Brevet FR3039223A1 — publié le 20170127

PIGNON DE DEMARREUR DE VEHICULE AUTOMOBILE MUNI D'UN DECROCHEMENT La présente invention porte un pignon de démarreur de véhicule automobile muni d'un décrochement. Afin de démarrer un moteur à combustion interne, notamment d'un véhicule automobile, il est connu d'utiliser une machine électrique tournante sous la forme d'un démarreur pourvu d'un lanceur capable de transmettre une énergie de rotation du démarreur à un vilebrequin du moteur thermique par l'intermédiaire d'une couronne de démarrage. A cet effet, le lanceur est monté mobile en translation sur un arbre d'entraînement entre une position de repos dans laquelle les dents d'un pignon d'entraînement sont dégagées des dents de la couronne de démarrage, et une position d'activation dans laquelle les dents du pignon d'entraînement engrènent avec des dents de la couronne de démarrage. Durant le démarrage du moteur thermique et suivant la position angulaire du vilebrequin du moteur thermique, le pignon passe alternativement d'une phase dite "d'entraînement" dans laquelle le pignon entraîne en rotation la couronne de démarrage à une phase dite "entraînée" dans laquelle le pignon est entraîné par la couronne de démarrage. On distingue, pour chaque dent du pignon, un premier flanc, dit flanc d'attaque, en contact avec la couronne de démarrage lors de la phase "d'entraînement" et un deuxième flanc, dit flanc de sortie, en contact avec la couronne de démarrage lors de la phase "entrainée". La position des flancs dépend du sens de rotation du pignon lorsque la machine électrique du démarreur est activée. Il a été observé que le grand nombre de cycles de fonctionnement subis par les démarreurs, notamment ceux utilisés avec les systèmes d'arrêt et de redémarrage automatique du moteur thermique (système dit "stop and start" en anglais), a tendance à générer une usure des dents du pignon d'entraînement, en particulier au niveau des flancs d'attaque. Ainsi, comme on peut le voir sur la figure 1 représentant un pignon 1 en rotation suivant la 3039223 2 flèche Fi engrenant avec la couronne de démarrage 2, le phénomène d'usure par abrasion a tendance à créer un écart au niveau 3 dit "marche" du côté du flanc d'attaque 4 (cf. profil usé 5), ce qui engendre des vibrations et du bruit inconfortable pour le conducteur. En outre, les vibrations peuvent 5 avoir pour conséquence une accélération de l'usure des balais du moteur électrique et donc une diminution de la durée de vie du démarreur. En effet, la couronne est bloqué par arc boutement contre cette marche alors que celle-ci doit passer entre une portion dite deuxième portion entre le fond de dent et la marche du flanc d'attaque d'une dent (sans toucher cette deuxième 10 portion) et la deuxième portion du flanc de sortie de l'autre dent. L'invention vise à remédier efficacement à cet inconvénient en proposant un pignon pour démarreur pour véhicule automobile comprenant: - au moins deux dents adjacentes définissant entre elles un espace d'engrenage, ledit espace d'engrenage comprenant une face de fond, 15 chaque dent comprenant un flanc d'attaque et un flanc de sortie, et - en ce que ledit flanc d'attaque comprend une première et une deuxième portions, ladite première portion étant plus proche d'un sommet de dent que de ladite face de fond dudit espace d'engrenage et ladite deuxième portion reliant ladite face de fond à ladite première portion et en ce que ladite 20 deuxième portion forme un décrochement par rapport de ladite première portion. Du fait de la réalisation du décrochement, le profil de dent usé de la première portion se situe dans un prolongement sensiblement de même niveau par rapport à la jonction avec la deuxième portion, ce qui évite ainsi l'effet de 25 "marche" observé avec les pignons de l'état de l'art. Selon une réalisation, un angle vu dudit espace d'engrenage étant formé entre au moins une tangente de ladite deuxième portion et une tangente à un centre de ladite face de fond dudit espace d'engrenage, ledit angle est inférieur à 900. Une telle configuration permet d'optimiser la 30 quantité de matière retirée au niveau de la deuxième portion pour aboutir à la suppression de l'effet de marche précité. Selon une réalisation, une distance d'une profondeur P mesurée entre 3039223 3 - une première droite passant par un premier point située à une jonction entre ladite première et ladite deuxième portions et un deuxième point correspondant au centre dudit pignon, et - une deuxième droite parallèle à ladite première droite et tangente à ladite 5 deuxième portion est comprise entre 20% et 200% d'une épaisseur mesurée en tête de dent, et en ce que la distance de la profondeur P est inférieure à 15 % de l'épaisseur maximum M de la dent mesurée circonférentiellement sur la première portion. 