EP1478844A1 - Demarreur, notamment pour vehicule automobile, equipe d'un lanceur accumulateur de couple - Google Patents

Demarreur, notamment pour vehicule automobile, equipe d'un lanceur accumulateur de couple

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EP1478844A1
EP1478844A1 EP03722671A EP03722671A EP1478844A1 EP 1478844 A1 EP1478844 A1 EP 1478844A1 EP 03722671 A EP03722671 A EP 03722671A EP 03722671 A EP03722671 A EP 03722671A EP 1478844 A1 EP1478844 A1 EP 1478844A1
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EP
European Patent Office
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housing
pinion
electric starter
output shaft
starter
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EP03722671A
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EP1478844B1 (fr
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Gérard Vilou
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Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
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Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
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Publication of EP1478844B1 publication Critical patent/EP1478844B1/fr
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    • F02N15/02—Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof
    • F02N15/04—Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof the gearing including disengaging toothed gears
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    • F02N15/023—Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof the starter comprising an intermediate clutch of the overrunning type

Definitions

  • the invention relates to an electric starter equipped with a rotary output shaft and a launcher for driving a ring gear of the flywheel of a vehicle combustion engine, said launcher comprising:
  • a pinion which can slide axially on the rotary output shaft between a rest position in which it is disengaged from the crown, and an active working position in which it meshes with said crown, a disengageable torque transmission device, such as a freewheel or bevel clutch device.
  • a motor vehicle starter conventionally comprises a rotary electric motor intended to rotate an output shaft equipped with a movable pinion intended to cooperate with a ring gear to ensure the starting of the combustion engine of the vehicle.
  • the toothed crown is called the starting crown and is secured to one another by an annular part, such as an engine flywheel, rigidly or resiliently connected to the crankshaft of the internal combustion engine of the motor vehicle.
  • the output shaft is in one embodiment confused with the output shaft of the electric starter motor.
  • the output shaft is separate from the output shaft of the electric starter motor.
  • an epicyclic train is arranged between the two shafts as described in document EP B 0 708 239 or in document FR A 2 751 803.
  • the pinion is generally slidably mounted on the output shaft between a rest position, in which it is disengaged from the ring gear, and an active working position in which it meshes with said ring gear, which is linked in rotation to the crankshaft of the vehicle engine.
  • a control member usually in the form of an actuating lever, is controlled by a contactor, and cooperates with a starter with freewheel or conical clutch.
  • the bevel clutch or the freewheel is arranged between the pinion and a trainer belonging to the starter.
  • the lever acts on the driver or on a housing that includes the freewheel or the conical clutch. In a conventional starter, the housing is integral with the driver.
  • This driver comprises a drive bushing having at its internal periphery helical grooves cooperating in a complementary manner with helical grooves that the output shaft has locally at its external periphery. In the active position the pinion cooperates with a stop integral with the output shaft.
  • the main function of the disengageable torque transmission device is to prevent the motor vehicle from starting when the internal combustion engine, also called the internal combustion engine, starts, the pinion drives the electric motor of the starter motor at too high a speed likely to deteriorate this latest.
  • the documents FR 96 13016, FR 96 13015 and FR 96 09550 - published respectively under the numbers FR 2 754 857, FR 2 754 856 and FR 2 751 803 - relate to damping devices intended to absorb the shocks and vibrations generated during starter operation.
  • the damping function results in. a reduction in the intensity of the shocks received at the launcher.
  • These damping devices are generally constituted by elastomer damping blocks, the role of which is to absorb energy to dissipate it in the form of internal friction depending on the structure of the material, and of external friction between the parts in relative movement.
  • the damping devices are mounted in a housing integral with the driver.
  • the damping device is mounted between the output shaft and the output element of the reduction gear.
  • the piston compresses the mixture of air and fuel, and the internal pressure gradually increases up to the Top Dead Center called hereinafter TDC.
  • TDC Top Dead Center
  • the starter which drives the thermal engine in rotation must therefore provide an increasingly high torque until TDC, which results in a decrease in the drive speed.
  • the cylinder enters the decompression phase, during which the internal pressure creates an engine torque which accelerates the speed of rotation of the crankshaft. Taking into account the respective torques and moments of inertia of the engine and the starter, the acceleration of the crankshaft is faster than that of the starter pinion.
  • the pinion is therefore driven by the heat engine, and is driven alone in overspeed following the intervention of the freewheel or the bevel clutch between the pinion and the electric motor of the starter.
  • the heat engine then continues its acceleration movement to the bottom dead center, later called PMB.
  • a compression phase appears in the next cylinder in the order of ignition, causing the crankshaft to slow down.
  • the electric motor of the starter having no more load to transmit, sees its speed increase according to the conventional laws of rise in idle speed of electric motors.
  • the freewheel or the bevel clutch locks, and the starter again supplies a torque to the heat engine.
  • the torque of the cylinder in compression makes the starter slow down which delivers an increasingly high torque until TDC, and so on until the appearance of the first explosions. It is noted that from time tl, the speed of the combustion engine N m and the speed of the starter N d are different.
  • the starter is therefore sometimes leading, sometimes driven.
  • At the start of each training period there is a take-up of the angular clearances, and of the axial clearance between the pinion and the stop. This game catch-up results in a shock and a noise emission.
  • the load on the pinion / crown gear increases until TDC, and these load variations also result in noise emission.
  • the interval RL corresponds to the freewheeling period
  • the interval EN corresponds to the training period.
