FR2798167A1 - Demarreur de vehicule automobile comportant un dispositif d'entrainement par friction - Google Patents
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Abstract
L'invention propose un démarreur (10) de véhicule automobile prévu pour entraîner en rotation une roue de démarrage (68) d'un moteur thermique, du type comportant un arbre de sortie (12) qui est entraîné en rotation par l'arbre d'induit (14) d'un moteur électrique, du type dans lequel l'arbre de sortie (12) est muni d'un dispositif d'entraînement (70, 82) de la roue de démarrage (68), caractérisé en ce que le dispositif d'entraînement (70, 82) entraîne la roue de démarrage (68) par friction.
Description
"Démarreur de véhicule automobile comportant un dispositif d'entraînement
par friction"
L'invention concerne un démarreur de véhicule automobile.
L'invention concerne plus particulièrement un démarreur de véhicule automobile prévu pour entraîner en rotation une roue de démarrage d'un moteur thermique, du type comportant un arbre de sortie qui est entraîné en rotation par l'arbre d'induit d'un moteur électrique, du type dans lequel l'arbre de sortie est muni d'un dispositif d'entraînement
de la roue de démarrage.
Un démarreur de ce type selon l'état de la technique est
représenté à la figure 1 annexée.
Dans la suite de la description une orientation d'avant en arrière
sera utilisée, elle correspond à l'orientation de gauche à droite
conformément à la figure 1.
Le démarreur 10 comporte un arbre de sortie 12 qui est entraîné en rotation par l'arbre d'induit 14 d'un moteur électrique 16 par
l'intermédiaire d'un réducteur à train épicycloïdal 18.
L'arbre de sortie 12 et l'arbre d'induit 14 sont coaxiaux d'axe X1.
Les extrémités libres arrière 20 et avant 22 de l'arbre de sortie 12 sont guidées en rotation, respectivement par un palier arrière 24 et un palier avant 26, avec interposition respectivement d'une douille de
guidage arrière 25 et d'une douille de guidage avant 27.
Un lanceur 28 comprend une roue libre arrière 30 qui entraîne un pignon avant 32. Le lanceur 28 est monté coulissant axialement sur un tronçon intermédiaire cannelé 34 de l'arbre de sortie 12 de façon à être
solidaire de ce dernier en rotation.
Le réducteur à train épicycloïdal 18 comporte un ensemble de satellites 36 dont les axes de rotation 38 sont portés par un flasque 40 d'orientation transversale qui est solidaire en translation et en rotation de
I'arbre de sortie 12 et qui est fixé sur ce dernier par sertissage.
Les satellites 36 sont immobilisés axialement en translation par
une plaque 42 emmanchée à force sur les axes 38 des satellites 36.
Le réducteur 18 comporte aussi une couronne à denture intérieure 44 qui est fixée par surmoulage sur une plaque transversale 46 fixée sur
la carcasse 48 du démarreur 10.
Les satellites 36 engrènent avec des cannelures 50 portées par
un tronçon avant 52 de l'arbre d'induit 14.
L'extrémité libre avant 54 de l'arbre d'induit 14 est guidée en rotation dans un perçage axial borgne 56 qui est réalisé dans la face arrière de l'extrémité libre arrière 20 de l'arbre de sortie 12 avec interposition d'une douille de guidage 58. L'extrémité libre avant 54 de l'arbre d'induit 12 est calée en translation vers l'avant par un élément de
calage 60 qui est logé dans le fond du perçage axial borgne 56.
Le démarreur 10 comporte aussi un contacteur 62 dont un noyau o magnétique mobile 64 commande le déplacement axial du lanceur 28 par
l'intermédiaire d'un levier 66.
Lorsque le lanceur 28 se déplace axialement vers l'avant, le pignon 32 engrène avec une roue de démarrage 68, d'axe de rotation X2,
du moteur thermique (non représenté).
Le fonctionnement du démarreur 10 est le suivant.
On alimente le contacteur 62 en courant électrique pour provoquer à la fois le déplacement axial du lanceur 28 vers l'avant pour engrener le pignon 32 avec la roue de démarrage 68, et la mise en marche du moteur
électrique 16.
Le moteur électrique 16 entraîne en rotation l'arbre d'induit 14.
Celui-ci transmet ce mouvement de rotation à l'arbre de sortie 12 par l'intermédiaire de l'engrènement des cannelures 50 de son tronçon
intermédiaire 52 avec les satellites 36 du réducteur 18.
La rotation de l'arbre de sortie 12 et de la roue libre 30 provoque la rotation du pignon 32 du lanceur 28 qui entraîne la roue de démarrage
68 de façon à démarrer le moteur thermique.
En fin de démarrage, lorsque le moteur thermique monte en régime, la roue libre 30 évite de transmettre la survitesse du pignon 32 à l'arbre de sortie 12. La roue libre 30 protège ainsi le moteur électrique 16 et le réducteur 18 contre une vitesse de rotation trop élevée pouvant
aboutir à des dégradations des organes tournant du démarreur 10.