10 Selon une réalisation, ladite profondeur est comprise entre 50 et 90% de ladite épaisseur mesurée en tête de dent. Selon une réalisation, ladite épaisseur mesurée en tête de dent est comprise 15 entre 0.065 fois le pas et 0.068 fois le pas dudit pignon. Selon une réalisation, ladite deuxième portion présente une partie en forme en arc de cercle de forme concave. Selon une réalisation, ladite deuxième portion est de forme trochoïdale. Selon une réalisation, ladite première portion présente une forme de 20 développante de cercle définie par un cercle de base. Selon une réalisation, ledit cercle de base a un centre défini par le centre dudit pignon. Selon une réalisation, ladite deuxième portion comprend une zone de congé se raccordant à ladite première portion. Cela permet de casser l'angle dans 25 la zone de raccordement entre la première et la deuxième portions. Selon une réalisation, ladite zone de congé est définie par un arc de cercle formant une surface convexe. L'invention a également pour objet un démarreur de moteur thermique de véhicule automobile comportant un pignon tel que précédemment défini. 3039223 4 L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. La figure 1, déjà décrite, est une vue schématique de côté d'un pignon de 5 démarreur selon l'état de la technique engrenant avec une couronne de démarrage de moteur thermique; La figure 2 est une représentation schématique de côté d'un démarreur de moteur thermique selon la présente invention; La figure 3 est une vue en perspective du pignon du démarreur 10 selon la présente invention; La figure 4 est une vue schématique de côté d'un pignon de démarreur selon la présente invention engrenant avec une couronne de démarrage de moteur thermique; La figure 5 est une vue détaillée d'une dent d'un pignon de démarreur 15 selon la présente invention; La figure 6 est une vue détaillée du décrochement réalisé dans la dent du pignon de la figure 5; La figure 7 est une représentation schématique de côté d'un outil de taillage d'un pignon de démarreur selon la présente invention. 20 Les éléments identiques, similaires ou analogues conservent les mêmes références d'une figure à l'autre. On a représenté schématiquement sur la figure 2 un démarreur 10 pour moteur thermique de véhicule automobile. Ce démarreur 10 à courant continu comprend, d'une part, un rotor 12, encore appelé induit, pouvant 25 tourner autour d'un axe X, et d'autre part, un stator 13, encore appelé inducteur, positionné autour du rotor 12. Ce stator 13 comporte une culasse portant un ensemble d'aimants permanents 15 destinés à produire un champ inducteur. Les aimants 3039223 5 permanents 15 sont conformés selon des segments cylindriques, en étant angulairement répartis à intervalles réguliers à l'intérieur de la culasse. Le rotor 12 comporte un corps de rotor 17 et un bobinage 18 enroulé dans des encoches du corps de rotor 17. Le corps de rotor 17 consiste en un 5 paquet de tôles présentant des encoches longitudinales 26. Pour former le bobinage 18, des fils conducteurs en forme d'épingle 21 sont enfilés à l'intérieur des encoches 26 généralement sur deux couches distinctes. Le bobinage 18 forme, de part et d'autre du corps de rotor 17, des chignons 19. Le rotor 12 est pourvu, à l'arrière, d'un collecteur 22 comprenant une pluralité 10 de pièces de contact connectées électriquement aux éléments conducteurs du bobinage 18, formés dans l'exemple considéré par les épingles 21. Un groupe de balais 23 et 24 est prévu pour l'alimentation électrique du bobinage 18, l'un des balais 23 étant relié à la masse du démarreur 10 et un autre des balais 24 étant relié à une borne électrique 25 d'un contacteur 27. 15 Les balais 23 et 24 viennent frotter sur le collecteur 22 lorsque le rotor 12 est en rotation, permettant l'alimentation du rotor 12 par commutation du courant électrique dans des sections du rotor 12. Le contacteur 27 comprend, outre la borne 25 reliée au balai 24, une borne 39 reliée, via un élément de liaison électrique, à une alimentation électrique 20 du véhicule, notamment une batterie. Le démarreur 10 comporte en outre un ensemble lanceur 29 monté de manière coulissante sur un arbre d'entraînement 28 et pouvant être entraîné en rotation autour de l'axe X par le rotor 12. Un ensemble réducteur de vitesses 30 est interposé entre un arbre du rotor 25 12 et l'arbre d'entraînement 28. L'ensemble lanceur 29 comporte un élément d'entraînement formé par un pignon 31 et destiné à s'engager sur un organe d'entraînement du moteur thermique, tel qu'une couronne de démarrage. L'ensemble lanceur 29 comprend en