FR2684724A1

FR2684724A1 - Starter device for a vehicle internal combustion engine

Info

Publication number: FR2684724A1
Application number: FR9214705A
Authority: FR
Inventors: De Filippis Pietro; Fasola Giancarlo Fasola
Original assignee: Industrie Magneti Marelli SRL; Magneti Marelli SpA
Current assignee: Industrie Magneti Marelli SRL; Marelli Europe SpA
Priority date: 1991-12-06
Filing date: 1992-12-07
Publication date: 1993-06-11
Also published as: ES2062925R; ES2062925A2; GB9225234D0; JPH05248327A; IT1250870B; ITTO910946A1; ES2062925B1; ITTO910946A0; GB2262136A; DE4240905A1

Abstract

The device is lightweight and not very bulky and is resistant towards aggressive agents. It comprises an electric motor (7) provided with a stator exhibiting at least eight poles and a rotor, the shaft of which is torsionally coupled directly to the pinion (30) in order to turn the combustion engine over (entrain it in rotation). The whole device (1) is contained in a protective casing (2, 3) made of a non-magnetic material. Application to the starting of motor vehicle internal combustion engines.

Description

A/ Dispositif de démarrage pour un moteur à combustion interne de véhiculeA / Starting device for an internal combustion engine of a vehicle

La présente invention concerne des dispositifs de démarrage pour des moteurs à combustion interne de véhicule automobile. Plus spécifiquement, l'invention concerne un dispositif de démarrage comprenant: une structure de support, un pignon susceptible de se déplacer par rapport à cette structure et destiné à venir en prise avec une roue dentée du moteur à combustion interne, un électroaimant de commande comprenant un noyau susceptible de se déplacer entre une position de repos et une position d'actionnement, une transmission située entre le noyau de l'électroaimant et le pignon et un moteur électrique à courant continu qui peut être alimenté suite à une activation de l'électroaimant, pour The present invention relates to starting devices for internal combustion engines of a motor vehicle. More specifically, the invention relates to a starting device comprising: a support structure, a pinion capable of moving relative to this structure and intended to engage with a toothed wheel of the internal combustion engine, a control electromagnet comprising a core capable of moving between a rest position and an actuation position, a transmission located between the core of the electromagnet and the pinion and a direct current electric motor which can be powered following an activation of the electromagnet , for

entraîner en rotation le pignon.rotate the pinion.

Des dispositifs de démarrage de ce type ont été et sont encore aujourd'hui fabriqués en grande quantité Dans ces dispositifs, l'arbre de rotor du moteur électrique est couplé en torsion au pignon susceptible de se déplacer, via un engrenage de réduction, par exemple du type planétaire et à un embrayage de dépassement, typiquement du type à roue libre. Dans ces dispositifs, lorsque l'électroaimant est activé, son noyau est attiré vers la position d'actionnement et au moyen de ladite transmission (qui dans certains cas est simplement un levier oscillant en forme de fourche) entraîne la translation du pignon, qui vient ensuite en prise avec les dents d'une roue dentée (roue volante), ce qui peut entraîner en rotation le vilebrequin de moteur thermique. L'électroaimant est typiquement associé à un commutateur présentant un contact mobile, qui est déplacé par la translation du noyau et ferme un chemin d'amenée de courant vers le moteur électrique, à la fin de la course du pignon. Lorsque le moteur thermique démarre et que sa vitesse de rotation dépasse une valeur prédéterminée, l'embrayage de dépassement découple l'arbre de moteur électrique du pignon, Starting devices of this type have been and are still being produced in large quantities. In these devices, the rotor shaft of the electric motor is coupled in torsion to the pinion capable of moving, for example via a reduction gear. of the planetary type and to an overrun clutch, typically of the freewheeling type. In these devices, when the electromagnet is activated, its core is attracted towards the actuating position and by means of said transmission (which in some cases is simply a fork-shaped oscillating lever) causes the translation of the pinion, which comes then engaged with the teeth of a toothed wheel (flywheel), which can cause the crankshaft of the heat engine to rotate. The electromagnet is typically associated with a switch having a movable contact, which is displaced by the translation of the core and closes a current supply path towards the electric motor, at the end of the pinion stroke. When the heat engine starts and its rotation speed exceeds a predetermined value, the overshoot clutch decouples the electric motor shaft from the pinion,

ce qui évite l'endommagement du moteur. which prevents damage to the engine.

