EP1658431A1 - Systeme de demarrage a poulie et courroie pour un moteur thermique de vehicule automobile - Google Patents
Systeme de demarrage a poulie et courroie pour un moteur thermique de vehicule automobileInfo
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- EP1658431A1 EP1658431A1 EP04786001A EP04786001A EP1658431A1 EP 1658431 A1 EP1658431 A1 EP 1658431A1 EP 04786001 A EP04786001 A EP 04786001A EP 04786001 A EP04786001 A EP 04786001A EP 1658431 A1 EP1658431 A1 EP 1658431A1
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- EP
- European Patent Office
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- pulley
- coupling mechanism
- drive shaft
- axially
- rotation
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02N15/00—Other power-operated starting apparatus; Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from groups F02N5/00 - F02N13/00
- 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
- F02N15/06—Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof the gearing including disengaging toothed gears the toothed gears being moved by axial displacement
- F02N15/066—Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof the gearing including disengaging toothed gears the toothed gears being moved by axial displacement the starter being of the coaxial type
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- F02N15/02—Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof
- F02N15/022—Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof the starter comprising an intermediate clutch
- F02N15/023—Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof the starter comprising an intermediate clutch of the overrunning type
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- F02N15/02—Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof
- F02N15/022—Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof the starter comprising an intermediate clutch
- F02N15/028—Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof the starter comprising an intermediate clutch of the jaw type
Definitions
- the present invention relates to a starting system for driving an internal combustion engine of a motor vehicle.
- a known system of this type generally consists of an electric machine which drives a pulley which drives a belt which drives another pulley secured to the crankshaft of the combustion engine.
- the electric machine can be reversible by operating as an electric motor to cause the engine to start, and operating as a current generator when the engine has started.
- designs have been proposed using a reversible direct current electric machine which have been abandoned due to the insufficient life of the brushes, in particular due to the very long period of use as a current generator. Electric machines with rotating fields are now used.
- the design proposed in this document uses an intermediate shaft which carries the pulley and the clutch coupling mechanism, as well as a cascade of two pinions to connect the freewheel to the mechanism.
- the intermediate shaft is carried by the block of the heat engine, which results in a very large footprint and a very large assembly complexity.
- the design of the invention makes it possible to obtain a very compact design and no longer requires an intermediate shaft.
- the system according to the invention comprises a free wheel which is interposed between the armature shaft of the electric motor and the movement input element of the coupling mechanism, so as to protect the electric motor against too high a rotation speed after starting the heat engine which can lead to damage to the system's rotating members.
- the freewheel output member carries the movement input member of the coupling mechanism, which further increases the compactness of the system;
- the freewheel is mounted to move axially, relative to the axially fixed pulley, under the action of the control means of the coupling mechanism to constitute a moving assembly with said movement input member;
- the freewheel is slidably mounted axially on a grooved section of the drive shaft;
- the system includes a housing which houses the electric motor and which rotates the pulley so as to constitute a compact assembly forming starter easy to assemble on a heat engine in the manner of a conventional starter;
- the free front end of the drive shaft is guided in rotation inside the pulley;
- the means for controlling the coupling mechanism are housed inside the casing;
- the drive shaft is coaxial with the armature shaft of the electric motor;
- the drive shaft is connected to the armature shaft of the electric motor by means of at least one speed reducer, in particular of the planetary gear type; -
- an element of the coupling mechanism constitutes the mobile core of the control electromagnet;
- the system includes elastic return means of said one element of the coupling mechanism to a rest position; - The return means act axially on the movable core of the control electromagnet; - There is a compression return spring which is interposed axially between the front transverse face of said one element and a stop ring carried by the drive shaft.
- the two elements of the coupling mechanism comprise two complementary sets of teeth which are capable of engaging axially one in the other for their mutual engagement and allow the coupling in rotation of the two elements;
- the movement input element is a toothed pinion and in that the movement output element is an internally toothed ring;
- - the inclination of the teeth relative to the axis is between 0 ° and 70 °;
- - the inclination of the teeth of the pinion is opposite to that of the grooves of said grooved section of the drive shaft:
- the movable assembly is closed radially to the outside by a tubular jacket made of ferro-magnetic material;
- the electromagnet is surrounded by a generally tubular ferromagnetic yoke which has an annular radial extension towards the inside flat in the form of a drilled disc, in a frustoconical variant;
- the jacket is surrounded by an electromagnetic armature of ferromagnetic material which includes an axial annular skirt and a front
- FIG. 1 a is an axial sectional view of a first embodiment of the invention in which the electromagnet acts by means of a lever
- - Figure 1b is a detail view on a larger scale which illustrates in particular the two-stage reduction gear with planetary gears
- - Figure 2 is a view similar to that of Figure 1 which illustrates a second embodiment in which the electromagnet is coaxial with the moving element comprising the free wheel
- - Figure 3 is a detail view on a larger scale of the left part of Figure 2 which illustrates an alternative embodiment.
- the starting system for driving a heat engine, or starter, 10 comprises an output shaft 12 or drive shaft which is rotated by the armature shaft 14 of an electric motor 16, here by means of two rear planetary gearboxes 18 and front 19 mounted in cascade or series, that is to say so that their reduction rate increases.
