EP3440339A1 - Démarreur pour moteur thermique de véhicule automobile muni d'une plaque de base a configuration optimisée - Google Patents

Démarreur pour moteur thermique de véhicule automobile muni d'une plaque de base a configuration optimisée

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EP3440339A1
EP3440339A1 EP17721199.2A EP17721199A EP3440339A1 EP 3440339 A1 EP3440339 A1 EP 3440339A1 EP 17721199 A EP17721199 A EP 17721199A EP 3440339 A1 EP3440339 A1 EP 3440339A1
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EP
European Patent Office
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drive shaft
starter
shaft
starter according
base plate
Prior art date
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Application number
EP17721199.2A
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German (de)
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EP3440339B1 (fr
Inventor
José MATEUS
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Valeo Electrification SAS
Original Assignee
Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
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Publication date
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Publication of EP3440339A1 publication Critical patent/EP3440339A1/fr
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Publication of EP3440339B1 publication Critical patent/EP3440339B1/fr
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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
    • F02N15/062—Starter drives
    • F02N15/063—Starter drives with resilient shock absorbers
    • 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
    • F02N15/043—Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof the gearing including disengaging toothed gears the gearing including a speed reducer
    • F02N15/046—Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof the gearing including disengaging toothed gears the gearing including a speed reducer of the planetary type

Definitions

  • the present invention relates to a starter motor for a motor vehicle engine equipped with an optimized configuration base plate.
  • a rotating electric machine in the form of a starter provided with a launcher capable of transmitting rotational energy from the starter to a crankshaft. of the engine by means of a starter ring.
  • This launcher is mounted movable in translation on a drive shaft between a rest position in which the teeth of a drive pinion are disengaged from the teeth of a starting ring integral with the crankshaft of the heat engine, and a position of activation in which the teeth of the drive pinion mesh with teeth of the starter ring.
  • the connection between the launcher and the drive shaft is performed via splines formed in the driver cooperating with splines of complementary shape formed in the drive shaft.
  • a speed reducer for example epicyclic type is interposed between the rotor shaft and the drive shaft.
  • This speed reducer comprises a planet carrier having a plate secured to the drive shaft. Satellites mounted rotatably on the carrier planet mesh on the one hand with a ring carried by a base plate and on the other hand with a sun gear fixed to the shaft of the electric motor.
  • a starter for a combustion engine of a motor vehicle comprising:
  • an electric motor comprising a yoke and a rotor mounted on a shaft
  • an epicyclic-type speed reducer mounted between the rotor shaft and the drive shaft, the speed reducer comprising a ring gear forming an external planetary gear of the speed reducer, a pinion integral in rotation with the rotor shaft; forming an internal sun gear of the speed reducer and a planet carrier integral in rotation with the drive shaft, at least two satellites mounted free to rotate on the planet carrier and meshing between the inner sun gear and the external sun gear, characterized in the starter further comprises a base plate carrying the ring gear, the base plate being integral with the yoke of the electric motor and comprising:
  • the plastic portion comprising a plastic layer between an outer periphery of the pad and an inner periphery of the metal plate.
  • the plastic layer between the metal of the wafer and the pad thus makes it possible to support the angle taken by the pad generated by the bending of the drive shaft in order to limit the overpressures of the edge.
  • the invention thus makes it possible to improve the wear life of the system.
  • a thickness of the plastic layer is at least 0.5mm.
  • the plastic portion comprises at least two abutment portions mounted between the crown and the yoke of the electric motor. This keeps the crown radially in the cylinder head.
  • the ring comprises projections extending from an outer periphery of the ring.
  • damping pads are mounted between the projections and the abutment portions of the plastic portion. Such a configuration makes it possible to damp the shocks undergone by the ring gear.
  • the ring gear is part of the plastic portion. This facilitates the realization of the whole.
  • the pad has an axial length greater than 5 mm. This minimizes the pressure on the pad when the caster comes into the active position.
  • the metal plate comprises a main portion and a shoulder extending axially with respect to the main portion on an end located on the side of the pad.
  • the pad has an axial length greater than an axial thickness of the main portion of the wafer.
  • the invention is particularly advantageous for this type of configuration where the overhang between the pad and the base plate is important.
  • a drive gear mounted on the drive shaft is positioned outside a starter carrier.
  • the fatigue resistance of such a system is improved which generates significant internal stresses due to the overhang of the shaft when the launcher is in the active position.
  • the starter further comprises a front bearing mounted between the support and the drive shaft to guide the drive shaft in rotation, a launcher comprising helical splines cooperating with helical splines of the drive shaft.
  • a launcher comprising helical splines cooperating with helical splines of the drive shaft.
  • movable drive between a rest position and an active position and that, in position active, the launcher abuts against a shoulder of the drive shaft located between the base plate and the front bearing.
  • Such a shoulder generates shocks and therefore significant internal stresses when the launcher goes into the active position so that the invention is particularly suitable to be implemented with this so-called "thrust abutment" launcher configuration.
  • Figure 1 is a longitudinal sectional view of a motor vehicle engine starter according to the present invention.
  • Figure 2a is a detailed longitudinal sectional view of a speed reducer according to the present invention.
  • Figure 2b is a sectional view of the base plate according to the present invention carrying the gear reducer crown;
  • Figure 2c shows a detailed sectional view of the area between the shoulder and the pad of the base plate according to the present invention
  • Figure 3 is a perspective view illustrating the mounting of the gearbox crown with the base plate according to the present invention.
  • Figure 4 is a schematic cross-sectional view of the freewheel roller of the starter of Figure 1;
  • FIG. 5 shows the surface condition of a prestressed shot peened circlip and used with the starter of FIG. 1 for holding the base plate;
  • FIG. 6 shows residual stress level curves of an elastic stop ring as a function of a depth in the material respectively for a non-blasted circlip and for a circlip having undergone prestressing shot peening
  • FIG. 7 shows so-called Wohler curves representative of the fatigue strength of a circlip by indicating the number of cycles that can be supported by a circlip with or without prestressing shot blasting for a given stress level.
