Brevet FR3062176A1 — publié le 20180727

DÉMARREUR DE MOTEUR THERMIQUE MUNI D'UN ARBRE D'INDUIT MAINTENU EN TRANSLATION L'invention porte sur un démarreur de moteur thermique muni d'un arbre d'induit maintenu en translation. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, avec les démarreurs équipant les véhicules munis de la fonction d'arrêt et de re-démarrage automatique du moteur thermique (fonction dite "stop and start" en anglais) en fonction des conditions de circulation. Afin de démarrer un moteur thermique, notamment d'un véhicule automobile, il est connu d'utiliser 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 sur un arbre d'entraînement. En outre, un réducteur de vitesse est intercalé entre cet arbre d'entraînement et un arbre d'induit du moteur électrique. L'interposition du réducteur présente l'intérêt d'utiliser un moteur électrique plus rapide et d'obtenir ainsi un couple de démarrage plus élevé tout en réduisant l'encombrement et le poids de la machine pour une puissance donnée. Suivant une configuration classique, une des extrémités de l'arbre d'induit du moteur électrique est montée rotative par rapport à l'arbre d'entraînement et l'autre extrémité de cet arbre est montée rotative par rapport au palier au moyen d'un coussinet. Une rondelle de friction peut être implantée sur l'extrémité arrière de l'arbre pour limiter le jeu axial de montage. Malgré la présence de la rondelle de friction, une telle configuration engendre des problèmes de mouvement non maîtrisé de l'induit par rapport à l'inducteur de la machine électrique. Ce mouvement de l'induit cause une usure prématurée des balais du moteur électrique ainsi qu'une génération de bruit parasite. L'invention vise à remédier efficacement à ces inconvénients en proposant 30 un démarreur de moteur thermique de véhicule automobile comportant: 3062176 2 - un induit monté sur un arbre, - un palier comportant un manchon, - un roulement intercalé entre l'arbre de l'induit et le manchon du palier, - ledit roulement comportant une bague interne et une bague externe, 5 caractérisé en ce que la bague interne est montée emmanchée sur l'arbre et la bague externe est montée emmanchée dans une périphérie interne du manchon. L'invention permet ainsi, du fait du montage emmanché du roulement de l'arbre d'induit, de limiter les mouvements axiaux de cet arbre lors du 10 fonctionnement du démarreur. On limite donc l'usure des balais ainsi que le bruit parasite généré par le moteur électrique du démarreur. Selon une réalisation, un serrage de la bague interne sur l'arbre est égal ou supérieur à un serrage du manchon sur la bague externe. Selon une réalisation, une plage de serrage de la bague interne sur l'arbre et 15 du manchon sur la bague externe est comprise entre 5 et 15 micromètres. Selon une réalisation, un serrage de la bague interne sur l'arbre et du manchon sur la bague externe est environ égal à 10 micromètres. Selon une réalisation, ledit démarreur comporte un réducteur de vitesse interposé entre l'arbre de l'induit et un arbre d'entraînement sur lequel est 20 monté un lanceur dudit démarreur, ce réducteur de vitesse étant formé par un train épicycloïdal comportant des pignons satellites montés à rotation autour d'axes portés par un porte-satellites comprenant un plateau solidaire de l'arbre d'entraînement, ces pignons satellites engrenant d'une part avec un pignon solaire de l'arbre de l'induit et d'autre part avec une couronne 25 dentée immobile en rotation par rapport à un support dudit démarreur. Selon une réalisation, les pignons satellites engrènent avec le pignon solaire porté par l'arbre de l'induit suivant toute leur longueur axiale. Selon une réalisation, un jeu fonctionnel entre le pignon solaire et le plateau de porte-satellites est inférieur à 0.4 millimètre. 3062176 3 Selon une réalisation, le jeu fonctionnel entre le pignon solaire et le plateau porte-satellites est de l'ordre de 0.1mm. Selon une réalisation, le palier présente une ouverture centrale traversante fermée par un bouchon. 5 Selon une réalisation, le bouchon est verrouillé en contre-dépouille avec le manchon au moyen de griffes. Selon une réalisation, l'arbre de l'induit comporte un tronçon d'extrémité lisse destiné à s'emmancher à l'intérieur de la bague interne du roulement. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à 10 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 montre une vue en coupe longitudinale d'un démarreur selon l'invention ; La figure 2 est une vue en perspective du palier arrière du démarreur selon la 15 présente invention ; La figure 3 représente les étapes d'emmanchement de la bague externe du roulement de l'arbre d'induit à l'intérieur d'un logement du palier arrière; Les figures 4a à 4e sont une vue de côté illustrant le montage du palier arrière sur le démarreur selon la présente invention; 20 La figure 5 est une vue en perspective et en coupe partielle illustrant le montage d'un bouchon dans une ouverture du palier arrière. Les éléments identiques, similaires ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre. Dans la description qui va suivre, on utilisera une orientation axiale d'arrière 25 en avant correspondant à l'orientation de droite à gauche de la figure 1. Autrement dit, un élément avant est situé du côté du pignon d'entraînement, tandis qu'un élément arrière est situé du côté opposé, c'est-à-dire du côté du palier arrière. 3062176 4 Comme cela est montré sur la figure 1, le démarreur 10 selon l'invention comporte un lanceur 11 monté sur un arbre d'entraînement 12 et un moteur électrique 13 composé d'un stator inducteur 16 et d'un rotor 17 induit montés coaxiaux l'un par rapport à l'autre. Le stator inducteur 16 entoure le rotor 5 induit 17 lequel est monté sur un arbre 20 d'axe X. Une culasse 21 est solidaire d'un support 22 du démarreur 10 destiné à être fixé sur une partie fixe du véhicule automobile. Un réducteur de vitesse 25 est interposé entre l'arbre 20 du moteur électrique 13 et l'arbre d'entraînement 12. Ce réducteur de vitesse 25 est 10 formé par un train épicycloïdal comportant des pignons satellites 26 montés à rotation autour d'axes portés par un porte-satellites 27 comprenant un plateau 28 transversal solidaire de l'extrémité arrière de l'arbre d'entraînement 12. Ces pignons satellites 26 engrènent d'une part avec un pignon solaire 29 de l'arbre du moteur électrique 13 et d'autre part avec les 15 dents intérieures d'une couronne dentée 30 immobile en rotation par rapport au support 22 du démarreur 10. Dans ce cas, l'arbre du moteur électrique 13 et l'arbre d'entraînement 12 sont coaxiaux. Le pignon solaire 29 pourra être constitué par un tronçon cannelé de l'arbre 20 comme cela est le cas dans l'exemple représenté, ou par un pignon rapporté fixé sur l'arbre 20. 20 De manière connue, le stator 16 comporte dans un mode de réalisation une pluralité d'aimants permanents inducteurs portés par la périphérie interne de la culasse 21. En variante, le stator 16 comporte un bobinage inducteur comportant deux paires d'enroulements, qui sont enroulés chacun autour d'une masse polaire solidaire de la culasse 21. 25 Par ailleurs, le rotor 17 comporte un paquet de tôles 33 doté de rainures pour le montage de conducteurs électriques en forme d'épingles. Ces conducteurs sont reliés entre eux pour former un bobinage rotorique 34 en liaison avec des lames conductrices 37 appartenant à un collecteur 38 à corps électriquement isolant solidaire de l'arbre de l'induit 17. En variante, le bobinage est à fil continu. Des balais 39 frottent sur les lames 37 du collecteur 38 pour alimenter le bobinage rotorique 34. Les balais 39 appartiennent à un porte-balais 40 3062176 5 équipé de cages de guidage et de réception des balais 39. Ces balais 39 sont sollicités en direction des lames 37 par des ressorts. Le démarreur 10 comporte également un contacteur électromagnétique 44 muni d'une cuve métallique 45 portée par le support 22, et équipée d'une 5 bobine d'excitation 46. La cuve 45 est fermée à l'arrière par un capot 47 en matière électriquement isolante. Des bornes 50 sont conformées pour former chacune un contact fixe à l'intérieur du capot 47. L'une des bornes 50 est destinée à être reliée à la borne positive de la batterie, l'autre borne 50 est connectée par 10 l'intermédiaire d'un câble 51 aux balais 39 de polarités positives et, le cas échéant, à l'entrée du bobinage inducteur du stator 16. De manière connue, lors de l'excitation de la bobine 46, un noyau mobile 54 est attiré par attraction magnétique en direction d'un noyau fixe 55 pour, d'une part, agir après rattrapage d'un jeu sur une tige 56 portant un contact 15 mobile 57 pour provoquer la fermeture des contacts du contacteur 44 et alimenter le moteur électrique 13 du démarreur 10, et, d'autre part, actionner un levier 60 de commande du lanceur 11. L'extrémité supérieure du levier 60 est montée de manière connue à articulation sur une tige 61 reliée élastiquement au noyau mobile 54 via un 20 ressort 62, dit ressort dent contre dent, logé dans le noyau mobile 54. Le levier 60 comporte dans sa partie médiane un axe de pivotement. La partie inférieure du levier 60 coopère avec une gorge ménagée dans l'entraîneur 