  • the object of the invention is to eliminate the backlash of the transmission elements to reduce the noise of the starter launcher during the drive period of the engine.
  • the device according to the invention is characterized in that the launcher is equipped with an elastic torsional device arranged to store energy during the compression phases of the heat engine, and to restore it during the decompression phases and in that the torsional elastic device is axially offset relative to the disengageable torque transmission device.
  • the torsional elastic device initially compresses during the compression phases of the vehicle's heat engine, then, in a second step, restores the accumulated energy to give an angular acceleration to the pinion greater than that of the crankshaft. the engine of the vehicle.
  • This elastic device in torsion for a given radial size may have a large size because it is axially offset with respect to the disengageable torque transmission device.
  • This arrangement makes it possible to conserve and spare the free wheel or the conical clutch and therefore to increase the life of the starter while reducing noise.
  • the torsional elastic device advantageously comprises a spiral spring attached to the spiral coaxially surrounding the output shaft, being hung between a casing of the freewheel or of the conical clutch and a part integral with the pinion or the driver.
  • the torsional elastic device is housed between the pinion and the disengageable torque transmission device, such as a freewheel device or a conical clutch.
  • This torsional elastic device comprises a spiral spring coaxially surrounding the output shaft, being hung between a casing of the freewheel or the conical clutch and a tubular extension of the pinion.
  • the elastic torsion device is not directly engaged with the shaft of the electric motor of the starter.
  • This preferred embodiment is simple, reliable and economical because it comprises a minimum number of parts and makes it possible to simplify the pinion devoid of track for a freewheel or conical clutch device.
  • the trainer is also simplified because the track or the internal friction surface of the disengageable torque transmission device is advantageously secured to the trainer so that the housing associated with this torque transmission device is separate from the trainer and the pinion and is simple to manufacture.
  • This preferred embodiment also makes it possible to further reduce the internal diameter of the spiral spring, which thus for a given external diameter can store the maximum of energy.
  • the spiral spring is trapped in a simple, reliable and economical manner in a compartment of the housing by means of a closing disc secured to the pinion.
  • the closing disc has at least one protruding sector housed in a cutout of the housing, which has an angular width greater than the sector angle so that the angular movement of the disc by relation to the housing corresponds to the difference between the two angles;
  • the spring is prestressed so as to exert a restoring torque tending to bring the sector of the disc against a stop of the housing to obtain a predetermined angular positioning of the pinion relative to the housing when the starter is in the rest state;
  • the housing is provided with a second compartment for housing the rollers of the freewheel or the frustoconical surfaces of the conical clutch;
  • the housing is centered and guided on the output shaft by means of a self-lubricating ring to allow the rotary movements of translation and rotation of the launcher.
  • FIG. 1 shows the compression and decompression cycle in a combustion engine cylinder during startup
  • - Figure 2 is a half sectional view of a starter launcher according to the invention
  • Figure 3 shows a sectional view of the launcher housing of Figure 2
  • Figure 4 is a side view of Figure 3;
  • FIG. 5 is a sectional view along line 5-5 of Figure 3;
  • Figure 6 shows a perspective view of the spiral spring constituting the torsional elastic device;
  • - Figure 7 shows an elevational view of the closing disc of the launcher housing;
  • Figure 8 shows a sectional view of the pinion and closing disc assembly;
  • FIG. 9 illustrates the torque generated by the spiral spring as a function of the relative position of the pinion relative to the housing.
  • the launcher 10 comprises a pinion 12 and a disengageable torque transmission device here with free wheel 14, which is composed of a driver 16 and a housing 17, here of annular shape, delimiting here a housing for pebbles 19.
  • the driver 16 is equipped, as mentioned above, with helical splines 16a cooperating with splines 16b complementary to the output shaft 18 intended to be driven in rotation by the electric motor of the starter.
  • This shaft 18 is in one embodiment in one piece with the output shaft of the electric motor or alternatively separate from the output shaft of the electric motor; a planetary gear reducer intervening for example then between the two shafts.
  • the structure of the grooves 16a, 16b allows the connection in rotation and the axial movement of the launcher 10.
  • a bore 20 is formed in the driver 16 to ensure the centering of the track cylindrical 22 of the freewheel 14 on the shaft 18.
  • the splines 16a belong to a drive bush (not referenced) extending axially towards the rear, in the direction opposite to the pinion 12, the track 22 formed in favor of a protuberance that the coach presents locally at its outer periphery.
  • the housing 17 has is hollowed out at its outer periphery to form inclined ramps 24, constituting cams, causing, in a known manner, the jamming of the rollers 19 in a direction of rotation of the shaft 18, and the release of the rollers 19 reverse.
  • This housing is centered and guided on the shaft 18 by means of a self-lubricating ring 26 allowing the relative movements of translation and rotation.
  • the housing 17 also includes shouldered housings for pressure springs acting in a known manner on the rollers 19 to wedge them between the track 22 and the ramps 24.
  • a torsional elastic device 28 is mounted within the launcher in an axially offset manner relative to the disengageable torque transmission device.
  • This device stores energy during the compression phases of the heat engine of the motor vehicle and restores this energy during the decompression phases of this heat engine.
  • this device 28 consists of a spiral spring hung between the housing 17 and a part belonging to the pinion or to the driver. This spring is housed in a compartment of the housing 17.
  • This device 28 is in one embodiment disposed between the housing 17 and the driver 16.
  • This device is arranged in the embodiment shown between the pinion 12 and the freewheel 14.
  • the housing 17 is extended on the left side by a tubular sleeve 30, delimiting a compartment 31 for receiving a spiral spring 32 constituting said torsional elastic device 28.
