Brevet FR3089571A1 — publié le 20200612

Description Titre de l'invention : Lanceur de démarreur de véhicule automobile et démarreur comportant un tel lanceur Domaine technique [0001] La présente invention concerne un lanceur de démarreur pour moteur à combustion de véhicule automobile, équipé d'un canal pour évacuer l'air vers l' alifère du lanceur. [0002] L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, bien que non exclusive, pour les lanceurs de démarreurs de véhicules équipés de la fonction d'arrêt et de relance automatique du moteur (fonction dite « stop and start » en anglais). Technique antérieure [0003] Il est connu, dans le domaine de l'automobile, de démarrer le moteur à combustion d'un véhicule automobile au moyen d'un démarreur pourvu d'un ensemble d'entraînement capable de transmettre une énergie de rotation à une couronne de démarrage. Cet ensemble d'entraînement du démarreur est monté sur un arbre d'entraînement couplé à l'arbre d'un moteur électrique via un engrenage réducteur de vitesse. Pour cela, l'ensemble d'entraînement du démarreur comporte un pignon d'entraînement installé sur l'arbre d'entraînement, ce pignon étant pourvu de dents aptes à s'engrener avec les dents de la couronne de démarrage. [0004] Dans un démarreur à lanceur, le pignon d'entraînement appartient à un lanceur monté mobile en translation sur l'arbre d'entraînement pour passer d'une position de repos dans laquelle le pignon d'entraînement est désengagé de la couronne de démarrage à une position active dans laquelle le pignon d'entraînement vient en prise avec la couronne de démarrage, et inversement. [0005] Un exemple d'un démarreur à lanceur utilisé classiquement dans le domaine de l'automobile est représenté sur la figure 1. Ce démarreur 1 comprend le pignon d'entraînement 2 monté rotatif avec un corps de pignon 3, lui-même monté de manière coulissante sur l'arbre d'entraînement 5. Le corps de pignon 3 comprend, sur sa périphérie externe, des cannelures axiales destinées à coopérer avec des cannelures axiales de forme correspondante ménagées dans une périphérie interne du pignon d'entraînement 2. Le pignon d'entraînement 2 est ainsi relié pour tourner avec le corps de pignon 3 mais est monté avec une capacité de déplacement en translation par rapport audit corps de pignon 3 entre une position de repos et une position dent à dent. [0006] Le corps de pignon 3 est entraîné, via un dispositif à roue libre 8, par un entraîneur 6 destiné à être activé par un levier de commande 7. De manière connue, l'entraîneur 6 est pourvu intérieurement de cannelures hélicoïdales coopérant de manière complémentaire avec des dents hélicoïdales externes portées par l'arbre d'entraînement 5. 2 L'ensemble d'entraînement de démarreur est ainsi animé d'un mouvement hélicoïdal lorsqu'il est amené par le levier de commande à entrer en position active, par l'intermédiaire du pignon d'entraînement 2, engrenant avec la couronne de démarreur du moteur à combustion. [0007] Le corps de pignon 3, qui présente une forme d'arbre tubulaire creux fermé à l'une de ses extrémités, entoure l'arbre d'entraînement 5 qui s'étend à l'intérieur de la cavité dudit corps de pignon 3. Plus précisément, le corps de pignon 3 entoure la partie avant de l'arbre d'entraînement 5 avec un jeu permettant le coulissement dudit corps de pignon 3. Ce jeu a pour effet de permettre le passage d'air entre l'arbre d'entraînement et le corps de pignon, créant une chambre d'air 9 entre l'extrémité avant 5a de l'arbre d'entraînement 5 et l'extrémité avant 3a du corps de pignon 3. [0008] Or, cette chambre d'air 9 génère une force de retenue lorsque le corps de pignon 3 se déplace, ce qui entrave le mouvement de translation du corps de pignon et ralentit la rotation de l'arbre d'entraînement. En effet, lorsque le lanceur du démarreur 1 passe de la position de repos à la position active, le volume d'air contenu dans la chambre d'air 9 augmente du fait de l'éloignement de l'extrémité 3a du corps de pignon 3 par rapport à l'extrémité 5a de l'arbre d'entraînement 5, générant un effet de succion. Au