Brevet FR3075275A1 — publié le 20190621

Dispositif de demarrage pour moteur a combustion interne Domaine technique de ('invention La presente invention concerne un dispositif de demarrage d'un moteur a combustion interne de vehicule automobile. L'invention concerne aussi un moteur a combustion interne comprenant un tel dispositif de demarrage. L'invention concerne enfin un vehicule automobile comprenant un tel dispositif de demarrage ou un tel moteur a combustion interne. Etat de la technique Un moteur a combustion interne de vehicule automobile, par exemple Diesel ou a allumage commande, utilise un dispositif de demarrage pour son demarrage. Un tel dispositif de demarrage entraine en rotation le vilebrequin du moteur pour creer des premiers mouvements de va-et-vient du ou des pistons. Le dispositif de demarrage comprend generalement un moteur electrique, appele communement demarreur, dote d'un pignon se deplagant entre une premiere position, position de repos, et une deuxieme position, position de demarrage. Dans la position de repos, le pignon n'engrene pas. Dans la position de demarrage, le pignon engrene sur une roue dentee du volant moteur a une extremite du vilebrequin du moteur. Une fois le demarrage effectue, le pignon se deplace pour passer de la position de demarrage vers la position de repos. Un tel volant moteur a generalement un grand diametre. Ainsi, un bloc moteur comprenant un tel dispositif de demarrage, en particulier du fait du volant moteur a fort diametre, est volumineux. Eu egard a tous les equipements devant etre loges autour du moteur a combustion interne dans le compartiment moteur d'un vehicule automobile, it est preferable de minimiser le volume du dispositif de 30 demarrage. 2 Objet de l'invention Le but de l'invention est de fournir un dispositif de demarrage remediant aux inconvenients ci-dessus et ameliorant les dispositifs de demarrage 5 connus de l'art anterieur. En particulier, la solution propose un agencement simple a industrialiser, economique et fiable. Pour atteindre cet objectif, l'invention porte sur un dispositif de demarrage d'un moteur a combustion interne, notamment un moteur a combustion 10 interne de vehicule automobile, le dispositif de demarrage s'etendant de part et d'autre d'un carter moteur et comprenant : - une couronne fixee a un bras d'un vilebrequin, la couronne ayant un axe confondu ou sensiblement confondu avec l'axe d'un tel vilebrequin, - un pignon d'axe parallele ou sensiblement parallele a l'axe de la 15 couronne engrenant avec la couronne, le pignon etant solidaire en rotation d'un arbre, - un demarreur, notamment un demarreur de type moteur electrique, - un arbre de sortie du demarreur, accouple de maniere debrayable audit arbre du pignon, 20 l'arbre du pignon etant monte traversant d'une paroi d'un tel carter moteur. Le pignon et l'arbre du pignon peuvent etre mobiles en rotation et peuvent tourner dans le vide. 25 L'arbre du pignon peut comprendre un premier moyen d'accouplement, l'arbre de sortie pouvant comprendre un deuxieme moyen d'accouplement, le premier moyen d'accouplement, le deuxieme moyen d'accouplement et/ou le pignon pouvant etre coaxiaux ou sensiblement coaxiaux, les premier et deuxieme moyens d'accouplement pouvant s'accoupler entre eux de maniere debrayable. 3 Le premier moyen d'accouplement peut comprendre une premiere surface de friction, notamment une premiere surface de friction conique, le deuxieme moyen d'accouplement pouvant comprendre une deuxieme 5 surface de friction correspondante, notamment une deuxieme surface de friction conique. Le premier moyen d'accouplement peut comprendre une premiere roue dentee dotee d'une denture exterieure ou d'une denture interieure, 10 notamment d'une denture conique, le deuxieme moyen d'accouplement pouvant comprendre une deuxieme roue dentee dotee d'une denture interieure ou d'une denture exterieure correspondante, notamment d'une denture conique. 