  • Identical, similar or similar elements retain the same references from one figure to another.
  • use will be made of an axial orientation from back to front corresponding to the right-to-left orientation of FIG.
  • a front element is located on the drive pinion side 15, while a rear element is located on the opposite side, that is to say on the side of the rear plate 39.
  • the starter 10 comprises a drive shaft 1 1, a launcher 12 mounted on the drive shaft 1 1 and having a drive gear 15.
  • a motor Electrical 16 includes an inductor stator 17 and an armature rotor 18 mounted coaxially.
  • the stator 17 surrounds the rotor 18, which is mounted on a shaft 19 of the electric motor 16.
  • the rotor 18 is able to rotate about an axis X inside a cylinder head 21.
  • the latter is secured to a metallic support 23 of the starter 10 intended to be fixed on a fixed part of the motor vehicle.
  • the stator 17 comprises a plurality of magnetic inductor poles 26 carried by the inner periphery of the yoke 21.
  • the stator 17 comprises an inductor winding comprising two pairs of windings which are each wound around a pole mass integral with the yoke 21.
  • Each winding is composed of a continuous conductor wound around the polar mass in the direction of its thickness so as to form concentric contiguous turns of increasing diameter.
  • the rotor 18 comprises a pack of sheets provided with grooves for mounting electrical conductors in the form of pins. These conductors are interconnected to form a rotor winding 27 in connection with conductive blades 30 belonging to a collector 31 with electrically insulating body integral with the shaft 19 of the electric motor 16. Alternatively, the coil 27 is continuous wire. Brushes 34 rub on the commutator blades 30 of the manifold 31 to supply the rotor winding 27. The brushes 34 belong to a brush holder 35 equipped with guide cages and to receive the brushes 34. These brushes 34 are biased towards the blades collectors 30 by springs 36 for example of spiral type.
  • the brush holder 35 is integral with a metal rear flange 39 having in its central portion a housing for mounting a bearing 40 of the needle bearing type.
  • the flange 39 serves for rotatably mounting the rear end of the shaft 19 of the electric motor 16.
  • the front end of the shaft 19 penetrates, via a section of reduced section, inside a bore made in the rear part of the drive shaft 1 1, a bearing 43 being interposed between these two elements 19, 1 1.
  • the axis of the shaft 19 coincides with the axis X of the rotor 18 and with the axis of the drive shaft 11.
  • the rear flange 39 serves as a centralizer at the rear end of the yoke 21 and is connected by tie rods to the support 23 of the starter 10.
  • the metal yoke 21 is interposed clamping between the metal support 23 and the metal rear flange 39.
  • the starter 10 also comprises an electromagnetic contactor 46 extending parallel to the electric motor 16 by being implanted radially above it.
  • the contactor 46 has a metal tank 47 carried by the support 23, and equipped with an excitation coil 48 provided with at least one winding.
  • the tank 47 is closed at the rear by a cover 49 of electrically insulating material. Fixing the cover 49 is made by folding the material of the free end of the tank 47.
  • Terminals 50, 51 are shaped to each form a fixed contact inside the cover 49.
  • One of the terminals 50 is intended to be connected to the positive terminal of the battery, the other terminal 51 is connected via a cable brushes 34 positive polarity.
  • a mobile core 54 is attracted by magnetic attraction towards the fixed core 55 to, firstly, act after catching a game on a rod 56 carrying a contact mobile 57 to cause the closing of the contacts 50, 51 of the contactor 46 and feed the electric motor 16 of the starter 10, and, secondly, actuate a control lever 58 of the launcher 12.
  • the drive shaft 1 1 is rotatably mounted in a front bearing 61 of the support 23 via a pinion carrier 62.
  • This front bearing 61 to guide the drive shaft 1 1 in rotation consists of for example by a ball bearing.
  • the pinion carrier 62 comprises a hollow shaft 63 to allow the passage of the drive shaft January 1.
  • Two bearings 64 are interposed between the outer periphery of the drive shaft January 1 and the inner periphery of the pinion carrier shaft 63 to allow a relative rotational movement between the two elements 1 1, 63.
  • the outer periphery of the pinion shaft 63 is in contact with the inner periphery of the front bearing 61.
  • the drive pinion 15 is mounted to rotate with the pinion shaft 63 via axial splines formed in the inner periphery of the pinion engaged with axial splines of complementary shape formed in the outer periphery of the pinion.
  • a shock absorption device 67 comprises a spring 68 urging the pinion 15 against a stop 69 in the idle state. In the event of an impact with the teeth of the starter ring, the spring 68 is compressed by the translational movement of the pinion 15 which then has a tendency to move back relative to the stop 69. It will be appreciated that the pinion 15 is mounted on the pinion. drive shaft 1 1 outside the support 23 of the starter 10. Such a starter configuration 10 called “outgoing gear" generates significant internal stresses due to the cantilever of the drive shaft 1 1 when the launcher 12 is in the active position.
  • the launcher 12 is slidably mounted on the drive shaft January 1 and comprises a driver 72 configured to be actuated by the control lever 58 pivoting, and a freewheel roller 73 interposed axially between the driver 72 and the carrier pinion 62.
  • This freewheel 73 comprises a driven ring 76 located on the rear end side of the pinion carrier shaft 63.
  • the driven ring 76 has on its outer periphery an internal track 77 clearly visible in FIG. embodiment, the driven ring 76 is a monobloc of same material with the pinion shaft 63.
  • the driver 72 comprises a driving ring 78 of the freewheel 73 provided with ramps 79 on its inner periphery.
  • the driving ring 78 is thus integral in rotation with the shaft 1 1 via the driver 72 when the launcher 12 is in the active position.
  • a plurality of Y axis rollers 82 are mounted between the inner track 77 and a corresponding ramp 79.
