FR2923869A1 - Dispositif demarreur du type a commande electromagnetique pour moteur thermique - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif démarreur (1') du type à commande électromagnétique pour moteur thermique, notamment à un moteur thermique fonctionnant en mode "Arrêt - Relance". Il comprend un solénoïde (10) et un moteur électrique (11) couplés mécaniquement par une fourchette (15) mobile autour d'un axe de rotation (Delta1). Dans une première phase, le solénoïde (10) et le moteur électrique (11) sont alimentés, ce qui entraîne en rotation et en translation un pignon (113) qui s'engage dans la couronne (14) du moteur thermique. Dans une deuxième phase, et selon un premier mode de réalisation, un contacteur (C) entraîné par le noyau plongeur (100) du solénoïde (10) se ferme et envoie un signal à un calculateur (2) l'informant de l'engament du pignon (113). Dans une troisième phase, le calculateur (2) alimente un relais de puissance (3), après écoulement d'un délai variable dépendant de l'apparition d'une condition prédéterminée, de façon à relancer le moteur thermique. Selon un deuxième mode de réalisation, lors de la deuxième phase, la fermeture du contacteur se traduit par l'alimentation directe du relais de puissance et la troisième phase est initiée après écoulement d'un délai fixé par les caractéristiques électro-physiques du relais de puissance.

Description

1 DISPOSITIF DÉMARREUR DU TYPE À COMMANDE ÉLECTROMAGNÉTIQUE POUR MOTEUR THERMIQUE L'invention concerne un dispositif démarreur du type à commande électromagnétique pour moteur thermique. Elle s'applique plus particulièrement aux véhicules motorisés mettant en oeuvre une architecture du type dit "Arrêt-Relance" automatique du moteur thermique, en réaction à une requête d'un utilisateur, de façon pratique du conducteur du véhicule, ou d'organes de commande et de gestion de redémarrage, respectivement. Ce mode de fonctionnement est plus connu sous la dénomination anglo-saxonne de "Stop and Go" ou encore "Stop-Start". Les démarreurs sont utilisés pour lors du (re-)démarrage d'un moteur thermique (lancement). Il leur est dévolu deux fonctions distinctes : - une fonction électrique : lancement ; et - une fonction mécanique : engrènement et désengrènement d'un ensemble "pignon-couronne" de démarrage. Le lancement d'un moteur thermique demande une faible vitesse de rotation (environ 150 tr/mn), mais des couples importants, d'où une forte consommation de courant des démarreurs. Les démarreurs pour moteurs thermique peuvent être classés dans trois grandes catégories, en fonction des technologies mises en oeuvre : - les démarreurs dits à inertie : ces démarreurs sont reliés directement à la batterie par l'intermédiaire d'un relais commandé à partir du tableau de bord ; - les démarreurs à contacteur dit à commande positive manuelle : le déplacement du levier de démarreur s'obtient à l'aide d'un câble et d'un ressort ; et - les démarreur à commande électromagnétique: ce type de démarreur s'est généralisé en raison de sa simplicité d'emploi et de sa grande résistance au gommage et aux vibrations. Ces différents types de démarreurs sont bien connus de l'Homme de Métier. Cependant, l'invention mettant en oeuvre un démarreur du type à commande électromagnétique, il est ici utile de rappeler succinctement le principe de fonctionnement d'un tel démarreurs à commande électromagnétique. Un démarreur à solénoïde comprend trois parties principales : - un solénoïde et son noyau plongeur qui assurent les deux fonctions du démarreur : a/ la fonction mécanique : par l'intermédiaire d'une fourchette commandant l'engrènement et le désengrènement de l'ensemble "pignon-couronne" ; b/ électrique : en fermant le circuit d'alimentation du démarreur lorsque le noyau plongeur arrive en fin de course ; - une fourchette qui transmet le mouvement du noyau plongeur à un ensemble lanceur ; et - le lanceur qui comprend essentiellement un pignon et une roue libre et une poulie. La figure 1, placée en annexe de la présente description, illustre schématiquement un exemple de configuration de démarreur 1 à commande électromagnétique comprenant un solénoïde 10, selon l'art connu. Le solénoïde 10 comprend un corps 104 dans lequel se déplace en translation un noyau plongeur 100 dont l'extrémité avant 101 est munie d'un doigt 1010. L'extrémité arrière actionne une plaquette de contacteur C destiné à établir un contact galvanique entre deux bornes de contacts, C1 et C2. Un ressort de rappel noyau 103 est disposé entre le corps et l'extrémité avant 101 du noyau plongeur 100 et exerce une force de rappel s'opposant à une translation de celui-ci vers l'arrière. Le solénoïde 10 comprend enfin deux enroulements, L1 et L2, ayant une extrémité commune. Les autres extrémités des enroulements, L1 et L2, sont reliées, respectivement, à la masse M (châssis du véhicule non représenté) et à la borne C2. L'extrémité commune aux deux enroulements, L1 et L2, est reliée à la borne positive ("+") d'une batterie 12 via la clé de contact 13 du véhicule (ou tout organe similaire en faisant fonction). La borne C1 est reliée également à la borne positive de la batterie 12. Le démarreur comporte un moteur électrique 11. Ce moteur 11 est constitué de façon classique d'un induit ou rotor 110 (enroulement L3) et d'un inducteur ou stator 114 qui peut comporter des aimants permanents. L'induit 110 est alimenté classiquement par l'intermédiaire d'une bague collectrice 115, disposée à l'arrière du moteur 11, et de deux balais (charbons), B1 (charbon dit positif) relié à la borne C2 et B2 (charbon dit négatif) relié à la masse M.

