarreur 1. Cet appareil commande les fonctions du relai de démarreur 6 et du moteur de démarreur 11. Lors du mouvement axial de l'induit coulissant 8 par le relai de démarreur 6, lorsqu'on atteint la position déplacée, le couplage cinématique de l'organe de commutation avec le mouvement 20 d'actionnement de l'induit coulissant 8 assure l'alimentation électrique du moteur de démarreur 11. Le moteur de démarreur 11 se met en mouvement et entraîne en rotation l'arbre d'entraînement 5 et le pignon de démarreur 2. Le dispositif de démarreur 1 a une roue libre 14 en forme 25 de roue libre à galets. Le levier d'engagement ou fourchette 9 agit sur l'élément de ressort 13 qui sollicite axialement l'entraîneur 15 de la roue libre 14 ; l'entraîneur 15 coopère avec un pignon ou une collerette à galets 16 de la roue libre 14 et la collerette à rouleau 16 est réalisée en une seule pièce avec l'arbre d'entraînement 5. La roue libre 14 permet 30 de transmettre le mouvement de rotation dans le sens de l'entraînement du moteur électrique de démarreur 11. Dès qu'après le démarrage du moteur à combustion 4, la vitesse de rotation de la couronne dentée 3 augmente trop et que le sens de l'entraînement s'inverse, l'installation de roue libre 14 est coupée cinématiquement de l'organe d'entraînement 35 15 et de la couronne de galets 16. 3029989 7 La figure 2 est une vue en perspective de la collerette à galets 16 de l'arbre d'entraînement 5. La face frontale libre de la collerette à galets 16 est logée dans un évidement centré 17 à section de base. La région de la transition de la face frontale et l'évidement 17 il y 5 a un ressort périphérique 18. La collerette à galets 16 forme l'installation de roue libre avec l'entraîneur 15, représenté à la figure 3, et les galets d'appui 21 (figures 4, 5) interposés. L'entraîneur 15 a sur sa face latérale 20 une zone de bord périphérique qui dépasse radialement et chevauche radia- 10 lement et axialement la collerette 16 à l'état monté selon les figures 4 à 5. La face latérale 20 comporte en outre un goujon de cen- trage 21 axialement en saillie, centré, ayant une forme cylindrique dont le diamètre extérieur correspond au diamètre intérieur de l'évidement 15 17 dans la collerette 16. L'organe d'entraînement 15 est réalisé notam- ment comme pièce en matière plastique injectée. Le côté intérieur de la zone périphérique comporte en outre des chemins coniques 19 pour recevoir les galets d'appui 21. Pour la transmission de la force d'entraînement de l'entraîneur vers la collerette à galets, les galets sont 20 dans une position de blocage sur la collerette et pour la transmission de l'entraînement de la collerette à galets vers l'entraîneur, en position de roue libre. Selon les figures 4 et 5, la longueur axiale du goujon de centrage 21 est inférieure à la profondeur axiale de l'évidement 17 de 25 sorte que la face frontale du goujon de centrage 21 se trouve à distance du fond de l'évidement 17. La face frontale de la collerette à galets 16 se situe dans la face frontale de l'organe d'entraînement 15 et aussi dans la face frontale des galets d'appui 22. L'entraîneur 15 dépasse dans la direction axiale la collerette à galets 16 et les galets d'appui 22 dans la 30 direction axiale, complètement avec son bord à l'extérieur. Le diamètre intérieur de l'évidement 17 ou celui du goujon de centrage 21 est significativement inférieur au diamètre extérieur de l'arbre d'entraînement 5 ; notamment le diamètre de l'évidement 17 ou celui du goujon de centrage 21 ne représentent que la moitié du diamètre extérieur du goujon 35 d'entraînement 5. Par rapport au diamètre extérieur de l'organe 3029989 8 d'entraînement 15, le diamètre de l'évidement 17 du goujon de centrage 21 ne représente environ que 20 `)/0. L'entraîneur 15 comporte des goujons axiaux 23 excentrés par lesquels l'entraîneur 15 est entraîné par un goujon de la 5 transmission, par exemple celui d'une transmission planétaire. 3029989 9 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 1 Dispositif de démarreur 2 Pignon de démarreur 5 3 Couronne dentée du moteur thermique 4 Moteur thermique 5 Arbre d'entraînement 6 Relai de démarreur 7 Enroulement de relai 10 8 Induit coulissant 9 Levier d'engagement 10 Appareil de régulation ou de commande 11 Moteur électrique de démarreur 12 Transmission 15 13 Elément de ressort 14 Roue libre 15 Organe d'entraînement 16 Collerette à galets 17 Evidement de la collerette à galets 20 19 Chemin conique 20 Surface latérale 21 Goujon de centrage 22 Galet d'appui 23 Goujon d'axe 25 REVENDICATIONS1°) Roue libre de dispositif de démarreur (1) de moteur à combustion interne (4) ayant un entraîneur (15) relié par des galets d'appui (22) a un arbre (5) entraînant le pignon de démarreur (2), - l'entraineur (15) chevauchant la face frontale en saillie de l'arbre, roue libre caractérisée en ce que l'entraîneur (15) a un goujon cylindrique de centrage (21) et la face frontale de l'arbre (5) a un évidement (17) recevant le goujon de centrage (21). 2°) Roue libre selon la revendication 1, caractérisée en ce que la face frontale libre du goujon de centrage (21) est écartée axialement du fond de l'évidement (17). 3°) Roue libre selon la revendication 1, caractérisée en ce que le goujon de centrage (21) pénètre sur au moins la moitié de son extension longitudinale dans l'évidement (17). 4°) Roue libre selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'entraîneur (15) comporte le goujon de centrage (21) et la face frontale de l'arbre (5) comporte l'évidement (17). 5°) Roue libre selon la revendication 1, caractérisée en ce que la face frontale de l'arbre (5) et celle des galets d'appui (22) se situent dans un plan commun. 6°) Roue libre selon la revendication 1, caractérisée en ce que la face frontale de l'arbre (5) et celle des galets d'appui (22) viennent contre la surface latérale de l'entraîneur (15). 20 25 30 35 3029989 11 7°) Roue libre selon la revendication 1, caractérisée en ce que la zone du bord délimitant l'évidement (17) a un congé (18) ou un arrondi. 5 8°) Roue libre selon la revendication 1, caractérisée en ce que le diamètre du goujon de centrage (21) ou de l'évidement (17) est inférieur au diamètre extérieur de l'arbre (5). 10 9°) Roue libre selon la revendication 1, caractérisée en ce que le diamètre du goujon de centrage (21) représente au maximum 30% du diamètre extérieur de l'entraîneur (15). 15 10°) Dispositif de démarreur de moteur à combustion interne comportant une roue libre (14) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, ayant un entraîneur (15) relié par des galets d'appui (22) à un arbre (5) de pignon de démarreur (2) à entraîner, - l'entraineur (15) ayant une face frontale en saillie de l'arbre, roue libre caractérisée en ce que l'entraîneur (15) a un goujon cylindrique de centrage (21) et la face frontale de l'arbre (5) a un évidement (17) recevant le goujon de centrage (21).25