EP3325798B1 - Starter drive of a vehicle - Google Patents
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- EP3325798B1 EP3325798B1 EP16750980.1A EP16750980A EP3325798B1 EP 3325798 B1 EP3325798 B1 EP 3325798B1 EP 16750980 A EP16750980 A EP 16750980A EP 3325798 B1 EP3325798 B1 EP 3325798B1
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- 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
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- F02N15/067—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 comprising an electro-magnetically actuated lever
Definitions
- the present invention relates to the field of starters and in particular starters for motor vehicles.
- a starter comprises a launcher on which is mounted a pinion intended to mesh with a crown of a heat engine, an electric motor intended to drive the pinion in rotation and a contactor intended to move the launcher in axial translation via a fork to allow the pinion to move towards the crown.
- Patent applications FROM 10 2012 210684 A1 , DE 10 2006 007281 A1 , FROM 10 2011 085279 A1 And US 2010/257975 A1 are very interesting representatives of the prior art.
- the elastic member is mounted, in its rest position, so that the pinion is preloaded with a load of between 55 N and 65 N.
- the pinion has a mass of between 40 g and 110 g, in particular of the order of 60 g, and in which the launcher has a mass of between 250 g and 420 g, in particular of 'order of 320 g.
- the pinion has a travel between the stopping element and the shoulder of between 2 mm and 6 mm, in particular equal to 4 mm.
- a stroke of less than 2 mm does not allow optimal use of the elastic member which would not provide sufficient acceleration to the pinion.
- a stroke greater than 6 mm would increase the axial bulk of the machine without improving the usefulness of the elastic member.
- the elastic member has a stiffness of between 2000 N/m and 10000 N/m.
- the elastic member is a spring, in particular a helical spring.
- the spring has a number of turns of between two and four.
- the pinion is mounted movable between a front position in which the pinion is in support with a stopping element and a rear position in which the pinion is in support against a stop and compresses the member elastic against the shoulder.
- the present invention also relates to a motor vehicle starter comprising a launcher as described above.
- the elastic member is arranged so that, when the elastic member is in the compressed position, the pinion is at a distance of at least 2 mm from the stopping element and is distant of the shoulder.
- the starter comprises at least one tooth-tooth spring arranged at a contactor and adapted to exert an axial force on the pinion via a fork and in which the force exerted by the elastic member on the pinion, in its rest position, is greater than the force exerted by said tooth-tooth spring on said pinion.
- the “front part” of the launcher or starter corresponds to the part located on the side of the motor ring gear and the “rear part” corresponds to the part opposite the motor ring gear.
- a “forward” direction corresponds to a direction towards the “front part” of the launcher or starter.
- the starter 1 comprises a launcher 3, an electric motor 7 intended to drive the launcher 3 in rotation, a contactor 13 intended to drive the launcher 3 in translation by means of a fork 21.
- the electric motor 7 comprises a cylinder head 9, a rotor and a stator.
- the contactor 13 comprises at least one coil 15 allowing, when powered, to move a mobile part of a magnetic core or mobile core 17 in translation towards a fixed part 16 of the magnetic core inside an air gap 19
- a pickup coil and a holding coil, the pickup coil being used in addition to the holding coil to move the mobile core 17, then when the air gap 19 is closed,.
- the holding coil is used alone to hold the movable core 17 close to the fixed part 16 of the magnetic core.
- the contactor 13 also comprises a rod 18 movable in translation relative to the movable core 17 of the contactor 13.
- a spring called a tooth-tooth spring 20 is positioned at the interface between the movable core 17 and the rod 18.
- the rod 18 is therefore movable relative to the movable core between a first position in which the tooth-tooth spring 20 is relaxed and a second position in which the tooth-tooth spring 20 is compressed.
- the tooth-tooth spring 20 has, for example, a stiffness of approximately 11 N/mm and a length at rest of the order of 22 mm and is mounted with a preload of approximately 45 N.
- the contactor 13 may also include other springs configured to return the mobile core 17 to the initial position, that is to say at a distance from the fixed part 16 when the coil 15 is no longer powered.
- the rod 18 is attached to a first end of the fork 21.
- the connection between the rod 18 and the fork 21 can be made by any suitable means to transmit the force or the torque between the fork 21 and the rod 18 such as for example a pivot connection made by a screw-nut assembly.
- the fork 21 is configured to tilt around an axis of rotation located at its central part.
- the fork 21 also includes a second end, opposite its first end with respect to the central part, intended to come into contact with the launcher 3 to allow axial movement of the launcher 3 when the coil 15 of the contactor is powered.
- the lever arm of the fork 21 has for example a ratio of a distance between the first end and the axis of rotation to the distance between the second end and the axis of rotation equal to 1.5.
- the stroke of the launcher 3 is therefore equal to approximately 1.5 times the stroke of the rod 18 of the contactor 13.
- the launcher 3 is driven in rotation by the electric motor 7 located at the rear of the launcher 3.
- the rotation of the launcher 3 is, here, carried out via a reducing ring 11 arranged at the front end of the cylinder head 9.
- the launcher 3 is therefore mobile in rotation and in translation.
