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MOTEUR ELECTRIQUE DE DEMARRAGE POUR MOTEURS A COMBUSTION INTERNEo
Dans la construction de moteurs de lancement électriques, dits dé- marreurs, pour moteurs à combustion interne, on vise principalement à réali- ser un engrènement parfait et efficace entre le pignon d'attaque du démar- reur et la couronne dentée du volant, ainsi qu'à limiter - faute de pouvoir l'éviter complètement - la destruction prématurée des contacts de commande, dans une mesure permettant d'assurer autant que possible un service prolongé et exempt de perturbationso Dans les moteurs à combustion interne destinés aux véhicules à moteur, on se trouve encore limité par le manque d'espace, en rai- son de l'agencement compact, ce qui oblige le constructeur de réserver un em- placement minimum aux différents organes de contact.
L'expérience a démontré qu'un engrènement parfait et sûr du pi- gnon d'attaque avec la couronne du volant, sans détérioration des dents, peut être réalisé lorsque, dans la première phase de la mise en marche du dé- marreur, le pignon d'attaque est entraîné en arrière avec une faible vitesse de rotation et un couple peu élevé, cela jusqu'à l'entrée en prise. C'est alors seulement, c'est-à-dire au cours de la phase principale du démarrage, que le démarreur développe le couple total, dans le sens de rotation requis.
L'usure des contacts est évitée par un abaissement momentané de l'inductance de l'enroulement inducteur à l'instant de la coupure du courant de service, ce qui réduit dans une grande mesure la formation d'étincelles.
L'invention est relative à un démarreur électrique pour moteurs à combustion interne, comportant un enroulement inducteur principal et un enrou- lement inducteur auxiliaire ou d'appoint pouvant être excité dans un sens va- riable, ainsi qu'un contacteur électromagnétique à courant principal interca- lé dans le circuit de l'enroulement inducteur principal, cette invention étant caractérisée par la prévision, dans le circuit de l'enroulement inducteur au- xiliaire, d'un inverseur sous l'action duquel ce dernier enroulement remplit successivement, lors de l'utilisation du démarreur, trois fonctions différen- tes qui consistent en ce que, dans une phase initiale du fonctionnement du dé- marreur, l'enroulement inducteur auxiliaire est excité par la source de cou- rant dans un sens opposé à celui qui correspond au service normal,
en ce que
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l'enroulement inducteur auxiliaire est branché ensuite, pendant la phase de service normale en parallèle avec l'enroulement inducteur principal et en- gendre un champ auxiliaire et en ce que, finalement, lors de la coupure du courant de service, cet enroulement auxiliaire se court-circuite sur lui- même.
Le dessin annexé est une vue schématique d'un exemple d'exécu- tion de l'invention.,
1 désigne les contours du démarreur, dont l'induit 2 présente un alésage longitudinal dans lequel est logé un arbre coulissant 3 sur l'ex- trémité duquel est calé le pignon d'attaque 4, le tout comme il est connu en soio Le coulissement de l'arbre 3 portant le pignon d'attaque 4 est assuré au moyen du noyau 5, à excitation électromagnétique, de la bobine du contac- teur électromagnétique 6, par l'entremise d'un poussoir 7.
Le courant de service du démarreur est fourni par une batterie 8 dont un pôle E' est dans ce cas mis à la masse, de sorte que le fonctionne- ment est conforme au système à un seul conducteuro Toutefois, l'emploi éven- tuel d'un conducteur de retour isolé ne modifie en rien le principe de l'in- ventiono
Le conducteur d'alimentation de la bobine de commande 9 passe par les contacts d'un disjoncteur à relais 11 pouvant être enclenché et déclen- ché à l'aide d'un interrupteur de commande 12.
Le démarreur comprend un enroulement inducteur principal 13 et un enroulement inducteur auxiliaire 14. Ce dernier est relié à un inverseur ou commutateur de telle façon que pendant le fonctionnement du démarreur, il remplit successivement trois fonctions différentes, à savoir :
1) Dans la phase initiale du fonctionnement, l'enroulement auxi- liaire 14 est parcouru par le courant dans un sens opposé au sens normal et engendre un champ de faible intensité qui détermine une rotation en sens in- verse de l'induit 2 et du pignon d'attaque 4, avec une vitesse de rotation réduite et un copple peu élevé, ce pignon étant en même temps projeté contre la couronne dentée du volant du moteur à combustion interne.
