Brevet FR3079268A1 — publié le 20190927

I DÉMARREUR DE MOTEUR THERMIQUE MUNI D'UNE BUTÉE D'ARRÊT AMELIORÉE L'invention porte sur un démarreur de moteur thermique muni d'une butée d'arrêt améliorée. 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, 10 il est connu d'utiliser un démarreur pourvu d'un pignon capable de transmettre une énergie de rotation du démarreur à un vilebrequin du moteur thermique par l'intermédiaire d'une couronne de démarrage. À cet effet, le pignon comporte sur sa face interne des cannelures hélicoïdales coopérant avec des cannelures hélicoïdales de forme 15 complémentaire ménagées sur l'arbre d'entraînement. Le pignon est mobile entre une position de repos et une position active dans laquelle le pignon est en prise avec une couronne de démarrage d'un moteur thermique. Dans la position active, le pignon vient en appui contre une butée d'arrêt. Cette butée d'arrêt est généralement constituée par une bague associée à 20 un jonc. Cette butée en deux parties présente l'inconvénient d'être complexe à assembler et relativement onéreuse. L'invention tire profit du fait que seul le pignon est mobile entre la position de repos et la position active alors que, dans une architecture classique de démarreur, l'ensemble formé par le pignon et une roue libre sont mobiles en 25 translation entre ces deux positions. Le pignon présente donc moins d'énergie cinétique et moins d'inertie, ce qui autorise une simplification de la butée d'arrêt. Plus précisément, l'invention a pour objet un démarreur pour moteur thermique de véhicule automobile comportant: 30 - un arbre d'entraînement, 2 - un pignon monté sur l'arbre d'entraînement, - le pignon comportant sur sa face interne des cannelures hélicoïdales coopérant avec des cannelures hélicoïdales de forme complémentaire ménagées sur l'arbre d'entraînement, 5 - le pignon étant mobile entre une position de repos et une position active dans laquelle le pignon est en prise avec une couronne de démarrage d'un moteur thermique, et - une butée d'arrêt contre laquelle le pignon vient en appui dans la position active, ladite butée d'arrêt étant disposée à l'intérieur d'une gorge ménagée dans l'arbre d'entraînement, caractérisé en ce que la butée d'arrêt est constituée d'une pluralité de spires et comporte deux faces d'extrémité s'étendant chacune dans un plan. L'invention permet ainsi, en utilisant une butée en une seule pièce, de faciliter le montage du démarreur tout en réduisant son coût de revient. En outre, la configuration en spirale de la butée permet d'assurer un arrêt en translation efficace du pignon lorsque ce dernier se déplace en position active. La butée selon l'invention présente également l'avantage d'être plus légère qu'une butée classique en deux parties. Selon une réalisation, une épaisseur de la butée d'arrêt est sensiblement uniforme. Selon une réalisation, des spires adjacentes aux spires d'extrémité présentent un décrochement axial de manière à former les faces d'extrémité s'étendant chacune dans un plan. Selon une réalisation, un jeu axial de montage de la butée d'arrêt à l'intérieur de la gorge de l'arbre d'entraînement est compris entre 0.1 et 0.3 mm. Selon une réalisation, ledit démarreur comporte une pièce de réception d'un levier de commande de déplacement du pignon. Selon une réalisation, la pièce de réception du levier de commande est solidaire en rotation et en translation du pignon. Selon une réalisation, l'ensemble formé par le pignon et la pièce de réception du levier de commande est monobloc. 3 Selon une réalisation, l'ensemble formé par le pignon et la pièce de réception du levier de commande est mobile indépendamment d'une roue libre. Selon une réalisation, la roue libre est du type à galets. Selon une réalisation, la butée d'arrêt est une pièce circulaire élastique 5 expansible radialement. Ainsi, l'invention permet que la butée d'arrêt vienne se positionner dans la gorge de l'arbre d'entraînement. Selon une réalisation, un diamètre interne de la butée est légèrement inférieur à un diamètre de la gorge lorsque la butée est à l'état non contraint. Selon une réalisation, la butée comprend entre deux et quatre spires. Cela 10 permet une déformation radiale sans appliquer une force trop grande tout en permettant un serrage suffisant dans la gorge. Selon une réalisation, la butée d'arrêt est réalisée dans un matériau métallique. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à 15 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 détaillée de la partie avant du 20 démarreur selon la présente invention ; Les figures 3a, 3b, et 3c sont des vues en perspective, de face, et de côté d'une butée d'arrêt équipant le démarreur selon la présente invention. Les éléments identiques, similaires ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre. 25 Comme cela est montré sur la figure 1, le démarreur 10 selon l'invention comporte un pignon 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 4 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. Par ailleurs, l'arbre 20 du moteur électrique 13 présente une extrémité de 5 plus petit diamètre pénétrant, via un coussinet 14, à l'intérieur d'un perçage borgne ménagé dans l'arbre d'entraînement 12. L'autre extrémité de l'arbre 20 est monté rotative par rapport à un palier arrière 15 au moyen d'un coussinet 18. Une extrémité de l'arbre d'entraînement 12 est monté rotative par rapport au support 22 par l'intermédiaire d'un moyen de palier 23, tel 10 qu'un roulement à billes ou à aiguilles. 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 formé par un train épicycloïdal comportant des pignons satellites 26 montés à rotation autour d'axes portés par un porte-satellites 27 comprenant un 15 plateau transversal solidaire de la piste externe d'une roue libre 28. Ces pignons satellites 26 engrènent d'une part avec un pignon planétaire 29 de l'arbre du moteur électrique 13 et d'autre part avec les dents intérieures d'une couronne dentée 30 immobile en rotation par rapport au support 22 du démarreur 10. Le pignon planétaire 29 pourra être constitué par un tronçon 20 cannelé de l'arbre 20 comme cela est le cas dans l'exemple représenté, ou alternativement par un pignon rapporté fixé sur l'arbre 20. De manière connue, le stator 16 pourra comporter 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 25 paires d'enroulements qui sont enroulés chacun autour d'une masse polaire solidaire de la culasse 21. 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 30 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 34 est à fil continu. 5 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 équipé de cages de guidage et de réception des balais 39. Ces balais 39 sont sollicités en direction des lames 37 par des ressorts. 5 Le démarreur 10 comporte également un contacteur électromagnétique 44 muni d'une cuve métallique 45 portée par le support 22, et équipée d'une 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 10 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 l'intermédiaire d'un câble 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 15 est attiré par attraction magnétique en direction d'un noyau fixe 55 pour, d'une part, agir sur une tige 56 portant un contact 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 de commande 60 du pignon d'entraînement 11. 20 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 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 63 annulaire ménagée dans 25 une pièce de réception 64 solidaire en rotation et en translation du pignon 11, tel que montré sur la figure 2. La pièce de réception 64 pourra être rapportée à fixation sur le pignon 11. Alternativement, l'ensemble formé par le pignon 11 et la pièce de réception 64 du levier de commande 60 est monobloc. Ainsi, la pièce 64 peut être réalisée par usinage ou moulée avec le 30 corps du pignon 11. Ainsi, lors du déplacement du noyau mobile 54 du contacteur 44, la rotation du levier 60 entraîne un déplacement du pignon d'engrènement 11 d'une 6 position de repos dans laquelle le pignon d'engrènement 11 est dégagé de la couronne de démarrage du moteur thermique à une position active dans laquelle le pignon d'engrènement 11 est en prise avec les dents de la couronne de démarrage. 5 À cet effet, le pignon 11 comporte sur sa face interne des cannelures hélicoïdales 67 coopérant avec des cannelures hélicoïdales 68 de forme complémentaire ménagées sur la périphérie externe de l'arbre d'entraînement 12. Ainsi, les dents des cannelures 67, 68 ménagées dans l'une des deux pièces 11, 12 pénètrent dans les rainures des cannelures 67, 10 68 de l'autre pièce 11, 12. Le pignon 11 est ainsi animé d'un mouvement hélicoïdal lorsqu'il est déplacé par le levier 60 de la position de repos vers la position active et inversement. La roue libre 28 à galets est intercalée axialement entre le réducteur de vitesse 25 et l'arbre d'entraînement 12. La roue libre 28 permet de 15 désaccoupler l'arbre d'entraînement 12 par rapport à l'arbre 20 du moteur électrique 13 dans des phases de fonctionnement en survitesse du pignon d'engrènement 11 entraîné par la couronne de démarrage du moteur thermique. L'ensemble formé par le pignon 11 et la pièce de réception 64 du levier de commande 60 est mobile indépendamment de la roue libre 28. 