En fin de démarrage on stoppe l'alimentation du contacteur 62 ce qui provoque le retrait axial du lanceur 28 hors de la roue de démarrage
68, et le retour du lanceur 28 dans une position arrière de repos.
s La conception de ce type de démarreur 10 présente plusieurs inconvénients. Tout d'abord, I'engrènement du pignon 32 avec la roue de démarrage 68 est bruyant par nature. Des améliorations de définition et de réalisation de ces éléments peuvent être apportées. Cependant, leurs
effets restent limités et les surcoûts sont très élevés.
Un autre inconvénient est que le système d'engrènement lie en rotation le pignon 32 et la roue de démarrage 68 aussi bien lorsque le pignon 32 est menant, que lorsqu'il est mené. Ceci impose la présence
de la roue libre 30, elle-même source de bruit.
De plus, la présence de la roue libre 30 augmente la longueur et
o le poids du démarreur 10, ainsi que son coût.
Encore un autre inconvénient de ce type de démarreur 10 est la nécessité d'un contacteur 62 pour permettre le déplacement du lanceur 28. Or, le contacteur 62 représente une part importante du coût d'un
démarreur 10.
En outre, la présence de ce contacteur 62 constitue une protubérance audessus du moteur électrique 16 qui est souvent une source de difficultés d'implantation du démarreur 10 sur le moteur
thermique en raison de l'encombrement.
Le contacteur 62 représente aussi une part importante du poids et
du coût du démarreur 10.
Afin de remédier à ces inconvénients, I'invention propose un démarreur du type décrit précédemment, caractérisé en ce que le
dispositif d'entraînement entraîne la roue de démarrage par friction.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - le dispositif d'entraînement comporte au moins un galet tronconique avant d'entraînement prévu pour coopérer avec une portée tronconique avant complémentaire de la roue de démarrage afin de l'entraîner en rotation; - le galet tronconique est monté vissé sur un filetage porté par I'arbre de sortie pour être déplacé axialement vers l'arrière en direction de la roue de démarrage, lorsque l'arbre de sortie tourne par rapport au galet d'entraînement dans un premier sens de rotation, pour passer d'une position avant de repos à une position arrière active dans laquelle il est en contact de friction avec la couronne; - un patin est en contact glissant avec une surface du galet tronconique pour le freiner en rotation et provoquer le passage du galet de sa position de repos à sa position active lors du démarrage du moteur électrique; - le patin est pressé contre ladite surface du galet tronconique au moyen d'un élément élastique qui sollicite en permanence le patin, ou au moyen d'un électro- aimant commandé; - ladite surface est une surface cylindrique convexe coaxiale du galet, et en ce que la pression contre ladite surface est orientée radialement; - ladite surface cylindrique comporte des sillons hélicoïdaux de sens inverse au filetage de l'arbre de sortie, de sorte que le frottement du patin contre ladite surface cylindrique produit un effet de vissage qui contribue à déplacer axialement le galet tronconique vers l'arrière; - les sillons hélicoïdaux ont une section de profil triangulaire ou arrondi; - le pas des sillons hélicoïdaux est identique au pas du filetage de l'arbre de sortie; - un élément élastique de rappel est interposé entre le galet tronconique et l'arbre de sortie pour rappeler le galet tronconique vers sa position de repos; - l'élément élastique de rappel est un élément élastique de compression qui prend appui vers l'arrière sur un épaulement de l'arbre de sortie et vers l'avant sur un épaulement du galet tronconique; - le dispositif d'entraînement comporte une couronne tronconique arrière d'entraînement qui est solidaire en rotation et en déplacement axial de l'arbre de sortie, et qui est prévue pour coopérer avec une portée tronconique arrière complémentaire de la roue de démarrage, et en ce que l'arbre de sortie est monté coulissant axialement par rapport à l'arbre d'induit pour permettre le déplacement axial vers l'avant de la couronne tronconique en direction de la roue de démarrage, lorsque I'arbre de sortie, sous l'effet de son vissage dans le galet tronconique avant et de la venue en contact de friction de ce dernier contre la roue de démarrage, se déplace axialement vers l'avant jusqu'à la venue en contact de friction de la couronne tronconique avec la roue de démarrage; - I'arbre de sortie est monté sur l'arbre d'induit par l'intermédiaire d'un réducteur dont la partie tournante est solidaire de l'arbre de sortie en déplacement axial, et en ce que la partie tournante du réducteur coulisse axialement sur l'arbre d'induit et sur la partie fixe du réducteur; - I'angle du tronc de cône du galet tronconique est identique à l'angle du tronc de cône de la couronne tronconique; s - les surfaces tronconiques de la roue de démarrage, du galet tronconique et/ou de la couronne tronconique comportent des garnitures de friction; - le moteur électrique est alimenté par un relais dont une bobine de commande est actionnée par une clé de contact; - le relais produit un démarrage progressif en abaissant temporairement la tension d'alimentation du moteur électrique par
hachage du courant d'alimentation.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront
à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de
laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale partielle d'un démarreur selon l'état de la technique; - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'un dispositif d'entraînement d'une roue de démarrage réalisé conformément aux enseignements de l'invention et qui est représenté dans une position de repos; - la figure 3 est une vue éclatée en perspective des principaux composants du dispositif d'entraînement de la figure 2; - la figure 4 est une vue similaire à celle de la figure 2 sur laquelle le dispositif d'entraînement est illustré dans une position intermédiaire dans laquelle seul le galet tronconique est en contact avec la roue de démarrage; - la figure 5 est une vue similaire à celle de la figure 2 sur laquelle le dispositif d'entraînement est illustré dans une position active dans laquelle il entraîne la roue de démarrage; - la figure 6 est un schéma en perspective illustrant les forces mises en ceuvre lorsque la couronne tronconique est en contact de
friction avec la roue de démarrage.