- the rotation drive is carried out by the electric motor 7 and the translation drive is carried out by the contactor 13 via the fork 21.
- the launcher 3 is shown in more detail on the figure 2 .
- the launcher 3 comprises a sleeve 23 mounted movable in rotation and in axial translation on a shaft 25 via bearings 27, for example needle bearings.
- the shaft 25 extends along an axis 6.
- the front part of the socket 23 is therefore the part located on the side of the motor ring gear 6 and the rear part of the socket 23 is the part of the socket 23 located on the side of the electric motor 7.
- the socket 23 comprises a stopping element 33 disposed in front of the pinion 5 and a shoulder 29 disposed behind the pinion 5.
- the stopping element 33 is for example a circlip placed in a groove of the socket 23.
- An elastic member 31 for example a helical spring or an elastomer, is arranged around the axis of the sleeve 23 and bears on the one hand against the shoulder 29 of the sleeve 23 and on the other hand against the pinion 5.
- elastic member 31 allows, by compressing, a translational movement of the sleeve 23 when the pinion 5 is in tooth-to-tooth position with the motor ring gear 6, that is to say when the teeth of the pinion 5 are in contact with the teeth of the motor crown 6 without there being any gear between the two.
- the shoulder 29 comprises, for example, an axial projection such as a stop 37 against which the pinion 5 bears.
- the stop 37 makes it possible to avoid excessive compression of the elastic member 31 which could damage it.
- the stop 37 is for example made by one or more studs or by a circular element.
- the stop 37 extends axially from a front face of the shoulder 29.
- the stop 37 extends, for example, between the elastic member 31 and the sleeve 23.
- the pinion 5 is mobile between a front position in which it rests against the stopping element 33 and a rear position in which it comes into contact with the stop 37.
- the distance between the front position and the rear position of the pinion 5 defines the stroke of pinion 5 relative to socket 23.
- Numerical simulations have made it possible to define that the optimal stroke of pinion 5 is between 2mm and 6mm, in particular 4mm.
- the sleeve is itself movable in axial translation relative to the shaft 25 between a position disengaged with the motor ring gear 6 and a position engaged with said ring gear. In the engaged position, the sleeve 23 rests on a stop 38 placed on a front part of the shaft 25.
- the numerical simulations make it possible to identify and determine the value of the influence parameters making it possible to optimize the gearing of the pinion 5 with the motor ring gear 6 and thus to determine the optimal characteristics of the elastic member 31.
- Optimization criteria for the gearing of pinion 5 on motor ring gear 6 are defined. These criteria include for example the engagement time of the pinion 5 on the motor ring gear 6.
- the result of the numerical simulations depends on the characteristics of the launcher 3, in particular the weight of the launcher 3 or the size of the pinion 5.
- the same elastic member 31 can be used for several types of launcher 3 so that an average can be carried out on the characteristics of different launchers 3 to obtain the characteristics of the elastic member 31 allowing almost -optimal for different launchers.
- the elastic member 31 is configured so that the preload exerted on the pinion 5 in the rest position against the stopping element 33 is between 40 N and 80 N and preferably between 55 N and 65 N.
- the pinion 5 has, here, a mass of between 40 g and 110 g, in particular of the order of 60 g, and the launcher 3 (comprising the pinion 5) has a mass of between 250 g and 420 g, in particular of the order of 320 g.
- the stiffness and preload values of the elastic member 31 can therefore be adapted as a function of the mass of the launcher 3.
- the number of turns of the elastic member 31 is for example between 2 and 4.
- the elastic member 31 can be formed by several elastic elements such as for example several helical springs or several elastomers or even a combination of springs and elastomers, the different springs or elastomers being able to have stiffnesses and/or or different lengths and/or strokes and be assembled in series or in parallel.
- FIG 3 represents the starting position of starter 1 when stopped.
- the coil 15 of the contactor 13 is energized, which causes the moving part or mobile core 17 to move towards the fixed part 16 of the magnetic core.
- the movement of the mobile core 17 causes the tilting of the fork 21 and the movement of the launcher 3 towards the front and therefore of the pinion 5 towards the motor ring gear 6 as shown in the Figure 4 .
- pinion 5 comes into contact with motor ring gear 6, two cases can arise.
- the pinion 5 arrives directly in a gear interval of the motor ring gear 6 and can therefore mesh directly with the motor ring gear 6.
- this first case is relatively rare, particularly in the case of starting hot since the motor ring 6 is rotating.
- the inertia of the launcher 3 then causes the compression of the elastic member 31 which absorbs this energy.
- the elastic member 31 is compressed (the pinion 5 does not necessarily reach the stop 37), as the movable core 17 continues to move towards the fixed part 16, the tooth-tooth spring 20 is then compressed as shown in the figure. figure 5 .
- the compressions of the elastic member 31 and the tooth-tooth spring 20 can be done simultaneously. However, the compression of the elastic member 31 is faster than that of the tooth-tooth spring 20.
- the mobile core 17 then continues to move, independently of the pinion 5 due to the crushing of the tooth-tooth pinion 20, until it comes to rest on the fixed core 16.