20 En position active, le pignon 11 vient en appui contre une butée d'arrêt 70 disposée à l'intérieur d'une gorge 71 ménagée dans l'arbre d'entraînement 12. Comme cela est visible sur les figures 3a, 3b, et 3c, la butée 70 comporte un enroulement métallique formant une hélice s'étendant axialement dont les différents tours, ou spires 73, sont en contact les uns avec les autres de 25 sorte que l'enroulement ne peut pas être comprimé axialement comme un ressort hélicoïdal. La butée d'arrêt 70 est ainsi constituée par une pluralité de spires 73 coaxiales et comporte deux faces d'extrémité 74.1, 74.2 s'étendant chacune dans un plan P1, P2, tel que cela est visible sur la figure 3c. 30 Dans le cas d'une butée à deux spires, telle que représentée à la figure 3c, il existe un unique décrochement axial 75 à la jonction entre les deux spires, de manière à former les faces d'extrémité planes 74.1, 74.2. 7 Dans le cas d'une butée ayant plus de deux spires, des spires 73 adjacentes aux spires d'extrémité présentent un décrochement axial 75 (cf. figure 3a, exemple à 4 spires) de manière à former les faces d'extrémité planes 74.1, 74.2. Les autres spires internes, c'est à dire disposées entre les spires 5 adjacentes aux spires d'extrémité, pourront également présenter un décrochement axial 75 (cf. figure 3a). La butée d'arrêt 70 est une pièce circulaire élastique expansible radialement de manière à venir se positionner dans la gorge annulaire 71 de l'arbre d'entraînement 12. Un diamètre interne D de la butée 70 (cf. figure 3b) 10 pourra donc être légèrement inférieur au diamètre de la gorge 71 lorsque la butée 70 est à l'état non contraint. En outre, la butée d'arrêt 70 présente une épaisseur E sensiblement uniforme légèrement inférieure à la largeur de la gorge annulaire 71. La butée d'arrêt 70 peut ainsi venir s'insérer dans la gorge annulaire 71 tout en 15 minimisant le jeu axial entre la butée d'arrêt 70 et l'arbre d'entraînement 12. Un jeu de montage axial de la butée d'arrêt 70 à l'intérieur d'une gorge 71 ménagée dans l'arbre est avantageusement compris entre 0.1 et 0.3 mm. Le nombre de spires 73 de la butée 70 peut varier en fonction de l'application. De manière préférentielle, la butée 70 comprend entre deux et 20 quatre spires 73, ce qui permet une déformation radiale sans appliquer une force trop grande tout en permettant un serrage suffisant dans la gorge 71 annulaire. 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 25 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, REVENDICATIONS1. Démarreur (10) pour moteur thermique de véhicule automobile comportant: - un arbre d'entraînement (12), - un pignon (11) monté sur l'arbre d'entraînement (12), - le pignon (11) comportant sur sa face interne des cannelures hélicoïdales (67) coopérant avec des cannelures hélicoïdales (68) de forme complémentaire ménagées sur l'arbre d'entraînement (12), - le pignon (11) étant mobile entre une position de repos et une position active dans laquelle le pignon (11) est en prise avec une couronne de démarrage d'un moteur thermique, - une butée d'arrêt (70) contre laquelle le pignon (11) vient en appui dans la position active, ladite butée d'arrêt (70) étant disposée à l'intérieur d'une gorge (71) ménagée dans l'arbre d'entraînement (12), caractérisé en ce que la butée d'arrêt (70) est constituée d'une pluralité de spires (73) et comporte deux faces d'extrémité (74.1, 74.2) s'étendant chacune dans un plan (P1, P2). 2. Démarreur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une épaisseur (E) de la butée d'arrêt (70) est sensiblement uniforme. 3. Démarreur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que des spires (73) adjacentes aux spires (73) d'extrémité présentent un décrochement (75) axial de manière à former les faces d'extrémité (74.1, 74.2) s'étendant chacune dans un plan (P1, P2). 4. Démarreur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'un jeu axial de montage de la butée d'arrêt (70) à l'intérieur de la gorge (71) de l'arbre d'entraînement (12) est compris entre 0.1 et 0.3 mm. 5. Démarreur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte une pièce de réception (64) d'un levier de commande (60) de déplacement du pignon (11), la pièce de réception (64) du levier de commande (60) étant solidaire en rotation et en translation du 9 pignon (11). 6. Démarreur selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'ensemble formé par le pignon (11) et la pièce de réception (64) du levier de commande (60) est mobile indépendamment d'une roue libre (28). 5 7. Démarreur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la butée d'arrêt (70) est une pièce circulaire élastique expansible radialement. 8. Démarreur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'un diamètre interne de la butée d'arrêt (70) est 10 légèrement inférieur à un diamètre de la gorge (71) lorsque la butée d'arrêt (70) est dans un état non contraint. 9. Démarreur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la butée d'arrêt (70) comprend entre deux et quatre spires. 15 10. Démarreur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la butée d'arrêt (70) est réalisée dans un matériau métallique.