FR2995365B1

FR2995365B1 - Dispositif de demarreur de moteur thermique

Info

Publication number: FR2995365B1
Application number: FR1358720A
Authority: FR
Inventors: Javier Bores; Thomas Botzenhard; Stephan Kaske
Original assignee: Robert Bosch GmbH; SEG Automotive Germany GmbH
Current assignee: SEG Automotive Germany GmbH
Priority date: 2012-09-12
Filing date: 2013-09-11
Publication date: 2019-06-28
Anticipated expiration: 2033-09-11
Also published as: DE102012216143A1; DE102012216143B4; CN103670869B; FR2995365A1; CN103670869A

Abstract

Dispositif de démarreur comportant un pignon de démarreur (2) mobile sur un arbre de pignon (5) entre une position de repos et une position en prise avec la couronne dentée (3) du moteur thermique (4), un moteur (11) dont le mouvement est transmis au pignon de démarreur (2) par une installation de roue libre (14) ayant un organe d'entraînement (15) et une collerette d'appui (16) coopérant avec l'organe d'entraînement (15) et dont le mouvement de rotation est transmis au pignon de démarreur (2). La collerette d'appui (16) réalisée séparément de l'arbre de pignon (5) et du pignon de démarreur (2) est couplée en rotation par une liaison par la force et/ou par la forme au pignon de démarreur (5).

Description

Domaine de l’invention

La présente invention se rapporte à un dispositif de démarreur de moteur thermique comportant un pignon de démarreur mobile sur un arbre de pignon entre une position de repos et une position en prise avec la couronne dentée du moteur thermique, un moteur de démarreur dont le mouvement d’entraînement est transmis au pignon de démarreur par une installation de roue libre, l’installation de roue libre ayant un organe d’entraînement entraîné par le moteur de démarreur et une collerette d’appui coopérant avec l’organe d’entraînement et dont le mouvement de rotation est transmis au pignon de démarreur. Etat de la technique

On connaît des dispositifs de démarreur de moteur thermique ayant un pignon de démarreur mobile axialement sur un arbre de pignon et qui, en position de prise, vient dans la couronne dentée du moteur thermique en étant entraîné par un moteur électrique de démarreur. Le mouvement d’entraînement du moteur de démarreur est transmis au pignon de démarreur par une transmission planétaire et une installation de roue libre. L’installation de roue libre comporte un organe d’entraînement couplé à la transmission et dont le collet d’appui vient contre un pignon ou l’arbre de sortie du pignon de démarreur, ce dernier étant couplé en rotation à l’arbre de pignon. Entre la collerette d’appui et l’organe d’entraînement, les galets d’appui permettent la transmission du couple du moteur de démarreur au pignon de démarreur mais qui se déplace en position de libération pour la transmission du couple dans la direction opposée pour couper ainsi la transmission de force du pignon de démarreur vers le moteur de démarreur. Le document DE 43 02 854 Cl décrit par exemple un tel dispositif de démarreur. L’installation de roue libre réalise le découplage de la ligne d’entraînement seulement si après le démarrage du moteur thermique, la vitesse de rotation de la couronne dentée dépasse celle du pignon de démarreur. Du fait des combinaisons ou des fréquences de résonnance, on peut toutefois avoir encore pendant l’entraînement, des pointes de charge du moteur de démarreur qui peuvent endommager un composant de la ligne d’entraînement.

But de l’invention

La présente invention a pour but de développer un dispositif de démarreur de moteur thermique avec des moyens constructifs simples de façon à éviter les dommages dans le chemin de transmission entre le moteur électrique de démarreur et le pignon de démarreur et cela même pour une durée de fonctionnement prolongée.

Exposé et avantages de l’invention A cet effet, la présente invention a pour objet un dispositif de démarreur pour démarrer un moteur thermique du type défini ci-dessus caractérisé en ce que la collerette d’appui réalisée séparément de l’arbre de pignon et du pignon de démarreur, est couplée en rotation par une liaison par la force et/ou par la forme au pignon de démarreur.

En d’autres termes, le pignon de démarreur est mobile ici entre une position hors de prise et une position en prise avec la couronne dentée. Le mouvement de déplacement se fait axialement dans la direction de l’axe longitudinal de l’arbre moteur du moteur de démarreur. Le mouvement de réglage du pignon de démarreur est assuré par un relais de démarreur électromagnétique.