  • the freewheel 73 has a plurality of pre-load springs 83 each mounted between a rim of a ramp 79 and a corresponding roller 82.
  • the locking direction of the freewheel 73 is illustrated by the arrow A (see FIG.
  • N is at the power 5/2
  • the expression (R + r) / (R * r) is at the power 5/2
  • the set is at the power 1/2
  • N being the number of rollers 82
  • R is the radius of the inner track 77
  • L is the axial length of each roller 82 measured along the Y axis
  • ⁇ is between 200 and 700.
  • the driver 72 further comprises a washer 86 defining with a transverse wall of the driver 72 a groove for receiving the fingers of the lower end of the lever 58 fork-shaped.
  • the upper end of the lever 58 is mounted in a known manner to articulation on a rod 87 elastically connected to the movable core 54 via a spring 88, said tooth against tooth spring, housed in the movable core 54.
  • the driver 72 is internally provided with helical splines 90 in complementary engagement with external helical gears 91 carried by the drive shaft January 1 in the vicinity of its rear end of larger diameter (see Figure 1).
  • the launcher 12 incorporating the freewheel 73 is thus driven in a translation movement when it is moved by the lever 58 between a rest position in which the pinion 15 is disengaged from the starting ring of the heat engine and an active position in the which pinion 15 is engaged with the starting ring of the engine.
  • the driver 72 In the active position, the driver 72 abuts against a shoulder 93 made between the teeth 91 of the drive shaft January 1.
  • This shoulder 93 of the drive shaft 1 1 is located axially between the base plate 106 and the front bearing 61.
  • a speed reducer 96 in the form of an epicyclic gear train is mounted between the rotor shaft 18 and the drive shaft 11. More specifically, the rear end of the drive shaft January 1 is configured to be secured to a plate of a planet carrier 97 for example by crimping. Satellites 101 meshing on the one hand with a ring gear 102 forming an outer sun gear and on the other hand with a pinion gear 103 secured to the front end of the rotor shaft 19 forming an internal sun gear of gear reducer 96. Satellites 101 are mounted free in rotation each around an axis carried by the planet carrier 97. The satellites 101 are at least two in number. In this case, three satellites 101 are used.
  • the ring 102 is carried by a base plate 106 shown in detail in FIG. 2b integral with the cylinder head 21 of the engine by clamping between said cylinder head 21 and the support 23 of the starter 10.
  • the base plate 106 comprises a metal plate 107, a pad 108 mounted on the shaft 1 1 to drive in rotation the drive shaft 1 1, and a plastic portion 109 overmolded on the plate 107 and the pad 108 to make them integral with each other.
  • the plastic portion 109 comprises a plastic layer 1 12 between an outer periphery of the pad 108 and an inner periphery of the wafer 107 corresponding to an edge of the wafer 107 defining a central opening 1 16 for the passage of the shaft 1 January.
  • a layer 1 12 clearly visible in Figure 2c can support the angle taken by the pad 108 generated by the bending of the shaft 1 1 to limit edge overpressure.
  • the thickness E of this plastic layer 1 12 is at least 0.5 mm. In order to minimize the pressure exerted by the drive shaft 1 1, it is possible to use a bearing 108 having an axial length greater than 5 mm.
  • the metal plate 107 comprises a main portion 1 14 and a shoulder 1 15 extending axially relative to the main portion 1 14 on one end of the plate 107 on the side of the Bearing 108.
  • the shoulder 1 15 is thus located at the inner periphery of the wafer 107 around the central opening 1 16 of the wafer 107, while the main portion 1 14 extends from the shoulder 1 to 15 the outer periphery of the wafer 107.
  • the wafer 107 thus has an excess thickness at the end located on the side of the pad 108.
  • the pad 108 has an axial length L1 greater than the axial thickness L2 of the main portion 1 14 of the wafer 107.
  • the plastic portion 109 comprises at least two abutment portions 120 mounted between the ring 102 and the yoke 21. These abutment portions 120 extending circumferentially around the ring 102 make it possible to hold the ring 102 radially in the cylinder head 21.
  • the ring 102 attached to the base plate 106 includes projections 121 extending from an outer periphery of said ring gear 102. Damping pads 122 are mounted between the projections 121 of the ring gear 102 and the stop portions 120 of the ring gear 102. plastic portion 109. Such a configuration makes it possible to damp the shocks suffered by the ring 102 made for example of metal.
  • the ring 102 is part of the plastic portion 109.
  • the teeth of the ring 102 are molded with an axial annular wall of the plastic portion 109.
  • a holding element 125 taking for example the form of a circlip type elastic locking ring is positioned in a groove 126 of the drive shaft. 1 1 to abut against the base plate 106 (see Figure 2a).
  • the elastic stop ring 125 has the shape of an open ring that can be deformed elastically with the aid of a tool to allow it to be positioned inside the groove 126.
  • the circlips 125 bears against a metal support washer 141 which bears against the plastic portion 109 of the base plate 108. As shown in FIG.
  • the elastic stop ring 125 includes traces of pre-stress shot peening impact 133 on at least its radial face opposite the base plate 106. To prevent the elastic locking ring 125 from being deformed in the prestressed state, the traces of shot peening impact of prestressing are located on the side of the two radial faces of the elastic stop ring 125.
  • the residual compressive stresses associated with the shot blast impact traces of prestresses located at a depth in the material of between 0 and 20 ⁇ m are between -600 and -1000 MPa.
  • the residual stresses of an elastic stop ring which has not undergone prestressing shot peening are positive.
  • the prestressing shot peening applied on the elastic stop ring 125 is to be distinguished from the shot peening or deburring carried out at the end of the manufacturing process and which does not make it possible to obtain compressive stresses between - 600 and -1000 Mpa.
  • the impact intensity of the media is thus much greater in the case of prestressing shot blasting than in the case of cleaning shot blasting.
  • the elastic stop ring 125 is made of steel and has undergone bainitic quenching treatment.