- the fixed core 16 pushes a mobile contact which comes into contact with electrical terminals so as to create the conjunction of the contactor 13 in order to power the electric motor 7.
- the electric motor 7 then causes the rotation of the launcher 3 around the axis x.
- gear interval we mean a position of the pinion 5 where its teeth are opposite a space between two successive teeth of the motor ring gear 6. Indeed, before the electric motor 7 reaches its full rotation speed, the pinion 5 rotates at low speed which allows it to position itself in this gear interval.
- an elastic member 31 configured to apply a preload of between 40 N and 80 N to the pinion 5 makes it possible to improve the gearing of the pinion 5 with the motor ring gear 6.
- the elastic member 31 therefore makes it possible to 'engage the gear by engaging the teeth of the pinion 5 with the teeth of the motor ring gear 6 and the tooth-tooth spring 20 allows this gear to be completed.
- the prestressing of the elastic member 31 makes it possible to obtain sufficient force to allow the pinion 5 to quickly enter into gear with the motor ring gear 6 when a gear gap occurs, regardless of the movement of the motor ring gear (when stationary, rotation in one direction or in the opposite direction).
- the present invention therefore makes it possible, through a configuration of the elastic member 31 and the pinion 5, which does not require additional costs, to obtain faster and more fluid gearing of the pinion 5 on the motor ring gear 6, avoiding rebounds. of the pinion, and thus reduce the wear of the pinion 5 and the motor ring gear 6 as well as the noise emitted by the starter 1 when starting.
- the elastic member 31 therefore acts in addition to the tooth-tooth spring 20 to allow effective gearing of the pinion 5 with the motor ring gear 6.
- FIG 8 illustrates the level of efficiency of the gear on a sample of a pinion and a crown as a function of the level of preload of the pinion for different value of stiffness of the elastic member.
- a pinion of the starters of the prior art generally has a preload with a load of the order of 30 N. It is therefore clear that this level of preload of the pinion has an effectiveness of the order of 0.5 which is significantly lower than the solution proposed in a starter as previously described with reference to the present invention.
- the invention finds applications in particular in the field of starters for thermal engines and in particular for thermal engines of motor vehicles but it could also be applied to any type of starter.
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Description
La présente invention concerne le domaine des démarreurs et notamment les démarreurs pour véhicule automobile.The present invention relates to the field of starters and in particular starters for motor vehicles.
Un démarreur comprend un lanceur sur lequel est monté un pignon destiné à s'engrener avec une couronne d'un moteur thermique, un moteur électrique destiné à entraîner le pignon en rotation et un contacteur destiné à déplacer en translation axiale le lanceur via une fourchette pour permettre le déplacement du pignon vers la couronne.A starter comprises a launcher on which is mounted a pinion intended to mesh with a crown of a heat engine, an electric motor intended to drive the pinion in rotation and a contactor intended to move the launcher in axial translation via a fork to allow the pinion to move towards the crown.
L'un des problèmes majeurs des démarreurs est d'assurer un bon engrenage du pignon avec la couronne. Effectivement, en fonction de l'état du moteur thermique, le mouvement de la couronne diffère, ce qui augmente le risque d'un engrenage plus long ou incomplet. En effet, dans le cas d'un démarrage à froid, la couronne est immobile lors de l'engrenage mais dans le cas d'un démarrage à chaud (cas courant avec les mécanismes « stop and start » qui permettent d'arrêter le moteur thermique lorsque le véhicule est à l'arrêt, notamment en raison des conditions de circulation (embouteillages, feux de circulation...)), la couronne peut encore être en rotation lors de l'engrenage. De plus, dans le cas des démarrages à chaud, la couronne peut tourner dans le sens de rotation du pignon mais peut également tourner en sens inverse lors de la phase de balancement précédant l'arrêt de la couronne ce qui rend encore plus difficile l'engrenage du pignon avec la couronne. Si le couple est transmis au pignon par le moteur électrique avant l'engrenage du pignon avec la couronne, cela peut entraîner une usure prématurée du pignon et/ou de la couronne ainsi qu'un bruit plus important, en particulier lors des phases de démarrage à chaud.One of the major problems with starters is ensuring good meshing of the pinion with the ring gear. Indeed, depending on the state of the heat engine, the movement of the crown differs, which increases the risk of longer or incomplete gearing. Indeed, in the case of a cold start, the crown is immobile during gearing but in the case of a hot start (common case with “stop and start” mechanisms which allow the engine to be stopped thermal when the vehicle is stationary, in particular due to traffic conditions (traffic jams, traffic lights, etc.), the crown may still be rotating during gearing. Furthermore, in the case of hot starts, the crown can rotate in the direction of rotation of the pinion but can also rotate in the opposite direction during the swinging phase preceding the stopping of the crown, which makes it even more difficult to start. pinion gear with crown. If the torque is transmitted to the pinion by the electric motor before the pinion meshes with the ring gear, this can lead to premature wear of the pinion and/or ring gear as well as increased noise, particularly during start-up phases. hot.
