Brevet FR3071975A1 — publié le 20190405

DÉMARREUR DE MOTEUR THERMIQUE AVEC UN CARTER ARRIÈRE FACILITANT LE REMPLACEMENT DES BALAIS [1] L'invention concerne de manière générale le domaine des démarreurs pour les moteurs thermiques, notamment pour les véhicules automobiles. Plus particulièrement, 5 l'invention se rapporte à un démarreur équipé d'un carter arrière facilitant le remplacement des balais. [2] Comme il est connu, les balais du moteur électrique dans un démarreur de moteur thermique sont des pièces d'usure. Lors du démarrage d'un moteur thermique, le démarreur doit délivrer un couple mécanique important et le courant électrique traversant 10 les balais du moteur électrique est de plusieurs centaines d'ampères. Lorsque les balais sont en fin de vie, la résistance ohmique de contact entre les balais et le collecteur du rotor augmente sensiblement. Cette augmentation de la résistance ohmique de contact entraîne un échauffement supplémentaire qui peut se traduire par une détérioration du collecteur et éventuellement une immobilisation du véhicule. Il est donc nécessaire de remplacer les 15 balais lorsque leur fin de vie est détectée. [3] Par ailleurs, ces dernières années, les systèmes d'arrêt et de redémarrage automatique du moteur thermique, dits « Stop & Start » ou « Stop & Go» en anglais, se sont beaucoup développés, et notamment ceux qui sont mis en oeuvre au moyen d'un démarreur. L'usage intensif des démarreurs dans les systèmes Stop & Go provoque une 20 usure rapide des balais, comparativement aux démarreurs classiques. Pour pallier cela, les équipementiers automobiles ont développé des démarreurs ayant un plus grand nombre de balais afin de répartir l'usure, ce qui accroît la durée de l'opération de remplacement des balais. [4] Dans un moteur thermique de véhicules automobile, le démarreur est 25 habituellement monté en partie basse du bloc-moteur, à proximité de la couronne dentée avec laquelle il est amené à s'engager. La partie arrière du démarreur où sont montés les balais est peu accessible à ne permet généralement pas de remplacer les balais sans dépose préalable du démarreur. [5] FR3038462 décrit un moteur électrique pour démarreur dans lequel le carter 30 comporte un alésage fileté. Cet alésage fileté est destiné au montage du porte-balai qui est fixé au carter par l'extérieur. Le porte-balai est ainsi rendu amovible depuis l'extérieur du carter, ce qui facilite le remplacement du balai. FR3038462 ne propose pas de solution 2 pour améliorer l'accessibilité à l'ensemble des balais du moteur électrique, balais qui sont habituellement répartis circonférentiellement dans la partie arrière du démarreur. [006] Il existe donc un besoin pour un démarreur facilitant le remplacement des balais et qui ne requiert pas la dépose de celui-ci. [007] Selon un premier aspect, l'invention concerne un démarreur de moteur thermique comprenant une culasse dans laquelle sont logés un stator et un rotor d'un moteur électrique du démarreur et un carter arrière fermant une ouverture circulaire d'extrémité arrière de la culasse et dans lequel sont logés des balais en contact glissant avec un collecteur du moteur électrique, le carter arrière comprenant des alésages d'accès aux balais, les alésages d'accès étant ouverts sur l'extérieur et répartis circonférentiellement sur un pourtour du carter arrière. Conformément à l'invention, le carter arrière comprend une partie d'emboîtement circulaire engagée avec une partie d'emboîtement circulaire correspondante de la culasse, les parties d'emboîtement circulaires étant agencées de sorte à autoriser une rotation du carter arrière par rapport à la culasse autour d'un arbre axial du moteur électrique. [8] Selon une caractéristique particulière, le démarreur comprend un coussinet à billes qui est agencé entre les parties d'emboîtement circulaires. [9] Selon une autre caractéristique particulière, le démarreur comprend des moyens de fermeture des alésages d'accès. [0010] Selon encore une autre caractéristique particulière, les alésages d'accès sont filetés et les moyens de fermeture comprennent des vis montées dans les alésages d'accès. [0011] Selon encore une autre caractéristique particulière, les vis montées dans les alésages d'accès exercent une pression sur des ressorts des balais. [0012] Selon encore une autre caractéristique particulière, le carter arrière comporte un moyen de connexion électrique démontable traversant une paroi du carter arrière pour l'alimentation électrique du moteur électrique. [0013] Selon encore une autre caractéristique particulière, le moyen de connexion électrique démontable comporte une borne filetée d'alimentation électrique. 