  • the thickness of the elastic stop ring 125 is for example of the order of 2 mm plus or minus 10%.

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Abstract

L'invention porte principalement sur un démarreur pour moteur thermique d'un véhicule automobile comprenant: - un moteur électrique comprenant une culasse et un rotor monté sur un arbre, - un arbre d'entraînement apte à être entraîné en rotation par ledit rotor, - un réducteur de vitesse de type épicycloïdal monté entre ledit arbre de rotor et ledit arbre d'entraînement, caractérisé en ce que ledit démarreur comporte en outre une plaque de base (106) portant ladite couronne dentée, ladite plaque de base (106) étant solidaire avec ladite culasse dudit moteur électrique et comprenant: - une plaquette métallique (107), - un coussinet (108) monté sur ledit arbre d'entraînement pour guider en rotation ledit arbre d'entraînement, - une portion plastique (109) surmoulée sur ladite plaquette (107) et ledit coussinet (108) pour les rendre solidaires l'un de l'autre, - ladite portion plastique (109) comprenant une couche de plastique (112) entre une périphérie externe dudit coussinet (108) et une périphérie interne de ladite plaquette métallique (107).

Description

DEMARREUR POUR MOTEUR THERMIQUE DE VEHICULE
AUTOMOBILE MUNI D'UNE PLAQUE DE BASE A CONFIGURATION
OPTIMISEE
La présente invention porte sur un démarreur pour moteur thermique de véhicule automobile muni d'une plaque de base à configuration optimisée.
Afin de démarrer un moteur à combustion interne, notamment d'un véhicule automobile, il est connu d'utiliser une machine électrique tournante sous la forme d'un démarreur pourvu d'un lanceur capable de transmettre une énergie de rotation du démarreur à un vilebrequin du moteur thermique par l'intermédiaire d'une couronne de démarrage.
Ce lanceur est monté mobile en translation sur un arbre d'entraînement entre une position de repos dans laquelle les dents d'un pignon d'entraînement sont dégagées des dents d'une couronne de démarrage solidaire du vilebrequin du moteur thermique, et une position d'activation dans laquelle les dents du pignon d'entraînement engrènent avec des dents de la couronne de démarrage. La liaison entre le lanceur et l'arbre d'entraînement est réalisée via des cannelures ménagées dans l'entraîneur coopérant avec des cannelures de forme complémentaire ménagées dans l'arbre d'entraînement. Un réducteur de vitesse par exemple de type épicycloïdal est interposé entre l'arbre du rotor et l'arbre d'entraînement. Ce réducteur de vitesse comporte un porte-satellites ayant un plateau solidaire de l'arbre d'entraînement. Des satellites montés rotatifs sur le porte-satellites engrènent d'une part avec une couronne portée par une plaque de base et d'autre part avec un pignon planétaire solidaire de l'arbre du moteur électrique.
Afin d'obtenir un appui efficace de l'arbre d'entraînement au niveau du réducteur de vitesse, il est nécessaire de prévoir une pièce rigide autour du palier. Ainsi, il est connu d'utiliser une plaquette en métal (aluminium ou acier) avec un coussinet emmanché en force. Toutefois, une telle configuration ne procure aucune souplesse au coussinet et le sollicite fortement dès la moindre prise d'angle de l'arbre d'entraînement. L'invention vise à remédier à cet inconvénient en proposant un démarreur pour moteur thermique d'un véhicule automobile comprenant:
- un moteur électrique comprenant une culasse et un rotor monté sur un arbre,
- un arbre d'entraînement apte à être entraîné en rotation par le rotor,
- un réducteur de vitesse de type épicycloïdal monté entre l'arbre de rotor et l'arbre d'entraînement, le réducteur de vitesse comprenant une couronne dentée formant planétaire externe du réducteur de vitesse, un pignon solidaire en rotation de l'arbre de rotor formant un planétaire interne du réducteur de vitesse et un porte-satellites solidaire en rotation de l'arbre d'entraînement, aux moins deux satellites montés libres en rotation sur le porte-satellites et engrené entre le planétaire interne et le planétaire externe, caractérisé en ce que le démarreur comporte en outre une plaque de base portant la couronne dentée, la plaque de base étant solidaire avec la culasse du moteur électrique et comprenant:
- une plaquette métallique,
- un coussinet monté sur l'arbre d'entraînement pour guider en rotation l'arbre d'entraînement,
- une portion plastique surmoulée sur la plaquette et le coussinet pour les rendre solidaires l'un de l'autre,
- la portion plastique comprenant une couche de plastique entre une périphérie externe du coussinet et une périphérie interne de la plaquette métallique.
La couche de plastique entre le métal de la plaquette et le coussinet permet ainsi de supporter l'angle pris par le coussinet généré par la flexion de l'arbre d'entraînement afin de limiter les surpressions de bord. L'invention permet ainsi d'améliorer la durée de vie en usure du système.
Selon une réalisation, une épaisseur de la couche de plastique est d'au moins 0.5mm. Selon une réalisation, la portion plastique comprend au moins deux parties butées montées entre la couronne et la culasse du moteur électrique. Cela permet de maintenir la couronne radialement dans la culasse. Selon une réalisation, la couronne comprend des saillies s'étendant depuis une périphérie externe de la couronne.
Selon une réalisation, des plots amortisseurs sont montés entre les saillies et les parties butées de la portion plastique. Une telle configuration permet d'amortir les chocs subis par la couronne dentée.
Selon une réalisation, la couronne dentée fait partie de la portion plastique. Cela permet de faciliter la réalisation de l'ensemble.
Selon une réalisation, le coussinet a une longueur axiale supérieure à 5mm. Cela permet de minimiser la pression subie par le coussinet lorsque le lanceur vient en position active.