15 L'invention porte encore sur un moteur a combustion interne, notamment un moteur a combustion interne pour vehicule automobile, comprenant un dispositif de demarrage tel que defini precedemment. L'invention porte enfin sur un vehicule automobile comprenant un moteur 20 a combustion interne tel que defini precedemment et/ou un dispositif de d6marrage tel que defini pr6c6demment. Description sommaire des dessins Ces objets, caracteristiques et avantages de la presente invention seront 25 exposés en detail dans la description suivante d'un mode de realisation d'un dispositif de demarrage fait a titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : La figure 1 est une vue schematique d'un vehicule automobile selon un 30 mode de realisation. 4 La figure 2 est une vue en perspective partielle d'un dispositif de d6marrage selon un mode de realisation. 5 La figure 3 est un schema cinematique du dispositif de demarrage selon le mode realisation. La figure 4 est un schema cinematique d'un dispositif de demarrage selon un mode de realisation, en position de repos. 10 La figure 5 est un schema cinematique du dispositif de demarrage selon le mode de realisation, en position de demarrage. La figure 6 est une vue en perspective partielle du dispositif de demarrage 15 selon le mode de realisation. La figure 7 est une vue en coupe du dispositif de demarrage selon le mode de realisation. 20 La figure 8 est une vue en coupe et en perspective du dispositif de demarrage selon le mode de realisation, en position de repos. La figure 9 est une vue en coupe et en perspective du dispositif de d6marrage selon le mode de realisation, en position de d6marrage. 25 Description du mode preferentiel de ('invention Un exemple d'un vehicule automobile 1 equipe d'un mode de realisation d'un dispositif de demarrage 100 est decrit ci-apres en reference a la figure 1. 30 5 Le vehicule automobile 1 peut etre dote uniquement d'un moteur a combustion interne 10 ou encore etre un vehicule automobile dit hybride, c'est-a-dire dote d'un moteur a combustion interne 10 et d'un moteur electrique (non illustre). Le moteur a combustion interne 10 est equipe 5 d'un mode de realisation d'un dispositif de demarrage 100. Evidemment, dans le cas d'un vehicule hybride, le dispositif de demarrage 100 ne participe qu'au demarrage du moteur a combustion interne 10. Le dispositif de demarrage 100 pour moteur a combustion interne 10 est 10 decrit plus en details ci-apres en reference aux figures 2 a 9. Le moteur a combustion interne 10 comprend un vilebrequin 12 d'axe A' en liaison pivot par rapport a un carter moteur 11 ou carter cylindre, comme illustre sur la figure 3. Le vilebrequin 12 transforme le mouvement 15 alternatif d'au moins un piston (non illustre) en mouvement de rotation. Le dispositif de demarrage 100 comprend une couronne 13 fixee sur le vilebrequin 12 et plus precisement a un bras 16 du vilebrequin, un pignon 110, un demarreur 200 et un arbre de sortie 120 du demarreur 200. 20 De maniere preferentielle, la couronne 13 est de diametre inferieur a celui d'un volant moteur de l'etat de la technique. Elle est agencee dans une chambre 17, dite chambre de bielles, entouree par des parois du carter moteur 11, en particulier la paroi 15. 25 La couronne 13 est dotee de preference d'une denture exterieure. Cette couronne 13 a un axe A confondu ou sensiblement confondu avec l'axe A' du vilebrequin 12. Le pignon 110 engrene constamment avec la couronne 13, c'est-a-dire que lorsque le vilebrequin 12 tourne, le pignon 110 tourne 30 egalement et vice versa. En effet, le pignon 110, fixe sur un arbre 14, est 6 monte 0 fou », en liaison pivot, dans le carter moteur 11. L'arbre 14 tourne autour d'un axe B ou sensiblement autour de cet axe B, cet axe B etant de preference l'axe de rotation de l'arbre de sortie 120 du demarreur 200. L'axe B est parallele ou sensiblement parallele a l'axe A' du vilebrequin 5 12. De preference, l'arbre 14 est tenu par ses deux extremites par des paliers solidaires du carter 11 du moteur. La premiere extremite est par exemple entour6e par un palier enfonce dans une paroi du carter du