contraire, lorsque le lanceur du démarreur 1 passe de la position active à la position de repos, le volume d'air contenu dans la chambre d'air 9 diminue du fait que l'extrémité 3a du corps de pignon 3 se rapproche de l'extrémité 5a de l'arbre d'entraînement 5, générant une force de compression résistive. [0009] En outre, la présence, entre l'arbre d'entraînement 5 et le corps de pignon 3, de roulements à aiguilles 4, ou de coussinets, solidaires du corps de pignon 3, a pour effet d'amplifier encore la génération des forces de retenue car roulements et coussinets ont pour effet indirect de piéger l'air dans la chambre d'air 9 et donc d'empêcher son évacuation hors du corps de pignon. [0010] Le document US 6957594 B2 décrit un système comportant une rainure de ven- tilation hélicoïdale formée sur la surface cylindrique interne du corps de pignon pour faire communiquer la chambre à air avec un espace situé à proximité du dispositif à roue libre. Un tel système nécessite, cependant, le développement d'un outil complexe permettant de créer le corps du pignon par frappe à froid. De plus, le corps du pignon est affaibli mécaniquement par la création des rainures sur toute sa longueur. Résumé de l'invention [0011] Pour répondre au problème évoqué ci-dessus de l'évacuation de l'air contenu dans la chambre à air, sans fragiliser le corps de pignon, le demandeur propose un lanceur de dénuuTeur dans lequel un canal d'air est ménagé axialement entre le corps de pignon et l'arbre d'entrainement. 3 [0012] Selon un premier aspect, l'invention concerne un lanceur de démarreur de véhicule automobile comportant : [0013] - un pignon d'entraînement monté sur un arbre d'entraînement s'étendant axialement entre l'avant et l'arrière du lanceur, [0014] - un corps de pignon monté coulissant autour de l'arbre d'entraînement et sur lequel est monté le pignon d'entraînement, et [0015] - une chambre délimitée par une extrémité avant de l'arbre d'entraînement et une extrémité avant du corps de pignon. [0016] Cc lanceur se caractérise par le fait qu'il comporte en outre un canal d'air axial ménagé au moins partiellement entre le corps de pignon et l'arbre d'entraînement pour transférer de l'air de la chambre vers l'arrière du lanceur. [0017] Un tel lanceur permet d'éviter l'emmagasinement de l'air dans la chambre d'air. En effet, l'air inséré via les différents jeux entre les pièces du lanceur peut être évacué de la chambre d'air par le canal d'air vers l'arrière du lanceur où des sorties d'air sont aménageables. [0018] Dans la description qui va suivre, on appellera « avant du lanceur » la partie du lanceur au voisinage du pignon d'entraînement et « arrière du lanceur » la partie du lanceur située au voisinage de l'entraîneur. [0019] Selon certains modes de réalisation, le canal d'air comporte au moins une rainure agencée le long d'une paroi intérieure du corps de pignon. Cette rainure a l'avantage d'amener l'air jusqu'à une zone arrière du corps de pignon, située au voisinage de la roue libre de l'entraîneur. [0020] Selon certains modes de réalisation, le canal d'air comporte au moins une rainure agencée le long de l'arbre d'entraînement. Cette rainure présente des avantages similaires à ceux de la rainure dans le corps de pignon. [0021] Selon certains modes de réalisation, le canal d'air comporte au moins une rainure agencée sur une surface externe d'au moins un coussinet logé à l'intérieur du corps de pignon, autour de l'arbre d'entraînement. Cette rainure permet d'augmenter le débit d'air évacué. [0022] Le lanceur de démarreur selon l'invention peut comporter une ou plusieurs de carac- téristiques suivantes : [0023] - le canal d'air comporte au moins une rainure agencée sur une surface interne d'au moins un coussinet logé à l'intérieur du corps de pignon, autour de l'arbre d' entraînement. [0024] - la rainure agencée sur la paroi du corps de pignon et la rainure agencée sur une surface externe de coussinet sont en regard l'une de l'autre. [0025] - la rainure agencée sur l'arbre d'entraînement et la rainure agencée sur une surface interne de coussinet sont en regard l'une de l'autre. 