Le pignon s'écarte de la roue dentée du moteur, dès que The pinion moves away from the motor gear as soon as

l'électroaimant est désactivé.the electromagnet is deactivated.

De nombreux problèmes sont rencontrés dans la Many problems are encountered in the

production des dispositifs de démarrage décrits ci-dessus. production of the starting devices described above.

En effet, il est nécessaire que ces dispositifs soient robustes et fiables, tout en étant en même temps petits et silencieux. Les fabricants de véhicule automobile réclament également des dispositifs de démarrage qui soient capable de passer des tests de résistance à des environnements hostiles, sur d'assez longues périodes de temps (tests réalisés dans du sel et du brouillard par exemple pendant heures ou plus) Pour satisfaire à cette dernière demande, certains ont adopté la solution d'un traitement galvanique, par exemple au moyen de zinc, de la surface extérieure du carter de l'électroaimant et du moteur électrique, qui sont typiquement réalisées en matériaux magnétiques présentant seulement une résistance médiocre Indeed, it is necessary that these devices are robust and reliable, while at the same time being small and silent. Motor vehicle manufacturers also claim starting devices which are capable of passing resistance tests to hostile environments, over fairly long periods of time (tests carried out in salt and mist for example for hours or more). to meet this latter request, some have adopted the solution of a galvanic treatment, for example by means of zinc, of the external surface of the casing of the electromagnet and of the electric motor, which are typically made of magnetic materials having only resistance poor

auxdits agents agressifs.said aggressive agents.

Cependant, l'adoption de traitements galvaniques, tout en surmontant au moins en partie lesdits problèmes, n'implique pas d'inconvénients considérables du point de vue des coûts, de la pollution de l'environnement, de la flexibilité et de la capacité d'adaptation des procédés à However, the adoption of galvanic treatments, while at least partially overcoming the said problems, does not involve considerable disadvantages from the point of view of costs, environmental pollution, flexibility and the ability to process adaptation to

des variations des vitesses de production souhaitées. variations in desired production speeds.

Le but de la présente invention est de fournir un dispositif de démarrage du type spécifié ci-dessus, qui soit de préférence moins encombrant et beaucoup plus léger que les dispositifs antérieurs et qui soit en même temps capable de résister-à-un plus grand nombre de tests sérieux de sa The object of the present invention is to provide a starting device of the type specified above, which is preferably less bulky and much lighter than the prior devices and which is at the same time capable of withstanding a greater number serious testing of his

résistance par rapport à des agents agressifs. resistance to aggressive agents.

Ce but est atteint selon l'invention gràce à un dispositif de démarrage du type spécifié ci-dessus, dont les principales caractéristiques reposent sur le fait que: ledit moteur électrique présente un stator comprenant au moins huit pôles et un rotor pourvu d'un arbre, directement couplé en torsion au pignon et que: le dispositif entier est contenu dans un carter This object is achieved according to the invention thanks to a starting device of the type specified above, the main characteristics of which are based on the fact that: said electric motor has a stator comprising at least eight poles and a rotor provided with a shaft , directly coupled in torsion to the pinion and that: the entire device is contained in a casing

protecteur réalisé en matériau non-magnétique. protector made of non-magnetic material.

L'adoption d'un stator présentant au moins huit pôles permet de réduire considérablement les dimensions du moteur électrique du dispositif de démarrage, en particulier dans The adoption of a stator having at least eight poles makes it possible to considerably reduce the dimensions of the electric motor of the starting device, in particular in

un sens axial.an axial direction.