- the output shaft 12 and the armature shaft 14 are coaxial with axis X1.
- the rear free end 20 of the output shaft 12 is guided in rotation by a rear bearing 24, with the interposition of a rear guide sleeve 25.
- the satellites 36 mesh with grooves 50 carried by a front section 52 of the shaft 13 for output of movement of the planetary gear train of the rear reducer 18.
- the free front end 59 of the shaft 13 of output of the rear reducer 18 is guided in rotation in a blind axial bore 57 which is produced in the rear face of the rear free end of the drive shaft 12 with the interposition of a guide sleeve 63.
- the free front end 59 of the shaft 13 is wedged in forward translation by a wedging ball 60 which is housed in the bottom of the blind axial bore 57.
- the planetary gearbox 18 which is of identical design to that of the front gearbox 19 to standardize the components and facilitate their assembly, comprises a set of satellites 37 whose axes of rotation 39 are carried by a flange 41 of transverse orientation which is integral in translation and in rotation with the shaft 13 of movement output ent and which is fixed on the latter by crimping.
- the satellites 37 are immobilized axially in translation by a plate 43 force-fitted onto the axes 39 of the satellites 37.
- the reduction gear 18 also includes an inner gear ring 45 which is produced in one piece with an external axial annular skirt 31 fixed in the carcass or housing 48 of the starter 10.
- the satellites 37 mesh with grooves 51 carried by a front section 53 of the armature shaft 14.
- the free front end 54 of the armature shaft 14 is guided in rotation in a blind axial bore 56 which is produced in the rear face of the rear free end of the output shaft 13 with the interposition of a guide bush 58.
- the front free end 54 of the armature shaft 12 is wedged in forward translation by a wedging ball 61 which is housed in the bottom of the blind axial bore 56.
- the starter 10 also includes an electromagnetic contactor 62, of general design known in the field of motor vehicle starters, including a movable magnetic core 64, whose movements are caused by a coaxial annular winding or winding 65 of axis X2 parallel to the X1 axis, controls the axial movement of the movable assembly 28 by means of a lever 66 which is pivotally mounted about an intermediate axis Y orthogonal to the axes X1 and X2.
- the movable core 64 acts on the upper end 68 of the lever 66, when it moves towards the rear driven by the solenoid 65, so as to cause a corresponding axial displacement from back to front of the lower end 70 of the lever which is here shaped like a fork to act on the moving element 28.
- the contactor 62 is supplied with electric current to cause both the axial displacement of the moving element 28 forwards and the starting of the electric motor 16.
- the electric motor 16 rotates the armature shaft 14. The latter transmits this rotational movement to the output shaft 12 via the two consecutive reducers 19 and 18.
- the casing or housing 48 houses the set of components of the starter which, for driving a heat engine (not shown), comprises a grooved pulley 80 which is arranged outside the housing 48, and which is coaxial with axis X1 with the drive shaft 12, the free front end 22 of which is guided in rotation by the pulley 80 with the interposition of a front ball bearing 82 arranged inside the axial bore 84 which passes through the tubular body 86 of the pulley 80, the section of which front is groove externally 88 to receive a belt 89.
- the rear section 90 of the body 86 of the pulley 80 is of reduced diameter and it is mounted for rotation in the casing or housing 48 by means of a rear ball bearing 92 who is received in a concave housing 94 formed in a tubular open front end 96 of the casing or housing 48.
- the design of the pulley 80 and of the bearings 82 and 92 is such that the pulley 80 is fixed axially relative to the casing 48 along the axis X1.
- the starter 10 thus comprises, from back to front, an axial stack, of axis X1, consisting of the electric motor 16 with its armature shaft 14, the two consecutive reducers 19 and 18, the moving element 28 with free wheel 30 and the movement output pulley 80.
- the freewheel 30 forms the movable axial assembly 28 with its stepped tubular rear part 98 and the front pinion 32 between which the rolling elements 29 of the freewheel 30 are interposed.
- the fork 70 of the lever 66 acts on the rear face 100 of the part 98 which, in its rear axial rest position shown in FIG. 1a is in axial support, by its rear annular axial end 102 against a washer 104 which is in axial support towards the rear against an external radial shoulder 106 of the output shaft 12.
- the axial displacement towards the front of the movable assembly 28 with its front pinion 32 is limited by a front axial stop 110 which is here a ring mounted on tree 12 by an elastic ring 112 mounted in a groove 1 16 of the shaft 12.
- the rear part 90 of the internal bore 84 (of the axially fixed pulley 80) is internally toothed with a group of teeth to form an internally toothed crown 1 18 in which the pinion 32 with its complementary teeth 120 can penetrate axially from back to front under the action of the force applied to the mobile assembly 28 by fork 70.
- the inclination of the teeth relative to the axis of the pinion 32 is between 0 ° and 70 ° and opposite to that of the grooves 35, and their length is at least equal to 2mm.
- the coupling mechanism 32-118 it is possible to separate the rotating pulley from the freewheel 30 and therefore from the drive shaft 12 which therefore does not operate continuously for very long periods of operation and in a very restrictive environment such as that of a heat engine.
- the freewheel 30 is of known general structure with cylindrical rollers 29 of the type commonly used in output pinion starters whose performance, qualities and reliability are perfectly known and adapted to the automotive context.