Pour réduire la vitesse de rotation, le moteur de démarreur est suivi d’une transmission, notamment d’une transmission planétaire pour convertir la vitesse de rotation élevée du moteur de démarreur en une vitesse de rotation plus faible du pignon de démarreur. Dans le chemin de transmission entre le moteur de démarreur et le pignon de démarreur, on a en outre une installation de roue libre permettant la transmission du mouvement et du couple du moteur de démarreur au pignon de démarreur mais non dans la direction opposée, c'est-à-dire du pignon de démarreur vers le moteur de démarreur en coupant dans ce cas la ligne de transmission, lorsqu’après le démarrage du moteur thermique, la couronne dentée dépasse le pignon de démarreur. On évite ainsi d’endommager le dispositif de démarreur, notamment dans le moteur de démarreur. Dans le cas d’une transmission en aval du moteur de démarreur, l’installation de roue libre est intégrée entre la transmission et le pignon de démarreur. L’installation de roue libre a un organe d’entraînement côté moteur avec lequel coopère une collerette d’appui ou à galets côté pignon. Dans le dispositif de démarreur selon l’invention, la collerette d’appui est réalisée séparément de l’arbre de pignon sur lequel le pignon de démarreur est mobile entre sa position de repos et sa position en prise. La collerette d’appui est en outre réalisée séparément du pignon de démarreur. Mais on peut toujours faire le couplage par la force et/ou par la forme entre la collerette d’appui et le pignon du démarreur pour transmettre le mouvement de démarrage du moteur de démarreur par l’installation de roue libre et la collerette d’appui sur l’arbre de pignon.

La liaison par la force ou la forme entre la collerette d’appui et l’arbre de pignon permet un mouvement relatif de ces deux pièces dès que la transmission de la force ou du couple dans la ligne de transmission dépasse un seuil. Ainsi, on peut réaliser une sorte de découplage qui agit notamment dans le chemin de transmission allant du moteur de démarreur vers le pignon de démarreur et lorsque l’installation de roue libre est fermée de sorte que pendant la phase de démarrage, les pointes de charge produites ne sont transmises dans la ligne d’entraînement que jusqu’à la valeur limite. Lorsque la valeur limite est dépassée, la liaison s’ouvre entre la collerette d’appui et l’arbre de pignon ce qui limite le couple transmissible à la valeur limite. Il est avantageux que la limitation ne soit active pour la valeur limite que dans le sens de la transmission du moteur de démarreur vers le pignon de démarreur alors que dans la direction opposée, c'est-à-dire, en partant du pignon de démarreur vers le moteur de démarreur, l’interruption de la ligne de transmission se fait par l’installation de roue libre. De façon avantageuse, la valeur limite à laquelle s’ouvre le couplage par la force ou la forme entre la collerette d’appui et l’arbre de pignon est supérieure à la valeur limite correspondante à laquelle l’installation de roue libre est déplacée jusque dans la position de découplage qui ouvre la ligne d’entraînement.

Selon un développement avantageux, la collerette d’appui est mobile pour établir ou neutraliser la liaison par la force ou la forme avec l’arbre de pignon entre la position de couplage et la position de découplage. Le mouvement de réglage se fait notamment dans la direction axiale selon l’axe géométrique de l’arbre de pignon. Ainsi, la collerette d’appui se trouve en position de découplage, axialement à distance du segment de l’arbre de pignon avec lequel elle est en contact par une liaison par la force ou la forme dans la position de couplage.

De façon avantageuse, la collerette d’appui est sollicitée par la force développée par un élément de ressort vers la position de couplage. Le dimensionnement de l’élément de ressort et de la force développée par l’élément de ressort en position de couplage permet de définir la valeur limite à laquelle, en cas de dépassement, la liaison par la force ou la forme entre la collerette d’appui et l’arbre de pignon est ouverte. En cas de mouvement axial de la collerette d’appui entre la position de couplage et la position de découplage, l’élément de ressort agit dans la direction d’axe longitudinal de l’arbre de pignon et pousse la collerette d’appui contre le segment correspondant de l’arbre de pignon. L’élément de ressort est par exemple un ressort Belleville et un ressort hélicoïdal ou un ressort de ce type. L’élément de ressort s’appuie avantageusement sur l’organe d’entraînement de l’installation de roue libre sur le côté opposé à celui de la collerette d’appui. La collerette d’appui peut comporter une cavité côté frontal recevant l’élément de ressort.