La transmission directe de la rotation du rotor du moteur électrique au pignon, qui ne comporte pas d'ensemble de réduction intermédiaire, permet également d'obtenir une réduction de taille, de poids et de coût L'absence d'un ensemble de réduction réduit de manière appréciable le bruit The direct transmission of the rotation of the rotor of the electric motor to the pinion, which does not include an intermediate reduction assembly, also makes it possible to obtain a reduction in size, weight and cost The absence of a reduced reduction assembly appreciably the noise

produit par le dispositif de démarrage en fonctionnement. produced by the starting device in operation.

Le couplage en torsion direct (c'est-à-dire avec une rapport de transmission égal à 1), entre le rotor du moteur électrique et le pignon, peut être obtenu à l'aide d'un embrayage de dépassement de type classique ou bien, et de préférence, sans avoir recours à cet embrayage Bien sûr, dans ce second cas, afin d'éviter l'endommagement du moteur du démarreur électrique, après que le moteur thermique ait été démarré, des agencements de commande de démarrage électronique de type connu peuvent être adoptés Ces systèmes comprennent par exemple un détecteur qui produit un signal indiquant la vitesse de rotation de l'arbre de vilebrequin de moteur thermique et un ensemble de commande électronique, qui désactive le dispositif de démarrage, lorsque le signal produit par le détecteur indique que la vitesse a atteint une valeur autonome minimale prédéterminée. La réduction de taille et de poids qui peuvent être obtenues par les agencements ci-dessus permettent de rendre au moins tolérable, sinon absolument négligeable, le poids qu'un carter protecteur en matériau non-magnétique peut The direct torsion coupling (that is to say with a transmission ratio equal to 1), between the rotor of the electric motor and the pinion, can be obtained using a conventional type overrun clutch or well, and preferably, without resorting to this clutch Of course, in this second case, in order to avoid damage to the engine of the electric starter, after the heat engine has been started, the electronic start control arrangements of known type can be adopted These systems include for example a detector which produces a signal indicating the speed of rotation of the crankshaft of the heat engine and an electronic control assembly, which deactivates the starting device, when the signal produced by the detector indicates that the speed has reached a predetermined minimum autonomous value. The reduction in size and weight which can be obtained by the above arrangements makes it possible to make at least tolerable, if not absolutely negligible, the weight that a protective casing made of non-magnetic material can

impliquer pour le dispositif entier. imply for the entire device.

Le jeu d'agencements à laquelle fait référence la revendication principale annexés permet par conséquent d'atteindre par synergie les buts définis ci-dessus, qui The set of arrangements to which the appended main claim refers makes it therefore possible to achieve, by synergy, the aims defined above, which

constituent la base de la présente invention. constitute the basis of the present invention.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention Other characteristics and advantages of the invention

vont devenir évidents à la lecture de la description will become obvious on reading the description

détaillée faite en référence aux dessins annexés, fournis à pur titre d'exemple non-limitatif, dans lesquels: la figure l est une vue de côté d'un dispositif de démarrage selon l'invention et la figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne II-II de detailed made with reference to the accompanying drawings, provided purely by way of non-limiting example, in which: FIG. 1 is a side view of a starting device according to the invention and FIG. 2 is a sectional view along line II-II of

la figure 1.Figure 1.

Sur la figure 1, un dispositif de démarrage pour un moteur à combustion interne de véhicule automobile est généralement désigné par le numéro de référence 1 Il comprend un carter de support qui, dans le mode de réalisation illustré à titre d'exemple, est formé par une enveloppe à deux moitiés 2 et 3 montées ensemble et serrées In FIG. 1, a starting device for an internal combustion engine of a motor vehicle is generally designated by the reference number 1. It comprises a support casing which, in the embodiment illustrated by way of example, is formed by an envelope with two halves 2 and 3 assembled together and tightened

au moyen d'un jeu de vis (de manière connue) Ces demi- by means of a set of screws (in a known manner) These half

enveloppes sont réalisées en un matériau non-magnétique léger, tel qu'un matériau synthétique thermodurcissable, un film en matières synthétiques thermorétrécissables ou bien, de préférence, en aluminium ou l'un de ses alliages Dans envelopes are made of a light non-magnetic material, such as a thermosetting synthetic material, a film of heat shrinkable synthetic materials or, preferably, aluminum or one of its alloys.