65. Ainsi, lors du déplacement du noyau mobile 54 du contacteur 44, la rotation du levier 60 entraîne un déplacement en translation du lanceur 11 25 d'une position de repos dans laquelle le pignon d'engrènement 67 est dégagé de la couronne de démarrage du moteur thermique à une position active dans laquelle le pignon d'engrènement 67 est en prise avec les dents de la couronne de démarrage. Le lanceur 11 est monté coulissant sur l'arbre d'entraînement 12 et comporte 30 l'entraîneur 65 configuré pour être actionné par le levier de commande 60, un porte-pignon 66 portant le pignon d'engrènement 67, et une roue libre 69 intercalée axialement entre l'entraîneur 65 et le porte-pignon 66. Toutefois, la 3062176 6 roue libre 69 pourrait être disposée entre l'arbre d'entraînement 12 et le réducteur de vitesse 25. La roue libre 69 permet de désaccoupler le pignon d'engrènement 67 par rapport à l'arbre 20 du moteur électrique dans des phases de fonctionnement en survitesse du pignon d'engrènement 67 5 entraîné par la couronne de démarrage du moteur thermique. De manière connue, l'entraîneur 65 est doté intérieurement de cannelures hélicoïdales en prise de manière complémentaire avec des dentures hélicoïdales externes portées par l'arbre d'entraînement 12. Le lanceur 11 est ainsi animé d'un mouvement hélicoïdal lorsqu'il est déplacé par le levier 10 60 pour venir, par l'intermédiaire du pignon 67, en prise avec la couronne de démarrage (non représentée), d'un moteur thermique. Par ailleurs, deux coussinets 71 sont intercalés entre l'arbre d'entraînement 12 et le porte-pignon 66, lequel est monté rotatif par rapport au support 22 via un roulement 72. Le pignon 67 du lanceur 11 est implanté à l'extérieur du 15 support 22. Toutefois, en variante, ce pignon 67 pourra être situé à l'intérieur du support 22. Par ailleurs, l'arbre 20 du moteur électrique 13 présente une extrémité de plus petit diamètre pénétrant à l'intérieur d'un perçage borgne 74 ménagé dans la face arrière de l'arbre d'entraînement 12. 20 L'autre extrémité de l'arbre 20 est monté rotative par rapport à un palier arrière 75 au moyen d'un roulement 76. Plus précisément, comme on peut le voir sur l'exemple de la figure 2, le palier 75 comporte une paroi transversale 78. En l'occurrence, la paroi transversale 78 est inclinée vers l'avant de manière à former un léger angle 25 par rapport à une direction radiale. La paroi 78 comporte centralement un manchon 79 annulaire destiné à recevoir le roulement 76. A sa périphérie externe, la paroi transversale 78 est prolongée par une jupe 81 externe de forme annulaire. La jupe 81 pourra comporter un épaulement 82 contre laquelle la culasse 21 du moteur électrique 13 vient en appui pour 30 contrôler la longueur emmanchée de l'arbre 20. La paroi transversale 78 présente de préférence une épaisseur réduite dans sa partie médiane par 3062176 7 rapport au reste du palier 75, ce qui lui confère une certaine élasticité facilitant la phase d'emmanchement. Le manchon 79 pourra comporter un rebord 84 annulaire d'orientation radiale formant butée pour le roulement 76. Ce rebord 84 délimite une ouverture 5 centrale 85 qui pourra être fermée au moyen d'un bouchon 87, comme cela est expliqué ci-après. En variante, la paroi transversale 78 pourra toutefois être pleine, une portion pleine du palier 75 fermant alors l'ouverture 85. Le palier 75 pourra comporter des ouvertures 88 pour le passage de tirants permettant la fixation dudit palier 75 avec le support avant 22 du démarreur. 10 Plus précisément, le roulement 76 comporte une bague interne 89 et une bague externe 90. La bague interne 89 est montée emmanchée sur l'arbre 20 du moteur électrique 13 et la bague externe 90 est montée emmanchée dans la périphérie interne du manchon 79. Un serrage de la bague interne 89 sur l'arbre 20 est égal ou supérieur à un 15 serrage du manchon 79 sur la bague externe 90. Une plage de serrage de la bague interne 89 sur l'arbre 20 et du manchon 79 sur la bague externe 90 est comprise entre 5 et 15 micromètres. Le serrage est de préférence environ égal à 10 micromètres. On décrit ci-après en référence aux figures 3 et 4a à 4e, le procédé de 20 montage du démarreur 10 selon l'invention. Comme cela est illustré sur la figure 3, le roulement 76 est emmanché en force à l'intérieur du manchon 79 via sa bague externe 90. Le roulement 76 est emmanché jusqu'à ce qu'il vienne en appui contre le rebord 84 d'orientation radiale dirigé vers l'intérieur du manchon 79. 