A l'avant du moteur 11 est disposé un lanceur comprenant ici un ensemble pignon 113, roue libre 112, ressort d'engrènement 115 et une poulie (non repérée) dans laquelle est engagée une fourchette 15. Une rampe hélicoïdale 111 est également prévu à l'avant du moteur 11. Le couplage mécanique entre le solénoïde 10 est le moteur 11 est obtenu par la fourchette 15 mobile autour d'un axe de rotation Al. Sur la figure 1, l'extrémité supérieure de cette fourchette 15 est entraînée par le doigt 1010. L'extrémité inférieure de la fourchette 15 est couplée mécaniquement au niveau de la poulie du lanceur, à l'arrière du ressort d'engrènement 115, lui même disposé entre cette extrémité inférieure et la roue libre 112.

Lorsque le conducteur du véhicule (non représenté) actionne la clé de contact 13, le courant électrique circule alors dans les enroulements, L1 et L2, du solénoïde 10 et il se développe une force électromagnétique qui a pour effet d'attirer le noyau 100 vers l'arrière (flèche fi). Le ressort 103 se comprime et exerce une force de rappel antagoniste.

Le noyau plongeur 100 entraîne la fourchette 15 en rotation autour de l'axe Al et l'extrémité inférieure de celle-ci entraîne à son tour l'ensemble ressort 115, roue libre 112 et pignon 113 vers l'avant (flèche f2). Lorsque le noyau plongeur 100 du solénoïde 10 arrive en bout de course, la plaquette C court-circuite les bornes de contacts C1 et C2 (position fermée), action qui relie le charbon positif B1 à la borne positive de la batterie 12 et alimente le moteur 11 en courant, le circuit électrique se refermant par le charbon négatif B2. L'induit 110 (rotor) du moteur 11 commence à tourner autour de son axe de rotation A2, ce qui occasionne également une rotation R du pignon 113.

Toujours en bout de course, l'enroulement d'attraction L2 est court-circuité puisqu'il n'y a plus de différence de potentiel entre l'extrémité commune aux deux enroulements, L1 et L2, et le contact C21 reliés tous deux à la borne positive de la batterie 12. La plaquette de contact C est maintenue en position fermée par l'enroulement de maintien L1, agissant sur le noyau plongeur 100 et le ressort de rappel noyau 103. Animé d'un double mouvement, translation (flèche f2) et rotation R, le pignon 113 va s'approcher de la couronne 14 du moteur thermique (non représenté). De façon plus précise, deux cas peuvent se rencontrer : 1) Le pignon 113 engrène directement dans la couronne 14 dans son mouvement de translation (flèche (flèche f2). En fin de course, la plaquette de contact C du noyau plongeur 100 réalise la liaison électrique précitée et le moteur 11 est alimenté en courant, ce qui occasionne la rotation du pignon 113 et donc de la couronne. Cette action lance le moteur thermique (non représenté). 1) Une dent du pignon 113 bute contre une dent de la couronne 14, ce qui à tendance à bloquer également la course du noyau plongeur 100. Il est cependant nécessaire pour terminer le processus d'assurer la liaison électrique précitée. C'est le rôle qui est dévolu au ressort de lanceur 115 ou ressort d'engrènement 103. En effet, celui-ci permet la poursuite de l'avance du noyau plongeur 100, puisque ce ressort 115 se comprime, la poulie pouvant coulisser sur l'arbre. La plaquette de contact C peut donc fermer le circuit Batterie 12 - moteur 11. Le moteur 11 entre en rotation R et permet au pignon 113 d'engrener dans la couronne 14. La vitesse de rotation du pignon 113 doit être relativement peu élevée pour ne pas abîmer les dents du pignon 113 et de la couronne 14. Lorsque le conducteur coupe le circuit de démarrage en relâchant la clé de démarrage 13, la force électromagnétique qui se développait dans le solénoïde 100 cesse, l'enroulement de maintien L2 n'étant plus alimenté. Le noyau plongeur est rappelé à sa position de repos par le ressort 103 et la liaison électrique batterie 12 - moteur 11 est rompue. Ce dernier n'étant plus alimenté cesse d'entraîner le pignon 113 en rotation. En outre, puisque le noyau plongeur 100 revient à sa position initiale (vers l'arrière), il agit sur la fourchette 15 qui désengage le pignon 113 de la couronne 14. Par contre, si on laisse la clé de contact 13 en position fermée plus longtemps que nécessaire, le moteur thermique du véhicule commence à fonctionner, le pignon 113, donc l'induit 110 du moteur 11, est soumis en conséquence à une vitesse de rotation très élevée (typiquement, pour un moteur thermique tournant à 3 000 tr/mn, la vitesse de rotation du pignon atteint 25 000 tr/mn, le rapport de démultiplication "couronnel4 û moteur" étant généralement compris entre de 8/1 et 16/1). Pour éviter la centrifugation du moteur 11, il est donc nécessaire de désaccoupler l'arbre de démarreur du pignon 113. C'est le rôle qui est dévolu à la roue libre 112. Diverse améliorations au démarreur du type à solénoïde dont la configuration et le fonctionnement viennent d'être rappelés succinctement ont été proposés dans l'Art Connu. Sans être exhaustif, on peut citer le démarreur objet du brevet français publié sous le numéro FR 2174421 (DUCELLIER & Cie). La configuration du démarreur enseignée par ce brevet apporte plusieurs avantages. Notamment, le solénoïde ne comporte plus qu'un seul enroulement au lieu de deux : un enroulement dit d'appel et un enroulement dit de maintien, comme c'est le cas pour le démarreur décrit en regard de la figure 1. La configuration de démarreur décrite dans FR 2174421 vise également à éviter, autant que faire se peut, la détérioration des dents du pignon et de la couronne de moteur thermique.