le mode de réalisation illustré à titre d'exemple, la demi- the embodiment illustrated by way of example, the half

enveloppe 2 présente un bord 2 a dans lequel est installé un envelope 2 has an edge 2 a in which is installed a

bord 3 a correspondant à la demi-enveloppe 3. edge 3 a corresponding to the half-envelope 3.

Comme on va mieux le voir à partir d'une observation commune des figures i et 2, les demi-enveloppes 2 et 3 forment ensemble un carter, qui présente une section transversale sensiblement en forme de huit et définit une zone supérieure 4 et une zone inférieure 5 reliées entre As will be seen more clearly from a common observation of FIGS. I and 2, the half-envelopes 2 and 3 together form a casing, which has a substantially eight-shaped cross section and defines an upper zone 4 and a zone lower 5 connected between

elles par une zone intermédiaire 6. them by an intermediate zone 6.

Un moteur électrique à courant continu 7 est logé dans la zone inférieure du carter désignée par le numéro 5 sur la figure 2 Ce moteur comprend un stator 8 constitué par une pile de couches, présentant huit (au moins) agrandissements A direct current electric motor 7 is housed in the lower zone of the casing designated by the number 5 in FIG. 2 This motor comprises a stator 8 constituted by a stack of layers, having eight (at least) enlargements

SR 7524 IT/JBSR 7524 IT / JB

polaires ou pôles 9 sur sa surface intérieure, pourvue poles or poles 9 on its inner surface, provided

d'enroulements de stator 10 correspondants. of corresponding stator windings 10.

Les pôles de stator peuvent être aimants permanents The stator poles can be permanent magnets

plutôt que des enroulements.rather than windings.

Un rotor 11, présentant une pluralité de cavités 12 sur sa périphérie qui logent des conducteurs électriques 13, est A rotor 11, having a plurality of cavities 12 on its periphery which house electrical conductors 13, is

monté dans le stator 8 du moteur électrique 7. mounted in the stator 8 of the electric motor 7.

Le rotor 11 présente par exemple vingt-et-une cavités, The rotor 11 has for example twenty-one cavities,

chacune d'entre elles logeant quatre conducteurs. each of them accommodating four conductors.

Le stator 8 peut être réalisé extrêmement compact, de manière à présenter en particulier une dimension axiale très petite. Un manchon 15 est susceptible de coulisser axialement de manière connue sur l'arbre du moteur électrique 7, à The stator 8 can be made extremely compact, so as to present in particular a very small axial dimension. A sleeve 15 is capable of sliding axially in a known manner on the shaft of the electric motor 7,

l'intérieur de la demi-enveloppe 2. inside the half-envelope 2.

Le numéro de référence 16 désigne un levier oscillant monté dans la demienveloppe 2, de manière à pouvoir pivoter autour d'un point d'appui 17 et à servir d'organe de transmission entre le manchon 15 et un prolongement 18 a du noyau 18 d'un électroaimant qui, sur la figure 2, est généralement désigné par le numéro de référence 19 Cet électroaimant présente un carter tubulaire 20 (figure 2) en matériau magnétique, à l'intérieur duquel est disposé un solénoïde d'activation 21 porté par une bobine 22, dans The reference number 16 designates an oscillating lever mounted in the half-envelope 2, so as to be able to pivot around a fulcrum 17 and to serve as a transmission member between the sleeve 15 and an extension 18 a of the core 18 d an electromagnet which, in FIG. 2, is generally designated by the reference number 19 This electromagnet has a tubular casing 20 (FIG. 2) made of magnetic material, inside which is placed an activation solenoid 21 carried by a reel 22, in

laquelle le noyau 18 peut se déplacer axialement. which the core 18 can move axially.