- the grooves of the section 34 of the drive shaft 12 are preferably helical grooves 35 whose inclination relative to the axis is between 0 ° and 70 °.
- the freewheel movement output pinion 32 which constitutes the movement input element of the controlled coupling mechanism, has teeth 120 projecting radially outward angularly distributed evenly. These are, for example, conventional gear teeth, or as variants of the groove profiles, polygonal profiles, lobes, etc.
- the teeth 119 of the toothed ring of the pulley 80 are complementary to the teeth 120, and they can all be chamfered at their axial ends to facilitate the axial introduction of the pinion 32 into the crown 118, that is to say the clutching of the freewheel 30 and the pulley 80.
- the spring 67 for returning the movable core 64 recalls the movable assembly 28, via of the lever 66, axially rearwards against the rest stop 104, 106.
- the pulley 80 When the heat engine is started, the pulley 80 is continuously driven in rotation at a speed between 2,000 and 18,000 revolutions / minute which is a function of the speed of rotation of the engine, and of the drive ratio between the crankshaft pulley and the starter pulley 80 10.
- the coupling clutch 32, 1 18 When the coupling clutch 32, 1 18 is disengaged, only the pulley 80 and the bearings 82 and 92 rotate continuously . The other coaxial components of the starter 10 are not rotated.
- the reduction ratio between the crankshaft pulley and the starter pulley 80 is between 2.5 and 3.5 and, in order to use an electric motor whose size is similar to that of a conventional starter, the double reduction stage constituted by the two reducers 18 and 19 makes it possible to obtain a total reduction ratio of between 5 and 30, depending on the displacement of the thermal engine to be started.
- All the known devices for the supply and electrical connection of conventional starters can be used in the context of the present invention, in particular for supplying at low voltage during the period of axial engagement or clutching of the pinion 32 and the ring gear 1 18 of the pulley 80.
- the starter is even more compact with the integration of the control electromagnet coaxially with the movable assembly 28.
- the housing 94 which houses the rear bearing 92 is level and extends rearward to house the electromagnet 62 with its cylindrical tubular winding 65 which is surrounded by a cylinder head or frame 122 in one or more parts in ferro-magnetic material and whose concave internal cylindrical periphery delimits an air gap 124.
- the mobile assembly is closed radially outside by a tubular jacket 126 made of ferro-magnetic material.
- the electromagnet is offset axially forwards with respect to the moving element, with the front face 128 of the jacket set back with respect to the air gap 124.
- the other mechanical components of the starter are identical or analogous to those described above.
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Abstract
L'invention propose un système ou démarreur (10) du type dans lequel la poulie (80) est liée en rotation à un mécanisme d'accouplement (32, 118) par crabotage et à une roue libre (30) caractérisé en ce que la poulie (80) est coaxiale (X1) à l'arbre du moteur électrique (16).
Description
"Système de démarrage à poulie et courroie pour un moteur thermique de véhicule automobile"
Domaine technique de l'invention La présente invention concerne un système de démarrage pour l'entraînement d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile.
Etat de la technique Un système connu de ce type est globalement constitué d'une machine électrique qui entraîne une poulie qui entraîne une courroie qui entraîne une autre poulie solidaire du vilebrequin du moteur à combustion. La machine électrique peut être réversible en fonctionnant en moteur électrique pour provoquer le démarrage du moteur thermique, et fonctionnant en générateur de courant lorsque le moteur thermique a démarré. On a notamment proposé des conceptions faisant appel à une machine électrique réversible à courant continu qui ont été abandonnées du fait de la durée de vie insuffisante des balais, notamment du fait de la très longue durée d'utilisation en générateur de courant. On utilise ainsi désormais des machines électriques à champs tournants. Si l'on utilise uniquement la fonction de démarrage avec la machine électrique fonctionnant en moteur, il demeure possible d'utiliser une machine à courant continu mais il est alors indispensable de désaccoupler le moteur électrique de la poulie dés que le moteur thermique a démarré. Il a déjà été proposé d'intégrer une roue libre dans la poulie du système de démarrage ou dans la poulie du vilebrequin comme dans le document JP-A-2001153010. Toutefois une telle roue libre "tourne" en permanence dès que le moteur thermique a démarré, ce qui nuit à sa fiabilité, et
ceci à une vitesse comprise entre 15.000 et 18.000 tours par minute dans un environnement très contraignant. On peut faire appel à une roue libre débrayable par effet centrifuge mais elle est très coûteuse et encombrante et exige de plus une parfaite lubrification, et donc une parfaite étanchéité. Afin de désolidariser la poulie de la roue libre, on a déjà proposé dans le document US-A-6.378.479 un système de démarrage pour l'entraînement d'un moteur thermique par l'intermédiaire d'une courroie et d'au moins une poulie entraînée en rotation par un moteur électrique par l'intermédiaire d'une roue libre coaxiale à l'arbre de sortie du moteur électrique, du type dans lequel la poulie, fixe axialement est liée en rotation à un élément ou composant de sortie de mouvement coaxial qui appartient à un mécanisme d'accouplement en rotation et qui est susceptible d'être lié en rotation avec un élément ou composant d'entrée de mouvement du mécanisme d'accouplement qui est lié en rotation avec l'arbre de sortie du moteur électrique, plus précisément à l'organe de sortie de la roue libre, et du type comportant des moyens de commande du mécanisme d'accouplement par crabotage qui sont susceptibles de déplacer axialement l'un des deux éléments du mécanisme par rapport à l'autre pour provoquer temporairement leur accouplement et lier ainsi la poulie en rotation avec l'arbre de sortie du moteur électrique, par l'intermédiaire de la roue libre. Une telle conception permet de ne plus faire "tourner" en continu la roue libre. Toutefois la conception proposée dans ce document fait appel à un arbre intermédiaire qui porte la poulie et le mécanisme d'accouplement à crabots, ainsi qu'une cascade de deux pignons pour relier la roue libre au mécanisme. De plus, l'arbre intermédiaire est porté par le bloc du moteur thermique, ce qui aboutit à un très grand encombrement et à une très grande complexité de montage.