Selon une réalisation, la plaquette métallique comprend une portion principale et un épaulement s'étendant axialement par rapport à la portion principale sur une extrémité située du côté du coussinet. Cela permet, du fait de la surépaisseur locale de la plaquette métallique obtenue par la création de l'épaulement, de limiter le porte-à-faux du coussinet par rapport la plaque de base et donc de moins solliciter le plastique autour du coussinet lorsque le démarreur est en fonctionnement.
Selon une réalisation, le coussinet présente une longueur axiale supérieure à une épaisseur axiale de la portion principale de la plaquette. L'invention est particulièrement avantageuse pour ce type de configuration où le porte-à- faux entre le coussinet et la plaque de base est important.
Selon une réalisation, un pignon d'entraînement monté sur l'arbre d'entraînement est positionné en dehors d'un support du démarreur. On améliore la tenue en fatigue d'un tel système qui génère des contraintes internes importantes en raison du porte-à-faux de l'arbre lorsque le lanceur est en position active.
Selon une réalisation, le démarreur comprend en outre un palier avant monté entre le support et l'arbre d'entraînement pour guider en rotation l'arbre d'entraînement, un lanceur comprenant des cannelures hélicoïdales coopérant avec des cannelures hélicoïdales de l'arbre d'entraînement mobile entre une position repos et une position active et en ce que, en position active, le lanceur vient en butée contre un épaulement de l'arbre d'entraînement situé entre la plaque de base et le palier avant. Un tel épaulement génère des chocs et donc des contraintes internes importantes lorsque le lanceur passe en position active en sorte que l'invention est particulièrement adaptée à être mise en œuvre avec cette configuration de lanceur dite à "butée sur cannelure".
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un démarreur de moteur thermique de véhicule automobile selon la présente invention;
La figure 2a est une vue en coupe longitudinale détaillée d'un réducteur de vitesse selon la présente invention;
La figure 2b est une vue en coupe de la plaque de base selon la présente invention portant la couronne du réducteur de vitesse;
La figure 2c représente une vue en coupe détaillée de la zone entre l'épaulement et le coussinet de la plaque de base selon la présente invention;
La figure 3 est une vue en perspective illustrant le montage de la couronne du réducteur de vitesse avec la plaque de base selon la présente invention;
La figure 4 est une vue schématique en coupe transversale de la roue libre à rouleaux du démarreur de la figure 1 ;
La figure 5 représente l'état de surface d'un circlips ayant subi un grenaillage de précontrainte et utilisé avec le démarreur de la figure 1 pour le maintien de la plaque de base;
La figure 6 montre des courbes de niveau de contrainte résiduelle d'un anneau d'arrêt élastique en fonction d'une profondeur dans la matière respectivement pour un circlips n'ayant pas subi de grenaillage et pour un circlips ayant subi un grenaillage de précontrainte; La figure 7 montre des courbes dites de Wôhler représentatives de la tenue en fatigue d'un circlips en renseignant le nombre de cycles pouvant être supportés par un circlips avec ou sans grenaillage de précontrainte pour un niveau de contraintes donné. Les éléments identiques, similaires ou analogues conservent les mêmes références d'une figure à l'autre. Dans la description qui va suivre, on utilisera une orientation axiale d'arrière en avant correspondant à l'orientation de droite à gauche de la figure 1 . Autrement dit, un élément avant est situé du côté du pignon d'entraînement 15, tandis qu'un élément arrière est situé du côté opposé, c'est-à-dire du côté du flasque arrière 39.
En référence à la figure 1 , le démarreur 10 selon l'invention comporte un arbre d'entraînement 1 1 , un lanceur 12 monté sur l'arbre d'entraînement 1 1 et comportant un pignon d'entraînement 15. En outre, un moteur électrique 16 comporte un stator 17 inducteur et un rotor 18 induit montés de manière coaxiale. Le stator 17 entoure le rotor 18, lequel est monté sur un arbre 19 du moteur électrique 16. Le rotor 18 est apte à tourner autour d'un axe X à l'intérieur d'une culasse 21 . Cette dernière est solidaire d'un support 23 métallique du démarreur 10 destiné à être fixé sur une partie fixe du véhicule automobile. Le stator 17 comporte une pluralité de pôles magnétiques 26 inducteurs portés par la périphérie interne de la culasse 21 . En variante, le stator 17 comporte un bobinage inducteur comportant deux paires d'enroulements qui sont enroulés chacun autour d'une masse polaire solidaire de la culasse 21 . Chaque enroulement est composé d'un conducteur continu enroulé autour de la masse polaire dans le sens de son épaisseur de manière à former des spires jointives concentriques de diamètre croissant.
Le rotor 18 comporte un paquet de tôles doté de rainures pour le montage de conducteurs électriques en forme d'épingles. Ces conducteurs sont reliés entre eux pour former un bobinage rotorique 27 en liaison avec des lames conductrices 30 appartenant à un collecteur 31 à corps électriquement isolant solidaire de l'arbre 19 du moteur électrique 16. En variante, le bobinage 27 est à fil continu. Des balais 34 frottent sur les lames collectrices 30 du collecteur 31 pour alimenter le bobinage rotorique 27. Les balais 34 appartiennent à un porte- balais 35 équipé de cages de guidage et de réception des balais 34. Ces balais 34 sont sollicités en direction des lames collectrices 30 par des ressorts 36 par exemple de type à spirale. Le porte-balais 35 est solidaire d'un flasque arrière 39 métallique présentant dans sa partie centrale un logement pour le montage d'un palier 40 de type roulement à aiguilles. Le flasque 39 sert au montage à rotation de l'extrémité arrière de l'arbre 19 du moteur électrique 16. L'extrémité avant de l'arbre 19 pénètre, via un tronçon de section réduite, à l'intérieur d'un alésage réalisé dans la partie arrière de l'arbre d'entraînement 1 1 , un coussinet 43 étant intercalé entre ces deux éléments 19, 1 1 .
