FR3075275A1 - Dispositif de demarrage pour moteur a combustion interne - Google Patents
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Abstract
L'invention porte sur dispositif de démarrage (100) d'un moteur à combustion interne (10), le dispositif de démarrage (100) s'étendant de part et d'autre d'un carter moteur (11) et comprenant une couronne (13) fixée à un bras (16) d'un vilebrequin (12), la couronne (13) ayant un axe (A) confondu ou sensiblement confondu avec l'axe (A') d'un tel vilebrequin (12), un pignon (110) d'axe (B) parallèle ou sensiblement parallèle à l'axe (A) de la couronne (13) engrenant avec la couronne (13), le pignon (110) étant solidaire en rotation d'un arbre (14), un démarreur (200), un arbre de sortie (120) du démarreur (200), accouplé de manière débrayable audit arbre (14) du pignon (110), caractérisé en ce que l'arbre (14) du pignon (110) est monté traversant d'une paroi (15) d'un tel carter moteur (11).
Description
Dispositif de démarrage pour moteur à combustion interne
Domaine technique de l'invention
La présente invention concerne un dispositif de démarrage d’un moteur à combustion interne de véhicule automobile. L’invention concerne aussi un moteur à combustion interne comprenant un tel dispositif de démarrage. L’invention concerne enfin un véhicule automobile comprenant un tel dispositif de démarrage ou un tel moteur à combustion interne.
État de la technique
Un moteur à combustion interne de véhicule automobile, par exemple Diesel ou à allumage commandé, utilise un dispositif de démarrage pour son démarrage. Un tel dispositif de démarrage entraîne en rotation le vilebrequin du moteur pour créer des premiers mouvements de va-et-vient du ou des pistons. Le dispositif de démarrage comprend généralement un moteur électrique, appelé communément démarreur, doté d’un pignon se déplaçant entre une première position, position de repos, et une deuxième position, position de démarrage. Dans la position de repos, le pignon n’engrène pas. Dans la position de démarrage, le pignon engrène sur une roue dentée du volant moteur à une extrémité du vilebrequin du moteur. Une fois le démarrage effectué, le pignon se déplace pour passer de la position de démarrage vers la position de repos. Un tel volant moteur a généralement un grand diamètre. Ainsi, un bloc moteur comprenant un tel dispositif de démarrage, en particulier du fait du volant moteur à fort diamètre, est volumineux.
Eu égard à tous les équipements devant être logés autour du moteur à combustion interne dans le compartiment moteur d’un véhicule automobile, il est préférable de minimiser le volume du dispositif de démarrage.
Objet de l'invention
Le but de l’invention est de fournir un dispositif de démarrage remédiant aux inconvénients ci-dessus et améliorant les dispositifs de démarrage connus de l’art antérieur. En particulier, la solution propose un agencement simple à industrialiser, économique et fiable.
Pour atteindre cet objectif, l’invention porte sur un dispositif de démarrage d’un moteur à combustion interne, notamment un moteur à combustion interne de véhicule automobile, le dispositif de démarrage s’étendant de part et d’autre d’un carter moteur et comprenant :
- une couronne fixée à un bras d’un vilebrequin, la couronne ayant un axe confondu ou sensiblement confondu avec l’axe d’un tel vilebrequin,
- un pignon d’axe parallèle ou sensiblement parallèle à l’axe de la couronne engrenant avec la couronne, le pignon étant solidaire en rotation d’un arbre,
- un démarreur, notamment un démarreur de type moteur électrique,
- un arbre de sortie du démarreur, accouplé de manière débrayable audit arbre du pignon, l’arbre du pignon étant monté traversant d’une paroi d’un tel carter moteur.
Le pignon et l’arbre du pignon peuvent être mobiles en rotation et peuvent tourner dans le vide.
L’arbre du pignon peut comprendre un premier moyen d’accouplement, l’arbre de sortie pouvant comprendre un deuxième moyen d’accouplement, le premier moyen d’accouplement, le deuxième moyen d’accouplement et/ou le pignon pouvant être coaxiaux ou sensiblement coaxiaux, les premier et deuxième moyens d’accouplement pouvant s’accoupler entre eux de manière débrayable.
Le premier moyen d’accouplement peut comprendre une première surface de friction, notamment une première surface de friction conique, le deuxième moyen d’accouplement pouvant comprendre une deuxième surface de friction correspondante, notamment une deuxième surface de friction conique.