Les demandes de brevet
Il convient donc de trouver une solution permettant de réduire l'usure du pignon et/ou de la couronne lors des phases d'engrenage du pignon avec la couronne, notamment lors des démarrages à chaud.It is therefore necessary to find a solution to reduce the wear of the pinion and/or the crown during the phases of engagement of the pinion with the crown, particularly during hot starts.
A cet effet, la présente invention concerne un lanceur pour démarreur de véhicule automobile comprenant :
- une douille comportant un épaulement et un élément d'arrêt,
- un pignon monté coulissant sur la douille entre l'élément d'arrêt et l'épaulement,
- au moins un organe élastique monté entre le pignon et l'épaulement et étant adapté pour présenter une position de repos dans laquelle le pignon est en appui sur l'élément d'arrêt et une position comprimée dans laquelle le pignon est éloigné dudit élément d'arrêt,
- a socket comprising a shoulder and a stopping element,
- a pinion mounted sliding on the sleeve between the stopping element and the shoulder,
- at least one elastic member mounted between the pinion and the shoulder and being adapted to present a rest position in which the pinion is resting on the stopping element and a compressed position in which the pinion is moved away from said blocking element stop,
En effet, à l'aide de simulations numériques, il a été observé qu'une telle précontrainte permettait d'appliquer une contrainte sur le pignon, lorsque celui-ci commence à s'engrener avec la couronne du moteur thermique, permettant d'améliorer l'entrée du pignon dans la couronne et donc d'optimiser l'engrenage du pignon avec la couronne. Cela permet donc de diminuer le temps et le bruit d'engrenage et également diminuer l'usure de la couronne et du pignon.Indeed, using numerical simulations, it was observed that such prestressing made it possible to apply a stress on the pinion, when it begins to mesh with the crown of the heat engine, making it possible to improve the entry of the pinion into the crown and therefore to optimize the meshing of the pinion with the crown. This therefore reduces gear time and noise and also reduces wear on the crown and pinion.
Selon un autre aspect de la présente invention, l'organe élastique est monté, dans sa position de repos, de façon à ce que le pignon soit précontraint avec une charge comprise entre 55 N et 65 N.According to another aspect of the present invention, the elastic member is mounted, in its rest position, so that the pinion is preloaded with a load of between 55 N and 65 N.
Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, le pignon présente une masse comprise entre 40 g et 110 g, notamment de l'ordre de 60 g, et dans lequel le lanceur présente une masse comprise entre 250 g et 420 g, notamment de l'ordre de 320 g.According to an additional aspect of the present invention, the pinion has a mass of between 40 g and 110 g, in particular of the order of 60 g, and in which the launcher has a mass of between 250 g and 420 g, in particular of 'order of 320 g.
Selon un aspect additionnel de la présente invention, le pignon présente une course entre l'élément d'arrêt et l'épaulement comprise entre 2 mm et 6 mm, notamment égale à 4 mm. En effet, une course inférieure à 2 mm ne permet pas une utilisation optimale de l'organe élastique qui ne fournirait pas une accélération suffisante au pignon. De plus, une course supérieure à 6 mm augmenterait l'encombrement axial de la machine sans pour autant améliorer l'utilité de l'organe élastique. Ainsi, le fait que le pignon présente une course dans cette plage combiné avec le fait que ce dernier présente également un certain niveau de précontrainte permet de fournir au pignon une accélération lui permettant alors d'améliorer l'engrenage du pignon avec la couronne.According to an additional aspect of the present invention, the pinion has a travel between the stopping element and the shoulder of between 2 mm and 6 mm, in particular equal to 4 mm. Indeed, a stroke of less than 2 mm does not allow optimal use of the elastic member which would not provide sufficient acceleration to the pinion. In addition, a stroke greater than 6 mm would increase the axial bulk of the machine without improving the usefulness of the elastic member. Thus, the fact that the pinion has a stroke in this range combined with the fact that the latter also has a certain level of preload makes it possible to provide the pinion with acceleration allowing it to then improve the meshing of the pinion with the crown.
Selon un autre aspect de la présente invention, l'organe élastique présente une raideur comprise entre 2000 N/m et 10000 N/m.According to another aspect of the present invention, the elastic member has a stiffness of between 2000 N/m and 10000 N/m.
Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, l'organe élastique est un ressort, notamment un ressort hélicoïdal.According to an additional aspect of the present invention, the elastic member is a spring, in particular a helical spring.
Selon un aspect additionnel de la présente invention, le ressort présente un nombre de spires compris entre deux et quatre.According to an additional aspect of the present invention, the spring has a number of turns of between two and four.
Selon un autre aspect de la présente invention, le pignon est monté mobile entre une position avant dans laquelle le pignon est en appui avec un élément d'arrêt et une position arrière dans laquelle le pignon est en appui contre une butée et comprime l'organe élastique contre l'épaulement.According to another aspect of the present invention, the pinion is mounted movable between a front position in which the pinion is in support with a stopping element and a rear position in which the pinion is in support against a stop and compresses the member elastic against the shoulder.
La présente invention concerne également un démarreur de véhicule automobile comprenant un lanceur tel que décrit précédemment.The present invention also relates to a motor vehicle starter comprising a launcher as described above.