Dans la description, des chiffres de référence identiques
désignent des pièces identiques ou ayant des fonctions similaires.
On va maintenant décrire, en relation avec les figures 2 et 3, un
démarreur 10 réalisé conformément aux enseignements de l'invention.
Le démarreur 10 est représenté à la figure 2 dans une position de
repos Pr.
On ne décrira pas ici les pièces identiques à celles qui ont été
décrites en relation avec la figure 1.
Le démarreur 10 comporte un arbre de sortie 12 qui se différencie en plusieurs points de l'arbre de sortie 12 d'un démarreur 10 selon l'état
de la technique.
O10 L'arbre de sortie 12 comporte un tronçon intermédiaire usiné de
façon à former une couronne tronconique d'entraînement 70.
La couronne tronconique 70 comporte à l'avant une surface tronconique 74 inclinée vers l'axe X1 et vers l'avant. La couronne tronconique 70 délimite avec l'arbre de sortie 12 une surface
d'épaulement 72 orientée vers l'arrière.
A l'avant de la couronne tronconique 70, I'arbre de sortie 12 comporte un tronçon cylindrique intermédiaire 76 qui délimite, avec un tronçon avant fileté 78, une surface d'épaulement 80 orientée vers l'avant. Un galet tronconique d'entraînement 82 est monté vissé sur le
tronçon avant fileté 78 de l'arbre de sortie 12.
Le galet tronconique 82 comporte un tronçon avant 84 dont la surface extérieure 85 est cylindrique, et un tronçon arrière 87 dont la surface extérieure 86 est tronconique et inclinée vers l'axe Xl et vers
I'arrière.
Le galet tronconique 82 comporte aussi un alésage interne 88 ainsi qu'un goulot avant taraudé 90 complémentaire des filets du tronçon
avant fileté 78 de l'arbre de sortie 12.
L'alésage interne 88 délimite avec le goulot taraudé 90 une
surface d'épaulement 92 orientée vers l'arrière.
Un ressort hélicoïdal de compression de rappel 94 est monté sur le tronçon avant fileté 78 de l'arbre de sortie 12 et dans l'alésage interne 88 du galet tronconique 82. Le ressort de rappel 94 est en appui axial avant sur la surface d'épaulement 92 du galet tronconique 82 et en appui
axial arrière sur la surface d'épaulement 80 de l'arbre de sortie 12.
Le galet tronconique 82 est en appui axial avant contre une plaque de butée avant 96 qui est fixée sur la face transversale arrière du
palier avant 26 de l'arbre de sortie 12.
Le tronçon arrière 87 du galet tronconique 82 est en appui radial de guidage, par l'alésage interne 88, sur le tronçon cylindrique intermédiaire 76 de l'arbre de sortie 12, de sorte que le vissage relatif du galet tronconique 82 par rapport à l'arbre de sortie 12 provoque le coulissement axial du tronçon arrière 87 sur le tronçon cylindrique
intermédiaire 76 d'avant en arrière.
L'élément de calage 60 qui est logé dans le fond du perçage axial borgne 56 de l'extrémité libre arrière 20 de l'arbre de sortie 12 est une bille. L'arbre de sortie 12 est en butée axiale arrière contre la bille 60, qui est elle-même en butée axiale contre l'extrémité libre avant 54 de I'arbre d'induit 14, de sorte que la surface d'épaulement 72 de la couronne tronconique 70 n'est pas en contact avec la face transversale
avant de la douille de guidage arrière 25.
L'arbre de sortie 12 est monté coulissant axialement dans les
bagues de guidages arrière 25 et avant 27.