2) Au moment où les dents du pignon d'attaque se trouvent en re- gard des creux correspondants entre les dents de la couronne du volant, ce qui est suivi de l'entrée en prise, le courant change de direction dans l'en- roulement inducteur auxiliaire, de sorte que ce dernier fonctionne en paral- lèle avec l'enroulement inducteur principal pendant la phase de fonctionne- ment qui s'établit à ce momento
3) Lors de l'ouverture du contacteur à courant principal, l'en- roulement inducteur auxiliaire se court-circuite sur lui-même et exerce ain- si une action modératrice sur la formation d'étincelles de coupure aux con- tacts du contacteur à courant principal.
Ces trois fonctions sont remplies grâce à la coopération du con- tacteur à courant principal 6 avec un inverseur 15 actionné mécaniquement et commandé automatiquement par ce contacteuro Ce dernier est muni à cet effet d'un doigt de pression 16 solidaire du noyau 5 de sa bobine de commande et dont l'extrémité libre vient s'appliquer contre l'extrémité prolongée de la tige de guidage 17 de l'inverseur lors de l'attraction du noyau 5.
Afin que l'inverseur 15 puisse interrompre le courant de l'enroulement inducteur auxi- liaire 14 avec certitude avant que le contacteur 6 n'établisse le courant principal, le trajet de ce disjoncteur est approximativement double de celui que le doigt 16 est appelé à parcourir jusqu'à l'extrémité de la tige de gui- dage 17.Le pont de contact de l'inverseur 15 est monté librement sur l'ex- trémité, voisine de ce pont, de la tige 17 et est sollicité par un ressort de pression 18 contre un épaulement de cette tigeo Grâce à cette disposition, le ressort de pression 18 est comprimé lorsque le contacteur 6 a refoulé l'in- verseur 15, au moyen de son doigt de pression 16, jusque dans sa deuxième po- sition, dans laquelle les contacts L et M sont ouverts et les contacts X et V sont ferméso Ceci a à son tour pour effet que, lors de l'ouverture du con- tacteur 6,
l'inverseur demeure encore dans sa deuxième position de commande
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jusqu'à la détente du ressort de pression 18, de sorte que la liaison élec- trique entre les contacts X et V ne peut pas être interrompue avant l'ouver- ture du contacteur 60 Le démarreur fonctionne alors comme suit:
A la suite de l'actionnement de 1?interrupteur de commande 12, le courant de la batterie 8 parcourt le circuit A-B-C-D-D'-G-E-, avec re- tour à 1?autre borne E' de la batterie, d'où excitation de la bobine 10 du disjoncteur à relais 11 et court-circuitage des contacts H-Ko Le courant par- court désormais aussi le circuit A-F-H-K-L-M-N-N'-P-R-G-E, en excitant l'en- roulement inducteur auxiliaire 14 dans le sens opposé à celui du fonctionne- ment normal, de sorte que l'induit 2 et le pignon d'attaque 4 tournent en sens inverse et à faible vitesseo
Simultanément,un courant s'écoule depuis la borne K par un cir- cuit I-I'-G-E, parallèle au circuit précité et qui excite la bobine 9 du contacteur principal 60 Le noyau 5 est attiré et exerce, par l'entremise du poussoir 7, une pression axiale sur la tige 3,
ce qui a pour effet de refou- ler le pignon 4 contre la couronne dentée, non représentée dans le dessin, du volant du moteur à combustion interne., Aussi longtemps que les dents du pi- gnon 4 ne trouvent pas les creux correspondant de la denture de cette cou- ronne, pour entrer en prise avec celle-ci, le contacteur 6 ne peut pas fermer le circuit du courant principalo Toutefois, dès que 1-'engrènement se produit grâce à la rotation initiale en sens inverse du pignon d'attaque, ce qui né- cessite le plus souvent une fraction de seconde seulement, il en résulte les phénomènes ci-après:
Le contacteur 6 est attiré à fonde Toutefois, avant qu'il n'attei- gne ses contacts complémentaires S et T et ne court-circuite ceux-ci, le doigt de pression 16 de ce contacteur aura écarté l'inverseur 15 des contacts L-M et interrompu le courant qui parcourt l'enroulement inducteur auxiliaire 14 de N à N'. Aussitôt après, l'inverseur réunit les deux plots opposés V -X, après quoi le contacteur à courant principal 6 relie les deux plots S - T.