  • the spiral spring 32 is provided with a recess 34 on the end of its outer turn allowing the latter to make a rotational connection with a tongue 36 of complementary shape disposed in the socket 30 of the housing 17.
  • the stop in rotation must be at least unidirectional in the direction of compression of the spring 32.
  • the recess 34 has a rectangular section in which the end of the tongue 36 of the sleeve 30 is placed. It is clear that the male and female parts of the connection can be reversed.
  • the other end on the inner turn is provided with a lug 38 allowing it to be hooked at least in the direction of rotation necessary for the compression of the spiral spring 32.
  • the lug 38 is formed by a radial bending towards the inside of the ribbon constituting the spring 32. This bent end is housed in a slot 33 arranged in the tubular extension 40 of the pinion 12.
  • a closing disc 42 extends between the sleeve 30 and the extension 40 to trap the spiral spring 32 in the compartment 31.
  • the disc 42 is fixed to the pinion 12 by welding, riveting or any other known fixing means.
  • the outer part of the disc 42 of a thickness el, has a diameter D1 substantially equal to the outside diameter D2 of the tubular sleeve 30.
  • Two circular recesses 44 locally reduce the outside diameter to a value D3 less than the internal diameter D4 of the sleeve 30 (FIG. 3), so as to form two protruding sectors 46 of angle A and diametrically opposite. Each sector is delimited by two faces 54 and 50 here radial ( Figure 7).
  • the end of the sleeve 30 has cutouts 48 intended to receive the sectors 46 of the disc 42.
  • Each cutout 48 is delimited by two faces 52 and 56, here radial, of the socket 30 and has a depth e2 slightly greater than the thickness el of the disc 42, and an angular width B> A.
  • the faces 50 and 54 d a sector 46 are intended to come into contact respectively with the faces 52 and 56 of the sleeve 30 of the housing 17.
  • the spring 32 which is prestressed, exerts a torque C 0 tending to bring the face 50 of the disc 42 against the face 52 of the housing 17, so as to angularly position the pinion 12 relative to the housing 17 when the starter is at rest.
  • a cover 55 (FIG. 2) consists of a tube made of deformable material, comprising two folded ends which close the housing 17 by trapping all the components of the launcher 10. The cover is in contact by its internal periphery with the cylindrical external periphery of the housing 17 comprising the external periphery of the sleeve 30.
  • This cover 55 has a folded end which serves to hold a disc 142 closing the freewheel device 14 and serving as a support for the control member, such as a lever , supra.
  • FIG. 9 illustrates the torque generated by the spiral spring 32 as a function of the relative position PA of the pinion 12 with respect to the housing 17.
  • the spring 32 restores energy by accelerating the speed of the pinion 12, which has a very low inertia with respect to the electric motor of the starter.
  • the spring 32 is relaxed to the angle A ⁇ corresponding to a torque C m supplied by the spring.
  • the energy supplied to the pinion 12 is represented diagrammatically by the area of the trapezoid PQRS. This results in permanent contact of the pinion 12 against the ring gear of the combustion engine.
  • A- must be greater than 0 at the end of each decompression.
  • d must be greater than A_ so as not to have a significant impact from the face 54 against the face 56 of the housing 17.
  • the spring 32 returns to its rest position bringing the face 50 of the disc 42 against the housing 17.
  • An elastic element can be interposed between the two bearing faces to reduce the noise at the end of starting.
  • the freewheel 14 comes into action to allow the speed differential between the pinion 12 driven by the heat engine and the starter shaft 18.
  • the track 22 and the ramps 24 are alternatively of frustoconical shape to form a conical clutch with frustoconical friction surface as described for example in documents FR A 2 772 433 or FR A 2 827 915.
  • the rollers are eliminated as well as the pressure springs associated with the rollers and the driver can be made of plastic.
  • This trainer then advantageously takes the form of that of FIG. 3 of the document FR A 2 827 915, the control member of the launcher then being associated with the trainer.
  • the additional frustoconical friction surfaces can be added.
  • the external periphery of the housing 17 has at its external periphery in one embodiment the sleeve 30 and a wall of frustoconical shape carrying at its internal periphery one of the frustoconical friction surfaces of the conical clutch.
  • the spring 32 according to the invention would be mounted in a housing delimited by the wall 1a of this FIG. 8 and by the sleeve 30 of FIG. 2 according to the invention, the spring 32 acting between the housing and the extension 40 of the pinion.
  • the housing 17 has an annular wall 117 of transverse orientation with respect to the axis of axial symmetry of FIG. 2.
  • This wall 117 is perforated centrally for centering the housing on the sleeve 26 shouldered for this purpose
  • the bush 26 extends in axial projection relative to the wall 117 so that the coach can come into contact with the latter.
  • the edge of the central hole of the wall 117 is shouldered to come contact with the shoulder of the sleeve (figure 2).
  • This wall 117 delimits two housings extending on either side of the latter.
  • One of the housings is dedicated to the spring 32 and the other to the freewheel or to the conical clutch.
  • One of the housings, that of the spring 32 can therefore be of the standard type and the other adaptable according to the applications (freewheel or bevel clutch).
  • driver 16 and the pinion 12 of Figure 2 have a simple shape because the wall 117 is separate from the driver and the pinion.
  • the pinion 12 with its tubular extension 40 can be made of sintered material or any other suitable material because the elastic torsion device intervenes between the pinion and the disengageable torque transmission device with free wheel or conical clutch. .