L'axe de l'arbre 19 est confondu avec l'axe X du rotor 18 et avec l'axe de l'arbre d'entraînement 1 1 . Le flasque arrière 39 sert de centreur à l'extrémité arrière de la culasse 21 et est relié par des tirants au support 23 du démarreur 10. La culasse 21 métallique est intercalée à serrage entre le support 23 métallique et le flasque arrière 39 métallique.
Le démarreur 10 comporte également un contacteur 46 électromagnétique s'étendant parallèlement au moteur électrique 16 en étant implanté radialement au-dessus de celui-ci. Le contacteur 46 présente une cuve 47 métallique portée par le support 23, et équipée d'une bobine d'excitation 48 dotée d'au moins un enroulement. La cuve 47 est fermée à l'arrière par un capot 49 en matière électriquement isolante. La fixation du capot 49 est réalisée par rabattement de matière de l'extrémité libre de la cuve 47. Des bornes 50, 51 sont conformées pour former chacune un contact fixe à l'intérieur du capot 49. L'une des bornes 50 est destinée à être reliée à la borne positive de la batterie, l'autre borne 51 est connectée par l'intermédiaire d'un câble aux balais 34 de polarités positives. De manière connue, lors de l'excitation de la bobine 48, un noyau mobile 54 est attiré par attraction magnétique en direction du noyau fixe 55 pour, d'une part, agir après rattrapage d'un jeu sur une tige 56 portant un contact mobile 57 pour provoquer la fermeture des contacts 50, 51 du contacteur 46 et alimenter le moteur électrique 16 du démarreur 10, et, d'autre part, actionner un levier de commande 58 du lanceur 12.
L'arbre d'entraînement 1 1 est monté rotatif dans un palier avant 61 du support 23 par l'intermédiaire d'un porte-pignon 62. Ce palier avant 61 permettant de guider en rotation l'arbre d'entraînement 1 1 est constitué à titre d'exemple par un roulement à billes. Le porte-pignon 62 comporte un arbre creux 63 pour autoriser le passage de l'arbre d'entraînement 1 1 . Deux paliers 64 sont interposés entre la périphérie externe de l'arbre d'entraînement 1 1 et la périphérie interne de l'arbre porte-pignon 63 pour autoriser un mouvement de rotation relatif entre les deux éléments 1 1 , 63. La périphérie externe de l'arbre porte-pignon 63 est en contact avec la périphérie interne du palier avant 61 .
Le pignon d'entraînement 15 est monté solidaire en rotation avec l'arbre porte-pignon 63 par l'intermédiaire de cannelures axiales réalisées dans la périphérie interne du pignon en prise avec des cannelures axiales de forme complémentaire réalisées dans la périphérie externe de l'arbre porte-pignon 63. En outre, un dispositif d'absorption des chocs 67 comporte un ressort 68 sollicitant le pignon 15 contre une butée 69 à l'état repos. En cas de choc avec les dents de la couronne de démarrage, le ressort 68 est comprimé par le déplacement en translation du pignon 15 qui a alors tendance à reculer par rapport à la butée 69. On appréciera que le pignon 15 est monté sur l'arbre d'entraînement 1 1 en dehors du support 23 du démarreur 10. Une telle configuration de démarreur 10 dite "à pignon sortant" génère des contraintes internes importantes du fait du porte-à-faux de l'arbre d'entraînement 1 1 lorsque le lanceur 12 est en position active.
Le lanceur 12 est monté coulissant sur l'arbre d'entraînement 1 1 et comporte un entraîneur 72 configuré pour être actionné par le levier de commande 58 pivotant, et une roue libre 73 à galets intercalée axialement entre l'entraîneur 72 et le porte-pignon 62. Cette roue libre 73 comprend une bague entraînée 76 située du côté de l'extrémité arrière de l'arbre porte-pignon 63. La bague entraînée 76 comporte sur sa périphérie externe une piste interne 77 bien visible en figure 4. Dans un exemple de réalisation, la bague entraînée 76 est monobloc de même matière avec l'arbre porte-pignon 63. En outre, l'entraîneur 72 comprend une bague entraînante 78 de la roue libre 73 munie de rampes 79 sur sa périphérie interne. La bague entraînante 78 est ainsi solidaire en rotation de l'arbre 1 1 via l'entraîneur 72 lorsque le lanceur 12 est en position active. Une pluralité de rouleaux 82 d'axe Y sont montés entre la piste interne 77 et une rampe 79 correspondante.
La roue libre 73 comporte une pluralité de ressorts de pré-charge 83 montés chacun entre un rebord d'une rampe 79 et un rouleau 82 correspondant. Le sens de verrouillage de la roue libre 73 est illustré par la flèche A (cf. figure 4).
La roue libre 73 a de préférence des dimensions telles qu'elle respecte la relation suivante: ε =((Cmax*1000/(N5 2*L*0.05))*((R+r)/(R*r))5 2)1 2
On précise que dans cette expression: N est à la puissance 5/2, l'expression (R+r)/(R*r) est à la puissance 5/2, et l'ensemble est à la puissance 1/2, avec
- Cmax étant le couple maximum du démarreur exprimé en N.m. Le couple Cmax est mesuré rotor bloqué sous une tension et une résistance égale à celle de la batterie et du câblage correspondant entre la batterie et le démarreur de l'application considérée,
- N étant le nombre de rouleaux 82,
- R étant le rayon de la piste interne 77,
- L étant la longueur axiale de chaque rouleau 82 mesurée suivant l'axe Y, et
- r étant le rayon de chaque rouleau 82,
- les dimensions R, L, et r étant mesurées en mm.
ε est compris entre 200 et 700.