L'ensemble des satellites 36 du réducteur 18, qui sont solidaires de l'arbre de sortie 12 en rotation et en translation, est monté coulissant axialement dans la couronne à denture intérieure 44 et sur les cannelures
du tronçon intermédiaire 52 de l'arbre d'induit 14.
La partie inférieure de la carcasse 48 du démarreur 10 comporte
une cheminée cylindrique 98 orientée radialement par rapport à l'axe Xl.
L'ouverture supérieure de la cheminée 98 débouche radialement au droit du tronçon avant 84 du galet tronconique 82. L'ouverture inférieure de la cheminée 98 est obturée par une rondelle 100 maintenue
par sertissage.
Un patin cylindrique creux 102 est monté coulissant dans la cheminée 98. L'extrémité radiale intérieure du patin 102 est fermée par un disque 104 de manière à présenter une surface de frottement 106
orientée vers le haut.
La surface de frottement 106 est en appui radial contre la surface cylindrique 85 du galet tronconique 82 sous la pression axiale d'un ressort de patin 108, et elle présente un profil en tronc de cylindre
concave complémentaire de la surface cylindrique 85.
Le ressort de patin 108 est monté à l'intérieur du patin 102, en appui axial inférieur sur la rondelle 100 et en appui axial supérieur sur la face inférieure du disque 104. La roue de démarrage 68 n'est pas dentée, comme dans l'état de la technique, mais comporte une portée tronconique avant 110 complémentaire de la surface tronconique 86 du galet tronconique 82 et une portée tronconique arrière 112 complémentaire de la surface
o0 tronconique 74 de la couronne tronconique 70.
On va maintenant décrire le démarreur 10 dans une position
intermédiaire de fonctionnement Pi en relation avec la figure 4.
Pour parvenir à cette position intermédiaire Pi, le moteur électrique 16 a été mis en marche et il entraîne en rotation l'arbre d'induit 14. Selon un fonctionnement conventionnel, I'arbre d'induit 14 transmet le mouvement de rotation à l'arbre de sortie 12 par
l'intermédiaire du réducteur 18.
Le galet tronconique 82 est immobilisé en rotation par rapport à l'arbre de sortie 12 sous l'effet du freinage produit par le frottement du patin 102 sur la surface cylindrique 85 du galet tronconique 82. Par conséquent, la rotation relative du tronçon fileté 78 de l'arbre de sortie 12 par rapport au goulot taraudé 90 du galet tronconique 82 provoque le vissage de ce dernier sur l'arbre de sortie 12 et son déplacement axial
vers l'arrière.
Le galet tronconique 82 se déplace donc axialement vers l'arrière en comprimant le ressort de rappel 94, jusqu'à ce que sa surface tronconique 86 vienne en butée axiale contre la portée tronconique avant
de la roue de démarrage 68.
On décrit maintenant le démarreur 10 dans une position active
finale Pa en relation avec la figure 5.
La position de butée axiale arrière du galet tronconique 82 contre la portée tronconique avant 110 de la roue de démarrage 68, qui offre un couple résistant tant que le moteur n'a pas démarré, produit sur le galet tronconique 82 un freinage supplémentaire en rotation et une
immobilisation en translation.
Ceci provoque le vissage relatif de l'arbre de sortie 12 dans le
goulot taraudé 90.
L'arbre de sortie 12 se déplace donc alors axialement vers l'avant
en coulissant dans ses douilles de guidage arrière 25 et avant 27.
L'arbre de sortie 12 se déplace avec l'ensemble des satellites 36 du réducteur 18. Aussi, les satellites 36 coulissent axialement vers l'avant sur les cannelures 50 de l'arbre d'induit 14 et sur les dents de la
couronne à denture intérieure 44.
L'arbre de sortie 12 se déplace axialement vers l'avant en i0 comprimant le ressort de rappel 94, jusqu'à ce que la couronne tronconique 70 vienne en butée axiale contre la portée tronconique
arrière 112 de la roue de démarrage 68.
Comme on le voit sur la figure 5, la roue de démarrage 68 se trouve alors serrée axialement entre la couronne tronconique 70 et le
galet tronconique 82.
La pression axiale exercée sur les portées tronconiques avant 110 et arrière 112, d'un côté par la couronne tronconique 70 et de l'autre par le galet tronconique 82, est maintenue par la tendance au vissage de
l'arbre de sortie 12 dans le goulot taraudé 90 du galet tronconique 82.
La couronne tronconique 70 et le galet tronconique 82 sont maintenant bloqués en translation, mais l'arbre de sortie 12 est toujours
entraîné en rotation par l'arbre d'induit 14.
La couronne tronconique 70 continue de tourner avec l'arbre de sortie 12, et les frottements de la surface tronconique 74 sur la portée tronconique arrière 112 produisent une rotation de la roue de démarrage
68 en sens inverse de la rotation de la couronne tronconique 70.