  • the pinion 12 is made of sintered material attached to a bushing to which the extension 40 belongs.

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Description

«Démarreur, notamment pour véhicule automobile, équipé d'un lanceur accumulateur de couple.»
Domaine technique de 1 ' invention
L'invention est relative à un démarreur électrique équipé d'un arbre de sortie rotatif et d'un lanceur pour l'entraînement d'une couronne dentée du volant d'un moteur à combustion de véhicule, ledit lanceur comportant :
- un pignon pouvant coulisser axialement sur l'arbre de sortie rotatif entre une position de repos dans laquelle il est désengagé de la couronne, et une position active de travail dans laquelle il engrène avec ladite couronne, - un dispositif de transmission de couple débrayable, tel qu'un dispositif à roue libre ou à embrayage conique.
Etat de la technique
Un démarreur de véhicule automobile comporte d'une manière classique un moteur électrique rotatif destiné à entraîner en rotation un arbre de sortie équipé d'un pignon mobile destiné à coopérer avec une couronne dentée pour assurer le démarrage du moteur à combustion du véhicule.
La couronne dentée est appelée couronne de démarrage et est portée à solidarisation par une pièce annulaire, telle qu'un volant moteur, reliée de manière rigide ou élastique au vilebrequin- du moteur à combustion interne du véhicule automobile.
L'arbre de sortie est dans un mode de réalisation confondu avec l'arbre de sortie du moteur électrique du démarreur. En variante l'arbre de sortie est distinct de l'arbre de sortie du moteur électrique du démarreur. Par exemple un train êpicycloïdal est agencé entre les deux arbres comme décrit dans le document EP B 0 708 239 ou dans le document FR A 2 751 803.
Le pignon est généralement monté à coulissement sur l'arbre de sortie entre une position de repos, dans laquelle il est désengagé de la couronne dentée, et une position active de travail dans laquelle il engrène avec ladite couronne, laquelle est liée en rotation au vilebrequin du moteur de véhicule. Un organe de commande, usuellement sous la forme d'un levier d'actionnement, est commandé par un contacteur, et coopère avec un lanceur à roue libre ou à embrayage conique. L'embrayage conique ou la roue libre sont agencés entre le pignon et un entraîneur appartenant au lanceur. Le levier agit sur l'entraîneur ou sur un boîtier que comporte la roue libre ou l'embrayage conique. Dans un démarreur conventionnel le boîtier est solidaire de l'entraîneur.
Cet entraîneur comporte une douille d'entraînement présentant à sa périphérie interne des cannelures hélicoïdales coopérant de manière complémentaire avec des cannelures hélicoïdales que présente localement l'arbre de sortie à sa périphérie externe. En position active le pignon coopère avec une butée solidaire de l'arbre de sortie.
Le dispositif de transmission de couple débrayable a pour fonction principale d'éviter que, lorsque le moteur à combustion interne, dit aussi moteur thermique, du véhicule automobile démarre, le pignon entraîne le moteur électrique du démarreur à une vitesse trop importante susceptible de détériorer ce dernier.
Pour plus de précisions on se reportera par exemple au document FR A 2 772 433 montrant le levier d'actionnement constituant l'organe de commande associé au lanceur pour déplacer celui-ci.
Les documents FR 96 13016, FR 96 13015 et FR 96 09550 - publiés respectivement sous les numéros FR 2 754 857, FR 2 754 856 et FR 2 751 803- se rapportent à des dispositifs d'amortissement visant à absorber les chocs et vibrations engendrés au cours du fonctionnement du démarreur. La fonction d'amortissement se traduit par. une diminution de l'intensité des chocs reçus au niveau du lanceur. Ces dispositifs d'amortissement sont généralement constitués par des blocs amortisseurs en élastomère, dont le rôle est d'absorber de l'énergie pour la dissiper sous forme de frottement interne dépendant de la structure du matériau, et de frottement externe entre les pièces en mouvement relatif. Dans les documents FR A 2 754 857 et FR A 2 827 915 les dispositifs d'amortissement se montent dans un boîtier solidaire de l'entraîneur. Dans le document FR A 2 751 803 le dispositif d'amortissement se monte entre l'arbre de sortie et l'élément de sortie du réducteur.