Les démarreurs de l'Art Connu, dont la technologie est désormais bien établie, remplissent la fonction qui leur est dévolu de façon satisfaisante, du moins pour des applications que l'on peut qualifier de "classique". Par contre, il est apparu récemment sur le marché des véhicules motorisés mettant en oeuvre l'architecture précitée de type dit "Arrêt-Relance" automatique du moteur thermique, en réaction à une requête d'un utilisateur, de façon pratique du conducteur du véhicule, ou, plus généralement par des organes de commande et de gestion de redémarrage (contrôleur électronique, généralement connu sous la dénomination anglo-saxonne "E.C.U.", pour "Electronic Control Unit"), respectivement.

Il s'avère que les démarreurs utilisés jusqu'à présent ne conviennent plus pour ces applications. En effet, pour les applications classiques précitées, le temps d'utilisation effectif d'un démarreur, même cumulé sur la vie entière du véhicule, est très faible. On entend par "temps d'utilisation effectif" la période de temps pendant laquelle le démarreur est sollicité, c'est-à-dire entre l'instant où la clé de démarrage est actionnée (ou tout organe en faisant fonction), ce qui occasionne l'initialisation du processus de démarrage de la façon qui a été rappelée, et l'instant où cette clé est relâchée, ce qui met fin à ce processus, le moteur thermique étant démarré et le démarreur retournant à sa position de repos. On constate en effet que le temps cumulé d'utilisation effectif n'est, typiquement, que de quelques heures. Dans le cas d'un moteur thermique fonctionnant en mode "Arrêt-Relance", il est clair que le démarreur est constamment sollicité puisque le moteur thermique s'arrête de nombreuses fois lors de chaque trajet du véhicule, en particulier en milieu urbain. Le nombre de (re-)démarrages à effectuer est donc très important pendant la vie du véhicule. Il s'ensuit qu'un démarreur de type classique, convenant pour un 15 moteur thermique fonctionnant selon un mode également classique, ne peut convenir pour un moteur thermique fonctionnant en mode "Arrêt-Relance". Un tel démarreur serait sujet à une usure très rapide. Des constructeurs ont proposé pour ces applications des démarreurs plus robustes dits "renforcés", dont la configuration spécifique permet un usage 20 plus intensif. Cependant cette solution ne s'est pas révélée entièrement satisfaisante. Notamment, ces démarreurs continuent de présenter les problèmes suivants : le taux d'usure des balais n'est pas optimum et le temps de réponse du démarreur est important, ce qui est fortement pénalisant pour l'application 25 préférentiellement visée par l'invention qui implique de nombreux redémarrages. Enfin, la commande du démarreur par l'unité de contrôle électronique ("E.C.U.") n'est pas non plus optimisée. En conséquence, l'invention se fixe pour but un dispositif démarreur à commande électromagnétique visant à pallier les inconvénients des dispositifs 30 de l'Art Connu et dont certains viennent d'être rappelés, tout en répondant aux besoins qui se font sentir, notamment en ce qui concerne les véhicules mettant en oeuvre des moteurs thermiques fonctionnant selon le mode "Arrêt - Relance" précité.