Objet de l'invention Afin de remédier à ces inconvénients, l'invention propose un système de démarrage du type mentionné précédemment, caractérisé en ce que la poulie est coaxiale à l'arbre d'entraînement. Ainsi, tout en conservant les avantages inhérents à la chaîne cinématique permettant de désolidariser la poulie du système, la conception de l'invention permet d'obtenir une très grande compacité et ne nécessite plus d'arbre intermédiaire. Selon une autre caractéristique, le système selon l'invention comporte une roue libre qui est interposée entre l'arbre d'induit du moteur électrique et l'élément d'entrée de mouvement du mécanisme d'accouplement, de manière à protéger le moteur électrique contre une vitesse de rotation trop élevée après le démarrage du moteur thermique pouvant aboutir à des dégradations des organes tournants du système. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - l'organe de sortie de la roue libre porte l'organe d'entrée de mouvement du mécanisme d'accouplement, ce qui augmente encore la compacité du système ; - la roue libre est montée mobile axialement, par rapport à la poulie fixe axialement, sous l'action des moyens de commande du mécanisme d'accouplement pour constituer un équipage mobile avec ledit organe d'entrée de mouvement ; - la roue libre est montée coulissante axialement sur un tronçon cannelé de l'arbre d'entraînement ; - le système comporte un carter qui loge le moteur électrique et qui porte à rotation la poulie de manière à constituer un ensemble compact formant démarreur facile à assembler sur un moteur thermique à la manière d'un démarreur conventionnel ; - l'extrémité libre avant de l'arbre d'entraînement est guidée en rotation à l'intérieur de la poulie ; - les moyens de commande du mécanisme d'accouplement sont logés à l'intérieur du carter ;
- l'arbre d'entraînement est coaxial à l'arbre d'induit du moteur électrique ; - l'arbre d'entraînement est relié à l'arbre d'induit du moteur électrique par l'intermédiaire d'au moins un réducteur de vitesse, notamment du type à train épicycloïdal ; - les moyens de commande du mécanisme d'accouplement, par déplacement axial de l'un de ses deux éléments, comportent un électroaimant de commande dont le noyau mobile se déplace selon un axe parallèle à celui du mécanisme d'accouplement ; - le système comporte un levier de renvoi de mouvement sur lequel agit le noyau mobile de l'électroaimant de commande, qui est monté basculant autour d'un axe orthogonal à l'axe de déplacement du noyau et à l'axe du mécanisme d'accouplement, et qui agit sur ledit un élément du mécanisme d'accouplement ; - ledit un élément du mécanisme d'accouplement constitue le noyau mobile de l'électroaimant de commande ; - le système comporte des moyens de rappel élastique dudit un élément du mécanisme d'accouplement vers une position de repos ; - les moyens de rappel agissent axialement sur le noyau mobile de l'électroaimant de commande ; - il est prévu un ressort de rappel de compression qui est interposé axialement entre la face transversale avant dudit un élément et un anneau de butée porté par l'arbre d'entraînement. - les deux éléments du mécanisme d'accouplement comportent deux ensembles complémentaires de dents qui sont susceptibles de s'engager axialement l'un dans l'autre pour leur engrènement mutuel et permettre l'accouplement en rotation des deux éléments ; - l'élément d'entrée de mouvement est un pignon denté et en ce que l'élément de sortie de mouvement est une couronne dentée intérieurement ; - l'inclinaison des dents par rapport à l'axe est comprise entre 0° et 70° ;
- l'inclinaison des dents du pignon est opposée à celle des cannelures dudit tronçon cannelé de l'arbre d'entraînement : - l'équipage mobile est fermé radialement à l'extérieur par une chemise tubulaire en matériau ferro-magnétique ; - l'électroaimant est entouré d'une culasse ferromagnétique globalement tubulaire qui comporte un prolongement annulaire radial vers l'intérieur plat en forme de disque percé, en variante tronconique ; - la chemise est entourée d'une armature électro- magnétique en matériau ferromagnétique qui comporte une jupe annulaire axiale et un disque annulaire avant.
Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre pour la compréhension de laquelle dans on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 a est une vue en coupe axiale d'un premier mode de réalisation de l'invention dans lequel l'électroaimant agit par l'intermédiaire d'un levier ; - la figure 1 b est une vue de détails à plus grande échelle qui illustre notamment le réducteur à deux étages à trains épicycloïdaux ; - la figure 2 est une vue analogue à celle de la figure 1 qui illustre un deuxième mode de réalisation dans lequel l'électroaimant est coaxial à l'équipage mobile comportant la roue libre ; - la figure 3 est une vue de détail à plus grande échelle de la partie gauche de la figure 2 qui illustre une variante de réalisation.
Description de modes de réalisation préférentiels de l'invention
Dans la suite de la description une orientation d'avant en arrière sera utilisée, elle correspond à l'orientation de gauche à droite conformément à la figure 1 a. Le système de démarrage pour l'entraînement d'un moteur thermique, ou démarreur, 10 comporte un arbre de sortie 12 ou arbre d'entraînement qui est entraîné en rotation par l'arbre d'induit 14 d'un moteur électrique 16, ici par l'intermédiaire de deux réducteurs à train épicycloïdal arrière 18 et avant 19 montés en cascade ou série, c'est à dire de manière que leur taux de réduction se multiplient. L'arbre de sortie 12 et l'arbre d'induit 14 sont coaxiaux d'axe X1 . L'extrémité libre arrière 20 de l'arbre de sortie 12 est guidée en rotation par un palier arrière 24, avec interposition d'une douille de guidage arrière 25. Un équipage mobile 28 comprend une roue libre arrière 30 qui entraîne un pignon avant 32. L'équipage mobile 28 est monté coulissant axialement sur un tronçon intermédiaire cannelé 34 de l'arbre de sortie 12 de façon à être solidaire de ce dernier en rotation. Le réducteur à train épicycloïdal avant 19 comporte un ensemble de satellites 36 dont les axes de rotation 38 sont portés par un flasque 40 d'orientation transversale qui est solidaire en translation et en rotation de l'arbre de sortie 12 et qui est fixé sur ce dernier par sertissage. Les satellites 36 sont immobilisés axialement en translation par une plaque 42 emmanchée à force sur les axes 38 des satellites 36. Le réducteur 19 comporte aussi une couronne à denture intérieure 44 qui est réalisée en une seule pièce avec une jupe annulaire axiale externe 33 fixée dans la carcasse ou boîtier 48 du démarreur 10.
Les satellites 36 engrènent avec des cannelures 50 portées par un tronçon avant 52 de l'arbre 13 de sortie de mouvement du train épicycloïdal du réducteur arrière 18. L'extrémité libre avant 59 de l'arbre 13 de sortie du réducteur arrière 18 est guidée en rotation dans un perçage axial borgne 57 qui est réalisé dans la face arrière de l'extrémité libre arrière de l'arbre d'entraînement 12 avec interposition d'une douille de guidage 63. L'extrémité libre avant 59 de l'arbre 13 est calée en translation vers l'avant par une bille de calage 60 qui est logée dans le fond du perçage axial borgne 57. Le réducteur à train épicycloïdal 18 qui est de conception identique à celle du réducteur avant 19 pour standardiser les composants et faciliter leur assemblage, comporte un ensemble de satellites 37 dont les axes de rotation 39 sont portés par un flasque 41 d'orientation transversale qui est solidaire en translation et en rotation de l'arbre 13 de sortie de mouvement et qui est fixé sur ce dernier par sertissage. Les satellites 37 sont immobilisés axialement en translation par une plaque 43 emmanchée à force sur les axes 39 des satellites 37. Le réducteur 18 comporte aussi une couronne à denture intérieure 45 qui est réalisée en une seule pièce avec une jupe annulaire axiale 31 externe fixée dans la carcasse ou boîtier 48 du démarreur 10. Les satellites 37 engrènent avec des cannelures 51 portées par un tronçon avant 53 de l'arbre d'induit 14. L'extrémité libre avant 54 de l'arbre d'induit 14 est guidée en rotation dans un perçage axial borgne 56 qui est réalisé dans la face arrière de l'extrémité libre arrière de l'arbre de sortie 13 avec interposition d'une douille de guidage 58. L'extrémité libre avant 54 de l'arbre d'induit 12 est calée en translation vers l'avant par une bille de calage 61 qui est logée dans le fond du perçage axial borgne 56.