Le document US A 2 159 514 décrit un autre mode de réalisation dans lequel un ressort spiral est lié en rotation à l'une de ses extrémités à l'arbre de sortie du moteur électrique du démarreur et à l'autre de ses extrémités à un élément menant en prise avec le pignon par l'intermédiaire de cames. Dans le document US A 3 616 700 il est décrit encore un autre mode de réalisation. faisant intervenir un élément d'amortissement à action axiale. Sur la figure 1 est représenté, v étant la vitesse et t le temps, le cycle de compression et de décompression dans chacun des cylindres d'un moteur à combustion au cours du démarrage. La courbe Nm(t) indique la vitesse du moteur thermique, et la courbe Nd(t) celle du démarreur. Lors de la phase de compression dans un cylindre prédéterminé, le piston comprime le mélange d'air et de carburant, et la pression interne augmente progressivement jusqu'au Point Mort Haut appelé par la suite PMH. Il en résulte une force proportionnelle qui, par l'intermédiaire de la bielle et du vilebrequin, crée un couple résistant qui s'oppose au mouvement de compression. Le démarreur qui entraîne le moteur thermique en rotation doit donc fournir un couple de plus en plus élevé jusqu'au PMH, ce qui se traduit par une décroissance de la vitesse d' entraînement . Après passage du PMH, le cylindre entre en phase de décompression, au cours de laquelle la pression interne crée un couple moteur qui accélère la vitesse de rotation du vilebrequin. Compte tenu des couples et des moments d'inertie respectifs du moteur thermique et du démarreur, l'accélération du vilebrequin est plus rapide que celle du pignon du démarreur. Le pignon se trouve donc entraîné par le moteur thermique, et est entraîné seul en survitesse suite à l'intervention de la roue libre ou de l'embrayage conique entre le pignon et le moteur électrique du démarreur . Le moteur thermique poursuit ensuite son mouvement d'accélération jusqu'au Point Mort Bas, appelé par la suite par PMB. Une phase de compression apparaît dans le cylindre suivant de l'ordre d'allumage, entraînant un ralentissement du vilebrequin. Dans le même temps, le moteur électrique du démarreur, n'ayant plus de charge à transmettre, voit sa vitesse augmenter suivant les lois classiques de montée en régime à vide des moteurs électriques. Lorsque la vitesse du pignon devient égale à celle de l'arbre de sortie du démarreur, la roue libre ou l'embrayage conique se bloque, et le démarreur fourni de nouveau un couple de rotation au moteur thermique. Le couple du cylindre en compression fait ralentir le démarreur qui délivre un couple de plus en plus élevé jusqu'au PMH, et ainsi de suite jusqu'à l'apparition des premières explosions. On note qu'à partir de l'instant tl, la vitesse du moteur à combustion Nm et la vitesse du démarreur Nd sont différentes.
Le démarreur est donc tantôt menant, tantôt mené. Au début de chaque période d'entraînement, se produit un rattrapage des jeux angulaires, et du jeu axial entre le pignon et la butée. Ce rattrapage de jeu se traduit par un choc et une émission de bruit. De plus, la charge de l'engrenage pignon/couronne augmente jusqu'au PMH, et ces variations de charge se traduisent également par une émission de bruit. Sur la figure 1, l'intervalle RL correspond à la période de roue libre, et l'intervalle EN correspond à la période d'entraînement.
Objet de l'invention
L'objet de l'invention consiste à supprimer le rattrapage de jeu des éléments de transmission pour réduire le bruit du lanceur du démarreur durant la période d'entraînement du moteur thermique . Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce que le lanceur est équipé d'un dispositif élastique en torsion agencé pour stocker de l'énergie pendant les phases de compression du moteur thermique, et la restituer pendant les phases de décompression et en ce que le dispositif élastique en torsion est décalé axialement par rapport au dispositif de transmission de couple débrayable.
Le rattrapage de jeu est évité, car la présence du dispositif élastique en torsion permet de maintenir en contact les flancs des dents du pignon contre les flancs de la couronne de démarrage. L'énergie est restituée lors des phases de décompression, contrairement aux dispositifs connus de l'art antérieur qui absorbent de 1 ' énergie .
Plus précisément le dispositif élastique en torsion, dans un premier temps, se comprime durant les phases de compression du moteur thermique du véhicule, puis, dans un deuxième temps, restitue l'énergie accumulée pour donner une accélération angulaire au pignon supérieure à celle du vilebrequin du moteur thermique du véhicule. Ce dispositif élastique en torsion pour un encombrement radial donné peut avoir une grande taille du fait qu'il est décalé axialement par rapport au dispositif de transmission de couple débrayable.
Cette disposition permet de conserver et de ménager la roue libre ou l'embrayage conique et donc d'augmenter la durée de vie du démarreur tout en réduisant les bruits.
Le dispositif élastique en torsion comporte avantageusement un ressort spirale accroché spirale entourant coaxialement l'arbre de sortie, en étant accroché entre un boîtier de la roue libre ou de l'embrayage conique et une partie solidaire du pignon ou de l'entraîneur.
Cette disposition permet d'emmagasiner beaucoup d'énergie et autorise un grand débattement angulaire, entre les parties entre lesquelles intervient le ressort spiral. Ce débattement est plus important qu'avec une solution faisant intervenir des éléments élastiquement déformables, par exemple en élastomère. Il est possible d'obtenir des débattements supérieurs à 120°, c'est- à-dire supérieurs au décale angulaire relatif maximum instantané entre le pignon et la couronne dentée. Selon un mode de réalisation préférentiel, le dispositif élastique en torsion est logé entre le pignon et le dispositif de transmission de couple débrayable, tel qu'un dispositif à roue libre ou à embrayage conique.
Ce dispositif élastique en torsion comporte un ressort spirale entourant coaxialement l'arbre de sortie, en étant accroché entre un boîtier de la roue libre ou de l'embrayage conique et un prolongement tubulaire du pignon.
On notera que le dispositif élastique de torsion n'est pas directement en prise avec l'arbre du moteur électrique du démarreur .
Ce mode de réalisation préférentiel est simple, fiable et économique car il comporte un nombre minimum de pièces et permet de simplifier le pignon dépourvu de piste pour un dispositif à roue libre ou embrayage conique. L'entraîneur est également simplifié car la piste ou la surface de frottement interne du dispositif de transmission de couple débrayable est avantageusement solidaire de l'entraîneur en sorte que le boîtier associé à ce dispositif de transmission de couple est distinct de l'entraîneur et du pignon et est de fabrication simple. Ce mode de réalisation préférentiel permet également de diminuer encore le diamètre interne du ressort spiral, qui ainsi pour un diamètre externe donné peut emmagasiner le maximum d' énergie.