Pour ce faire, selon un aspect important de l'invention, la fonction "engagement du pignon dans la couronne du moteur thermique" est dissociée de la fonction "relance du moteur thermique" à proprement parlé. Cette disposition a notamment pour avantage d'anticiper la commande de relance, ce qui réduit le temps de réponse. Le dispositif selon l'invention présente également l'avantage de réduire l'usure des balais du moteur électrique et d'éliminer les risques de fraisage des dents du pignon et de la couronne. De façon pratique, le dispositif selon l'invention met en oeuvre un système à deux contacts avec pré-rotation et pré-engagement du pignon dans la couronne. Le dispositif démarreur selon l'invention se décline selon deux modes de réalisation principaux qui seront détaillés ci-après. L'invention a donc pour objet principal un dispositif électromagnétique de démarrage ou de redémarrage d'un moteur thermique, notamment fonctionnant en mode Arrêt - Relance , comprenant un solénoïde à noyau plongeur comprenant un premier enroulement dit d'appel et un deuxième enroulement dit de maintien, un moteur électrique comprenant un stator et un rotor avec enroulement d'induit tournant autour d'un premier axe de rotation pour entraîner en rotation un équipage comprenant un pignon denté destiné à s'engager dans une couronne dentée solidaire dudit moteur thermique, et une fourchette mobile en rotation autour d'un deuxième axe de rotation couplée mécaniquement par une première extrémité à une première extrémité dudit noyau plongeur et par son autre extrémité au dit pignon, l'autre extrémité dudit noyau plongeur actionnant un contacteur à deux bornes de contacts, ouvert en position de repos. Conformément à l'invention, les premier et deuxième enroulements ont une extrémité commune reliée à des moyens d'alimentation en énergie électrique injectant un courant dans ces deux enroulements lorsqu'un ordre de démarrage ou de redémarrage est émis et occasionne l'apparition d'une force électromagnétique entraînant ledit noyau plongeur en un mouvement de translation, ce qui entraîne ledit pignon vers ladite couronne par l'intermédiaire de ladite fourchette tournant autour dudit deuxième axe. De plus, ledit enroulement d'appel est en série avec ledit enroulement d'induit et dimensionné de telle sorte que le courant qui le traverse soit suffisant pour provoquer une rotation dudit moteur électrique et dudit pignon autour dudit premier axe, de manière à ce que, par un mouvement composite de translation et de rotation, ledit pignon s'engage dans ladite couronne et permette au dit noyau plongeur de terminer son mouvement de translation et d'actionner ledit contacteur et de fermer lesdites bornes de contacts. De plus, le dispositif comprend en outre une source d'énergie électrique de puissance et un organe de commutation de puissance alimentant ledit moteur électrique en le connectant à ladite source d'énergie électrique de puissance après écoulement d'un délai lorsque lesdites bornes de contacts se ferment, de manière à obtenir ledit démarrage ou redémarrage du moteur thermique par mise en rotation de ladite couronne entraînée par ledit pignon. L'invention va maintenant être décrite de façon plus détaillée en se référant aux dessins annexés, parmi lesquels : - la figure 1 illustre schématiquement un exemple de réalisation d'un démarreur à commande électromagnétique à solénoïde selon l'art connu ; - la figure 2 illustre schématiquement un exemple de réalisation du démarreur à commande électromagnétique à solénoïde selon un premier mode de réalisation principal de l'invention ; - la figure 2A illustre le schéma électrique équivalent du démarreur de la figure 2 ; - la figure 2B est un schéma électrique équivalent d'une variante de réalisation du démarreur de la figure 2 ; - la figure 2C est un diagramme temporel illustrant les principaux signaux de commande mis en oeuvre dans ce premier mode de réalisation ; - la figure 3 illustre schématiquement un exemple de réalisation à commande électromagnétique à solénoïde selon un deuxième mode de réalisation principal de l'invention ; - la figure 3A est un schéma électrique partiel équivalent du démarreur selon ce deuxième mode de réalisation ; et - les figures 4A et 4B illustrent deux types de commande en courant applicables aux deux modes de réalisation principaux de démarreur selon l'invention. Dans ce qui suit, sans en limiter en quoi que ce soit la portée, on se placera ci-après dans le cadre de l'application préférée de l'invention, sauf mention contraire, c'est-à-dire dans le cas d'un moteur thermique d'un véhicule fonctionnant selon le mode "Arrêt - Relance" précité. La configuration d'un dispositif de démarreur conforme à l'invention, quelque soit les deux modes de réalisation principaux considérés, modes qui vont être décrit en relation notamment avec les figures 2 et 3, reprend l'essentiel de la configuration décrite en regard de la figure 1, c'est-à-dire une configuration, en soi, conforme à l'Art Connu. En cela, l'invention présente un avantage supplémentaire car elle ne nécessite pas de modifications substantielles et reste compatible avec les technologies couramment utilisées dans l'industrie automobile. Aussi, dans ce qui suit, les éléments communs à la figure 1, ou pour le moins jouant un rôle similaire, portent les mêmes références et ne seront redécrits qu'en tant que de besoin. On va maintenant décrire un premier mode de réalisation principal d'un démarreur à commande électromagnétique à solénoïde conforme à l'invention par référence à la figure 2. Sur cette figure, on retrouve les trois composants principaux d'un démarreur à commande électromagnétique à solénoïde, désormais référencé 1', à savoir le solénoïde 10 à noyau plongeur 100, le moteur 11 et l'élément de couplage mécanique constitué par la fourchette 15. Comme précédemment, les différents composants du démarreur 1', notamment les enroulements L1 à L3 sont alimentés en énergie électrique par une batterie 12, mais par des liaisons et selon une séquence spécifiques à l'invention, comme il va l'être précisé ci-après.