Une diminution de 25% de la valeur du coefficient ε permet de multiplier par deux le nombre de cycles de fonctionnement du démarreur. La définition d'un démarreur respectant la plage ε permet de diminuer de manière significative le niveau de pression de contact entre les rouleaux 82 et les bagues 76, 78 tout en optimisant l'encombrement du démarreur 10. L'entraîneur 72 comporte en outre une rondelle 86 définissant avec une paroi transversale de l'entraîneur 72 une gorge pour la réception des doigts de l'extrémité inférieure du levier 58 en forme de fourche. L'extrémité supérieure du levier 58 est montée de manière connue à articulation sur une tige 87 reliée élastiquement au noyau mobile 54 via un ressort 88, dit ressort dent contre dent, logé dans le noyau mobile 54.
L'entraîneur 72 est doté intérieurement de cannelures hélicoïdales 90 en prise de manière complémentaire avec des dentures hélicoïdales 91 externes portées par l'arbre d'entraînement 1 1 au voisinage de son extrémité arrière de plus grand diamètre (cf. figure 1 ). Le lanceur 12 intégrant la roue libre 73 est ainsi animé d'un mouvement de translation lorsqu'il est déplacé par le levier 58 entre une position repos dans laquelle le pignon 15 est dégagé de la couronne de démarrage du moteur thermique et une position active dans laquelle le pignon 15 est en prise avec la couronne de démarrage du moteur thermique. En position active, l'entraîneur 72 vient en butée contre un épaulement 93 réalisé entre les dentures 91 de l'arbre d'entraînement 1 1 . Cet épaulement 93 de l'arbre d'entraînement 1 1 est situé axialement entre la plaque de base 106 et le palier avant 61 .
Par ailleurs, comme cela est bien visible sur la figure 2a, un réducteur de vitesse 96 prenant la forme d'un train épicycloïdal est monté entre l'arbre du rotor 18 et l'arbre d'entraînement 1 1 . Plus précisément, l'extrémité arrière de l'arbre d'entraînement 1 1 est configurée pour être solidaire d'un plateau d'un porte-satellites 97 par exemple par sertissage. Des satellites 101 engrènent d'une part avec une couronne 102 formant planétaire externe et d'autre part avec un pignon 103 solidaire de l'extrémité avant de l'arbre de rotor 19 formant planétaire interne du réducteur 96. Les satellites 101 sont montés libres en rotation chacun autour d'un axe porté par le porte-satellites 97. Les satellites 101 sont au moins au nombre de deux. En l'occurrence, on utilise trois satellites 101 . La couronne 102 est portée par une plaque de base 106 montrée en détails sur la figure 2b solidaire avec la culasse 21 du moteur par serrage entre ladite culasse 21 et le support 23 du démarreur 10. La plaque de base 106 comporte une plaquette 107 métallique, un coussinet 108 monté sur l'arbre d'entraînement 1 1 pour guider en rotation l'arbre d'entraînement 1 1 , ainsi qu'une portion plastique 109 surmoulée sur la plaquette 107 et le coussinet 108 pour les rendre solidaires l'un de l'autre.
La portion plastique 109 comprend une couche de plastique 1 12 entre une périphérie externe du coussinet 108 et une périphérie interne de la plaquette 107 correspondant à un bord de la plaquette 107 délimitant une ouverture centrale 1 16 pour le passage de l'arbre 1 1 . Une telle couche 1 12 bien visible sur la figure 2c permet de supporter l'angle pris par le coussinet 108 généré par la flexion de l'arbre 1 1 afin de limiter les surpressions de bord. L'épaisseur E de cette couche de plastique 1 12 est d'au moins 0.5mm. Afin de minimiser la pression exercée par l'arbre d'entraînement 1 1 , il est possible d'utiliser un coussinet 108 ayant une longueur axiale supérieure à 5mm.
Dans l'exemple de réalisation des figures 2b et 2c, la plaquette 107 métallique comprend une portion principale 1 14 et un épaulement 1 15 s'étendant axialement par rapport à la portion principale 1 14 sur une extrémité de la plaquette 107 située du côté du coussinet 108. L'épaulement 1 15 se situe ainsi en périphérie interne de la plaquette 107 autour de l'ouverture centrale 1 16 de la plaquette 107, tandis que la portion principale 1 14 s'étend depuis l'épaulement 1 15 jusqu'à la périphérie externe de la plaquette 107.
La plaquette 107 présente ainsi une surépaisseur au niveau de l'extrémité située du côté du coussinet 108. Le coussinet 108 a une longueur axiale L1 supérieure à l'épaisseur axiale L2 de la portion principale 1 14 de la plaquette 107. Par ailleurs, comme cela est bien visible en figure 3, la portion plastique 109 comprend au moins deux parties butées 120 montées entre la couronne 102 et la culasse 21 . Ces parties butées 120 s'étendant circonférentiellement autour de la couronne 102 permettent de maintenir la couronne 102 radialement dans la culasse 21 . La couronne 102 rapportée sur la plaque de base 106 comprend des saillies 121 s'étendant depuis une périphérie externe de ladite couronne 102. Des plots amortisseurs 122 sont montés entre les saillies 121 de la couronne 102 et les parties butées 120 de la portion plastique 109. Une telle configuration permet d'amortir les chocs subis par la couronne 102 réalisée par exemple en métal.
En variante, la couronne 102 fait partie de la portion plastique 109. Dans ce cas, les dents de la couronne 102 sont moulées avec une paroi annulaire axiale de la portion plastique 109.
En outre, afin d'assurer le calage de la plaque de base 106, un élément de maintien 125 prenant par exemple la forme d'un anneau d'arrêt élastique de type circlips est positionné dans une gorge 126 de l'arbre d'entraînement 1 1 pour venir en butée contre la plaque de base 106 (cf. figure 2a). L'anneau d'arrêt élastique 125 présente la forme d'un anneau ouvert apte à être déformé élastiquement à l'aide d'un outil pour permettre son positionnement à l'intérieur de la gorge 126. Afin d'absorber les chocs, le circlips 125 est en appui contre une rondelle d'appui métallique 141 laquelle est en appui contre la portion plastique 109 de la plaque de base 108. Comme cela est illustré par la figure 5, l'anneau d'arrêt élastique 125 comprend des traces d'impact 133 de grenaillage de précontrainte sur au moins sa face radiale située en vis-à-vis de la plaque de base 106. Pour éviter que l'anneau d'arrêt élastique 125 soit déformé à l'état précontraint, les traces d'impact de grenaillage de précontraintes sont situées du côté des deux faces radiales de l'anneau d'arrêt élastique 125.