En outre on obtient des temps de réponse plus rapides que dans un mode de réalisation à montage du dispositif élastique en torsion à l'arrière du dispositif de transmission de couple débrayable agencé alors entre le pignon et le dispositif de torsion. En effet on réduit les inerties en logeant le dispositif élastique de torsion entre le pignon et le dispositif de transmission de couple débrayable du lanceur. De plus cela permet aisément d'équiper le lanceur d'un dispositif de transmission de couple débrayable à roue libre ou à embrayage conique.
Selon une caractéristique de l'invention, le ressort spiral est emprisonné de manière simple, fiable et économique dans un compartiment du boîtier au moyen d'un disque de fermeture solidaire du pignon.
D'autres caractéristiques peuvent être utilisées seules ou en combinaison : - le disque de fermeture comporte au moins un secteur protubérant logé dans une découpe du boîtier, laquelle possède une largeur angulaire supérieure à l'angle du secteur pour que le débattement angulaire du disque par rapport au boîtier corresponde à la différence entre les deux angles ; - le ressort est précontraint de manière à exercer un couple de rappel tendant à ramener le secteur du disque contre une butée du boîtier pour obtenir un positionnement angulaire prédéterminé du pignon par rapport au boîtier lorsque le démarreur est à l'état de repos ; - le boîtier est doté d'un deuxième compartiment de logement des galets de la roue libre ou des surface tronconiques de l' embrayage conique ;
- le boîtier est centré et guidé sur l'arbre de sortie par l'intermédiaire d'une bague autolubrifiante pour autoriser les mouvements rotatifs de translation et de rotation du lanceur.
Description sommaire des dessins
D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif, et représenté aux dessins annexés, dans lesquels :
- la figure 1 représente le cycle de compression et de décompression dans un cylindre de moteur à combustion au cours du démarrage ; - la figure 2 est une demi-vue en coupe d'un lanceur de démarreur selon l'invention ; la figure 3 montre une vue en coupe du boîtier du lanceur de la figure 2 ; la figure 4 est une vue de profil de la figure 3 ;
- la figure 5 est une vue en coupe selon la ligne 5-5 de la figure 3 ; la figure 6 montre une vue en perspective du ressort spirale constituant le dispositif élastique en torsion ; - la figure 7 représente une vue en élévation du disque de fermeture du boîtier du lanceur ; la figure 8 montre une vue en coupe de l'ensemble pignon et disque de fermeture ; la figure 9 illustre le couple engendré par le ressort spirale en fonction de la position relative du pignon par rapport au boîtier.
Description d'un mode de réalisation préférentiel.
En référence aux figures 2 à 8, le lanceur 10 comporte un pignon 12 et un dispositif de transmission de couple débrayable ici à roue libre 14, lequel est composée d'un entraîneur 16 et d'un boîtier 17, ici de forme annulaire, délimitant ici un logement pour des galets 19.
L'entraîneur 16 est équipé, de manière précitée, de cannelures 16a hélicoïdales coopérant avec des cannelures 16b complémentaires de l'arbre de sortie 18 destiné à être entraîné en rotation par le moteur électrique du démarreur.
Cet arbre 18 est dans une forme de réalisation d'un seul tenant avec l'arbre de sortie du moteur électrique ou en variante distinct de l'arbre de sortie du moteur électrique ; un réducteur à train épicycloîdal intervenant par exemple alors entre les deux arbres .
La structure des cannelures 16a, 16b permet la liaison en rotation et le déplacement axial du lanceur 10. Un alésage 20 est ménagé dans l'entraîneur 16 pour assurer le centrage de la piste cylindrique 22 de la roue libre 14 sur l'arbre 18. Les cannelures 16a appartiennent à une douille d'entraînement (non référencée) prolongeant axialement vers l'arrière, en direction opposée au pignon 12, la piste 22 formée à la faveur d'une protubérance que présente l'entraîneur localement à sa périphérie externe .
Le boîtier 17 possède est creusé à sa périphérie externe pour formation de rampes 24 inclinées, constituant des cames, provoquant d'une manière connue, le coincement des galets 19 dans un sens de rotation de l'arbre 18, et le déblocage des galets 19 en sens inverse. Ce boîtier est centré et guidé sur l'arbre 18 par l'intermédiaire d'une bague autolubrifiante 26 permettant les mouvements relatifs de translation et de rotation. Le boîtier 17 comporte également des logements épaulés pour des ressorts de pression agissant de manière connue sur les galets 19 pour coincer ceux-ci entre la piste 22 et les rampes 24. Pour plus de précisions on se reportera par exemple à la page 323 (figure 6. 13) du document ' 'Electrische Système im Kraftfahrzeug' ' de 1995 (Vogel Fachbuch XP 002220045) .
Un dispositif élastique en torsion 28 est, selon l'invention, monté au sein du lanceur de manière décalé axialement par rapport au dispositif de transmission de couple débrayable. Ce dispositif stocke l'énergie pendant les phases de compression du moteur thermique du véhicule automobile et restitue cette énergie pendant les phases de décompression de ce moteur thermique. Avantageusement ce dispositif 28 consiste en un ressort spirale accroché entre le boîtier 17 et une partie appartenant au pignon ou à l'entraîneur. Ce ressort est logé dans un compartiment du boîtier 17.
Ce dispositif 28 est dans un mode de réalisation disposé entre le boîtier 17 et l'entraîneur 16.