Dans le premier mode de réalisation principal représenté sur la figure 2, le point commun aux enroulements, L1 et L2, est alimenté en énergie électrique par l'intermédiaire d'une liaison 21 provenant d'une unité de contrôle électronique ou "E.C.U." 2. Une telle unité de contrôle, généralement constituée par un calculateur numérique à programme enregistré, est habituellement présente sur tous les véhicules de conception récente, notamment sur les véhicules dont le moteur thermique fonctionne en mode "Arrêt - Relance". De même, dans ce premier mode de réalisation, et contrairement au dispositif de la figurel , la borne de contact C1 est reliée par une deuxième liaison électrique, 20, à une entrée del' "E.C.U." 2. La batterie 12 alimente en énergie électrique l' "E.C.U." 2 par une troisième liaison électrique 23. Enfin la borne positive (+) de cette batterie 12 est reliée, via un contacteur 30, au balai positif B1. Ce contacteur 30 est ouvert à l'état initial (repos) du démarreur 1' et peut se fermer sous la commande d'un relais de puissance 3, c'est-à-dire d'un second solénoïde, ou de tout organe électrique en faisant fonction. Le relais 3 est commandé par un signal généré pari' "E.C.U." 2 et véhiculé par une quatrième liaison électrique 22. La figure 2A est un schéma électrique simplifié équivalent au démarreur 1' de la figure 2. De façon spécifique à l'invention, le fonctionnement du démarreur 1' est caractérisé par trois phases principales : - première phase : Le conducteur tourne la clé de contact (non représentés) pour initier un processus de démarrage ou de re-démarrage. Cette opération peut également être initiée par une stratégie embarquée dans le calculateur, c'est-à-dire l' "E.C.U." 2. Celui-ci délivre alors un courant important i sur la liaison 21. Comme précédemment, ce courant induit une force électromagnétique qui occasionne, d'une part, un mouvement de translation du noyau plongeur 100 vers l'arrière et le déplacement de la plaquette de contact C et un déplacement vers l'avant du pignon 113, entraîné par la fourchette 15. Comme le montre plus particulièrement la figure 2A, le courant i fourni par la liaison 21 provenant de l' "E.C.U." 2 se répartit en un courant i, traversant l'enroulement de maintien L1 et un courant /2 traversant l'enroulement d'appel L2, ce qui permet également l'alimentation du circuit électrique "balai positif B1 - enroulement L3 -balais négatif B2". L'enroulement d'appel L2 est dimensionné de telle sorte que le courant i2 qui le traverse soit suffisant pour commencer à faire tourner le rotor du moteur 11. Il y a donc apparition d'un mouvement de rotation autour de l'axe A2, qui sera dénommé ci-après "pré- rotation", conformément à un des aspects important de l'invention. On note, qu'à ce stade, le contact 30 reste ouvert et que le balai négatif B2 n'est pas relié à la borne positive de la batterie 12. - deuxième phase : Du fait de la pré-rotation et de la translation précitées, le pignon 113, qui se trouvait éventuellement en position "dents contre dents" avec la couronne 14, entre effectivement dans la couronne 14, ce qui permet de fermer le circuit électrique entre les bornes de contacts, C, et C2, par la plaquette de contact C (fin de course du noyau plongeur 100). Dans le premier mode de réalisation, illustré par les figues 2 et 2B, lorsque la plaquette de contact C court-circuite les bornes de contacts, C, et C2, un signal est transmis à l' "E.C.U." 2 par la liaison électrique 20, signal informant le calculateur que le pignon 113 est bien engagé dans la couronne 14. Il est alors possible de passer à une phase dite de "maintien" en ne faisant passer dans le solénoïde 10 un courant suffisant pour précisément maintenir le noyau plongeur 100 à la position atteinte en fin de course (bornes de contacts, C, et C2, fermés). Pour ce faire, il suffit de diminuer le courant i véhiculé par la liaison 21, pour le moins sa valeur moyenne. - troisième phase : Lorsqu'un ordre de (re-)démarrage est donné, soit par le conducteur, soit directement par la stratégie embarquée dans le calculateur ("E.C.U." 2), ce dernier envoi un signal de commande sur la liaison 22 de façon à activer le relais de puissance 3, ce qui a pour effet de fermer le contacteur 30 et de relier le balais positif B1 à la borne positive de la batterie 12 et d'alimenter directement le moteur 11 en puissance par cette batterie 12. Cette opération initie le (re-)démarrage proprement dit du moteur thermique (non représenté) et conjointement augmente le courant i=i, afin de maintenir le pignon dans la couronne (i2). La figure 2B est un schéma électrique simplifié équivalent au démarreur 1' de la figure 2 selon une variante d'exécution supplémentaire. La seule différence notable réside dans le fait que la borne de contact C2 est reliée, dans cette variante d'exécution, à la masse M. On suppose que la liaison 20 est connectée à un potentiel non nul, par exemple positif, par exemple par l'intermédiaire d'une résistance (non représentée), à l'intérieur ou à l'extérieur de I' "E.C.U.", potentiel positif auquel on attribue arbitrairement la valeur "1" logique. Lorsque la plaquette de contact C referme le circuit C, - C2, on passe brusquement d'un potentiel positif, "1" logique, à un potentiel nul ou "0" logique. Cette variante d'exécution, permet d'obtenir des niveaux de tensions et un basculement, de type "tout ou rien", plus "propres", car exempts de fluctuations de niveau, qui se prêtent mieux à un traitement par des circuits électroniques, c'est-à-dire ceux constituant l' "E.C.U." 2 (figure 2). La figure 2C est un diagramme temporel illustrant les trois phases principales de fonctionnement du démarreur conforme aux deux variantes du premier mode de réalisation qui viennent d'être décrites en regard des figures 2 à 2B. L'axe des ordonnées représente des graduations de temps t, l'axe des ordonnées représente des amplitudes arbitraires de signaux de commande ou d'information. À l'instant t1, l' "E.C.U." 2 reçoit un "ordre d'engagement" (clé de contact, etc.) et délivre sur la liaison 21 un courant d'alimentation électrique du solénoïde 10. A l'instant t2, l' "E.C.U." 2 reçoit, via la liaison 20, un signal l'informant de l'engagement du pignon 113 dans la couronne 14 et, à l'instant t3, l' "E.C.U." 2 reçoit un ordre de relance et génère sur la liaison 22 un signal de commande d'activation du relais de puissance 3, initialisant le re-démarrage proprement dit du moteur thermique. L'ordre de relance peut être obtenu de différentes façons. A titre d'exemples non limitatifs, le conducteur du véhicule peut relâcher l'embrayage, enclencher une vitesse, ou simplement accélérer, ce qui occasionne la génération d'un signal d'information transmis à l' "E.C.U." 2 et interprété comme un ordre de relance du moteur thermique. La figure 3 illustre un deuxième mode de réalisation principal d'un dispositif démarreur conforme à l'invention, désormais référencé 1". La configuration générale du démarreur selon ce mode de réalisation est très semblable à celle du démarreur des figures 2 et 2A. la seule différence notable réside dans le fait que l' "E.C.U." 2 ne reçoit plus l'information de l'engagement du pignon 113 via la liaison 220 qui n'existe plus. De même la commande du relais de puissance 3 n'est plus sous la responsabilité de l' "E.C.U." 2 (la liaison 22 est également supprimée). Le relais 3 est disposé entre la borne de contact C1 (liaison 24) et la masse M.