outre une roue libre 32 et une rondelle 33 définissant entre elles une gorge 34 pour recevoir l'extrémité 35 d'un 30 levier de commande 37. Le levier de commande 37 est actionné par le 3039223 6 contacteur 27 pour déplacer l'ensemble lanceur 29 par rapport à l'arbre d'entraînement 28, suivant l'axe X, entre une première position dans laquelle l'ensemble lanceur 29 entraîne le moteur thermique par l'intermédiaire du pignon d'entrainement 31, et une deuxième position dans laquelle l'ensemble 5 lanceur 29 est désengagé de la couronne de démarrage du moteur thermique. Lors de l'activation du contacteur 27, une plaque de contact interne (non représentée) permet d'établir une connexion entre les bornes 25 et 39 afin de mettre sous tension le moteur électrique. Cette connexion sera coupée lors de la désactivation du contacteur 27. 10 La figure 3 montre le pignon 31 d'axe Y destiné à engrener avec la couronne de démarrage 46 du moteur thermique visible sur la figure 4. Ce pignon 31 comporte un corps 41 de forme globalement annulaire muni de dents 42 à sa périphérie externe. Le pignon 31 pourra également comporter des cannelures 44 en périphérie interne bien visibles sur la figure 5 destinées à 15 coopérer avec des dentures de forme correspondante ménagées dans l'arbre d'entraînement 28. Deux dents adjacentes 42 définissent entre elles un espace d'engrenage 43 dans lequel est destinée à s'engager une dent 45 de la couronne de démarrage 46. L'espace d'engrenage 43 présente une face de fond 49 20 définie par exemple par un diamètre D1 de pied de dent. Comme cela est visible sur la figure 5, chaque dent 42 présente un premier flanc 51, dit flanc d'attaque, en contact avec la couronne de démarrage 46 lors de la phase "d'entraînement" et un deuxième flanc 52, dit flanc de sortie, en contact avec la couronne de démarrage 46 lors de la phase "entrainée" 25 comme cela a été expliqué ci-dessus. La position de ces flancs 51, 52 dépend du sens de rotation du pignon 31 lorsque le moteur électrique du démarreur 10 est activé. Le flanc d'attaque 51 comprend une première portion 55 et une deuxième portion 56. La première portion 55 est plus proche du sommet de dent que 30 de la face de fond 49 et la deuxième portion 56 relie la face de fond 49 à la première portion 55. La deuxième portion 56 forme un décrochement par rapport de la première portion 55. 3039223 7 En l'occurrence, comme on peut le voir sur la figure 6, un angle a vu de l'espace d'engrenage 43 est formé entre au moins une tangente Ti de la deuxième portion 56 et une tangente T2 au centre du fond 49 de l'espace d'engrenage 43. Cet angle a est inférieur à 90 degrés. Un tel angle a met en 5 évidence la configuration géométrique du décrochement 56 par rapport à la première portion 55 du flanc d'attaque 51. En outre, une profondeur P mesurée entre une première droite K1 passant par un premier point située à une jonction entre la première 55 et la deuxième 56 portions et un deuxième point correspondant au centre du 10 pignon 31 et une deuxième droite K2 parallèle à la première droite K1 et tangente à la deuxième portion 56 est comprise entre 20% et 200% d'une épaisseur E mesurée en tête de dent. En outre la distance de la profondeur P est inférieure à 15 % de l'épaisseur maximum M de la dent mesurée circonférentiellement sur la première 15 portion afin de ne pas trop affaiblir la résistance de la dent. L' épaisseur max M en l'occurrence est la distance entre le point situé sur la première portion du flanc d'attaque coupant l'arc de cercle de base CB et le point situé sur la première portion du flanc de sortie de la dent coupant l'arc 20 de cercle de base CB. L'épaisseur max M peut être bien entendu mesurée entre deux autres points sur chacun des flancs mais parallèlement à la droite passant par les deux points susmentionnés. Cette profondeur P est de préférence comprise entre 50 et 90% de 25 l'épaisseur E mesurée en tête de dent. Avantageusement, l'épaisseur E est comprise entre 0.065 fois le pas et 0.068 fois le pas du pignon 31. Dans un exemple de réalisation, la première portion 55 présente une forme de développante de cercle définie par un cercle de base CB. Le cercle de base CB a un centre défini par le centre du pignon 31. 30 Par ailleurs, la deuxième portion 56 présente une partie en forme en arc de cercle de forme concave. En variante, la deuxième portion 56 présente une partie de forme trochaidale. 