Le démarreur 10 comporte aussi un contacteur électromagnétique 62, de conception générale connue dans le domaine des démarreurs de véhicule automobile, dont un noyau magnétique mobile 64, dont les déplacements sont provoqués par un bobinage ou enroulement annulaire coaxial 65 d'axe X2 parallèle à l'axe X1 , commande le déplacement axial de l'équipage mobile 28 par l'intermédiaire d'un levier 66 qui est monté basculant autour d'un axe intermédiaire Y orthogonal aux axes X1 et X2. Le noyau mobile 64 agit sur l'extrémité supérieure 68 du levier 66, lorsqu'il se déplace vers l'arrière entraîné par le solénoïde 65, de manière à provoquer un déplacement axial correspondant d'arrière en avant de l'extrémité inférieure 70 du levier qui est ici conformée en fourche pour agir sur l'équipage mobile 28. On alimente le contacteur 62 en courant électrique pour provoquer à la fois le déplacement axial de l'équipage mobile 28 vers l'avant et la mise en marche du moteur électrique 16. Le moteur électrique 16 entraîne en rotation l'arbre d'induit 14. Celui-ci transmet ce mouvement de rotation à l'arbre de sortie 12 par l'intermédiaire des deux réducteurs consécutifs 19 et 18. Le carter ou boîtier 48 loge l'ensemble des composants du démarreur qui, pour l'entraînement d'un moteur thermique (non représenté), comporte une poulie rainurée 80 qui est agencée à l'extérieur du boîtier 48, et qui est coaxiale d'axe X1 avec l'arbre d'entraînement 12 dont l'extrémité libre avant 22 est guidée en rotation par la poulie 80 avec interposition d'un roulement à billes avant 82 agencé à l'intérieur de l'alésage axial 84 qui traverse le corps tubulaire 86 de la poulie 80 dont le tronçon avant est rainure extérieurement 88 pour recevoir une courroie 89. Le tronçon arrière 90 du corps 86 de la poulie 80 est de diamètre réduit et il est monté à rotation dans le carter ou boîtier 48 par l'intermédiaire d'un roulement arrière à billes 92 qui est
reçu dans un logement concave 94 formé dans une extrémité avant ouverte tubulaire 96 du carter ou boîtier 48. La conception de la poulie 80 et des roulements 82 et 92 est telle que la poulie 80 est fixe axialement par rapport au carter 48 selon l'axe X1. Le démarreur 10 comporte ainsi, d'arrière en avant, un empilage axial, d'axe X1 , constitué du moteur électrique 16 avec son arbre d'induit 14, les deux réducteurs consécutifs 19 et 18, l'équipage mobile 28 à roue libre 30 et la poulie de sortie de mouvement 80. La roue libre 30 forme l'équipage axial mobile 28 avec sa partie arrière tubulaire étagée 98 et le pignon avant 32 entre lesquels sont interposés les éléments roulants 29 de la roue libre 30. La fourchette 70 du levier 66 agit sur la face arrière 100 de la partie 98 qui, dans sa position axiale arrière de repos représentée à la figure 1 a est en appui axial, par son extrémité axiale annulaire arrière 102 contre une rondelle 104 qui est en appui axial vers l'arrière contre un epaulement radial extérieur 106 de l'arbre de sortie 12. Les déplacement axiaux vers l'avant de l'équipage mobile 28 avec son pignon avant 32 sont limités par une butée axiale avant 110 qui est ici un jonc monté sur l'arbre 12 par un anneau élastique 112 monté dans une gorge 1 16 de l'arbre 12. Pour constituer un mécanisme commandé d'accouplement en rotation, ou embrayage, avec le pignon denté 32, la partie arrière 90 de l'alésage interne 84 (de la poulie fixe axialement 80) est dentée intérieurement avec un groupe de dents pour constituer une couronne dentée intérieurement 1 18 dans laquelle le pignon 32 avec ses dents complémentaires 120 peut pénétrer axialement d'arrière en avant sous l'action de l'effort appliqué à l'équipage mobile 28 par la fourchette 70.
L'inclinaison des dents par rapport à l'axe du pignon 32 est comprise entre 0° et 70° et opposée à celle des cannelures 35, et leur longueur est au moins égale à 2mm. Grâce au mécanisme d'accouplement 32-118, il est possible de désolidariser la poulie en rotation de la roue libre 30 et donc de l'arbre d'entraînement 12 qui ne fonctionne donc pas en continu pendant de très longues périodes de fonctionnement et dans un environnement très contraignant tel que celui d'un moteur thermique. La roue libre 30 est de structure générale connue à galets cylindriques 29 du type couramment utilisé dans les démarreurs à pignon de sortie dont les performances, les qualités et la fiabilité sont parfaitement connues et adaptées au contexte automobile.