A ce moment, les deux enroulements inducteurs 13, 14 et l'induit 2 sont tous alimentés en courant, l'enroulement inducteur principal 13 étant situé dans le circuit A-F-S-T-U-U'-P-R-G-E, tandis que l'enroulement inducteur auxiliaire 14 est intercalé dans le circuit P-N'-N-V-X-G-E, parallèle au précédent, les deux enroulements inducteurs étant désormais parcourus par un courant de mê- me senso Ceci représente l'état de fonctionnement normal du démarreur, état qui subsiste jusqu'à ce que le moteur à combustion interne démarre et com- mence à tournero
Le conducteur relâche ensuite l'interrupteur de commande 12, de sorte que les bobines 10 et 9 sont mises hors courant et que le contacteur 6 interrompt le courant principalo En l'absence de mesures de sécurité spé- ciales, les étincelles de coupure aux plots S et T du contacteur,
dues aux chocs inductifs qui se produisent dans la bobine excitatrice 13, auraient pour effet une forte usure de ces plots, ce qui réduirait très notablement la durée utile de ceux-cio Ceci est évitée grâce au fait que, tant que le contacteur à courant principal 6 n'a pas été déclenché, l'inverseur 15 de- meure fermé; c'est-à-dire dans la position dans laquelle les plots V - X sont reliés, position qui a pour effet que l'enroulement inducteur auxiliai- re 14 est hors courant et court-circuité sur lui-même, à savoir par G-R-P- N'-N-V-X-G.
En raison du couplage magnétique entre l'enroulement auxiliaire inducteur court-circuité 14, et 1?enroulement inducteur principal 13, l'in- ductance de l'enroulement principal 13 est très notablement réduite pendant cette phase de fonctionnement, ce qui réduit au minimum la formation d'é- tincelles aux plots S et To
Afin d'assurer un fonctionnement et une coopération efficaces de tous les organes précités et pour simplifier et faciliter l'installation du démarreur sur un moteur à combustion interne, les organes de contact décrits ci-dessus sont agencés dans un espace clos de ce démarreur.
Il est indispensable à cet effet que le diamètre du boîtier qui entoure ces orga- nes ne soit pas supérieur à celui de l'enveloppe du démarreuro L'interrup- teur de commande 12 est installé en dehors de l'enveloppe en un endroit si-
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tué à portée du conducteur.
REVENDICATIONS.
1) Démarreur électrique pour moteurs à combustion interne, com- portant un enroulement inducteur principal et un enroulement inducteur auxi- liaire pouvant être excité dans deux sens différents, ainsi qu'un contacteur électro-magnétique à courant principal, intercalé dans le circuit de l'en- roulement inducteur principal, caractérisé par la prévision dans le circuit de l'enroulement inducteur auxiliaire, d'un inverseur sous l'action duquel ce dernier enroulement remplit successivement, lors de l'utilisation du dé- marreur trois fonctions différentes qui consistent en ce que, dans un stade initial du fonctionnement du démarreur, l'enroulement inducteur auxiliaire est excité par la source de courant dans un sens opposé à celui qui corres- pond au service normal, en ce que l'enroulement inducteur auxiliaire est en- suite branché, dans la phase de service normal,
en parallèle avec l'enroule- ment inducteur principal, de façon à engendrer un champ auxiliaire et en ce que, finalement, lors de la coupure du courant de service de l'enroulement principale cet enroulement auxiliaire forme un enroulement en court-circuit fermé sur lui-même.