moteur. La seconde extremite peut, selon un mode de realisation, traverser la paroi 15 du carter 11 du moteur en etant tenue par un palier 10 ou un roulement fixe solidaire dudit carter 11. Une bague d'etancheite solidaire de la paroi 15 du carter peut egalement entourer la deuxieme extremite de l'arbre 14 pour assurer l'etancheite du carter 11 du moteur. En cas de moteur a combustion interne 10 muni d'un arbre d'equilibrage, 15 l'arbre 14 est par exemple un arbre agence de fawn parallele a l'arbre d'equilibrage. De maniere connue, l'arbre d'equilibrage est par exemple dote d'au moins une masse ou masselotte (non representee) faisant office de contrepoids, permettant de compenser voire annihiler I'inertie due en particulier aux mouvements du ou des pistons afin de limiter les vibrations. 20 Alternativement, le pignon 110 seul, ou en complement de l'arbre d'equilibrage, peut assurer au moins en partie requilibrage et etre dote d'au moins une masse ou masselotte. Selon un mode de realisation, l'arbre 14 du pignon 110 comprend un 25 premier moyen d'accouplement 115 apte a s'accoupler de maniere debrayable, c'est-a-dire temporairement, avec l'arbre de sortie 120 du demarreur 200. L'arbre de sortie 120 comprend a cet effet un deuxieme moyen d'accouplement 125. 7 De preference, le premier moyen d'accouplement 115 et/ou le deuxieme moyen d'accouplement 125 et/ou le pignon 110 sont coaxiaux ou sensiblement coaxiaux et d'axe B. 5 De preference encore, le premier moyen d'accouplement 115 comprend une premiere surface de friction 112, par exemple une premiere surface de friction 112 conique, le deuxieme moyen d'accouplement 125 comprenant une deuxieme surface de friction 122, par exemple une deuxieme surface de friction 122 conique correspondante. 10 Comme illustre schematiquement sur les figures 3, 4 et 5, preferentiellement, le premier moyen d'accouplement 115 comprend une premiere roue dentee 111 dotee d'une denture exterieure, par exemple une denture conique, le deuxieme moyen d'accouplement 125 15 comprenant une deuxieme roue dentee 121 dotee d'une denture interieure, par exemple une denture conique. Alternativement, la premiere roue dentee 111 peut etre dotee d'une denture interieure et la deuxieme roue dentee 121 etre dotee d'une denture exterieure. 20 Comme evoque precedemment, le demarreur 200 est par exemple un moteur electrique. Pour demarrer le moteur a combustion interne 10, le demarreur 200 est mis en marche. Le demarreur 200 entraine alors en rotation son arbre de sortie 120 et le couple ainsi genere est transmis au vilebrequin 12. 25 Pour ce faire, outre l'entrainement en rotation du deuxieme moyen d'accouplement 125 de I'arbre de sortie 120, le deuxieme moyen d'accouplement 125 se translate d'une premiere position, une position de repos, illustree sur les figures 4 et 8, vers une deuxieme position, une 30 position de demarrage, illustree sur les figures 5 et 9. 8 En effet, une liaison 150 entre l'arbre de sortie 120 et le deuxieme moyen d'accouplement 125 est prevue. II peut s'agir par exemple d'une liaison helicoIdale associee a une liaison pivot glissant comme illustre sur les 5 figures 3, 4 et 5. Ainsi, la rotation de l'arbre de sortie 120 par le demarreur 200 permet d'une part la rotation du deuxieme moyen d'accouplement 125 et d'autre part la translation de la position de repos a la position de demarrage du deuxieme moyen d'accouplement 125. Alternativement, la translation de la position de repos a la position de demarrage est assuree 10 par le biais d'une fourchette (non illustree) couplee a un moyen d'articulation de cette fourchette, par exemple un solendide commande electriquement. Ainsi, un premier laps de temps permet le deplacement du deuxieme 15 moyen d'accouplement 125 de la position de repos a la position de demarrage, par exemple par le biais de la liaison 150. Apres ce premier laps de temps, le deuxieme moyen d'accouplement 125 se retrouve alors au contact du premier moyen d'accouplement 115. Une fois ce contact effectue, la rotation de l'arbre de