Selon un développement avantageux, l’arbre de pignon a un segment de contact frontal par exemple sous la forme d’un épaulement périphérique sur un segment d’arbre diminué, de diamètre réduit ; ce segment de contact frontal forme la surface de contact pour la liaison par la force ou la forme avec la collerette d’appui. Le segment de contact frontal se poursuit avantageusement par un segment de support de l’arbre dans la direction axiale qui arrive jusqu’à l’extrémité frontale de l’arbre de pignon portant la collerette d’appui mobile axialement. Le segment de support a un diamètre plus petit que l’arbre de pignon dans la région du segment de contact frontal, ce qui réalise la surface de contact frontal pour l’appui de la collerette d’appui.

Pour augmenter la liaison par la force entre le segment de contact frontal et la collerette d’appui, le côté de contact ou, le cas échéant, des deux côtés de contact du segment de contact frontal ou de la collerette d’appui ont avantageusement un revêtement de frottement augmentant le contact de frottement. En plus ou en variante, le segment de contact frontal et la collerette d’appui comportent un ou plusieurs éléments de liaison par la forme pour réaliser une liaison par la forme et qui au contact des composants, s’interpénétrent par une liaison par la forme. Et il s’agit par exemple d’une denture frontale sur le segment de contact frontal et sur la collerette d’appui et qui est avantageusement non symétrique dans la direction périphérique de façon que dans la direction de transmission allant du moteur de démarreur vers le pignon de démarreur, lorsqu’on atteint la valeur limite, la liaison par la forme s’ouvre alors que dans la direction opposée, alors que dans la direction opposée, l’ouverture de la liaison par la forme n’est pas nécessaire. De même, il est avantageux d’ouvrir la liaison par la forme lorsqu’on atteint une valeur limite également dans la direction de transmission allant du pignon de démarreur vers le moteur de démarreur.

Dessins

La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l’aide d’un dispositif de démarreur selon l’invention représenté dans les dessins annexés dans lesquels les mêmes éléments portent les mêmes références.

Ainsi : - la figure 1 montre un dispositif de démarreur de moteur thermique comportant un pignon de démarreur mobile axialement et entraîné en rotation par un moteur électrique de démarreur, le dispositif de démarreur intégrant une installation de roue libre, - la figure 2 est une coupe longitudinale d’un arbre de pignon portant le pignon de démarreur et de l’installation de roue libre dont la collerette d’appui est constituée par un composant distinct, - la figure 3 est une vue éclatée de l’installation de roue libre, - la figure 4 montre l’arbre de pignon et la collerette d’appui de l’installation de roue libre avec une denture frontale.

Description d’un mode de réalisation de l’invention

Selon la figure 1, le dispositif de démarreur 1 de moteur thermique a un pignon de démarreur 2 qui vient en prise avec la couronne dentée 3 d’un moteur thermique 4 pour démarrer ce moteur. Le pignon de démarreur 2 est monté coulissant axialement selon la double flèche sur un arbre de pignon 5 sur lequel le pignon de démarreur 2 est solidaire en rotation. Le pignon de démarreur 2 est déplacé entre une position rétractée de repos et une position avancée en prise avec la couronne dentée 3 du moteur thermique 4 ; le déplacement est fait par un relais de démarreur 6 électromagnétique ayant un enroulement 7 et un induit mobile 8. Lorsque l’enroulement de relais 7 est alimenté, il rétracte l’induit 8 couplé cinématiquement par un levier d’engrènement 9 avec le pignon de démarreur 2. Ainsi, le mouvement axial de l’induit 8 entre sa position de repos et sa position déplacée se traduit par un mouvement d’actionnement axial correspondant du pignon de démarreur 2 entre sa position hors service et sa position en prise.

Le mouvement d’entraînement en rotation de l’arbre 5 ou du pignon de démarreur 2 est assuré par un moteur électrique de démarreur 11 couplé par une transmission 12, de préférence une transmission planétaire à l’arbre de pignon 5. Lorsque le moteur électrique de démarreur 11 est actionné, il fait tourner l’arbre de pignon 5 et avec celui-ci, le pignon de démarreur 2.