3039223 8 En outre, la deuxième portion 56 comprend de préférence une zone de congé 58 visible en figure 6 se raccordant à la première portion 55. Cela permet de casser l'angle dans la zone de raccordement entre la première 55 et la deuxième 56 portions. La zone de congé 58 est définie par un arc de 5 cercle formant une surface convexe. Dans l'exemple représenté sur la figure 4, seul le flanc d'attaque 51 du pignon 31 tournant en rotation suivant la flèche F2 comprend le décrochement 56 précédemment décrit. Cette figure met en évidence que du fait de la réalisation du décrochement 56 qui commence au point de contact 10 le plus bas (par rapport au fond 49) de la dent 42 avec une dent correspondante de la couronne de démarrage 46, le profil de dent usé de la première portion 55 représenté par la ligne 61 se situe dans un prolongement sensiblement de même niveau par rapport à la jonction avec la deuxième portion 56, ce qui évite l'effet de "marche" observé avec les pignons de l'état 15 de l'art précédemment décrit. En variante, pour des raisons de faciliter d'une réalisation du pignon 31, le flanc d'attaque 51 ainsi que le flanc de sortie 52 pourront comporter un décrochement afin d'obtenir des dents 42 symétriques les uns par rapport aux autres (cf. figure 5). 20 La forme des flancs 51, 52 de la dent 42 pourra être obtenue à partir d'un outil de taillage 63 montré sur la figure 7 fonctionnant à la manière d'une crémaillère destinée à usiner la périphérie externe du pignon 31. L'outil 63 est muni à cet effet de protubérances 64 à ses extrémités, afin de définir les décrochements 56 pour chaque dent 42 du pignon 31. 25 Bien entendu, la description qui précède a été donnée à titre d'exemple uniquement et ne limite pas le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les différents éléments par tous autres équivalents. REVENDICATIONS1. Pignon (31) pour démarreur pour véhicule automobile comprenant: - au moins deux dents (42) adjacentes définissant entre elles un espace d'engrenage (43), ledit espace d'engrenage (43) comprenant une 5 face de fond (49), chaque dent (42) comprenant un flanc d'attaque (51) et un flanc de sortie (52), et - en ce que ledit flanc d'attaque (51) comprend une première (55) et une deuxième (56) portions, ladite première portion (55) étant plus proche d'un sommet de dent que de ladite face de fond (49) dudit espace 10 d'engrenage (43) et ladite deuxième portion (56) reliant ladite face de fond (49) à ladite première portion (55) et en ce que ladite deuxième portion (56) forme un décrochement par rapport de ladite première portion (55). 2. Pignon selon la revendication 1, caractérisé en ce que, un angle (a) vu dudit espace d'engrenage (43) étant formé entre au moins une tangente 15 de la deuxième portion (56) et une tangente à un centre de ladite face de fond (49) dudit espace d'engrenage (43), ledit angle (a) est inférieur à 900 . 3. Pignon selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'une distance de profondeur (P) mesurée entre - une première droite (K1) passant par un premier point située à une 20 jonction entre ladite première (55) et ladite deuxième (56) portions et un deuxième point correspondant au centre dudit pignon (31), et - une deuxième droite (K2) parallèle à ladite première droite (K1) et tangente à ladite deuxième portion (56) est comprise entre 20% et 200% d'une épaisseur 25 mesurée en tête de dent, et en ce que ladite distance de la profondeur P est inférieure à 15 % de l'épaisseur maximum M de la dent mesurée circonférentiellement sur la première portion. 4. Pignon selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite profondeur (P) est comprise entre 50 et 90% de ladite épaisseur (E) 30 mesurée en tête de dent. 3039223 10 5. Pignon selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que ladite épaisseur (E) mesurée en tête de dent est comprise entre 0.065 fois un pas et 0.068 fois ledit pas dudit pignon (31). 6. Pignon selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite deuxième portion (56) présente une partie en forme en arc de cercle de forme concave. 7. Pignon selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite deuxième portion (56) est de forme trochoïdale. 8. Pignon selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ladite première portion (55) présente une forme de développante de cercle définie par un cercle de base. 9. Pignon selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit cercle de base a un centre défini par un centre dudit pignon (31). 10. Pignon selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ladite deuxième portion (56) comprend une zone de congé (58) se raccordant à ladite première portion (55). 11. Pignon selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite zone de congé (58) est définie par un arc de cercle formant une surface convexe. 12. Démarreur de moteur thermique de véhicule automobile comportant un pignon (31) tel que défini selon l'une quelconque des revendications précédentes.