sortie 120 entraine alors en rotation le 20 premier moyen d'accouplement 115 pendant un deuxieme laps de temps. Pour rappel, le premier moyen d'accouplement 115 est fixe au pignon 110 et le pignon 110 engrene constamment avec la couronne 13 fixee au vilebrequin 12. La mise en rotation du premier moyen d'accouplement 115 genere alors la mise en rotation du vilebrequin 12 et par consequent le 25 demarrage du moteur 10, sous l'effet de la rotation du pignon 110. Ainsi, un premier laps de temps, est utilise pour la translation du deuxieme moyen d'accouplement 125 depuis la position de repos jusqu'a la position de demarrage, autrement dit de la position de repos jusqu'au contact avec 30 le premier moyen d'accouplement 115. Un deuxieme laps de temps, est 9 utilise pour le demarrage effectif du moteur a combustion interne 10, c'esta-dire pour entrainer en rotation le vilebrequin 12. Pendant ce deuxieme laps de temps, le premier et le deuxieme moyen d'accouplement 115, 125 sont accouples. 5 Evidemment, d'autres liaisons peuvent etre utilisees pour transmettre une translation suivie d'une rotation, ou encore une translation simultanement a une rotation, pour passer de la position de repos a la position de demarrage du deuxieme moyen d'accouplement 125. 10 Comme evoque precedemment, les premier et deuxieme moyens d'accouplement 115, 125 sont dotes par exemple respectivement d'une premiere et d'une deuxieme surface de friction 112, 122. Ainsi, la deuxieme surface de friction 122 adhere sur la premiere surface de friction 15 112, a l'instar d'un systeme d'embrayage par exemple, et l'entraine en rotation pendant la phase de demarrage du moteur 10, c'est-a-dire le deuxieme laps de temps. Les premiere et deuxieme surfaces de friction 112, 122 peuvent etre planes ou sensiblement planes, par exemple en forme de disque. De preference, comme illustre sur les figures 7, 8 et 9, 20 les premiere et deuxieme surfaces de friction 112, 122 sont coniques ou sensiblement coniques. Ainsi, la premiere surface de friction 112 presente par exemple une surface exterieure de friction en forme de cone et la deuxieme surface de friction 122 presentant une surface interieure correspondante de friction en forme de cone. Alternativement, la premiere 25 surface de friction 112 peut presenter une surface interieure de friction en forme de cone et la deuxieme surface de friction 122 presenter une surface exterieure de friction en forme de cone. Evidemment, ces formes coniques sont coaxiales ou sensiblement coaxiales, de preference d'axe B, ou sensiblement d'axe B. Le cone, par exemple exterieur, Mini par la 30 premiere surface de friction 112 est apte a venir integralement ou quasi 10 integralement au contact de I'integralite ou de la quasi integralite du cone, par exemple interieur, defini par la deuxieme surface de friction 122, en position de demarrage. 5 Evidemment, d'autres solutions de transmission de la rotation du deuxieme moyen d'accouplement 125 vers le premier moyen d'accouplement 115 sont envisageables. Par exemple des deuxiemes formes en saillie s'etendant parallelement a I'axe B du deuxieme moyen d'accouplement 125 dans une direction, peuvent venir s'imbriquer entre 10 des premieres formes en saillie s'etendant parallelement a I'axe B du premier moyen d'accouplement 115 dans une direction opposee. De preference, le deuxieme moyen d'accouplement 125 peut comprendre la deuxieme roue dentee 121, engrenant, apres passage de la position de 15 repos a la position de demarrage, avec la premiere roue dentee 111 du premier moyen d'accouplement 115. De preference, les premiere et deuxieme roues dentees 111, 121 sont coaxiales ou sensiblement coaxiales et d'axe B. De preference encore, les premieres et deuxieme roues dentees 111, 121 sont coniques, en particulier afin de faciliter le 20 debut d'engrenement merle en cours de deplacement de la position de repos a la position de demarrage du deuxieme moyen d'accouplement 125. Par exemple, comme illustre sur les figures 3, 4 et 5, la premiere roue dentee 111 est conique avec une denture exterieure et engrene avec la deuxieme roue dentee 121, conique a denture interieure. 