Le dispositif de démarreur 1 comporte un appareil de régulation ou de commande 10 qui commande les fonctions du relais de démarreur 6 et du moteur de démarreur 11. Lors du mouvement de réglage axial de l’induit 8 lorsque le relais de démarreur 6 est actionné, lorsqu’on arrive dans la position d’actionnement par le couplage cinématique de l’organe de commutation avec le mouvement d’actionnement de l’induit 8, le courant électrique du moteur de démarreur 11 est branché de sorte que le moteur de démarreur 11 se met en mouvement et entraîne en rotation l’arbre 5 et le pignon de démarreur 2.

Le dispositif de démarreur 1 a une installation de roue libre 14 en forme de roue libre à galets. Le levier d’engrènement 9 agit sur un élément de ressort 13 qui applique une force axiale sur l’organe d’entraînement 15 de l’installation de roue libre 14. Une collerette d’appui ou collerette à galets 16 de l’installation de roue libre 14 coopère avec l’organe d’entraînement 15 et la collerette d’appui 16 est par exemple réalisée en une seule pièce avec le pignon de démarreur 2. L’installation de roue libre 14 permet de transmettre le mouvement de rotation du moteur électrique de démarreur 11 selon le sens d’entraînement de celui-ci. Mais dès qu’après le démarrage du moteur thermique 4, la vitesse de rotation de sa couronne dentée 3 est telle que le sens de l’entraînement s’inverse, l’installation de roue libre 14 neutralise le couplage cinématique entre l’organe d’entrainement 15 et la collerette d’appui 16.

La liaison entre l’installation de roue libre 14 et l’arbre de pignon 5 est réalisé à la manière d’un embrayage à cliquet qui est déplacé d’une position de couplage de transmission de force ou de couple dans une position de découplage qui ouvre la ligne d’entraînement si bien que dans le chemin de transmission allant du moteur de démarreur vers le pignon de démarreur la transmission du couple dépasse une valeur limite de charge. La liaison entre l’installation de roue libre 14 et l’arbre de pignon 5 est représentée en détail ci-après à l’aide des figures 2 à 4.

La collerette d’appui 16 de l’installation de roue libre 14 est réalisée comme pièce séparée du composant réalisé par l’arbre de pignon 5 et du pignon de démarreur ; ce composant est mobile entre une position de couplage et une position de découple avec l’arbre de pignon 5. En position de couplage, on a une liaison par la force et la forme entre la collerette d’appui 16 et un segment de contact frontal 18 de l’arbre de pignon 5 qui, en position de découplage, ouvre la liaison par la force ou la forme si bien qu’aucun couple n’est plus transmis entre la collerette d’appui 16 et l’arbre de pignon 5. Le segment de contact frontal 18 et/ou la face frontale en regard de la collerette d’appui 16 sont munis soit d’un revêtement de frottement augmentant le frottement et/ou comme aux figures 3 et 4, d’une denture frontale de sorte que les dentures frontales du segment de contact frontal 18 et de la collerette d’appui 16 s’interpénétrent par une liaison par la forme dans la position de couplage. Le contact entre la face frontale de la collerette d’appui 16 et le segment de contact frontal 18 de l’arbre de pignon 5 est ouvert à la fois pour l’interpénétration avec liaison par frottement et pour celle avec liaison par la forme, lorsqu’on dépasse la valeur limite.

Le segment de contact frontal 18 est réalisé sur l’épaulement annulaire périphérique de l’arbre de pignon 5 et qui est limité radialement vers l’intérieur par le segment de support 19 de l’arbre de pignon 5 s’étendant jusqu’à la face frontale de l’arbre de pignon et ayant un diamètre plus petit que les autres segments de l’arbre de pignon. La collerette d’appui 16, annulaire est coulissant axialement sur le segment de support 19.

La collerette d’appui 16 est chargée par la force de l’élément de ressort 20 (figure 2) dans sa position de couplage avec le segment de contact frontal 18. L’élément de ressort 20 est par exemple sous la forme d’un ressort Belleville logé dans une cavité côté frontal de la collerette d’appui 16 ouverte sur le côté tourné vers l’arbre de pignon 5. L’élément de ressort 20 s’appuie d’un côté contre le fond de la cavité de la collerette d’appui 16 et de l’autre côté contre une bague de retenue emmanchée sur le segment de support 19 en y étant maintenue axialement. On peut également appuyer l’élément de ressort 20 contre l’organe d’entraînement 15 de l’installation de roue libre 14.