De plus, une telle roue libre est de coût réduit et ne nécessite qu'une lubrification réduite. Les cannelures du tronçon 34 de l'arbre d'entraînement 12 sont de préférence des cannelures hélicoïdales 35 dont l'inclinaison par rapport à l'axe est comprise entre 0° et 70°. Le pignon 32 de sortie de mouvement de la roue libre, qui constitue l'élément d'entrée de mouvement du mécanisme commandé d'accouplement, comporte des dents 120 en saillie radialement vers l'extérieur réparties angulairement de manière régulière. Ce sont par exemple des dents d'engrenage "classiques, ou à titre de variantes des profils de cannelures, des profils polygonaux, des lobes, etc. Les dents 119 de la couronne dentée de la poulie 80 sont complémentaires des dents 120, et elles peuvent toutes être chanfreinées à leurs extrémités axiales pour faciliter l'introduction axiale du pignon 32 dans la couronne 118, c'est à dire le crabotage de la roue libre 30 et de la poulie 80. Lorsque l'alimentation de l'actionneur linéaire que constitue le contacteur 62 est coupée, le ressort 67 de rappel du noyau mobile 64 rappelle l'équipage mobile 28, par l'intermédiaire
du levier 66, axialement vers l'arrière contre la butée de repos 104, 106. Lorsque le moteur thermique est démarré, la poulie 80 est entraînée en permanence en rotation une vitesse comprise entre 2.000 et 18.000 tours/minute qui est fonction du régime de rotation du moteur, et du rapport d'entraînement entre la poulie du vilebrequin et la poulie 80 du démarreur 10. Lorsque l'embrayage d'accouplement 32, 1 18 est débrayé, seule la poulie 80 et les roulements 82 et 92 tournent en permanence. Les autres composants coaxiaux du démarreur 10 ne sont pas entraînés en rotation. Avantageusement, le rapport de réduction entre la poulie de vilebrequin et la poulie 80 du démarreur est compris entre 2,5 et 3,5 et, afin d'utiliser un moteur électrique dont le dimensionnement est analogue à celui d'un démarreur conventionnel, le double étage de réduction constitué par les deux réducteurs 18 et 19 permet d'obtenir un rapport total de réduction compris entre 5 et 30, en fonction de la cylindrée du moteur thermique à démarrer. Tous les dispositifs connus pour l'alimentation et le raccordement électrique des démarreurs conventionnels peuvent être utilisés dans le cadre de la présente invention, en particulier pour l'alimentation sous faible tension pendant la période d'engagement axial ou de crabotage du pignon 32 et de la couronne dentée 1 18 de la poulie 80. Dans le second mode de réalisation illustré à la figure 2, le démarreur est encore plus compact avec l'intégration de l'électroaimant de commande coaxialement à l'équipage mobile 28. A cet effet, le logement 94 qui loge le roulement arrière 92 est étage et se prolonge vers l'arrière pour loger l'électroaimant 62 avec son bobinage tubulaire cylindrique 65 qui est entouré d'une culasse ou armature 122 en une ou plusieurs parties en
matériau ferro-magnétique et dont la périphérie cylindrique interne concave délimité un entrefer 124. L'équipage mobile est fermé radialement à l'extérieur par une chemise tubulaire 126 en matériau ferro-magnétique. Au repos, et comme on peut le voir à la figure 2, l'électroaimant est décalé axialement vers l'avant par rapport à l'équipage mobile, avec la face avant 128 de la chemise en retrait par rapport à l'entrefer 124. Les autres composants mécaniques du démarreur sont identiques ou analogues à ceux décrits précédemment. Le ressort de rappel 67 est ici un ressort à boudin de compression qui est interposé axialement entre la face transversale avant du pignon 32 et l'anneau de butée 1 18. Ainsi, seule la longueur axiale totale du démarreur est très légèrement augmentée. Lorsque l'enroulement ou bobine 65 est alimenté en courant électrique, un champ électromagnétique se forme qui provoque une attraction de la chemise 126, et donc de l'équipage mobile 28. Lors de ce mouvement axial vers l'avant, le ressort 67 est comprimé jusqu'à ce que la face transversale avant 130 du pignon 32 vienne en appui contre la face transversale arrière 132 du prolongement tubulaire de la butée 118 qui loge le ressort 67. On provoque ainsi l'accouplement du pignon 32 et de la roue libre 30 avec la poulie 80. Dans la variante de réalisation de la figure 3, la pièce avant de la culasse ferromagnétique 122 comporte un prolongement annulaire radial 134 vers l'intérieur qui est ici en forme de disque percé, tronconique à titre de variante non représentée. De même, la chemise 126 est entourée d'une armature ou culasse électromagnétique 136 en matériau ferromagnétique qui comporte une jupe annulaire axiale 138 et un disque annulaire avant 140 qui est fixé dans une gorge 142 du pignon 32. Le
disque est plat ou tronconique pour être complémentaire du prolongement 134. Bien entendu, la distance axiale entre les faces transversales arrière 135 et avant 141 des prolongements 134 et 140 est supérieure à la course axiale d'accouplement ou d'embrayage de manière à éviter toute usure par frottement. L'armature 136 peut faire fonction de couvercle de fermeture de la roue libre 30 en supprimant la pièce 126. Les épanouissements polaires 134 et 140 permettent d'obtenir, dans un encombrement réduit, une force importante d'attraction électromagnétique et de maintien en position de "travail" ou d'accouplement par crabotage. Avantageusement, pour la commande du démarrage du démarreur illustré aux figures 2 et 3, l'enroulement 65 est branché en parallèle avec le moteur électrique 16, par l'intermédiaire d'un relais qui est commandé par la clef de contact du véhicule ou par le dispositif qui en fait fonction. Il est aussi possible d'alimenter séparément la bobine 65, notamment pour actionner l'électroaimant avant la mise en rotation du moteur électrique afin de faciliter l'accouplement par crabotage. Outre sa compacité "coaxiale", cette conception illustrée aux figures 2 et 3 procure une très bonne protection contre les courts-circuits et les risques d'incendie qui en découlent car le démarreur complet, ainsi que son câble électrique d'alimentation, sont totalement hors de tension en dehors des phases de démarrage.