25 Contrairement a la configuration illustree, la premiere roue dentee 111 peut etre conique a denture interieure et la deuxieme roue dentee 121, conique a denture exterieure. 11 Plus generalement, tout autre mecanisme permettant une connexion debrayable entre le pignon 110 et l'arbre de sortie 120 du demarreur 200 peut etre implementee. 5 De plus, comme evoque precedemment et contrairement aux representations schematiques des figures 3, 4 et 5, l'arbre de sortie 120 du demarreur 200 est de preference coaxial ou sensiblement coaxial a l'axe B. 10 Une fois le deuxieme laps de temps ecoule correspondant a la duree necessaire au demarrage du moteur a combustion interne 10, le dispositif de demarrage 100 est debraye. Pour cela, le deuxieme moyen d'accouplement 125 est deplace de sa deuxieme position, position de demarrage, vers sa premiere position, position de repos. 15 Selon un autre mode de realisation non represents, le demarreur peut etre un alterno-demarreur ce qui ne n6cessite pas de d6brayer le demarreur de l'arbre 14 du pignon 110. 20 Alternativement, un systeme de ressort et/ou de fourchette peut venir appliquer une force tendant a separer le deuxieme moyen d'accouplement 125 du premier moyen d'accouplement 115, c'est-a-dire passer de la position de demarrage a la position de repos du deuxieme moyen d'accouplement 125. 25 A noter que ce cycle de demarrage, comprenant par exemple le premier laps de temps utilise pour creer un contact entre les premier et deuxieme moyens d'accouplement 115, 125, le deuxieme laps de temps utilise pour demarrer effectivement le moteur 10, soit Mini et fixe, meme en cas 30 d'echec de demarrage du moteur 10. En effet, en cas de 12 dysfonctionnement du moteur 10, par exemple en cas d'absence d'allumage d'un moteur 10 a allumage commande, it ne sert a rien d'augmenter le deuxieme laps de temps. Toutefois, ('implantation de capteurs au sein du vehicule automobile 1 et/ou au sein du moteur 10 5 et/ou au sein du dispositif de demarrage 100, peut permettre que le premier laps de temps et/ou le deuxieme laps de temps soient variables, voire modifiables selon les conditions atmospheriques detectees par exemple et/ou selon des resultats de diagnostics de fonctionnement, tel que par exemple un niveau de charge d'une batterie alimentant en courant 10 le demarreur 200. En résumé, le moteur 10 est demarre en utilisant la couronne 13 montee sur le vilebrequin 12, eventuellement prevue pour cooperer avec un arbre d'equilibrage. Ainsi, ('architecture du moteur 10 est simplifiee. Cela permet 15 de plus d'aligner l'axe du demarreur 200 avec l'axe de pignon 110. II en resulte un important gain de place au sein du moteur a combustion interne 10, qui est alors exempt de volant moteur voue uniquement a son demarrage, qui vient s'ajouter de maniere desaxee a un arbre d'equilibrage, comme c'est le cas dans l'etat de la technique. 20 La couronne 13 est entrainee par le pignon 110 monte sur un arbre 14, par exemple un arbre lisse. Dans le cas de moteur 10 dote d'une fonction arrest automatique a ('arrest 25 du vehicule automobile 1 suivi d'un redemarrage automatique, appelee communement par ('expression anglo-saxonne 0 stop and start », la solution est interessante par la precision du demarrage, l'axe de l'arbre de sortie 120 du demarreur 200 et l'axe de l'arbre 14 etant coaxiaux ou sensiblement coaxiaux. 30 13 De plus, les usinages dans le carter moteur 11, en particulier au niveau de la paroi 15,necessaires aux liaisons pivot et/ou pivot glissant de l'arbre 14 et de l'arbre de sortie 120 du demarreur 200 peuvent etre realises dans la merle operation d'usinage. II en resulte une simplification des chaines de 5 cotes pour la fabrication, facilitant ainsi la fabrication, notamment la precision d'usinage, et ulterieurement le montage. En remarque, la solution atteint donc ('objet recherché de limiter l'encombrement d'un dispositif de demarrage de moteur a combustion 10 interne 10, en particulier d'un moteur a combustion interne 10 de vehicule automobile, et presente les avantages complementaires suivants : - Elle est economique, le volant moteur uniquement destine au demarrage etant supprime. - Elle facilite l'usinage du carter moteur, tout en en augmentant la 15 precision. - Elle permet de limiter l'usure du pignon de demarrage, l'arbre de sortie du demarreur etant dans l'alignement du pignon de demarrage, en particulier sur des vehicules automobiles dotes de la fonction 0 stop and start ». 