Le fonctionnement du démarreur 1" est identique au démarreur 1' des figures 2 et 2A pendant la première phase et le début de la deuxième phase. Il est donc inutile de re-décrire celles-ci. Par contre, dès qu'il y a fermeture des bornes de contacts, C, et C2, c'est-à-dire lorsque la plaquette de contact C arrive en fin de course entraînée par le mouvement de translation du noyau plongeur 100, le relais de puissance est directement et immédiatement alimenté en courant (le courant circulant dans l'enroulement L2 se divise en deux parties, l'une alimentant l'enroulement du relais 3, l'autre l'enroulement L3). On dimensionne les différents composants électriques de manière à ce que ce le courant d'alimentation du relais 3 soit suffisant pour qu'il colle le contact 30 et relie le B1 à la batterie 12. Il s'ensuit que la troisième phase (relance du moteur thermique) n'est plus tributaire de l'arrivée d'un signal de commande de relance généré par I' "E.C.U." 2. Cependant, on doit bien comprendre que la relance effective du moteur thermique n'est pas pour autant instantanée. En effet, on sélectionne le relais de puissance 3 pour qu'il présente un temps de réponse prédéterminé. Celui-ci est dû au temps de montée du courant dans l'enroulement jusqu'à ce qu'un seuil permettant le collage du contacteur 30 soit atteint, temps de montée notamment déterminé par la valeur de son inductance. avant.

La figure 3A est un schéma électrique partiel équivalent au démarreur 1" illustrant ce phénomène. Lorsque le relais 3 (figure 3) reçoit un signal de commande de commutation, c'est-à-dire lorsqu'il est connecté au point commun des enroulements L2 et L3 (borne de contact C2), le contacteur 30 ne ferme le circuit électrique qu'au bout d'un temps de réponse At, et donc alimente le moteur 11 qu'après que ce délai soit écoulé, ce qui initialise le re-démarrage du moteur thermique. En résumé, dans le premier mode de réalisation, le "délai" existant entre l'engagement du pignon 113 dans la couronne 14 et la relance effective du moteur thermique est variable, car dépendant d'un ordre de relance délivré par l' "E.C.U." 2, ce dernier recevant au préalable l'information de cet engagement. La génération de l'ordre de relance dépendant de l'apparition d'une condition prédéterminée du fonctionnement du véhicule (par exemple, appui sur la pédale d'accélération, passage d'une vitesse, etc.). Dans le deuxième mode de réalisation, au contraire, ce délai est sensiblement constant et ne dépend que des caractéristiques électro-physiques du relais de puissance 3. Cependant, dans les deux modes de réalisation, conformément à la caractéristique la plus importante de l'invention, l'engagement du pignon 113 dans la couronne 14 du moteur thermique est dissocié de la relance du moteur thermique (re-démarrage) proprement dite. Pour tous ces modes de réalisation, l'amplitude du courant alimentant le solénoïde varie dans le temps.