Selon un autre aspect de la présente invention, l'organe élastique est agencé pour que, lorsque l'organe élastique est en position comprimée, le pignon soit à une distance d'au moins 2 mm de l'élément d'arrêt et soit éloigné de l'épaulement.According to another aspect of the present invention, the elastic member is arranged so that, when the elastic member is in the compressed position, the pinion is at a distance of at least 2 mm from the stopping element and is distant of the shoulder.
Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, le démarreur comprend au moins un ressort dent-dent disposé au niveau d'un contacteur et adapté pour exercer une force axiale sur le pignon via une fourchette et dans lequel la force exercée par l'organe élastique sur le pignon, dans sa position de repos, est supérieure à la force exercée par ledit ressort dent-dent sur ledit pignon.According to an additional aspect of the present invention, the starter comprises at least one tooth-tooth spring arranged at a contactor and adapted to exert an axial force on the pinion via a fork and in which the force exerted by the elastic member on the pinion, in its rest position, is greater than the force exerted by said tooth-tooth spring on said pinion.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui va maintenant en être faite, en référence aux dessins annexés qui en représentent, à titre indicatif mais non limitatif, un mode de réalisation possible.Other characteristics and advantages of the invention will appear in the description which will now be given, with reference to the appended drawings which represent, by way of indication but not limitation, a possible embodiment.
Sur ces dessins:
- la
figure 1 représente, schématiquement et partiellement, une vue en coupe longitudinale d'un démarreur selon un mode de réalisation de la présente invention ; - la
figure 2 représente, schématiquement et partiellement, une vue en coupe longitudinale d'un lanceur d'un démarreur selon un mode de réalisation de la présente invention ; - la
figure 3 représente, schématiquement et partiellement, le démarreur de lafigure 1 dans une première position ; - la
figure 4 représente, schématiquement et partiellement, le démarreur de lafigure 1 dans une deuxième position ; - la
figure 5 représente, schématiquement et partiellement, le démarreur de lafigure 1 dans une troisième position ; - la
figure 6 représente, schématiquement et partiellement, le démarreur de lafigure 1 dans une quatrième position ; - la
figure 7 représente, schématiquement et partiellement, le démarreur de lafigure 1 dans une cinquième position ; et - la
figure 8 représente un graphique de l'efficacité de l'engrenage entre le pignon et la couronne en fonction du niveau de précontrainte du pignon pour différente raideur de l'organe élastique.
- there
figure 1 represents, schematically and partially, a longitudinal sectional view of a starter according to one embodiment of the present invention; - there
figure 2 represents, schematically and partially, a longitudinal sectional view of a launcher of a starter according to one embodiment of the present invention; - there
Figure 3 represents, schematically and partially, the starter of thefigure 1 in a first position; - there
figure 4 represents, schematically and partially, the starter of thefigure 1 in a second position; - there
figure 5 represents, schematically and partially, the starter of thefigure 1 In a third position; - there
Figure 6 represents, schematically and partially, the starter of thefigure 1 in a fourth position; - there
Figure 7 represents, schematically and partially, the starter of thefigure 1 in a fifth position; And - there
figure 8 represents a graph of the efficiency of the gearing between the pinion and the crown as a function of the level of preload of the pinion for different stiffness of the elastic member.
Sur ces dessins, les mêmes numéros de référence représentent les mêmes éléments ou des éléments ayant une fonction identique.In these drawings, the same reference numbers represent the same elements or elements having an identical function.
Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées pour fournir d'autres réalisations.The following achievements are examples. Although the description refers to one or more embodiments, this does not necessarily mean that each reference relates to the same embodiment, or that the features only apply to a single embodiment. Single features of different embodiments may also be combined to provide other embodiments.
Dans la suite de la description, la « partie avant » du lanceur ou du démarreur correspond à la partie située du côté de la couronne moteur et la « partie arrière » correspond à la partie opposée à la couronne moteur. Ainsi, une direction « vers l'avant » correspond à une direction vers la « partie avant » du lanceur ou du démarreur.In the remainder of the description, the “front part” of the launcher or starter corresponds to the part located on the side of the motor ring gear and the “rear part” corresponds to the part opposite the motor ring gear. Thus, a “forward” direction corresponds to a direction towards the “front part” of the launcher or starter.