20 - Elle peut etre utilisee pour tout type de moteur a combustion interne a demarreur electrique necessitant de diminuer le volume du dispositif de demarrage, par exemple les motocyclettes. L'invention est particulierement bien adaptee a un vehicule automobile 25 dont le compartiment moteur est tres encombre. Elle porte sur un dispositif de demarrage d'un moteur a combustion interne. Elle porte egalement sur un moteur a combustion interne comprenant un tel dispositif de demarrage. Elle porte egalement sur un vehicule automobile comprenant un tel dispositif de demarrage et/ou REVENDICATIONS1. Dispositif de demarrage (100) d'un moteur a combustion interne (10), notamment un moteur a combustion interne (10) de vehicule automobile (1), le dispositif de demarrage (100) s'etendant de part et d'autre d'un carter moteur (11) et comprenant : une couronne (13) fixee a un bras (16) d'un vilebrequin (12), la couronne (13) ayant un axe (A) confondu ou sensiblement confondu avec l'axe (A') d'un tel vilebrequin (12), un pignon (110) d'axe (B) parallele ou sensiblement parallele a l'axe (A) de la couronne (13) engrenant avec la couronne (13), le pignon (110) etant solidaire en rotation d'un arbre (14), un demarreur (200), notamment un demarreur (200) de type moteur electrique, un arbre de sortie (120) du demarreur (200), accouple de maniere debrayable audit arbre (14) du pignon (110), caracterise en ce que l'arbre (14) du pignon (110) est monte traversant d'une paroi (15) d'un tel carter moteur (11). 2. Dispositif de demarrage (100) selon la revendication 1, caracterise en ce que le pignon (110) et l'arbre (14) du pignon (110) sont mobiles en rotation et tournent dans le vide. 3. Dispositif de demarrage (100) selon l'une des revendications precedentes, caracterise en ce que l'arbre (14) du pignon (110) comprend un premier moyen d'accouplement (115), en ce que l'arbre de sortie (120) comprend un deuxieme moyen d'accouplement (125), en ce que le premier moyen d'accouplement (115), le deuxieme moyen d'accouplement (125) et/ou le pignon (110) sont coaxiaux ou sensiblement coaxiaux, les premier et 15 deuxieme moyens d'accouplement (115, 125) s'accouplant entre eux de maniere debrayable. 4. Dispositif de demarrage (100) selon la revendication precedente, 5 caracterise en ce que le premier moyen d'accouplement (115) comprend une premiere surface de friction (112), notamment une premiere surface de friction (112) conique, le deuxieme moyen d'accouplement (125) comprenant une deuxieme surface de friction (122) correspondante, notamment une deuxieme surface de friction 10 (122) conique. 5. Dispositif de demarrage (100) selon l'une des revendications 3 ou 4, caracterise en ce que le premier moyen d'accouplement (115) comprend une premiere roue dentee (111) dotee d'une denture 15 exterieure ou d'une denture interieure, notamment d'une denture conique, le deuxieme moyen d'accouplement (125) comprenant une deuxieme roue dentee (122) dotee d'une denture interieure ou d'une denture exterieure correspondante, notamment d'une denture conique. 20 6. Moteur a combustion interne (10), notamment moteur a combustion interne (10) pour vehicule automobile (1), caracterise en ce qu'il comprend un dispositif de demarrage (100) selon l'une des revendications precedentes. 25 7. Vehicule automobile (1), caracterise en ce qu'il comprend un moteur a combustion interne (10) selon la revendication 6 et/ou un dispositif de demarrage (100) selon l'une des revendications 1 a 5.