Par ce phénomène de friction, la couronne tronconique 70 entraîne alors la roue de démarrage 68 en rotation autour de l'axe X2,
dans le sens inverse du sens de vissage de l'arbre de sortie 12.
La rotation de la roue de démarrage 68 et le contact de la surface tronconique 86 du galet tronconique 82 avec la portée tronconique avant produisent un phénomène de friction. Ce phénomène de friction provoque la rotation du galet tronconique 82 en sens inverse de la rotation de la roue de démarrage 68, c'est à dire dans le même sens de
rotation que l'arbre de sortie 12.
On note que le sens de rotation du galet tronconique 82
correspond a son sens de dévissage sur l'arbre de sortie 12.
Le patin 102 n'ayant pas assez de force pour empêcher le galet tronconique 82 de tourner, sa surface de frottement 106 glisse alors sur la surface cylindrique 85 du galet tronconique 82. Lorsque le moteur thermique est démarre, la roue de démarrage 68 devient menante vis à vis du galet tronconique 82 et de l'arbre de
sortie 12.
Un couple d'entraînement Ce élevé, produit par la rotation rapide o de la roue de démarrage 68, s'exerce sur le galet tronconique 82 et la
couronne tronconique 70.
Mais, comme le galet tronconique 82 tourne dans le sens de son dévissage, le couple d'entraînement Ce tend à le dévisser. Pour qu'il se
dévisse il suffit qu'il tourne légèrement plus vite que l'arbre de sortie.
Progressivement, le galet tronconique 82 se dévisse et se déplace
axialement vers l'avant.
Le galet tronconique 82 est néanmoins freiné dans son dévissage par le patin 102. Ceci permet à la couronne tronconique 70 de conserver une force d'appui axial avant Fx contre la portée tronconique arrière 112
2o de la roue de démarrage 68.
Mais le ressort de rappel 94 vient diminuer cette force d'appui Fx en tendant à écarter le galet tronconique 82 et la couronne tronconique
I'un de l'autre.
La force d'appui axial Fx de la couronne tronconique 70 contre la roue de démarrage 68 devient alors trop faible pour entraîner le moteur électrique 16 en survitesse. Il se produit un glissement de la couronne tronconique 70 sur la portée tronconique arrière 112 de la roue de
démarrage 68.
Ceci procure un effet de roue libre qui ne nécessite aucune pièce
supplémentaire, contrairement aux démarreurs conventionnels.
Lorsque l'on arrête le moteur électrique 16, le ressort de rappel 94 ramène le galet tronconique 82 et l'arbre de sortie 12 dans la position
de repos Pr telle que représentée à la figure 2.
On note que le dimensionnement axial du réducteur 18 et des paliers arrière 24 et avant 26 est conçu pour accepter un déplacement en translation axiale de l'arbre de sortie 12 d'au moins dix pourcents Il supérieur a la course nécessaire pour que la couronne tronconique 70 entre en contact avec la portée tronconique arrière 112 de la roue de démarrage 68. Ceci permet un fonctionnement correct du démarreur 10 malgré les dispersions de positionnement du démarreur 10 et de la roue de démarrage 68, et malgré l'usure des surfaces de la portée tronconique
arrière 112 et de la surface tronconique 74.
Dans la position active Pa la roue de démarrage 68 est serrée entre la couronne tronconique 70 et le galet tronconique 82 par respectivement une zone de contact linéaire arrière A-B et une zone de o contact linéaire avant C-D. Ces deux zones de contact sensiblement linéaire sont comprises dans un plan PxI-x2 contenant l'axe de rotation X1 de l'arbre de sortie 12 et l'axe de rotation X2 de la roue de démarrage 68. La figure 6 représente schématiquement une coupe de la roue de
démarrage 68 et de la couronne tronconique 70 selon le plan PX1-X2.
On a représenté sur cette figure les forces mises en oeuvre dans le contact entre la portée tronconique arrière 112 de la roue de démarrage 68 et la surface tronconique 74 de la couronne tronconique 70. On supposera que toutes les forces mises en oeuvre dans ce
contact ont leurs résultantes qui s'exercent sur le milieu M du segment A-
B. On déterminera maintenant quelles sont les conditions qui sont remplies pour permettre un entraînement de la roue de démarrage 68 par
friction.
Ces conditions portent essentiellement sur les caractéristiques de la couronne tronconique 70 et de la roue de démarrage 68, puisque le galet tronconique 82, lors de l'entraînement, ne sert qu'à assurer la pression axiale de la couronne tronconique 70 contre la roue de
démarrage 68.
Le vissage de l'arbre de sortie 12 dans le goulot taraudé 90 du galet tronconique 82 produit la force d'appui axial Fx de la couronne
tronconique 70 contre la roue de démarrage 68.
La force d'appui axial Fx est parallèle à l'axe X1 et orientée vers
l'avant.