Comme cela est illustré par la courbe C1 de la figure 6, les contraintes de compression résiduelles associées aux traces d'impact de grenaillage de précontraintes situées à une profondeur dans la matière comprise entre 0 et 20μηη sont comprises entre -600 et -1000 Mpa. Comparativement les contraintes résiduelles d'un anneau d'arrêt élastique n'ayant pas subi de grenaillage de précontrainte (cf. courbe C2) sont positives.
Le grenaillage de précontrainte appliqué sur l'anneau d'arrêt élastique 125 est à distinguer du grenaillage de nettoyage ou d'ébavurage mis en œuvre à la fin du procédé de fabrication et qui ne permet pas d'obtenir des contraintes de compression comprises entre -600 et -1000 Mpa. En particulier, l'intensité d'impact du média est ainsi beaucoup plus grande dans le cas du grenaillage de précontrainte que dans le cas d'un grenaillage de nettoyage. Ainsi, en générant dans l'épaisseur de l'anneau d'arrêt élastique 125 des contraintes de compression (contrainte négative) qui s'opposent aux contraintes de traction (contrainte positive) engendrées par les sollicitations en service, l'invention permet d'améliorer grandement la tenue en fatigue de l'anneau d'arrêt élastique 125.
En effet, comme cela ressort de la figure 7, pour une contrainte σ de fonctionnement donnée, le nombre de cycles N1 supportés par un anneau d'arrêt élastique 125 ayant subi un grenaillage de précontrainte (cf. courbe C3) est très supérieur à au nombre de cycles N2 supportés par un anneau d'arrêt élastique 125 ayant subi un simple grenaillage de nettoyage.
Dans un exemple de réalisation, l'anneau d'arrêt élastique 125 est en acier et a subi un traitement de trempe bainitique. L'épaisseur de l'anneau d'arrêt élastique 125 est par exemple de l'ordre de 2mm plus ou moins 10%.
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.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Démarreur (10) pour moteur thermique d'un véhicule automobile comprenant:
- un moteur électrique (16) comprenant une culasse (21 ) et un rotor (18) monté sur un arbre (19),
- un arbre d'entraînement (1 1 ) apte à être entraîné en rotation par ledit rotor (18),
- un réducteur de vitesse (96) de type épicycloïdal monté entre ledit arbre de rotor (18) et ledit arbre d'entraînement (1 1 ), ledit réducteur de vitesse (96) comprenant une couronne dentée (102) formant planétaire externe dudit réducteur de vitesse (96), un pignon (103) solidaire en rotation dudit arbre de rotor (19) formant un planétaire interne dudit réducteur de vitesse (96) et un porte-satellites (97) solidaire en rotation dudit arbre d'entraînement (1 1 ), aux moins deux satellites (101 ) montés libres en rotation sur ledit porte-satellites (97) et engrené entre ledit planétaire interne et ledit planétaire externe,
caractérisé en ce que ledit démarreur (10) comporte en outre une plaque de base (106) portant ladite couronne dentée (102), ladite plaque de base (106) étant solidaire avec ladite culasse (21 ) dudit moteur électrique (16) et comprenant:
- une plaquette métallique (107),
- un coussinet (108) monté sur ledit arbre d'entraînement (1 1 ) pour guider en rotation ledit arbre d'entraînement (1 1 ),
- une portion plastique (109) surmoulée sur ladite plaquette (107) et ledit coussinet (108) pour les rendre solidaires l'un de l'autre,
- ladite portion plastique (109) comprenant une couche de plastique (1 12) entre une périphérie externe dudit coussinet (108) et une périphérie interne de ladite plaquette métallique (107).
2. Démarreur selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'une épaisseur (E) de ladite couche de plastique (1 12) est d'au moins 0.5mm.
3. Démarreur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite portion plastique (109) comprend au moins deux parties butées (120) montées entre ladite couronne (102) et ladite culasse (21 ) dudit moteur électrique (18).
4. Démarreur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite couronne (102) comprend des saillies (121 ) s'étendant depuis une périphérie externe de ladite couronne (102).
5. Démarreur selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que des plots amortisseurs (122) sont montés entre lesdites saillies (121 ) et lesdites parties butées (120) de ladite portion plastique (109).
6. Démarreur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite couronne dentée (102) fait partie de la portion plastique (109).
7. Démarreur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit coussinet (108) a une longueur axiale supérieure à 5mm.
8. Démarreur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ladite plaquette métallique (107) comprend une portion principale (1 14) et un épaulement (1 15) s'étendant axialement par rapport à ladite portion principale (1 14) sur une extrémité située du côté dudit coussinet (108).
9. Démarreur selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit coussinet (108) présente une longueur axiale (L1 ) supérieure à une épaisseur axiale (L2) de ladite portion principale (1 14) de ladite plaquette (107).
10. Démarreur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'un pignon d'entraînement (15) monté sur ledit arbre d'entraînement (1 1 ) est positionné en dehors d'un support (23) dudit démarreur (10).
1 1 . Démarreur selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un palier avant (61 ) monté entre ledit support (23) et ledit arbre d'entraînement (1 1 ) pour guider en rotation ledit arbre d'entraînement (1 1 ), un lanceur (12) comprenant des cannelures hélicoïdales coopérant avec des cannelures hélicoïdales de l'arbre d'entraînement (1 1 ) mobile entre une position repos et une position active et en ce que, en position active, ledit lanceur (12) vient en butée contre un épaulement (93) dudit arbre d'entraînement (1 1 ) situé entre ladite plaque de base (106) et ledit palier avant (61 ).
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