La
Le contacteur 13 comprend au moins une bobine 15 permettant, lorsqu'elle est alimentée, de déplacer une partie mobile d'un noyau magnétique ou noyau mobile 17 en translation vers une partie fixe 16 du noyau magnétique à l'intérieur d'un entrefer 19. En général, on utilise deux bobines, une bobine d'appel et une bobine de maintien, la bobine d'appel étant utilisée en complément de la bobine de maintien pour déplacer le noyau mobile 17, puis lorsque l'entrefer 19 est fermé, la bobine de maintien est utilisée seule pour maintenir le noyau mobile 17 proche de la partie fixe 16 du noyau magnétique. Dans la suite de la description on se limitera à désigner une bobine 15 (qui peut donc comprendre plusieurs bobines).The
Le contacteur 13 comprend également une tige 18 mobile en translation par rapport au noyau mobile 17 du contacteur 13. Un ressort dit ressort dent-dent 20 est positionné à l'interface entre le noyau mobile 17 et la tige 18. La tige 18 est donc mobile par rapport au noyau mobile entre une première position dans laquelle le ressort dent-dent 20 est détendu et une deuxième position dans laquelle le ressort dent-dent 20 est comprimé. Le ressort dent-dent 20 a par exemple une raideur d'environ 11 N/mm et une longueur au repos de l'ordre de 22 mm et est monté avec une précharge d'environ 45 N. Le contacteur 13 peut également comprendre d'autres ressorts configurés pour ramener le noyau mobile 17 en position initiale, c'est-à-dire à distance de la partie fixe 16 lorsque la bobine 15 n'est plus alimentée.The
La tige 18 est rattachée à une première extrémité de la fourchette 21. La liaison entre la tige 18 et la fourchette 21 peut se faire par tout moyen adéquat pour transmettre la force ou le couple entre la fourchette 21 et la tige 18 comme par exemple une liaison pivot réalisée par un ensemble vis-écrou.The
La fourchette 21 est configurée pour basculer autour d'un axe de rotation situé au niveau de sa partie centrale. La fourchette 21 comprend également une deuxième extrémité, opposée à sa première extrémité par rapport à la partie centrale, destinée à venir en contact avec le lanceur 3 pour permettre un déplacement axial du lanceur 3 lorsque la bobine 15 du contacteur est alimentée.The
Le bras de levier de la fourchette 21 a par exemple un rapport d'une distance entre la première extrémité et l'axe de rotation sur la distance entre la deuxième extrémité et l'axe de rotation égal à 1,5. La course du lanceur 3 est donc égale à environ 1,5 fois la course de la tige 18 du contacteur 13.The lever arm of the
Le lanceur 3 est entraîné en rotation par le moteur électrique 7 située à l'arrière du lanceur 3. L'entraînement en rotation du lanceur 3 est, ici, réalisé via une couronne réductrice 11 disposée à l'extrémité avant de la culasse 9.The
Le lanceur 3 est donc mobile en rotation et en translation. L'entraînement en rotation est réalisé par le moteur électrique 7 et l'entraînement en translation est réalisé par le contacteur 13 via la fourchette 21.The
Le lanceur 3 est représenté plus en détail sur la
La douille 23 comprend un élément d'arrêt 33 disposé en avant du pignon 5 et un épaulement 29 disposé en arrière du pignon 5. L'élément d'arrêt 33 est par exemple un circlip disposé dans une rainure de la douille 23.The
Un organe élastique 31, par exemple un ressort hélicoïdal ou un élastomère, est disposé autour de l'axe de la douille 23 et vient en appui d'une part contre l'épaulement 29 de la douille 23 et d'autre part contre le pignon 5.An
Ainsi, dans une position de repos de l'organe élastique 31 où le pignon 5 est en appui sur l'élément d'arrêt 33, le pignon 5 est contraint par l'organe élastique 31 contre ledit élément d'arrêt 33. L'organe élastique 31 permet, en se compressant, un déplacement en translation de la douille 23 lorsque le pignon 5 est en position dent contre dent avec la couronne moteur 6, c'est-à-dire lorsque les dents du pignon 5 sont en contact avec les dents de la couronne moteur 6 sans qu'il y ait engrenage entre les deux.Thus, in a rest position of the
Par ailleurs, l'épaulement 29 comprend, par exemple, une excroissance axiale telle qu'une butée 37 contre laquelle le pignon 5 vient en appui. Lors de la compression de l'organe élastique 31, la butée 37 permet d'éviter une compression trop importante de l'organe élastique 31 pouvant le dégrader. Par exemple, dans le cas où l'organe élastique 31 est un ressort hélicoïdal, la butée 37 permet d'éviter le phénomène de spires jointives où les spires viennent en contact les unes avec les autres. Cette butée 37 est par exemple réalisée par un ou plusieurs plots ou par un élément circulaire. La butée 37 s'étend axialement à partir d'une face avant de l'épaulement 29. En outre, la butée 37 s'étend, par exemple, entre l'organe élastique 31 et la douille 23. Ainsi, le pignon 5 est mobile entre une position avant dans laquelle il repose contre l'élément d'arrêt 33 et une position arrière dans laquelle il vient en contact avec la butée 37. La distance entre la position avant et la position arrière du pignon 5 définit la course du pignon 5 par rapport à la douille 23. Les simulations numériques ont permis de définir que la course optimale du pignon 5 est comprise entre 2mm et 6mm, notamment 4mm. En outre, la douille est elle-même mobile en translation axiale par rapport à l'arbre 25 entre une position désengrené avec la couronne moteur 6 et une position engrenée avec ladite couronne. Dans la position engrenée, la douille 23 est en appui sur une butée 38 disposée sur une partie avant de l'arbre 25.Furthermore, the