3 [0014] L'invention concerne aussi un véhicule comprenant un démarreur tel que décrit brièvement ci-dessus. [0015] D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée ci-dessous d'une forme de réalisation 5 particulière d'un démarreur selon l'invention, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la Fig.1 est une vue extérieure en perspective montrant une forme de réalisation particulière d'un démarreur selon l'invention ; et la Fig.2 est une vue plane, en coupe partielle, de la partie arrière du démarreur 10 de la Fig.1, montrant un carter de celui-ci dans lequel sont logés les balais du moteur électrique. [0016] En référence aux Figs.1 et 2, il est maintenant décrit une forme de réalisation particulière 1 d'un démarreur de moteur thermique selon l'invention. [0017] Comme montré à la Fig.1, le démarreur 1 comprend essentiellement un carter 15 avant 10, un contacteur électrique 11, une culasse 12 et un carter arrière 13. [0018] Dans sa partie avant, le carter avant 10 comporte des pattes de fixation 100, 101, et un logement ouvert 103. Les pattes de fixation 100, 101, autorisent le montage du démarreur 1 sur le bloc-moteur du moteur thermique et son immobilisation par rapport à celui-ci. Le logement ouvert 103 est prévu pour accueillir le montage d'un pignon lanceur 20 104 sur un arbre avant de sortie du démarreur. Comme il est connu, le pignon lanceur 104 est destiné à s'engager avec la couronne dentée du moteur thermique pour le démarrage de celui-ci. [0019] Dans sa partie arrière, le carter avant 10 supporte le montage du contacteur 11 et de la culasse 12 qui y sont fixés rigidement. Le moteur électrique du démarreur 1 est logé 25 dans la culasse 12 qui est sensiblement tubulaire et cylindrique de révolution. Lorsque le contacteur 11 active l'engagement du pignon 104, le moteur électrique entraîne en rotation le pignon lanceur 104. [0020] Le carter arrière 13 contient les balais du moteur électrique et ferme une ouverture circulaire d'extrémité arrière de la culasse 12. Conformément à l'invention, le 30 carter arrière 13 est rotatif, comme montré par la flèche F, de manière à permettre un 4 positionnement successif des vis d'accès de balai 130 à un emplacement autorisant un remplacement commode du balai alors que le démarreur 1 reste fixé rigidement sur le bloc-moteur. [0021] En référence à la Fig.2, il est maintenant décrit en détail l'agencement des balais 5 à l'intérieur du carter arrière 13, ainsi que le montage rotatif du carter arrière 13 sur la culasse 12 du démarreur 1. [0022] Comme montré de manière partielle à la Fig.2, le rotor 14 du moteur électrique est logé à l'intérieur de la culasse 12 et comprend un arbre axial 140 sur lequel est fixé rigidement un collecteur 141 et une armature magnétique 142 recevant un bobinage 143. 10 Les extrémités filaires du bobinage 143 sont reliées à des lamelles en cuivre du collecteur 141. Un palier arrière 131 est prévu dans le carter arrière 13 et reçoit une extrémité libre arrière de l'arbre 140 pour un guidage en rotation de celui-ci. [0023] Des aimants permanents 15 sont fixés et répartis circonférentiellement sur la paroi métallique 16 de la culasse 12, à l'intérieur de celle-ci. La culasse 12 et les aimants 15 permanents 15 forment le stator du moteur électrique. [0024] Une rondelle porte-balais 17 est fixée à l'intérieur du carter arrière 13, sur la paroi métallique 21 de celui-ci. Dans cet exemple de réalisation, deux paires de porte-balais sont montées sur la rondelle porte-balais 17, une première paire de porte-balais ayant une polarité positive et une deuxième paire de porte-balais ayant une polarité négative de 20 masse. [0025] Un porte-balai 18 est montré en coupe à la Fig.2, avec le balai monté à l'intérieur de celui-ci. Le balai comporte notamment un bloc de carbone 180 et son ressort de compression 181. Le porte-balai 18 est ici un porte-balai de polarité positive qui est relié par une tresse en cuivre 19 à une borne filetée d'alimentation électrique 20 de polarité 25 positive. La borne d'alimentation électrique 20 est montée avec une isolation électrique sur la paroi métallique 21 du carter arrière 13, la paroi métallique 21 de même que la paroi 16 et le carter avant 10 étant au potentiel négatif de masse. Un câble électrique 22, ou tresse en cuivre isolée, est prévu pour le raccordement électrique de la borne 20 à une borne électrique 23 du contacteur 11. De préférence, le câble électrique 22 sera de longueur suffisante pour ne pas gêner la rotation autour de l'arbre axial 140 du carter arrière 13 sur la culasse 12, lors de l'opération de remplacement des balais. Dans le cas contraire, il 5 sera nécessaire de démonter une cosse d'extrémité 220 du câble 22, qui est fixée par écrou à la borne 20, pour pouvoir faire tourner sans obstacle le carter arrière 13. [0026] Le montage des porte-balais de polarité positive, tels que le porte-balai 18, sur la rondelle porte-balai 17 au potentiel négatif de masse fait appel à une plaquette d'isolation 5 électrique 170. La plaquette d'isolation électrique 170 est interposée entre la paroi inférieure du porte-balai 18 et la rondelle porte-balai 17. Les porte-balais de polarité négative sont montés en contact direct, sans isolation électrique, sur la rondelle porte-balai 17. [0027] Comme montré à la Fig.2 pour le porte-balai 18, le porte-balai est disposé en 10 correspondance avec un alésage fileté 160 aménagé dans la paroi 16 de la culasse 12. L'alésage 16 est de diamètre suffisant pour permettre le passage à travers lui du balai formé du bloc de carbone 180 et de son ressort 181. La vis 130 ferme l'alésage 160 et presse le ressort 181 contre le bloc de carbone 180 afin d'assurer le contact électrique glissant de ce dernier avec le collecteur 141. 