Le premier moyen d’accouplement peut comprendre une première roue dentée dotée d’une denture extérieure ou d’une denture intérieure, notamment d’une denture conique, le deuxième moyen d’accouplement pouvant comprendre une deuxième roue dentée dotée d’une denture intérieure ou d’une denture extérieure correspondante, notamment d’une denture conique.
L’invention porte encore sur un moteur à combustion interne, notamment un moteur à combustion interne pour véhicule automobile, comprenant un dispositif de démarrage tel que défini précédemment.
L’invention porte enfin sur un véhicule automobile comprenant un moteur à combustion interne tel que défini précédemment et/ou un dispositif de démarrage tel que défini précédemment.
Description sommaire des dessins
Ces objets, caractéristiques et avantages de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante d’un mode de réalisation d’un dispositif de démarrage fait à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
La figure 1 est une vue schématique d’un véhicule automobile selon un mode de réalisation.
La figure 2 est une vue en perspective partielle d’un dispositif de démarrage selon un mode de réalisation.
La figure 3 est un schéma cinématique du dispositif de démarrage selon le mode réalisation.
La figure 4 est un schéma cinématique d’un dispositif de démarrage selon un mode de réalisation, en position de repos.
La figure 5 est un schéma cinématique du dispositif de démarrage selon le mode de réalisation, en position de démarrage.
La figure 6 est une vue en perspective partielle du dispositif de démarrage selon le mode de réalisation.
La figure 7 est une vue en coupe du dispositif de démarrage selon le mode de réalisation.
La figure 8 est une vue en coupe et en perspective du dispositif de démarrage selon le mode de réalisation, en position de repos.
La figure 9 est une vue en coupe et en perspective du dispositif de démarrage selon le mode de réalisation, en position de démarrage.
Description du mode préférentiel de l'invention
Un exemple d’un véhicule automobile 1 équipé d’un mode de réalisation d’un dispositif de démarrage 100 est décrit ci-après en référence à la figure 1.
Le véhicule automobile 1 peut être doté uniquement d’un moteur à combustion interne 10 ou encore être un véhicule automobile dit hybride, c’est-à-dire doté d’un moteur à combustion interne 10 et d’un moteur électrique (non illustré). Le moteur à combustion interne 10 est équipé d’un mode de réalisation d’un dispositif de démarrage 100. Evidemment, dans le cas d’un véhicule hybride, le dispositif de démarrage 100 ne participe qu’au démarrage du moteur à combustion interne 10.
Le dispositif de démarrage 100 pour moteur à combustion interne 10 est décrit plus en détails ci-après en référence aux figures 2 à 9.
Le moteur à combustion interne 10 comprend un vilebrequin 12 d’axe A’ en liaison pivot par rapport à un carter moteur 11 ou carter cylindre, comme illustré sur la figure 3. Le vilebrequin 12 transforme le mouvement alternatif d’au moins un piston (non illustré) en mouvement de rotation.
Le dispositif de démarrage 100 comprend une couronne 13 fixée sur le vilebrequin 12 et plus précisément à un bras 16 du vilebrequin, un pignon 110, un démarreur 200 et un arbre de sortie 120 du démarreur 200.
De manière préférentielle, la couronne 13 est de diamètre inférieur à celui d’un volant moteur de l’état de la technique. Elle est agencée dans une chambre 17, dite chambre de bielles, entourée par des parois du carter moteur 11, en particulier la paroi 15.
La couronne 13 est dotée de préférence d’une denture extérieure. Cette couronne 13 a un axe A confondu ou sensiblement confondu avec l’axe A’ du vilebrequin 12. Le pignon 110 engrène constamment avec la couronne 13, c’est-à-dire que lorsque le vilebrequin 12 tourne, le pignon 110 tourne également et vice versa. En effet, le pignon 110, fixé sur un arbre 14, est monté « fou >>, en liaison pivot, dans le carter moteur 11. L’arbre 14 tourne autour d’un axe B ou sensiblement autour de cet axe B, cet axe B étant de préférence l’axe de rotation de l’arbre de sortie 120 du démarreur 200. L’axe B est parallèle ou sensiblement parallèle à l’axe A’ du vilebrequin
12. De préférence, l’arbre 14 est tenu par ses deux extrémités par des paliers solidaires du carter 11 du moteur. La première extrémité est par exemple entourée par un palier enfoncé dans une paroi du carter du moteur. La seconde extrémité peut, selon un mode de réalisation, traverser la paroi 15 du carter 11 du moteur en étant tenue par un palier ou un roulement fixé solidaire dudit carter 11. Une bague d’étanchéité solidaire de la paroi 15 du carter peut également entourer la deuxième extrémité de l’arbre 14 pour assurer l’étanchéité du carter 11 du moteur.