La force d'appui axial Fx produit contre la roue de démarrage 68 une force d'appui normal Fn perpendiculaire au segment A-B dans le plan PX1- X2. La force d'appui normal Fn est la composante normale au segment
A-B de la force d'appui axial Fx.
Selon les propriétés de la trigonométrie on détermine la valeur de la force d'appui normal Fn par la formule: (1) F= F,, dans laquelle c est le demi-angle au sommet du cône sina
de la surface tronconique 74.
La force d'appui axial Fx produit aussi une force d'appui radial Fy
1o contre la roue de démarrage 68.
La force d'appui radial Fy est parallèle au rayon de la roue de démarrage 68 dans le plan Px1-x2 et orientée vers le centre de ladite roue 68. L'entraînement de la roue de démarrage 68 par la couronne tronconique 70 dépend aussi du couple Cr de résistance à l'entraînement
du moteur thermique.
Le couple Cr produit une force tangentielle Ft perpendiculaire au plan PX1-X2 et orientée ici vers le haut, en sens inverse de la rotation de
la roue de démarrage 68.
Un couple est égal à la valeur de la force multipliée par la longueur du bras de levier. On peut donc calculer la valeur de la force tangentielle Ft par la formule suivante: (2) F, = C* r, dans laquelle R,12 est la longueur du bras de levier pour
2 RI12
ce couple, c'est à dire le rayon moyen de la surface tronconique formee par la portée tronconique arrière 112, et le coefficient " - " est du à la répartition symétrique des forces tangentielles sur les deux portées
tronconiques 110 et 112 de la roue de démarrage 68.
La résultante de la force d'appui normal F, ajoutée à la force tangentielle Ft est la force de contact Fc qui est contenue dans un plan perpendiculaire au plan PX1-X2 et au segment A-B passant par le point M. La force de contact Fc décrit un angle d'entraînement 4 avec la
force d'appui normal Fn.
Selon les propriétés de la trigonométrie on détermine la valeur de l'angle d'entraînement 4 par la formule (3) 0 = arctan$ F En combinant cette formule (3) avec les formules déjà obtenues (1) et (2) pour calculer la force tangentielle Ft et la force d'appui normal Fn, on détermine la valeur de l'angle d'entraînement 4 en fonction des caractéristiques des éléments d'entraînement du démarreur 10 et de la roue de démarrage 68. On obtient la formule 0 = arctan( RI12 ' F)J Il est connu que deux matériaux en contact possèdent un angle de glissement 6 qui correspond au demi-angle au sommet du cône de
glissement et qui est fonction des caractéristiques des deux matériaux.
Pour une valeur d'angle d'entraînement 4 égale à la valeur de l'angle de glissement $ des deux matériaux en contact, les deux
matériaux glissent l'un sur l'autre.
Dans le cas de l'invention, on cherche à avoir un entraînement
par friction de la roue de démarrage 68 par la couronne tronconique 70.
On veut qu'il n'y ait pas de glissement entre les deux matériaux en contact. Par conséquent, il faut que l'angle d'entraînement 4 soit dans
tous les cas inférieur à l'angle de glissement 8.
La formule finale (4) nous permet de connaître les paramètres que l'on peut modifier pour obtenir dans tous les cas un entraînement par
friction de la roue de démarrage 68.
Pour respecter la condition qui porte sur l'angle d'entraînement 4, on choisit des matériaux en contact de manière à obtenir un angle de
glissement 5 le plus élevé possible.
Dans une variante on choisit un angle a faible. Dans ce cas il faut cependant veiller à ce que la force d'appui radiale Fy ne soit pas tropimportante pour rester compatible avec la tenue mécanique de l'arbre de
sortie 12 et de ses paliers arrière 24 et avant 26.
Dans une autre variante on cherche à avoir une force d'appui axial Fx élevée. La force d'appui axial Fx résulte de la transformation du couple du moteur électrique 16 par le système vis-écrou constitué par le tronçon fileté 78 de l'arbre de sortie 12 et le goulot taraudé 90 du galet tronconique 82. Suivant les lois classiques qui régissent cette transformation, Fx sera tributaire du pas et du coefficient de glissement des filetages. La force d'appui axial Fx ne doit cependant pas être trop élevée pour ne pas dépasser les limites admissibles de pression de contact
entre le galet tronconique 82 et la roue de démarrage 68.
On peut donc dimensionner les composants du démarreur 10 et la roue de démarrage 68 pour que l'on ait un entraînement sans glissement entre le galet tronconique 82 et la couronne tronconique 70 lorsque la
roue de démarrage 68 est menée.
Dans le mode de réalisation préféré représenté ici, les angles des cônes formés par le galet tronconique 82 et la couronne tronconique 70 sont identiques. Bien entendu, les angles des cônes formés par le galet tronconique 82 et la couronne tronconique 70 peuvent ne pas être identiques. Dans une variante de réalisation, non représentée, on équipe les surfaces tronconiques du galet tronconique 82, de la couronne tronconique 70, et de la roue de démarrage 68 de garnitures de friction
visant notamment à faciliter l'entraînement de la roue de démarrage 68.