En effet, pendant la première phase, le courant alimentant le solénoïde 10 doit être de forte amplitude, puis, pendant la deuxième phase, il suffit d'assurer un maintien de la position atteinte par le noyau plongeur 100, c'est-à-dire d'équilibrer la force de rappel du ressort 103 par une force électromagnétique d'amplitude suffisante.

Ceci peut être réalisé selon de deux méthodes principales qui vont être illustrées, à titre d'exemples non limitatifs, par les figures 4A et 4B, respectivement. Selon une première méthode, on peut alimenter le solénoïde 10 en courant d'amplitude constante I(Amp) (a priori par un courant continu, la batterie 12 fournissant une tension d'alimentation continue), de forte intensité pendant une première période T,, typiquement par un courant de 70A, puis pendant une deuxième période T2, par un courant de plus faible amplitude assurant le maintien précité, typiquement 10 A. Ce mode de fonctionnement est illustré par la figure 4A.

Selon une deuxième méthode, le courant d'alimentation peut être "haché" de façon à ce que l'intensité moyenne pendant la première période T, soit de forte amplitude, par exemple égale à 70 A comme précédemment, et de faible amplitude, 10 A, pendant la deuxième période T2. De façon avantageuse, on peut mettre en oeuvre une modulation dite en largeur d'impulsion, plus connue sous le sigle anglo-saxon de "PWM" (pour "Pulse Width Modulation"). La figure 4B illustre schématiquement une telle modulation de courant, ce dernier I(Amp) se présentant sous la forme d'impulsions comprises entre des valeurs d'amplitude maximales Imax et minimales 'min ('min pouvant être nul), le rapport cyclique étant important pendant la première période T, et faible pendant la deuxième période T2. Naturellement, d'autres types de modulations peuvent donner des résultats équivalents. A la lecture de ce qui précède, on constate aisément que l'invention 5 atteint bien les buts qu'elles s'est fixée. Elle présente de nombreux avantages qu'il est inutile de rappeler en totalité. On peut simplement insister sur le fait qu'elle permet une diminution du temps de réponse et une optimisation de la gestion du démarreur par le calculateur ou "E.C.U.".

10 Toutefois, elle n'est pas limitée aux seuls modes de réalisation explicitement décrits au regard au regard des figures 2 à 4B. De même, bien qu'un dispositif démarreur conforme à l'invention convienne particulièrement pour des véhicules munis de moteurs thermiques fonctionnant en mode "Arrêt -Relance", celui-ci n'est pas limité à cette 15 application spécifique mais peut être mis en oeuvre dans de nombreux types de véhicules. Il suffit de disposer de moyens d'alimentation en énergie électrique du solénoïde et du moteur électrique selon la séquence spécifique à l'invention. A priori, la majorité des véhicules de technologie récente disposent d'au moins un calculateur qui peuvent remplir cette fonction.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Dispositif électromagnétique de démarrage ou de redémarrage d'un moteur thermique, notamment fonctionnant en mode Arrêt - Relance , comprenant un solénoïde à noyau plongeur comprenant un premier enroulement dit d'appel et un deuxième enroulement dit de maintien, un moteur électrique comprenant un stator et un rotor avec enroulement d'induit tournant autour d'un premier axe de rotation pour entraîner en rotation un équipage comprenant un pignon denté destiné à s'engager dans une couronne dentée solidaire dudit moteur thermique, et une fourchette mobile en rotation autour d'un deuxième axe de rotation couplée mécaniquement io par une première extrémité à une première extrémité dudit noyau plongeur et par son autre extrémité au dit pignon, l'autre extrémité dudit noyau plongeur actionnant un contacteur à deux bornes de contacts, ouvert en position de repos, caractérisé en ce que lesdits premier (L1) et deuxième (L2) enroulements ont une extrémité commune reliée à des moyens 15 d'alimentation en énergie électrique (2) injectant un courant (i) dans ces deux enroulements lorsqu'un ordre de démarrage ou de redémarrage est émis et occasionne l'apparition d'une force électromagnétique entraînant ledit noyau plongeur (100) en un mouvement de translation, ce qui entraîne ledit pignon (113) vers ladite couronne (14) par l'intermédiaire de ladite 20 fourchette (15) tournant autour dudit deuxième axe (A1), en ce que ledit enroulement d'appel (L2) est en série avec ledit enroulement d'induit (L3) et dimensionné de telle sorte que le courant (i2) qui le traverse soit suffisant pour provoquer une rotation dudit moteur électrique (11) et dudit pignon (113) autour dudit premier axe (A2), de manière à ce que par un mouvement 25 composite de translation (f2) et de rotation (R) ledit pignon (113) s'engage dans ladite couronne (14) et permette au dit noyau plongeur (100) de terminer son mouvement de translation et d'actionner ledit contacteur (C) et de fermer lesdites bornes de contacts (C1, C2), en ce que le dispositif comprend en outre une source d'énergie électrique de puissance (12) et un 30 organe de commutation de puissance (3) alimentant ledit moteur électrique (11) en le connectant à ladite source d'énergie électrique de puissance (12) après écoulement d'un délai lorsque lesdites bornes de contacts (C1, C2) se ferment, de manière à obtenir ledit démarrage ou redémarrage du moteur thermique par mise en rotation de ladite couronne (14) entraînée par ledit pignon (113).