Le levier oscillant 16 peut de façon appropriée être réalisé de la manière illustrée dans la demande de brevet italien 53828-A/85 de l'art antérieur et présente par conséquent une forme de fourche pourvue de deux dents qui s'engagent dans des sièges 23 correspondants, agencés sur les côtés du manchon 15, l'une d'entre elles étant pouvant être vue sur The oscillating lever 16 can suitably be produced in the manner illustrated in the Italian patent application 53828-A / 85 of the prior art and consequently presents a form of fork provided with two teeth which engage in seats 23 corresponding, arranged on the sides of the sleeve 15, one of which can be seen on

la figure 1.Figure 1.

Le numéro de référence 30 sur la figure 1 désigne un pignon qui, de manière connue, est susceptible de se déplacer par rapport à l'arbre du moteur électrique 7, suite à un mouvement de translation correspondant du manchon 15 The reference number 30 in FIG. 1 designates a pinion which, in known manner, is capable of moving relative to the shaft of the electric motor 7, following a corresponding translational movement of the sleeve 15

lors de l'activation de l'électroaimant 19. upon activation of the electromagnet 19.

Le pignon 30 est couplé à l'arbre du moteur électrique 7, de manière à y être fixé à rotation avec un rapport de transmission de 1:1, sans interposer aucun ensemble de réduction Ceci peut être obtenu par exemple au moyen d'un couplage cannelé. Lorsque l'électroaimant 19 est activé, le déplacement du noyau 18 via le levier 16 entraîne une translation du manchon 15 et du pignon 30 Ce dernier est poussé pour venir en prise avec les dents d'une roue dentée 40 (figure 1), couplée à rotation avec l'arbre de vilebrequin du moteur à combustion interne destiné à être démarré La roue dentée 40 The pinion 30 is coupled to the shaft of the electric motor 7, so as to be fixed therein in rotation with a transmission ratio of 1: 1, without interposing any reduction assembly. This can be obtained for example by means of a coupling. grooved. When the electromagnet 19 is activated, the displacement of the core 18 via the lever 16 causes the sleeve 15 and the pinion 30 to translate. The latter is pushed into engagement with the teeth of a toothed wheel 40 (FIG. 1), coupled rotating with the crankshaft of the internal combustion engine intended to be started The toothed wheel 40

peut par exemple être la roue volante du moteur. may for example be the flywheel of the motor.

Comme dans les dispositifs de démarrage classiques, après que le pignon 30 soit venu en prise avec la roue dentée 40, un commutateur (non représenté, mais de type entièrement classique) associé à l'électroaimant 19 permet de fournir du courant au moteur électrique 20, dont l'arbre As in conventional starting devices, after the pinion 30 has come into engagement with the toothed wheel 40, a switch (not shown, but of entirely conventional type) associated with the electromagnet 19 makes it possible to supply current to the electric motor 20 , whose tree

entraîne ledit pignon en rotation.drives said pinion in rotation.

Comme mentionné ci-dessus, le dispositif de démarrage de l'invention ne comporte de préférence pas d'embrayage de dépassement Dans ce cas, le dispositif de démarrage doit être associé à un système de commande électronique qui désactive le moteur électrique 7, dès que le moteur As mentioned above, the starting device of the invention preferably does not include an overrunning clutch. In this case, the starting device must be associated with an electronic control system which deactivates the electric motor 7, as soon as engine

thermique a atteint ou dépassé la vitesse autonome minimale. has reached or exceeded the minimum autonomous speed.

Cependant, en variante, le dispositif de démarrage de l'invention peut comprendre un embrayage de dépassement susceptible d'être actionné pour découpler en torsion le pignon de l'arbre de moteur électrique, lorsque le moteur à However, as a variant, the starting device of the invention may comprise an overrunning clutch capable of being actuated to decouple the pinion of the electric motor shaft in torsion, when the motor has

combustion interne dépasse la vitesse autonome. internal combustion exceeds autonomous speed.