Les simulations numériques permettent d'identifier et de déterminer la valeur des paramètres d'influence permettant d'optimiser l'engrenage du pignon 5 avec la couronne moteur 6 et ainsi de déterminer les caractéristiques optimales de l'organe élastique 31. Pour cela, des critères d'optimisation de l'engrenage du pignon 5 sur la couronne moteur 6 sont définis. Ces critères comprennent par exemple le temps d'engagement du pignon 5 sur la couronne moteur 6. De plus, le résultat des simulations numériques dépend des caractéristiques du lanceur 3, notamment le poids du lanceur 3 ou la taille du pignon 5. Cependant, pour réduire les coûts de production, un même organe élastique 31 peut être utilisé pour plusieurs types de lanceur 3 de sorte qu'une moyenne peut être effectuée sur les caractéristiques de différents lanceurs 3 pour obtenir les caractéristiques de l'organe élastique 31 permettant un engrenage quasi-optimal pour différents lanceurs.The numerical simulations make it possible to identify and determine the value of the influence parameters making it possible to optimize the gearing of the
Ainsi, ces simulations numériques ont montré, contrairement à ce qu'aurait pu attendre l'homme du métier, que la valeur de la précontrainte appliquée au pignon 5 par l'organe élastique 31 a une forte influence sur le début de l'engrenage du pignon 5 avec la couronne moteur 6, c'est-à-dire sur l'entrée du pignon 5 dans la couronne moteur 6. Au contraire, la valeur de raideur de l'organe élastique 31 n'a elle que peu d'influence. Par peu d'influence de la raideur de l'organe élastique 31, on entend que la valeur de la raideur peut être choisie dans une large plage de valeurs, par exemple entre 2000 N/m et 10000 N/m sans que cela n'influence grandement les paramètres d'optimisation de l'engrenage du pignon 5 avec la couronne moteur 6.Thus, these numerical simulations have shown, contrary to what those skilled in the art might have expected, that the value of the preload applied to the
Ainsi, l'organe élastique 31 est configuré pour que la précontrainte exercée sur le pignon 5 dans la position de repos contre l'élément d'arrêt 33 soit comprise entre 40 N et 80 N et de préférence entre 55 N et 65 N.Thus, the
De plus, le pignon 5 a, ici, une masse comprise entre 40 g et 110 g, notamment de l'ordre de 60 g, et le lanceur 3 (comprenant le pignon 5) a une masse comprise entre 250 g et 420 g, notamment de l'ordre de 320 g. Les valeurs de raideur et de précontrainte de l'organe élastique 31 peuvent donc être adaptées en fonction de la masse du lanceur 3.In addition, the
Dans le cas d'un ressort hélicoïdal, le nombre de spires de l'organe élastique 31 est par exemple compris entre 2 et 4.In the case of a helical spring, the number of turns of the
Par ailleurs, il est à noter que l'organe élastique 31 peut être formé par plusieurs éléments élastiques comme par exemple plusieurs ressorts hélicoïdaux ou plusieurs élastomères voire une combinaison de ressorts et d'élastomères, les différents ressorts ou élastomères pouvant avoir des raideurs et/ou des longueurs et/ou courses différentes et être assemblés en série ou en parallèle.Furthermore, it should be noted that the
Le fonctionnement du démarreur 1 lors d'un démarrage et l'engrenage du pignon 5 avec la couronne moteur 6 vont maintenant être décrits à partir des
La
Dans un premier cas, le pignon 5 arrive directement dans un intervalle d'engrenage de la couronne moteur 6 et peut donc s'engrener directement avec la couronne moteur 6. Cependant, ce premier cas est relativement rare notamment dans le cas d'un démarrage à chaud puisque la couronne moteur 6 est en rotation.In a first case, the
Dans un deuxième cas, qui est donc le cas le plus fréquent, le pignon 5 vient en contact dent contre dent avec la couronne moteur 6 comme représenté sur la
L'inertie du lanceur 3 provoque alors la compression de l'organe élastique 31 qui absorbe cette énergie. Lorsque l'organe élastique 31 est comprimé (le pignon 5 n'atteint pas nécessairement la butée 37), comme le noyau mobile 17 continue de se déplacer vers la partie fixe 16, le ressort dent-dent 20 est alors comprimé comme représenté sur la
Le noyau fixe 16 pousse un contact mobile qui vient en contact avec des bornes électriques de manière à créer la conjonction du contacteur 13 afin d'alimenter le moteur électrique 7. Le moteur électrique 7 provoque alors la rotation du lanceur 3 autour de l'axe X.The fixed
Ainsi, une fois comprimés, l'organe élastique 31 et le ressort dent-dent 20 appliquent une forte contrainte sur le pignon 5 vers l'avant, en direction de la couronne moteur 6, de sorte que, lorsqu'un intervalle d'engrenage apparaît entre le pignon 5 et la couronne moteur 6 (grâce à la rotation du pignon 5), le pignon 5 est projeté dans cet intervalle par l'action de l'organe élastique 31. En effet, l'organe élastique 31 ayant une grande raideur, une précontrainte importante et une faible course (entre 2 et 6mm), son action devient prépondérante par rapport à celle du ressort dent-dent 20 lorsqu'un intervalle d'engrenage se présente. Par intervalle d'engrenage on entend une position du pignon 5 où ses dents sont en face d'un espace entre deux dents successives de la couronne moteur 6. En effet, avant que le moteur électrique 7 atteigne sa pleine vitesse de rotation, le pignon 5 tourne à faible vitesse ce qui lui permet de se positionner dans cet intervalle d'engrenage.Thus, once compressed, the