La hauteur de la force développée par l’élément de ressort 20 permet d’influencer de manière importante la valeur limite de charge comme le revêtement de frottement du segment de contact frontal 18 et/ou de la collerette d’appui 16 ou la réalisation de la géométrie de liaison par la forme ; à cette valeur limite de charge, en cas de dépassement, le contact de transmission de force ou de couple entre la collerette d’appui et l’arbre de pignon 5 sera interrompu.

La figure 4 montre la denture frontale 21 de la collerette d’appui 16 sur le côté frontal axial tourné vers l’arbre de pignon 5. La denture frontale 21 de la collerette d’appui 16 est associée à une denture frontale correspondante du segment de contact frontal 18.

Selon la figure 2 prise en combinaison avec la figure 3, radialement entre la surface enveloppe de la collerette d’appui 16 et le côté intérieur de l’organe d’entraînement 15 réalisé comme roue à denture intérieure, il y a plusieurs galets d’appui 17 répartis en périphérie qui sont sollicités par des éléments de ressort 22 agissant dans la direction périphérique vers une position dans laquelle le couple peut être transmis par l’installation de roue libre 14. Dès que la vitesse de rotation de la couronne dentée dépasse la vitesse de rotation du pignon de démarreur, les galets d’appui 17 sont déplacés contre la force des éléments de ressort 22 dans la direction périphérique, ce qui ouvre la liai son de transmission de force entre le pignon de démarreur et le moteur de démarreur.

Sur le côté frontal tourné vers l’arbre de pignon 5, un disque 23 chevauché par un couvercle 24 s’applique contre l’organe d’entraînement 15.

NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 1 Dispositif de démarreur 2 Pignon de démarreur 3 Couronne dentée du moteur thermique 4 Moteur thermique 5 Arbre de pignon 6 Relais de démarreur 7 Enroulement du relais 8 Induit coulissant 9 Levier d’engrènement 10 Appareil de régulation et de commande 11 Moteur de démarreur 12 Transmission 13 Elément de ressort 14 Installation de roue libre 15 Organe d’entraînement 16 Collerette d’appui ou collerette à galets 17 Galet d’appui 18 Segment de contact frontal 19 Segment de support 20 Elément de ressort 21 Denture frontale 22 Elément de ressort 23 Rondelle 24 Couvercle

Claims

REV E N D I C A T I O N S 1 °) Dispositif de démarreur de moteur thermique comportant : un pignon de démarreur (2) mobile sur un arbre de pignon (5) entre une position de repos et une position en prise avec la couronne dentée (3) du moteur thermique (4), un moteur de démarreur (11) dont le mouvement d’entraînement est transmis au pignon de démarreur (2) par une installation de roue libre, * l’installation de roue libre (14) ayant un organe d’entraînement (15) entraîné par le moteur de démarreur (11) et une collerette d’appui (16) coopérant avec l’organe d’entraînement (15) et dont le mouvement de rotation est transmis au pignon de démarreur (2), la collerette d’appui (16) réalisée séparément de l’arbre de pignon (5) et du pignon de démarreur (2) étant couplée en rotation par une liaison par la force et/ou par la forme au pignon de démarreur (5), caractérisé en ce que la collerette d’appui (16) est mobile entre une position couplée et une position découplée avec l’arbre de pignon (5).
2°) Dispositif de démarreur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la collerette d’appui (16) est chargée par la force développée par un élément de ressort (20) en position de couplage.
3°) Dispositif de démarreur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l’élément de ressort (20) est un ressort Belleville.
4°) Dispositif de démarreur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l’élément de ressort (20) s’appuie contre l’organe d’entraînement (15).
5°) Dispositif de démarreur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’arbre de pignon (5) comporte un segment de contact frontal (18) contre lequel s’appuie la collerette d’appui (16) par une liaison par la force et/ou par la forme.
6°) Dispositif de démarreur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le segment de contact frontal (18) et/ou la collerette d’appui (16) sont munis d’un revêtement de frottement.
7°) Dispositif de démarreur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le segment de contact frontal (18) et la collerette d’appui (16) ont une denture frontale (21).
8°) Dispositif de démarreur selon la revendication 5, caractérisé en ce que l’arbre de pignon (5) a un segment de support (19) recevant la collerette d’appui (16) de manière réglable, axialement.
9°) Dispositif de démarreur selon l’une des revendications 2 à 4 et selon l’une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que l’élément de ressort (20) pousse la collerette d’appui (16) axialement contre le segment de contact frontal (18) de l’arbre de pignon (5).