15 [0028] Les extrémités basse et haute des parois 21 et 16 comportent des parties d'emboîtement circulaires prévues pour le montage en rotation du carter arrière 13 sur la culasse 12. Ainsi, le carter arrière 13 comporte une portion circonférentielle avec épaulement 210 qui est aménagée dans l'extrémité basse de sa paroi 21 et la culasse 12 comporte un lamage circulaire 161 qui est aménagé dans l'extrémité haute de sa paroi 16, 20 de manière former les parties d'emboîtement circulaires susmentionnées. Dans cette forme de réalisation, comme montré à la Fig.2, un coussinet à billes 24 est monté dans les parties d'emboîtement pour garantir une rotation douce du carter arrière 13, permise aussi par le contact glissant des blocs de carbone 180 sur le collecteur 141. En variante de réalisation plus économique, on pourra prévoir à la place du coussinet à billes 24, un 25 contact glissant direct, métal contre métal, entre les parties d'emboîtement du carter arrière 13 et de la culasse 12. Ainsi, par exemple, une partie d'emboîtement circulaire pourra comprendre une gorge et l'autre un ergot. L'ergot glisse dans la gorge sans pouvoir en sortir pour éviter un désemboîtement des parties, sauf lorsqu'il est face à une ouverture spécifique de désemboîtement aménagée dans la gorge. 30 [0029] Pour permettre la rotation du carter arrière 13, l'opérateur doit préalablement déverrouiller celui-ci par rapport à la culasse 12. Pour cela, il est nécessaire de désengager une vis 25 qui est serrée sur une patte filetée 162 de la culasse 12. La vis 25 6 et la patte 162 assurent également une fonction d'indexation du carter arrière 13 sur la culasse 12. [0030] L'invention ne se limite pas à la forme de réalisation particulière qui a été décrite ici à titre d'exemple. L'homme du métier, selon les applications de l'invention, REVENDICATIONS1. Démarreur de moteur thermique (1) comprenant une culasse (12) dans laquelle sont logés un stator (15) et un rotor (14) d'un moteur électrique du démarreur (1) et un carter arrière (13) fermant une ouverture circulaire d'extrémité arrière de ladite culasse (12) et dans lequel sont logés des balais (181, 180) en contact glissant avec un collecteur (141) dudit moteur électrique, ledit carter arrière (13) comprenant des alésages (160) d'accès auxdits balais (181, 180), lesdits alésages d'accès (160) étant ouverts sur l'extérieur et répartis circonférentiellement sur un pourtour dudit carter arrière (13), caractérisé en ce que ledit carter arrière (13) comprend une partie d'emboîtement circulaire (210) engagée avec une partie d'emboîtement circulaire correspondante (161) de ladite culasse (12), lesdites parties d'emboîtement circulaires (210, 161) étant agencées de sorte à autoriser une rotation (F) dudit carter arrière (13) par rapport à ladite culasse (12) autour d'un arbre axial (140) dudit moteur électrique. 2. Démarreur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un coussinet à billes (24) qui est agencé entre lesdites parties d'emboîtement circulaires (210, 161). 3. Démarreur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de fermeture (130) desdits alésages d'accès (160). 4. Démarreur selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits alésages d'accès (160) sont filetés et lesdits moyens de fermeture comprennent des vis (130) montées dans lesdits alésages d'accès (160). 5. Démarreur selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdites vis (130) montées dans lesdits alésages d'accès (160) exercent une pression sur des ressorts (181) desdits balais (180). 6. Démarreur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit carter arrière (13) comporte un moyen de connexion électrique démontable (220, 20) traversant une paroi (21) dudit carter arrière (13) pour l'alimentation électrique dudit moteur électrique. 8 7. Démarreur selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit moyen de connexion électrique démontable comporte une borne filetée d'alimentation électrique (20). 8. Véhicule comportant un moteur thermique, caractérisé en ce qu'il comprend un 5 démarreur (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.