Claims
REVENDICATIONS 1. Système (10) de démarrage pour l'entraînement d'un moteur thermique de véhicule automobile par l'intermédiaire d'une courroie (89) et d'au moins une poulie (80) entraînée en rotation par un moteur électrique (16), du type dans lequel la poulie (80), fixe axialement, est liée en rotation à un élément (118) coaxial de sortie de mouvement qui appartient à un mécanisme (32, 118) d'accouplement en rotation et qui est susceptible d'être lié en rotation avec un élément (32) d'entrée de mouvement du mécanisme d'accouplement (32, 118) qui est lié en rotation avec un arbre (12) d'entraînement lié en rotation avec l'arbre d'induit (14) du moteur électrique (16), et du type comportant des moyens (64, 65, 66, 70, 30) de commande du mécanisme d'accouplement (32, 1 18) qui sont susceptibles de déplacer axialement l'un (32) des deux éléments du mécanisme d'accouplement (32, 118) par rapport à l'autre (118) vers une position active pour provoquer temporairement leur accouplement et lier ainsi la poulie (80) en rotation avec l'arbre d'entraînement (12), caractérisé en ce que la poulie (80) est coaxiale (X1 ) à l'arbre d'entraînement (12). 2. Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte une roue libre (30) qui est interposée entre l'arbre d'induit (14) du moteur électrique (16) et l'élément (32) d'entrée de mouvement du mécanisme d'accouplement (32, 1 18). 3. Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'organe de sortie de la roue libre (30) porte l'organe (32) d'entrée de mouvement du mécanisme d'accouplement (32, 1 18). 4. Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la roue libre (30) est montée mobile axialement, par rapport à la poulie (80) fixe axialement, sous l'action desdits moyens de commande du mécanisme d'accouplement pour
constituer un équipage mobile avec ledit organe (32) d'entrée de mouvement. 5. Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la roue libre (30) est montée coulissante axialement sur un tronçon cannelé (34) de l'arbre d'entraînement (12). 6. Système selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comporte un carter (48) qui loge le moteur électrique (16) et qui porte à rotation la poulie (80). 7. Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'extrémité libre avant (22) de l'arbre d'entraînement
(12) est guidée en rotation à l'intérieur (84) de la poulie (80). 8. Système selon la revendications 6, caractérisé en ce que les moyens de commande du mécanisme d'accouplement sont logés à l'intérieur dudit carter (48). 9. Système selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'arbre d'entraînement (12) est coaxial (X1 ) à l'arbre d'induit (14) du moteur électrique (16). 10. Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'arbre d'entraînement (12) est relié à l'arbre d'induit (14) du moteur électrique (16) par l'intermédiaire d'au moins un réducteur de vitesse (18, 19), notamment du type à train épicycloïdal. 11. Système selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les moyens de commande du mécanisme d'accouplement (32, 118), par déplacement axial de l'un (32) de ses deux éléments (32, 118), comportent un électroaimant de commande (62) dont le noyau mobile (64) se déplace selon un axe parallèle (X2) à celui du mécanisme d'accouplement (32, 1 18). 12. Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte un levier (66) de renvoi de mouvement sur lequel agit le noyau mobile (64) de l'électroaimant de commande, qui est monté basculant autour d'un axe (Y) orthogonal à l'axe (X2) de déplacement du noyau (64) et à l'axe (X1 ) du mécanisme
d'accouplement (32, 118), et qui agit sur ledit un élément (32) du mécanisme d'accouplement. 13. Système selon la revendication 11 , caractérisé en ce que le ledit un élément (32) du mécanisme d'accouplement (32, 1 18) constitue le noyau mobile de l'électroaimant de commande. 14. Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (67) de rappel élastique dudit un élément (32) du mécanisme d'accouplement (32, 1 18) vers une position de repos. 15. Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que lesdits moyens de rappel (67) agissent axialement sur le noyau mobile (64) de l'électroaimant de commande. 16. Système selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il comporte un ressort de rappel (67) de compression qui est interposé axialement entre la face transversale avant dudit un élément (32) et un anneau de butée (118) porté par l'arbre d'entraînement (12). 17. Système selon la revendication 1 , caractérisé en ce que lesdits deux éléments (32, 1 18) du mécanisme d'accouplement comportent deux ensembles complémentaires de dents (120, 119) qui sont susceptibles de s'engager axialement l'un dans l'autre pour leur engrènement mutuel et permettre l'accouplement en rotation des deux éléments (32, 1 18). 18. Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'élément d'entrée de mouvement (32) est un pignon denté et en ce que l'élément de sortie de mouvement (1 18) est une couronne dentée intérieurement. 19. Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'inclinaison des dents par rapport à l'axe est comprise entre 0° et 70°. 20. Système selon la revendication précédente prise en combinaison avec la revendication 5, caractérisé en ce que l'inclinaison des dents du pignon (32) est opposée à celle des
cannelures (35) dudit tronçon cannelé (34) de l'arbre d'entraînement (12). 21. Système selon la revendication 13 prise en combinaison avec la revendication 3, caractérisé en ce que l'équipage mobile est fermé radialement à l'extérieur par une chemise tubulaire (126) en matériau ferro-magnétique. 22. Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'électroaimant (62) est entouré d'une culasse ferromagnétique (122) globalement tubulaire qui comporte un prolongement annulaire radial (134) vers l'intérieur plat en forme de disque percé, en variante tronconique. 23. Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la chemise (126) est entourée d'une armature électromagnétique (136) en matériau ferromagnétique qui comporte une jupe annulaire axiale (138) et un disque annulaire avant (140).
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