100261 - la rainure formant le canal d'air comporte une section semi-circulaire. [0027] Selon un second aspect, l'invention concerne un démarreur pour véhicule au- tomobile, caractérisé en cc qu'il comporte un lanceur tel que défini ci-dessus. Brève description des dessins [0028] D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description, illustrée par les figures dans lesquelles : [0029] La [fig.11, déjà décrite, représente une vue en coupe longitudinale d'un démarreur à lanceur selon l'art antérieur ; [0030] La [fig.21 représente une vue schématique de la chambre d'air à l'extrémité avant du lanceur de démarreur selon l'invention ; [0031] Les [fig.3A] et [0032] [fig.313J représentent deux vues en perspective du corps de pignon d'un lanceur de démarreur équipé de canaux d'air selon l'invention ; [0033] Les [fig.4A], [0034] W8.413_1, [0035] [fig.4C] et [0036] [fig.4D] représentent différentes vues, en coupe, en perspective et de face d'un corps de pignon équipé d'un coussinet et canaux d'air selon l'invention ; [0037] Les [fig.5A] et [0038] [fig.513J représentent deux exemples d'arbre d'entraînement munis d'un canal d'air ; [0039] Les [fig.6A], [0040] [fig.613J et [0041] [fig.6C] représentent des vues en perspective et de face d'un coussinet de corps de lanceur équipé de canaux d'air selon l'invention ; [0042] La [fig.7] représente une vue de face en coupe d'un lanceur équipé de canaux d'air selon l'invention ; [0043] Les [fig.8A] et [0044] [fig.813J représentent des vues en perspective d'un lanceur équipé de plusieurs canaux d'air selon l'invention. [0045] DESCRIPTION DETAILLEE D'AU MOINS UN MODE DE REALISATION [0046] Un exemple de réalisation d'un lanceur de démarreur, dans lequel un canal d'air est ménagé axialement entre le corps de pignon et l'arbre d'entraînement, est décrit en détail ci-après, en référence aux dessins annexés. Cet exemple illustre les caractéristiques et avantages de l'invention. Il est toutefois rappelé que l'invention ne se limite pas à cet exemple. [0047] Sur les figures, les éléments identiques sont repérés par des références identiques. Pour des questions de lisibilité des figures, les échelles de taille entre éléments re- présentés ne sont pas respectées. [0048] La figure 2 représente une vue schématique de l'extrémité avant d'un lanceur. Cette figure 2 montre la chamhre d'air 90 formée entre l'extrémité avant 30a du corps de pignon 30 et l'extrémité avant 50a de l'arbre 50. En effet, comme décrit précédemment, le corps de pignon 30 est monté dans un pignon d'entraînement 20. Le pignon d'entraincment 20 est monté rotatif avec le corps de pignon 30, lui-même monté de manière coulissante sur l'arbre d'entraînement 50. Le corps de pignon 30 entoure l'extrémité avant de l'arbre d'entraînement 50 avec un jeu nécessaire pour permettre le coulissement dudit corps de pignon 30 le long dudit arbre d'entraînement 50. L'air pénètre dans la chamhre d'air 90 par ce jeu. [0049] L'invention propose de ménager au moins un canal d'air 10 entre le corps de pignon 30 et l'arbre d'entraînement 50, comme schématisé sur la figure 2. Quelle que soit la forme extérieure du corps de pignon (avec ou sans épaulement), le canal d'air 10 est réalisé axialement, au moins en partie dans le corps de pignon 30. Ce canal d'air 10 a pour but d'évacuer le trop plein d'air de la chambre d'air 90 vers l'arrière de l'entraîneur (non représenté sur la figure 2) d'où il pourra être évacué hors du lanceur via des sorties d'air. En effet, des sorties d'air peuvent être aménagées à l'arrière du lanceur, dans des zones où les jeux entre les différentes pièces sont moins précis qu'à l'avant dudit lanceur. [0050] L'homme du métier comprendre que plusieurs canaux d'air peuvent être répartis axialement entre la surface interne du corps de pignon 30 et de la surface externe de l'arbre d'entraînement 50 de sorte à faciliter la sortie d'air. Trois canaux peuvent, par exemple, être ménagés entre le corps de pignon 30 et l'arbre d'entraînement 50, comme représenté dans la plupart des modes de réalisation illustrés et décrits par la