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ELECTRIC STARTING MOTOR FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
In the construction of electric starter motors, called starters, for internal combustion engines, the main aim is to achieve perfect and efficient meshing between the starter pinion and the ring gear of the flywheel, thus that to limit - since it cannot be completely avoided - the premature destruction of the control contacts, to an extent that ensures as far as possible a prolonged service free of disturbances o In internal combustion engines intended for motor vehicles, one is further limited by the lack of space, due to the compact arrangement, which obliges the manufacturer to reserve a minimum position for the various contact members.
Experience has shown that a perfect and sure meshing of the drive pinion with the flywheel crown, without damaging the teeth, can be achieved when, in the first phase of starting the starter, the The drive pinion is driven backwards at low rotational speed and low torque until it engages. It is only then, that is to say during the main starting phase, that the starter develops the total torque in the required direction of rotation.
Contact wear is avoided by a momentary lowering of the inductance of the field winding at the instant of switching off the operating current, which greatly reduces the formation of sparks.
The invention relates to an electric starter for internal combustion engines, comprising a main field winding and an auxiliary or booster field winding which can be excited in a variable direction, as well as a main current electromagnetic contactor. interposed in the circuit of the main field winding, this invention being characterized by the provision, in the circuit of the auxiliary field winding, of an inverter under the action of which the latter winding successively fills, during the use of the starter, three different functions which consist in that, in an initial phase of the operation of the starter, the auxiliary field winding is excited by the current source in a direction opposite to that which corresponds in normal service,
in that
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the auxiliary field winding is then connected, during the normal service phase in parallel with the main field winding and generates an auxiliary field and in that, finally, when the service current is cut off, this auxiliary winding is short-circuited on itself.
The accompanying drawing is a schematic view of an exemplary embodiment of the invention.
1 designates the contours of the starter, the armature 2 of which has a longitudinal bore in which is housed a sliding shaft 3 on the end of which the drive pinion 4 is wedged, all as is known in soio. of the shaft 3 carrying the drive pinion 4 is provided by means of the core 5, with electromagnetic excitation, of the coil of the electromagnetic contactor 6, by means of a pusher 7.
The operating current of the starter is supplied by a battery 8, one pole of which E 'is in this case earthed, so that the operation conforms to the single-conductor system. However, the possible use of 'an isolated return conductor in no way modifies the principle of the invention.
The supply conductor of the control coil 9 passes through the contacts of a relay circuit breaker 11 which can be switched on and off using a control switch 12.
The starter comprises a main inductor winding 13 and an auxiliary inductor winding 14. The latter is connected to an inverter or switch so that during operation of the starter, it successively fulfills three different functions, namely:
1) In the initial phase of operation, the auxiliary winding 14 is traversed by current in a direction opposite to the normal direction and generates a weak field which determines a reverse rotation of the armature 2 and of the drive pinion 4, with a reduced speed of rotation and a low gear, this pinion being at the same time projected against the ring gear of the flywheel of the internal combustion engine.
2) As the teeth of the drive pinion meet the corresponding recesses between the teeth of the flywheel ring gear, which is followed by engagement, the current changes direction in the - auxiliary inductor bearing, so that the latter operates in parallel with the main inductor winding during the operating phase which is established at this time.
3) When the main current contactor opens, the auxiliary field winding short-circuits itself and thus exerts a moderating action on the formation of breaking sparks at the contactor contacts. main current.
These three functions are fulfilled thanks to the cooperation of the main current contactor 6 with an inverter 15 actuated mechanically and automatically controlled by this contacteuro The latter is provided for this purpose with a pressure finger 16 integral with the core 5 of its coil. control and whose free end comes to rest against the extended end of the guide rod 17 of the reverser during the attraction of the core 5.