Dans une autre variante de réalisation, non représentée, on choisit les matériaux des surfaces tronconiques en contact de sorte que le coefficient de frottement de la surface tronconique 86 du galet tronconique 82 sur la portée tronconique avant 110 de la roue de démarrage 68 soit supérieur au coefficient de frottement de la surface tronconique 74 de la couronne tronconique 70 sur la portée tronconique
arrière 112 de la roue de démarrage 68.
Ces caractéristiques permettent un glissement plus important de la couronne tronconique 70 sur la portée tronconique arrière 112 de la roue de démarrage 68, ce qui permet un vissage plus efficace du galet
mobile 82 sur l'arbre de sortie 12.
En effet, lorsque la couronne tronconique 70 vient en contact avec la roue de démarrage 68, elle commence par glisser sur la portée tronconique arrière 112 avant d'entraîner la roue de démarrage 68 en rotation. Lorsque la couronne tronconique 70 glisse, I'arbre de sortie 12 tourne sans se déplacer vers l'avant et produit ainsi un nouveau vissage
du galet tronconique 82 sur le tronçon fileté 78.
Dans une variante de réalisation du patin 102, celui-ci est pressé contre le galet tronconique 82 par un électro-aimant commandé. Ce mode de réalisation permet par exemple de commander l'arrêt de la pression du patin 102 contre le galet tronconique 82, lorsque le démarreur 10 est
dans sa position active Pa.
Dans une variante de réalisation du galet tronconique 82, la surface cylindrique 85 comporte des sillons hélicoïdaux de sens inverse
o10 au filetage 78 de l'arbre de sortie 12.
Cette caractéristique produit un effet de vissage supplémentaire sur le galet tronconique 82, lorsque le patin 102 est en appui radial sur la surface cylindrique 85, ce qui contribue à déplacer axialement le galet
tronconique 82 vers l'arrière.
De préférence, les sillons hélicoïdaux ont une section de profil triangulaire ou arrondi, et le pas qui sépare deux sillons est égal au pas
du filetage 78.
Le dispositif d'alimentation électrique (non représenté) et de commande (non représenté) du démarreur 10 est adapté à sa nouvelle
conception.
De préférence on alimente le moteur électrique 16 par un relais dont la bobine de commande est actionnée par la clé de contact du véhicule ou par un autre dispositif connu de commande du démarrage tel
qu'un transpondeur.
Le relais est monté à l'intérieur du moteur électrique 16 ou à
l'extérieur du démarreur 10, notamment dans la carcasse 48.
Dans une variante de réalisation le relais est disposé sur le cheminement du câble d'alimentation du démarreur 10, par exemple en
sortie de batterie d'alimentation.
Dans une autre variante de réalisation le relais est électronique et
permet un démarrage progressif du moteur thermique.
Pour obtenir un démarrage progressif, le relais abaisse temporairement la tension d'alimentation du moteur électrique 16 pendant le démarrage en " hachant " le courant d'alimentation du moteur
électrique 16.
L'invention s'applique à tout type de démarreur 10, avec ou sans
réducteur 18.
Le réducteur 18 peut être à train épicycloidal ou d'un autre type.
Il suffit d'un élément mobile axialement, dans le démarreur 10 selon l'invention, pour permettre un entraînement de la roue de
démarrage par friction.
Dans une variante de réalisation de l'invention, non représentée, seul le galet tronconique 82 est mobile axialement. L'arbre de sortie 12 et sa couronne tronconique 70 sont bloqués en coulissement axial, et la
* o roue de démarrage 68 possède un jeu axial.
Dans cette variante, lorsque le moteur électrique 16 entraîne l'arbre de sortie 12 en rotation, le galet tronconique 82, en se vissant sur l'arbre de sortie 12, vient en contact avec la portée tronconique avant
de la roue de démarrage 68 pour déplacer celle-ci vers l'arrière.
L'entraînement en rotation de la roue de démarrage 68 se produit lorsque la portée tronconique arrière 112 vient en contact avec la surface tronconique 74 de la couronne tronconique 70, sous la pression du galet
tronconique 82.
Ces quelques différences mises à part, le fonctionnement du démarreur 10 selon cette variante est sensiblement identique à celui qui
a été décrit en référence aux figures 1 à 6.
Claims (17)
1. Démarreur (10) de véhicule automobile prévu pour entraîner en rotation une roue de démarrage (68) d'un moteur thermique, du type comportant un arbre de sortie (12) qui est entraîné en rotation par l'arbre d'induit (14) d'un moteur électrique (16), du type dans lequel l'arbre de sortie (12) est muni d'un dispositif d'entraînement (70, 82) de la roue de démarrage (68), caractérisé en ce que le dispositif d'entraînement (70,
82) entraîne la roue de démarrage (68) par friction.