Ce dispositif est disposé dans l'exemple de réalisation représenté entre le pignon 12 et la roue libre 14. Le boîtier 17 se prolonge sur le côté gauche par une douille tubulaire 30, délimitant un compartiment 31 de réception d'un ressort spirale 32 constituant ledit dispositif élastique en torsion 28. Le ressort spirale 32 est doté d'un évidement 34 sur l'extrémité de sa spire extérieure permettant à celle-ci de faire une liaison en rotation avec une languette 36 de forme complémentaire disposée dans la douille 30 du boîtier 17. L'arrêt en rotation doit être au moins unidirectionnel dans le sens de compression du ressort 32. Dans l'exemple présenté aux figures 3 à 6, l' évidement 34 présente une section rectangulaire dans laquelle se place l'extrémité de la languette 36 de la douille 30. Il est clair que les parties mâle et femelle de la liaison peuvent être inversées.
D'autres systèmes de fixation peuvent être envisagés pour l'assemblage du ressort 32 au boîtier 17, notamment par rivetage, soudage, ou utilisation d'une pièce intermédiaire d'accrochage.
L'autre extrémité sur la spire intérieure est pourvue d'un ergot 38 permettant un accrochage au moins dans le sens de rotation nécessaire à la compression du ressort spirale 32.
L'ergot 38 est formé par un pliage radial vers l'intérieur du ruban constitutif du ressort 32. Cette extrémité coudée se loge dans une lumière 33 aménagée dans le prolongement tubulaire 40 du pignon 12.
Un disque 42 de fermeture s'étend entre la douille 30 et le prolongement 40 pour emprisonner le ressort spiral 32 dans le compartiment 31. Le disque 42 est fixé sur le pignon 12 par soudage, rivetage ou tout autre moyen de fixation connu. Sur les figures 3, 4, 7 et 8, la partie extérieure du disque 42, d'une épaisseur el, possède un diamètre Dl sensiblement égal au diamètre extérieur D2 de la douille tubulaire 30. Deux évidements circulaires 44 ramènent localement le diamètre extérieur à une valeur D3 inférieure au diamètre intérieur D4 de la douille 30 (figure 3) , de manière à former deux secteurs 46 protubérants d'angle A et diamétralement opposés. Chaque secteur est délimité par deux faces 54 et 50 ici radiales (figure 7) .
L'extrémité de la douille 30 comporte des découpes 48 destinées à recevoir les secteurs 46 du disque 42. Chaque découpe 48 est délimitée par deux faces 52 et 56, ici radiales, de la douille 30 et présente une profondeur e2 légèrement supérieure à l'épaisseur el du disque 42, et une largeur angulaire B > A. Le disque 42 peut donc avoir un débattement angulaire d= B-A par rapport au boîtier 17. Les faces 50 et 54 d'un secteur 46 sont destinées à venir en contact respectivement avec les faces 52 et 56 de la douille 30 du boîtier 17.
Le ressort 32 qui est précontraint, exerce un couple C0 tendant à ramener la face 50 du disque 42 contre la face 52 du boîtier 17, de manière à positionner angulairement le pignon 12 par rapport au boîtier 17 lorsque le démarreur est au repos.
Un capot 55 (figure 2) est constitué d'un tube en matière déformable, comportant deux extrémités rabattues qui ferment le boîtier 17 en emprisonnant tous les constituants du lanceur 10. Le capot est en contact par sa périphérie interne avec la périphérie externe cylindrique du boîtier 17 comprenant la périphérie externe de la douille 30. Ce capot 55 a une extrémité rabattue qui sert de maintien à un disque 142 fermant le dispositif à roue libre 14 et servant d'appui à l'organe de commande, tel qu'un levier, précité. La figure 9 illustre le couple engendré par le ressort spirale 32 en fonction de la position PA relative du pignon 12 par rapport au boîtier 17. Dès que le couple C exercé par le démarreur dépasse la valeur Cm, le ressort 32 commence à se comprimer, et le pignon 12 tourne par rapport au boîtier 17 avec un angle croissant. Si le couple maximal au passage de compression atteint la valeur CM, le pignon 12 fait un déplacement Amax par rapport au boîtier 17.
Lors de la décompression, le ressort 32 restitue de l'énergie en accélérant la vitesse du pignon 12, lequel a une très faible inertie par rapport au moteur électrique du démarreur. Au début de la compression suivante, le ressort 32 s'est détendu jusqu'à l'angle A^ correspondant à un couple Cm fourni par le ressort. L'énergie fournie au pignon 12 est représentée schématiquement par l'aire du trapèze PQRS. Il en résulte un contact permanent du pignon 12 contre la couronne dentée du moteur à combustion. Pour éviter tout choc contre la face d'appui 50 du disque 42, il faut que A-, soit supérieur à 0 en fin de chaque décompression. Pour les conditions normales de fonctionnement du démarreur, il faut que d soit supérieur à A_ afin de ne pas avoir de choc important de la face 54 contre la face 56 du boîtier 17.
En fin de démarrage, le ressort 32 revient à sa position de repos ramenant la face 50 du disque 42 contre le boîtier 17. Un élément élastique peut être interposé entre les deux faces d'appui pour réduire le bruit de fin de démarrage. Dès le retour au repos du ressort 32, la roue libre 14 entre en action pour permettre le différentiel de vitesse entre le pignon 12 entraîné par le moteur thermique et l'arbre 18 du démarreur. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit. Ainsi la piste 22 et les rampes 24 sont en variante de forme tronconique pour former un embrayage conique à surface de frottement tronconiques comme décrit par exemple dans les documents FR A 2 772 433 ou FR A 2 827 915. Dans ce cas les galets sont supprimés ainsi que les ressorts de pression associés aux galets et l'entraîneur peut être en matière plastique. Cet entraîneur a alors avantageusement la forme de celui de la figure 3 du document FR A 2 827 915, l'organe de commande du lanceur étant alors associé à l'entraîneur. Les surfaces de frottement tronconiques complémentaires peuvent être rapportées .