In order that the inverter 15 can interrupt the current of the auxiliary field winding 14 with certainty before the contactor 6 turns on the main current, the path of this circuit breaker is approximately double that which the finger 16 is called to. travel to the end of the guide rod 17. The contact bridge of the reverser 15 is mounted freely on the end, adjacent to this bridge, of the rod 17 and is biased by a spring pressure 18 against a shoulder of this rod Thanks to this arrangement, the pressure spring 18 is compressed when the contactor 6 has forced the reverser 15, by means of its pressure finger 16, into its second position , in which contacts L and M are open and contacts X and V are closed o This in turn has the effect that, when contactor 6 is opened,
the changeover switch still remains in its second control position
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until the pressure spring 18 is released, so that the electrical connection between contacts X and V cannot be interrupted before the contactor is opened. The starter then operates as follows:
Following the actuation of the control switch 12, the current of the battery 8 flows through the circuit ABCD-D'-GE-, returning to the other terminal E 'of the battery, hence energization of the coil 10 of the relay circuit breaker 11 and short-circuiting of the H-Ko contacts The current now also flows through the AFHKLMN-N'-PRGE circuit, by energizing the auxiliary field coil 14 in the opposite direction to that of normal operation, so that the armature 2 and the drive pinion 4 turn in the opposite direction and at low speed.
Simultaneously, a current flows from terminal K through an I-I'-GE circuit, parallel to the aforementioned circuit and which energizes the coil 9 of the main contactor 60 The core 5 is attracted and exerts, through the intermediary of the pusher 7, axial pressure on the rod 3,
which has the effect of forcing the pinion 4 against the ring gear, not shown in the drawing, of the flywheel of the internal combustion engine., As long as the teeth of the pinion 4 do not find the corresponding recesses of the toothing of this crown, to engage with it, the contactor 6 cannot close the circuit of the main current. However, as soon as 1-meshing occurs thanks to the initial rotation in the opposite direction of the pinion of attack, which usually requires only a fraction of a second, the following phenomena result:
The contactor 6 is fully drawn. However, before it reaches its complementary contacts S and T and short-circuits them, the pressure finger 16 of this contactor will have moved the changeover 15 away from the LM contacts. and interrupting the current flowing through the auxiliary inductor winding 14 from N to N '. Immediately afterwards, the inverter joins the two opposite pads V -X, after which the main current contactor 6 connects the two pads S - T.
At this moment, the two inductor windings 13, 14 and the armature 2 are all supplied with current, the main inductor winding 13 being located in the AFSTU-U'-PRGE circuit, while the auxiliary inductor winding 14 is interposed. in the P-N'-NVXGE circuit, parallel to the previous one, the two inductor windings now being traversed by a current of the same senso This represents the normal operating state of the starter, a state which remains until the motor internal combustion starts and begins to turn
The driver then releases the control switch 12, so that the coils 10 and 9 are disconnected from the current and the contactor 6 interrupts the main current o In the absence of special safety measures, the cutting sparks at the terminals S and T of the contactor,
due to the inductive shocks which occur in the exciter coil 13, would have the effect of a strong wear of these pads, which would very significantly reduce the useful life of them.This is avoided thanks to the fact that, as long as the main current contactor 6 has not been triggered, the inverter 15 remains closed; that is to say in the position in which the pads V - X are connected, a position which has the effect that the auxiliary inductor winding 14 is off current and short-circuited on itself, namely by GRP - N'-NVXG.
Due to the magnetic coupling between the short-circuited auxiliary inductor winding 14, and the main inductor winding 13, the inductance of the main winding 13 is very significantly reduced during this phase of operation, thereby minimizing the formation of sparks at the S and To pads
In order to ensure efficient operation and cooperation of all the aforementioned members and to simplify and facilitate the installation of the starter on an internal combustion engine, the contact members described above are arranged in a closed space of this starter.
It is essential for this purpose that the diameter of the casing which surrounds these components is not greater than that of the starter housing. The control switch 12 is installed outside the housing at a location so-
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killed within range of the driver.
CLAIMS.
1) Electric starter for internal combustion engines, comprising a main field winding and an auxiliary field winding which can be energized in two different directions, as well as an electromagnetic main current contactor, interposed in the circuit of the motor. 'main inductor winding, characterized by the provision in the circuit of the auxiliary inductor winding, of an inverter under the action of which the latter winding successively fulfills, when using the starter three different functions which consist in that, in an initial stage of operation of the starter, the auxiliary field winding is energized by the current source in a direction opposite to that corresponding to normal service, in that the auxiliary field winding is in- then plugged in, in normal service phase,
in parallel with the main inductor winding, so as to generate an auxiliary field and in that, finally, when the operating current of the main winding is cut off, this auxiliary winding forms a short-circuited winding on himself.