L'entrée du pignon 5 dans la couronne moteur se fait donc rapidement par la détente de l'organe élastique 31 comme représenté sur la
Ainsi, l'utilisation d'un organe élastique 31 configuré pour appliquer une précontrainte comprise entre 40 N et 80 N au pignon 5 permet d'améliorer l'engrenage du pignon 5 avec la couronne moteur 6. L'organe élastique 31 permet donc d'enclencher l'engrenage en mettant en prise les dents du pignon 5 avec les dents de la couronne moteur 6 et le ressort dent-dent 20 permet, lui, de compléter cet engrenage. La précontrainte de l'organe élastique 31 permet d'obtenir une force suffisante pour permettre au pignon 5 d'entrée rapidement en engrenage avec la couronne moteur 6 lorsqu'un intervalle d'engrenage se présente et ce quelque soit le mouvement de la couronne moteur (à l'arrêt, rotation dans un sens ou dans un sens inverse).Thus, the use of an
La présente invention permet donc par une configuration de l'organe élastique 31 et du pignon 5, qui ne nécessite pas de coûts supplémentaires, d'obtenir un engrenage plus rapide et plus fluide du pignon 5 sur la couronne moteur 6, en évitant des rebonds du pignon, et ainsi de réduire l'usure du pignon 5 et de la couronne moteur 6 ainsi que le bruit émis par le démarreur 1 au moment du démarrage. L'organe élastique 31 agit donc en complément du ressort dent-dent 20 pour permettre un engrenage efficace de du pignon 5 avec la couronne moteur 6.The present invention therefore makes it possible, through a configuration of the
La
En variante, on ne sortira pas du cadre de l'invention si le démarreur, tel que précédemment décrit, est utilisé dans un démarreur à pignon sortant.Alternatively, we will not depart from the scope of the invention if the starter, as previously described, is used in an outgoing pinion starter.
L'invention trouve des applications en particulier dans le domaine des démarreurs pour moteur thermique et notamment pour des moteurs thermiques de véhicule automobile mais elle pourrait également s'appliquer à tout type de démarreur.The invention finds applications in particular in the field of starters for thermal engines and in particular for thermal engines of motor vehicles but it could also be applied to any type of starter.
Bien entendu, la description qui précède a été donnée à titre d'exemple uniquement et ne limite pas le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les différents éléments par tous autres équivalents.Of course, the preceding description has been given by way of example only and does not limit the field of the invention from which one would not escape by replacing the different elements with any other equivalents.
Claims (11)
- Starter drive assembly for a motor vehicle starter (1), comprising:- a bushing (23) having a shoulder (29) and a stop element (33),- a pinion (5) mounted so as to slide on the bushing (23) between the stop element (33) and the shoulder (29),- at least one elastic member (31) mounted between the pinion (5) and the shoulder (29) and being designed to have a rest position in which the pinion (5) bears on the stop element (33) and a compressed position in which the pinion (5) is remote from said stop element (33),characterized in that the elastic member (31) is mounted, in its rest position, in such a way that the pinion (5) is preloaded with a load of between 40 N and 80 N.
- Starter drive assembly according to Claim 1, wherein the elastic member (31) is mounted, in its rest position, in such a way that the pinion (5) is preloaded with a load of between 55 N and 65 N.
- Starter drive assembly according to Claim 1 or 2, wherein the pinion (5) has a mass of between 40 g and 110 g, in particular of the order of 60 g, and wherein the starter drive assembly (3) has a mass of between 250 g and 420 g, in particular of the order 320 g.
- Starter drive assembly according to one of the preceding claims, wherein the pinion (5) has a travel between the stop element (33) and the shoulder (29) of between 2 mm and 6 mm, in particular equal to 4 mm.
- Starter drive assembly according to one of the preceding claims, wherein the elastic member (31) has a stiffness of between 2000 N/m and 10000 N/m.
- Starter drive assembly according to one of the preceding claims, wherein the elastic member (31) is a spring.
- Starter drive assembly according to Claim 6, wherein the spring has a number of turns of between two and four.
- Starter drive assembly according to one of the preceding claims, wherein the pinion (5) is mounted so as to be able to move between a front position in which the pinion (5) bears on a stop element (33) and a rear position in which the pinion (5) bears against an abutment (37) and compresses the elastic member (31) against the shoulder (29).
- Motor vehicle starter comprising a starter drive assembly according to one of the preceding claims.
- Starter according to Claim 9, wherein the elastic member (31) is arranged so that, when the elastic member (31) is in the compressed position, the pinion (5) is at a distance of at least 2 mm from the stop element (33) and is remote from the shoulder (29).
- Starter according to Claim 9 or 10, comprising at least one tooth-against-tooth spring (20) disposed at a contactor (13) and designed to exert an axial force on the pinion (5) via a fork (21) and wherein the force exerted by the elastic member (31) on the pinion (5), in its rest position, is greater than the force exerted by said tooth-against-tooth spring (20) on said pinion (5).
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