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens d'alimentation en énergie électrique sont constitués par une unité de contrôle électronique (2) délivrant un courant (1) sur une première sortie (21) sur réception d'un ordre de démarrage ou de redémarrage du moteur thermique.

3. Dispositif selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite source d'énergie électrique de puissance est une batterie (12) et en ce que ledit organe de commutation de puissance est un relais électromagnétique (3) actionnant un contacteur (30) de manière à alimenter ledit moteur électrique (11) en énergie électrique de puissance après écoulement dudit délai.

4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 3, caractérisé en ce que l'une (C2) desdites bornes de contacts est connectée aux dits enroulements d'appel (L2) et d'induit (L3) et l'autre (C1) desdites bornes de contacts est connectée à une entrée (20) de ladite unité de contrôle électronique (2), en ce que la fermeture de ces bornes de contacts (C1, C2) génère un signal électrique informant ladite unité de contrôle électronique (2) de l'engagement dudit pignon (113) dans ladite couronne (14) et marquant l'origine dudit délai, et en ce que ladite unité de contrôle électronique (2) comporte une deuxième sortie (22) délivrant un signal de commande dudit organe de commutation de puissance (3), ledit signal de commande marquant la fin dudit délai et l'alimentation en énergie électrique de puissance dudit moteur électrique (11), de manière à dissocier l'engagement dudit pignon (113) dans ladite couronne (14) du démarrage ou redémarrage dudit moteur thermique.

5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 3, caractérisé en ce qu'il est comporte un point relié à une tension nulle dite de masse (M),l'une (C2) desdites bornes de contacts est reliée à ce point de masse (M) et l'autre (C1) desdites bornes de contacts est connectée à une entrée (20) de ladite unité de contrôle électronique (2) portée à une tension de valeur déterminée non nulle, en ce que la fermeture de ces bornes de contacts (C1, C2) génère un signal électrique, de type tout ou rien, basculant de ladite valeur déterminée de tension à ladite valeur de tension nulle, informant ladite unité de contrôle électronique (2) de l'engagement dudit pignon (113) dans ladite couronne (14) et marquant l'origine dudit délai, et en ce ladite unité de contrôle électronique (2) comporte une deuxième sortie (22) délivrant un signal de commande dudit organe de commutation de puissance (3), ledit signal de commande marquant la fin dudit délai et l'alimentation en énergie électrique de puissance, de manière à dissocier l'engagement dudit pignon (113) dans ladite couronne (14) du démarrage ou redémarrage dudit moteur thermique.

6. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'une (C2) desdites bornes de contacts est reliée aux dits enroulements d'appel (L2) et d'induit (L3) et l'autre (C1) desdites bornes de contacts est connectée au dit relais électromagnétique (3), de manière à ce que, après fermeture desdites bornes de contacts (C1, C2), une partie du courant (i2) circulant dans ledit enroulement d'appel alimente ledit relais électromagnétique (3), marquant l'origine dudit délai, en ce que ledit relais électromagnétique (3) présente un temps de réponse prédéterminé (M) lorsqu'il est alimentée par ladite partie de courant, de manière à ce qu'il actionne ledit contacteur (30) et alimente ledit moteur électrique (11) en énergie électrique de puissance après écoulement dudit temps de réponse (M), marquant la fin dudit délai et l'alimentation en énergie électrique de puissance, de manière à dissocier l'engagement dudit pignon (113) dans ladite couronne (14) du démarrage ou redémarrage dudit moteur thermique.

7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit solénoïde (10) comprenant en outre un ressort de rappel (103) à la position de repos dudit noyau plongeur (100) lorsque ladite forceélectromagnétique cesse, lesdits moyens d'alimentation en énergie électrique (2) délivrent un courant (1(Amp)) d'amplitude élevée pendant un premier intervalle de temps (Ti) pour entraîner ledit noyau plongeur (100) en translation jusqu'à la fermeture desdites bornes de contacts (C1i C2), et de faible amplitude pendant un deuxième intervalle de temps (T2), ladite faible amplitude étant suffisante pour maintenir ledit noyau plongeur (100) dans la position atteinte lors de ladite fermeture des bornes de contacts (C1, C2) en équilibrant ladite force de rappel de ressort (103) par une force électromagnétique de même amplitude.

8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit courant (I(Amp)) est un courant continu présentant deux échelons desdites forte et faible amplitudes, pendant lesdits premier (T1) et deuxième (T2) intervalles de temps.

9. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit courant (I(Amp)) est un courant haché prenant la forme de deux séquences d'impulsions, les rapports cycliques présentés par ce impulsions pendant lesdits premier (T1) et deuxième (T2) intervalles de temps étant déterminés pour obtenir des valeurs moyennes de courant desdites forte et faible amplitudes.

10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit hachage de courant (l(Amp)) est obtenu en mettant en oeuvre une modulation en largeur d'impulsion.