2. Démarreur (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le dispositif d'entraînement (70, 82) comporte au moins un galet tronconique avant d'entraînement (82) prévu pour coopérer avec une portée tronconique avant complémentaire (110) de la roue de
démarrage (68) afin de l'entraîner en rotation.
3. Démarreur (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le galet tronconique (82) est monté vissé sur un filetage (78) porté par l'arbre de sortie (12) pour être déplacé axialement vers l'arrière en direction de la roue de démarrage (68), lorsque l'arbre de sortie (12) tourne par rapport au galet tronconique (82) dans un premier sens de rotation, pour passer d'une position avant de repos (Pr) à une position arrière active (Pa) dans laquelle il est en contact de friction avec la roue
de démarrage (68).
4. Démarreur (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'un patin (102) est en contact glissant avec une surface (85) du galet tronconique (82) pour le freiner en rotation et provoquer le passage du galet (82) de sa position de repos (Pr) à sa position active (Pa) lors du
démarrage du moteur électrique (16).
5. Démarreur (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le patin (102) est pressé contre ladite surface (85) du galet tronconique (82) au moyen d'un élément élastique (108) qui sollicite en
permanence le patin (102), ou au moyen d'un électro-aimant commandé.
6. Démarreur (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite surface (85) est une surface cylindrique convexe coaxiale du galet (82), et en ce que la pression contre ladite surface (85)
est orientée radialement.
7 Démarreur (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite surface cylindrique (85) comporte des sillons hélicoïdaux de sens inverse au filetage de l'arbre de sortie (12), de sorte que le frottement du patin (102) contre ladite surface cylindrique (85) produit un effet de vissage qui contribue à déplacer axialement le galet tronconique
(82) vers l'arrière.
8. Démarreur (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les sillons hélicoïdaux ont une section de profil triangulaire ou arrondi.
9. Démarreur (10) selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que le pas des sillons hélicoïdaux est identique au pas du filetage (78) de
l'arbre de sortie (12).
10. Démarreur (10) selon l'une quelconque des revendications 4 à
9, caractérisé en ce qu'un élément élastique de rappel (94) est interposé entre le galet tronconique (82) et l'arbre de sortie (12) pour rappeler le
galet tronconique (82) vers sa position de repos (Pr).
11. Démarreur (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'élément élastique de rappel (94) est un élément élastique de compression qui prend appui vers l'arrière sur un épaulement (80) de l'arbre de sortie (12) et vers l'avant sur un épaulement (92) du galet
tronconique (82).
12. Démarreur (10) selon l'une quelconque des revendications 2 à
1il, caractérisé en ce que le dispositif d'entraînement (70, 82) comporte une couronne tronconique arrière d'entraînement (70) qui est solidaire en rotation et en déplacement axial de l'arbre de sortie (12), et qui est prévue pour coopérer avec une portée tronconique arrière complémentaire (112) de la roue de démarrage (68), et en ce que l'arbre de sortie (12) est monté coulissant axialement par rapport à l'arbre d'induit (14) pour permettre le déplacement axial vers l'avant de la couronne tronconique (70) en direction de la roue de démarrage (68), lorsque l'arbre de sortie (12), sous l'effet de son vissage dans le galet tronconique avant (82) et de la venue en contact de friction de ce dernier contre la roue de démarrage (68), se déplace axialement vers l'avant jusqu'à la venue en contact de friction de la couronne tronconique (70)
avec la roue de démarrage (68).
13. Démarreur (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'arbre de sortie (12) est monté sur l'arbre d'induit (14) par l'intermédiaire d'un réducteur (18) dont la partie tournante (36, 40) est solidaire de l'arbre de sortie (12) en déplacement axial, et en ce que la partie tournante (36, 40) du réducteur (18) coulisse axialement sur l'arbre
d'induit (14) et sur la partie fixe (44) du réducteur (18).
14. Démarreur (10) selon la revendication 12 ou 13, caractérisé en ce que l'angle du tronc de cône du galet tronconique (82) est
identique à l'angle du tronc de cône de la couronne tronconique (70).
15. Démarreur (10) selon l'une quelconque des revendications 2 à
14, caractérisé en ce que les surfaces tronconiques (110, 112, 86, 74) de la roue de démarrage (68), du galet tronconique (82) et/ou de la
couronne tronconique (70) comportent des garnitures de friction.
16. Démarreur (10) selon l'une quelconque des revendications
précédentes, caractérisé en ce que le moteur électrique (16) est alimenté par un relais dont une bobine de commande est actionnée par une clé de contact.
17. Démarreur (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le relais produit un démarrage progressif en abaissant temporairement la tension d'alimentation du moteur électrique (16) par
hachage du courant d'alimentation.
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