L'adoption d'un stator pourvu d'un grand nombre de pôles et l'élimination de l'ensemble de réduction et en option, de l'embrayage de dépassement, permettent de construire le dispositif de démarrage avec des dimensions et un poids extrêmement faibles En particulier, il est possible de réaliser un dispositif de démarrage qui soit capable de développer une puissance d'à peu près 1 k W et The adoption of a stator provided with a large number of poles and the elimination of the reduction unit and optionally, of the overrun clutch, make it possible to build the starting device with extremely large dimensions and weight. low In particular, it is possible to produce a starting device which is capable of developing a power of approximately 1 k W and

pourvu d'un poids significativement inférieur à 3 kg. weighing significantly less than 3 kg.

Cette réduction importante du poids et des dimensions rend l'augmentation de poids et des dimensions résultant de l'adoption d'un carter non-magnétique, résistant aux agents This significant reduction in weight and dimensions makes the increase in weight and dimensions resulting from the adoption of a non-magnetic casing, resistant to agents.

agressifs, certainement tolérables et plutôt négligeables. aggressive, certainly tolerable and rather negligible.

Ceci permet d'atteindre complètement les buts This completely achieves the goals

mentionnés dans l'introduction de la spécification présente. mentioned in the introduction to the present specification.

Dans une variante de mode de réalisation, le dispositif de démarrage peut ne pas être pourvu d'un carter intégral en aluminium ou un alliage de ce dernier, mais peut être réalisé avec une structure de support de type classique décrit, par exemple, dans la demande de brevet italien 54228-B/82 de l'art antérieur, en particulier, les carters de l'électroaimant et du stator du moteur électrique n'étant pas contenus dans un carter en métal non-magnétique Dans ce cas, au lieu de ce placage métallique, on peut envisager de manière appropriée un placage en matériau synthétique thermorétractable. Bien sûr, le principe de l'invention restant le même, les modes de réalisation et les détails de construction peuvent subir de nombreuses variation, par rapport à ce qui In an alternative embodiment, the starting device may not be provided with an integral casing made of aluminum or an alloy of the latter, but may be produced with a support structure of the conventional type described, for example, in the Italian patent application 54228-B / 82 of the prior art, in particular, the housings of the electromagnet and of the stator of the electric motor not being contained in a non-magnetic metal casing In this case, instead of this metal plating, one can appropriately consider a plating of heat-shrinkable synthetic material. Of course, the principle of the invention remaining the same, the embodiments and the construction details can undergo many variations, compared to what

a été décrit et illustré à pur titre d'exemple non- has been described and illustrated purely as an example

limitatif, sans sortir de ce fait du champ de la présente invention. limiting, without thereby departing from the scope of the present invention.

Claims

RESELL ICAT IONS

1 device for starting an internal combustion engine for a motor vehicle, comprising: a support structure (2, 3), a pinion (30) capable of moving relative to said structure (2, 3) and intended for engaging a toothed wheel (40) of the internal combustion engine, a control electromagnet (19) comprising a core (18) capable of moving between a rest position and an actuation position, a transmission (16, 17) located between the core (18) of the electromagnet (19) and the pinion (30) and a direct current electric motor (7) which can be powered following an activation of the electromagnet (19), to drive in rotation said pinion (30), the device being characterized in that: the electric motor (7) has a stator (8) comprising at least eight poles (8) and a rotor (11) provided with a shaft (14) , directly coupled in torsion to the pinion (30) and in that: the entire device (1) is contained in a

protective casing (2, 3) made of non-magnetic material.

2 starting device according to claim 1, characterized in that the housing (2, 3) is made of

aluminum or an alloy of the latter.

3 starting device according to claim 1, characterized in that the housing is made of materials

thermosetting plastics.

4 starting device according to claim 1, characterized in that the housing consists of a film

heat shrinkable synthetic materials.

5 starting device according to claim 2 or 3, characterized in that the housing (2, 3) has a cross section in the form of an eight and defines an upper zone (4) housing said electromagnet (19) and a zone

lower (5) housing the electric motor (7).