25 Ensuite, l'arbre 20 et l'induit 17 sont mis en buté contre le plateau 28 porte- satellites 27 puis l'ensemble est coiffé par l'inducteur 16 et la culasse 21. Comme cela est illustré par les figures 4a à 4e, le palier arrière 75 est ensuite mis en place de telle façon qu'un tronçon d'extrémité lisse 91 de l'arbre 20 est emmanché en force à l'intérieur de la bague interne 89 du 30 roulement à billes 76. L'épaulement 82 du palier 75 arrière forme une butée 3062176 8 permettant de contrôler la longueur de l'arbre 20 emmanchée dans le roulement 76. Comme cela est illustré par la figure 5, l'ouverture 85 coaxiale avec le manchon 79 est fermée par un bouchon 87. Le bouchon 87 est verrouillé en 5 contre-dépouille avec le manchon 79 au moyen de griffes 92. Ces griffes 92 élastiquement déformables sont destinées à s'insérer de manière complémentaire à l'intérieur de l'ouverture 85 délimitée par le rebord 84. Dans une telle configuration, les pignons satellites 26 du réducteur 25 engrènent avec le pignon solaire 29 porté par l'arbre 20 suivant toute leur 10 longueur axiale. On observe également que le jeu fonctionnel J entre le pignon solaire 29 et le plateau 28 du porte-satellites 27 est inférieur à 0.4 millimètre, notamment de l'ordre de 0.1mm, tel que cela est montré sur la figure 4e. Bien entendu, la description qui précède a été donnée à titre d'exemple 15 uniquement et ne limite pas le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les différents éléments par tous autres équivalents. En outre, les différentes caractéristiques, variantes, et/ou formes de réalisation de la présente invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas 20 incompatibles ou exclusives les unes des autres. REVENDICATIONS1. Démarreur (10) de moteur thermique de véhicule automobile comportant: - un induit (17) monté sur un arbre (20), - un palier (75) comportant un manchon (79), - un roulement (76) intercalé entre l'arbre (20) de l'induit (17) et le manchon (79) du palier (75), - ledit roulement (76) comportant une bague interne (89) et une bague externe (90), caractérisé en ce que la bague interne (89) est montée emmanchée sur l'arbre (20) et la bague externe (90) est montée emmanchée dans une périphérie interne du manchon (79). 2. Démarreur (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un serrage de la bague interne (89) sur l'arbre (20) est égal ou supérieur à un serrage du manchon (79) sur la bague externe (90). 3. Démarreur (10) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'une plage de serrage de la bague interne (89) sur l'arbre (20) et du manchon (79) sur la bague externe (90) est comprise entre 5 et 15 micromètres. 4. Démarreur (10) selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'un serrage de la bague interne (89) sur l'arbre (20) et du manchon (79) sur la bague externe (90) est environ égal à 10 micromètres. 5. Démarreur (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte un réducteur de vitesse (25) interposé entre l'arbre (20) de l'induit (17) et un arbre d'entraînement (12) sur lequel est monté un lanceur (11) dudit démarreur, ce réducteur de vitesse (25) étant formé par un train épicycloïdal comportant des pignons satellites (26) montés à rotation autour d'axes portés par un porte-satellites (27) comprenant un plateau (28) solidaire de l'arbre d'entraînement (12), ces pignons satellites (26) engrenant d'une part avec un pignon solaire (29) de l'arbre (20) de l'induit (17) et d'autre part avec une couronne dentée (30) immobile en 3062176 10 rotation par rapport à un support (22) dudit démarreur (10). 6. Démarreur (10) selon la revendication 5, caractérisé en ce que les pignons satellites (26) engrènent avec le pignon solaire (29) porté par l'arbre (20) de l'induit (17) suivant toute leur longueur axiale. 5 7. Démarreur (10) selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu'un jeu fonctionnel (J) entre le pignon solaire (29) et le plateau de porte-satellites (28) est inférieur à 0.4 millimètre. 8. Démarreur (10) selon la revendication 7, caractérisé en ce que le jeu fonctionnel (J) entre le pignon solaire (29) et le plateau porte-satellites 10 (28) est de l'ordre de 0.1mm. 9. Démarreur (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le palier (75) présente une ouverture centrale traversante (85) fermée par un bouchon (87). 10. Démarreur (10) selon la revendication 9, caractérisé en ce que le 15 bouchon (87) est verrouillé en contre-dépouille avec le manchon (79) au moyen de griffes (92). 11. Démarreur (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'arbre (20) de l'induit (17) comporte un tronçon d'extrémité lisse (91) destiné à s'emmancher à l'intérieur de la bague interne 20 (89) du roulement (76).