Il ressort de ce qui précède que la périphérie externe du boîtier 17 comporte à sa périphérie externe dans un mode de réalisation la douille 30 et une paroi de forme tronconique portant à sa périphérie interne une des surfaces de frottement tronconique de l'embrayage conique. Par exemple en considérant la figure 8 du document FR A 2 827 915, on voit alors que le ressort 32 selon l'invention serait monté dans un logement délimité par la paroi la de cette figure 8 et par la douille 30 de la figure 2 selon l'invention, le ressort 32 agissant entre le boîtier et le prolongement 40 du pignon.
Ainsi qu'il ressort de la description et des dessins le boîtier 17 présente une paroi annulaire 117 d'orientation transversale par rapport à l'axe de symétrie axial de la figure 2. Cette paroi 117 est trouée centralement pour centrage du boîtier sur la douille 26 épaulée à cet effet La douille 26 s'étend en saillie axiale par rapport à la paroi 117 en sorte que l'entraîneur peut venir en contact avec celle-ci.. Le bord du trou central de la paroi 117 est épaulé pour venir en contact avec l'épaulement de la douille (figure 2). Cette paroi 117 délimite deux logements s' étendant de part et d'autre de celle-ci. L'un des logements est dédié au ressort 32 et l'autre a la roue libre ou à l' embrayage conique . L'un des logements, celui du ressort 32, peut être donc du type standard et l'autre adaptable en fonction des applications (roue libre ou embrayage conique) .
On appréciera que l'entraîneur 16 et le pignon 12 de la figure 2 ont une forme simple du fait que la paroi 117 est distincte de l'entraîneur et du pignon.
Dans tous les cas le pignon 12 avec son prolongement tubulaire 40 peut être en matériau fritte ou en tout autre matière appropriée du fait que le dispositif élastique de torsion intervient entre le pignon et le dispositif de transmission de couple débrayable à roue libre ou à embrayage conique.
Bien entendu en variante le pignon 12 est en matériau fritte rapporté sur une douille à laquelle appartient le prolongement 40.

Claims

Revendications
1. Démarreur électrique, notamment pour véhicule automobile, équipé d'un arbre de sortie (18) et d'un lanceur (10) pour l'entraînement d'une couronne dentée du volant d'un moteur à combustion de véhicule, ledit lanceur comportant :
- un pignon (12) pouvant coulisser axialement sur l'arbre de sortie (18) rotatif entre une position de repos dans laquelle il est désengagé de la couronne, et une position active de travail dans laquelle il engrène avec ladite couronne, un dispositif de transmission de couple débrayable (14) , tel qu'un dispositif à roue libre ou à embrayage conique, caractérisé en ce que le lanceur (10) est équipé d'un dispositif élastique en torsion (28) agencé pour stocker de l'énergie pendant les phases de compression du moteur thermique, et la restituer pendant les phases de décompression et en ce que le dispositif élastique en torsion (28) est décalé axialement par rapport au dispositif de transmission de couple débrayable (14) .
2. Démarreur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif élastique en torsion (28) comporte un ressort spirale (32) logé dans un premier compartiment (31) annulaire d'un boîtier (17) appartenant au dispositif de transmission de couple débrayable (14) .
3. Démarreur électrique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif élastique en torsion (28) est logé entre le pignon (12) et le dispositif de transmission de couple débrayable (14) .
4. Démarreur électrique selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif élastique en torsion (28) comporte un ressort spiral (32) logé dans un premier compartiment (31) annulaire d'un boîtier (17) appartenant au dispositif de transmission de couple débrayable (14) et en ce que le ressort spiral (32) est accroché entre le boîtier (17) et un prolongement
(40) tubulaire du pignon (12) en entourant coaxialement l'arbre de sortie (18) .
5. Démarreur électrique selon la revendication 4, caractérisé en ce que le ressort spirale (32) est emprisonné dans le compartiment (31) du boîtier (17) au moyen d'un disque (42) de fermeture solidaire du pignon (12) .
6. Démarreur électrique selon la revendication 5, caractérisé en ce que le disque (42) de fermeture comporte au moins un secteur (46) protubérant d'angle (A) prédéterminé, logé dans une découpe (48) du boîtier (17) , ladite découpe ayant une largeur angulaire (B) supérieure à l'angle (A) pour que le débattement angulaire du disque (42) par rapport au boîtier (17) corresponde à la différence entre (A et B) .
7. Démarreur électrique selon la revendication 6, caractérisé en ce que le ressort (32) est précontraint de manière à exercer un couple de rappel tendant à ramener le secteur (46) du disque (42) contre une butée du boîtier (17) pour obtenir un positionnement angulaire prédéterminé du pignon (12) par rapport au boîtier (17) lorsque le démarreur est à l'état de repos.
8. Démarreur électrique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le boîtier (17) est doté d'un deuxième compartiment de logement des galets (19) de la roue libre.
9. Démarreur électrique selon la revendication 8, caractérisé en ce que le boîtier (17) est centré et guidé sur l'arbre de sortie (18) par l'intermédiaire d'une bague autolubrifiante (26) pour autoriser les mouvements rotatifs de translation et de rotation du lanceur (10) .
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