suite. [0051] Les figures 3A et 3B représentent deux exemples de vues en perspective d'un corps de pignon 30 selon certains modes de réalisation de l'invention. Dans ces exemples, les canaux d'air 10 sont des rainures 11 formées dans la surface interne du corps de pignon 30. On appelle « surface interne » du corps de pignon 30, la paroi circulaire du corps de pignon destinée à être en regard de l'arbre de d'entraînement 50, par opposition à sa surface externe qui comporte les cannelures axiales destinées à coopérer avec les cannelures axiales ménagées dans la périphérie interne du pignon d'entraînement 20. [0052] Les rainures 11 formant les canaux d'air 10 sont sensiblement rectilignes et relient la chambre d'air 90 à une zone arrière 32 du corps de pignon située au voisinage de la roue libre de l'entraîneur. Les rainures 11 formant les canaux d'air 10 peuvent être de formes et de dimensions variées : elles peuvent, par exemple, avoir une section en forme de V ou avoir une section semi-circulaire, comme décrit plus en détail par la 6 suite. Les rainures 11 peuvent également être simplement une ligne obtenue par grattage de la matière formant le corps de pignon 30. [0053] Dans certains modes de réalisation, le lanceur de démarreur peut comporter un ou plusieurs coussinet(s) 42 aménagé(s) entre le corps de pignon 30 et l'arbre d'entraînement 50. Le coussinet 42 est un élément annulaire monté entre le corps de pignon 30 et l'arbre d'entraînement 50 et permettant, comme le roulement à aiguilles 41, le coulissement du corps de pignon 30 sur l'arbre d'entraînement 50. Les figures 4A à 4D représentent différentes vues d'un corps de pignon 30 équipé d'un tel coussinet 42. Dans les exemples des figures 4A et 4B, le corps de pignon 30 est équipé d'un coussinet 42 et d'un roulement à aiguilles 41. Dans les exemples des figures 4A à 4D, la rainure 11 formant le canal d'air 10 s'étend de la chambre d'air 90 à la zone arrière 32 du corps de pignon en passant derrière le roulement à aiguilles 41 et le coussinet 42, de sorte à permettre l'écoulement de l'air le long du corps de pignon 30. [0054] Dans certains modes de réalisation de r invention, le canal d'air 10 comporte une ou plusieurs rainures 12 formées sur la surface externe de l'arbre d'entraînement 50. Des exemples d'arbres d'entraînement 50 munis d'une ou de plusieurs rainures 12 sont représentés sur les figures 5A et 5B. Les rainures 12 formant le canal d'air 10 s'étendent alors de l'extrémité avant de l'arbre d'entraînement 50 jusqu'aux cannelures hélicoïdales coopérant avec l'entraîneur du démarreur. Ces rainures 12 peuvent être de formes et de dimensions variées. Elles peuvent, comme les rainures 11 du corps de pignon 30, avoir une section en forme de V ou avoir une section semi-circulaire, par exemple. Elles peuvent aussi, comme les rainures 11, être obtenues par grattage de la matière formant l'arbre d'entraînement 50. [0055] Dans les modes de réalisation dans lesquels le lanceur de démarreur comporte des coussinets 42, le canal d'air 10 peut comporter une ou plusieurs rainures 13 formées sur le contour externe du coussinet 42, c'est-à-dire sur la paroi du coussinet faisant face au corps de pignon 30. En variante, le canal d'air 10 peut comporter une ou plusieurs rainures 13 formées sur le contour interne du coussinet 42, c'est-à-dire sur la paroi du coussinet faisant face à l'arbre d'entraînement 50. Dans une autre variante, le coussinet 42 comporte à la fois des rainures 13 sur son contour externe et sur son contour interne. Le nombre et la répartition des rainures 13 dépendent notamment de la quantité d'air à évacuer de la chambre d'air 90. Des exemples de rainures 13 formant le canal d'air 10 sont représentés sur les figures 6A, 6B et 6C. Les exemples des figures 6A-6C montrent, suivant deux vues en perspectives et une vue de face, un coussinet 42 muni de plusieurs rainures 13 : trois rainures intérieures 13b formées sur le contour interne du coussinet 42 et trois rainures extérieures 13a formées sur le contour externe dudit coussinet 42. Les rainures intérieures 13b et extérieures 13a sont avantageusement disposées en quinconce de sorte à ne pas fragiliser le coussinet. 7 [0056] Dans les modes de réalisation des figures 6A-6C, les rainures extérieures 13a, comme les rainures intérieures 13b, peuvent être de formes et de dimensions variées. Elles peuvent, comme les rainures 11 du corps de pignon 30, avoir une section en forme de V ou une section semi-circulaire, par exemple. Elles peuvent aussi être obtenues par grattage de la matière formant le coussinet 42. [0057] Quel que soit le mode de réalisation, le fait que les rainures soient rectilignes permet une fabrication aisée desdites rainures, par exemple par emboutissage, grâce, par exemple, à un outil tubulaire équipé d'une ou plusieurs renflures axiales. [0058] L'homme du métier comprendra que si les rainures 11 du corps de pignon 30 et les rainures 12 de l'arbre d'entraînement 50 permettent d'amener l'air de la chambre d'air 90 jusqu'à la zone arrière 32 du corps de pignon, les rainures 13 du coussinet 42 permettent d'augmenter le débit d'évacuation de l'air. [0059] L'homme du métier comprendra également que les différents modes de réalisation du canal d'air 10 décrits précédemment peuvent, avantageusement, être combinées pour augmenter le flux d'air à évacuer et ainsi améliorer le débit d'évacuation de l'air hors de la chambre d'air 90. Un exemple d'une vue de face, en coupe, d'un lanceur de démarreur selon l'invention est représenté sur la figure 7, dans lequel le canal d'air 10 comporte trois rainures 11 dans le corps de pignon 30, trois rainures 12 sur l'arbre d'entraînement 50, trois rainures intérieures 13h et trois rainures extérieures 13a sur le coussinet 42. Dans l'exemple de la figure 7, toutes les rainures sont en décalage les unes avec les autres de sorte à être réparties sur la surface de la chambre d'air 90 et faciliter l'évacuation de l'air de ladite chambre d'air 90. [0060] Dans certaines variantes, à la fois des rainures 11 sont ménagées dans le corps de pignon 30 et des rainures 12 dans l'arbre d'entraînement 50. [0061] Dans une autre variante, des rainures 11 sont ménagées dans le corps de pignon 30 et des rainures extérieures 13a sont ménagées clans le coussinet 42. Dans cette variante, lorsque le corps de pignon 30 et le coussinet 42 comportent tous deux des rainures, respectivement 11 et 13a, chaque rainure extérieure 13a de coussinet peut avantageusement être positionnée en regard d'une rainure 11 du corps de pignon 30 de sorte à augmenter le diamètre du canal d'air 10. Par exemple, si chacune des rainures 11 et 13a a une section de forme semi-circulaire, la section totale du canal d'air 10 pourra être circulaire De façon similaire, si chacune des rainures 11 et 13a a une section en forme de V, la section totale du canal d'air 10 pourra être en forme de losange. [0062] Dans encore une autre variante, des rainures intérieures 13b sont ménagées dans le coussinet 42 et des rainures 12 sont ménagées sur l'arbre d'entraînement 50, les rainures intérieures 13b pouvant coïncider avec les rainures 12 de l'arbre d'entraînement 50. [0063] Un exemple d'une partie de lanceur selon deux différentes vues en perspective est re- 8 présenté sur les figures 8A et 8B. La figure RA représente, selon une vue en éclaté, un tronçon de l'arbre d'entraînement 50 muni de rainures 12, un tronçon de coussinet 42 muni de rainures intérieures 13h et de rainures extérieures 13a et un corps de pignon 30 muni de rainures 11. La figure RB représente les éléments et tronçons de la figure 8A montés les uns dans les autres de sorte que les rainures extérieures 13a du coussinet 42 soient en regard avec les rainures 11 du corps de pignon 30 et forment, ensemble, des canaux d'évacuation de l'air circulaires. [0064] Bien que décrit à travers un certain nombre d'exemples, variantes et modes de réa- lisation, le lanceur de démarreur selon l'invention comprend divers variantes, modifications et perfectionnements qui apparaîtront de façon évidente à l'homme du métier, étant entendu que ces variantes, modifications et perfectionnements font partie de la portée de l'invention. 9