En cas de moteur à combustion interne 10 muni d’un arbre d’équilibrage, l’arbre 14 est par exemple un arbre agencé de façon parallèle à l’arbre d’équilibrage. De manière connue, l’arbre d’équilibrage est par exemple doté d’au moins une masse ou masselotte (non représentée) faisant office de contrepoids, permettant de compenser voire annihiler l’inertie due en particulier aux mouvements du ou des pistons afin de limiter les vibrations. Alternativement, le pignon 110 seul, ou en complément de l’arbre d’équilibrage, peut assurer au moins en partie l’équilibrage et être doté d’au moins une masse ou masselotte.
Selon un mode de réalisation, l’arbre 14 du pignon 110 comprend un premier moyen d’accouplement 115 apte à s’accoupler de manière débrayable, c’est-à-dire temporairement, avec l’arbre de sortie 120 du démarreur 200. L’arbre de sortie 120 comprend à cet effet un deuxième moyen d’accouplement 125.
De préférence, le premier moyen d’accouplement 115 et/ou le deuxième moyen d’accouplement 125 et/ou le pignon 110 sont coaxiaux ou sensiblement coaxiaux et d’axe B.
De préférence encore, le premier moyen d’accouplement 115 comprend une première surface de friction 112, par exemple une première surface de friction 112 conique, le deuxième moyen d’accouplement 125 comprenant une deuxième surface de friction 122, par exemple une deuxième surface de friction 122 conique correspondante.
Comme illustré schématiquement sur les figures 3, 4 et 5, préférentiellement, le premier moyen d’accouplement 115 comprend une première roue dentée 111 dotée d’une denture extérieure, par exemple une denture conique, le deuxième moyen d’accouplement 125 comprenant une deuxième roue dentée 121 dotée d’une denture intérieure, par exemple une denture conique. Alternativement, la première roue dentée 111 peut être dotée d’une denture intérieure et la deuxième roue dentée 121 être dotée d’une denture extérieure.
Comme évoqué précédemment, le démarreur 200 est par exemple un moteur électrique. Pour démarrer le moteur à combustion interne 10, le démarreur 200 est mis en marche. Le démarreur 200 entraîne alors en rotation son arbre de sortie 120 et le couple ainsi généré est transmis au vilebrequin 12.
Pour ce faire, outre l’entraînement en rotation du deuxième moyen d’accouplement 125 de l’arbre de sortie 120, le deuxième moyen d’accouplement 125 se translate d’une première position, une position de repos, illustrée sur les figures 4 et 8, vers une deuxième position, une position de démarrage, illustrée sur les figures 5 et 9.
En effet, une liaison 150 entre l’arbre de sortie 120 et le deuxième moyen d’accouplement 125 est prévue. Il peut s’agir par exemple d’une liaison hélicoïdale associée à une liaison pivot glissant comme illustré sur les figures 3, 4 et 5. Ainsi, la rotation de l’arbre de sortie 120 par le démarreur 200 permet d’une part la rotation du deuxième moyen d’accouplement 125 et d’autre part la translation de la position de repos à la position de démarrage du deuxième moyen d’accouplement 125. Alternativement, la translation de la position de repos à la position de démarrage est assurée par le biais d’une fourchette (non illustrée) couplée à un moyen d’articulation de cette fourchette, par exemple un solénoïde commandé électriquement.
Ainsi, un premier laps de temps permet le déplacement du deuxième moyen d’accouplement 125 de la position de repos à la position de démarrage, par exemple par le biais de la liaison 150. Après ce premier laps de temps, le deuxième moyen d’accouplement 125 se retrouve alors au contact du premier moyen d’accouplement 115. Une fois ce contact effectué, la rotation de l’arbre de sortie 120 entraîne alors en rotation le premier moyen d’accouplement 115 pendant un deuxième laps de temps. Pour rappel, le premier moyen d’accouplement 115 est fixé au pignon 110 et le pignon 110 engrène constamment avec la couronne 13 fixée au vilebrequin 12. La mise en rotation du premier moyen d’accouplement 115 génère alors la mise en rotation du vilebrequin 12 et par conséquent le démarrage du moteur 10, sous l’effet de la rotation du pignon 110.
Ainsi, un premier laps de temps, est utilisé pour la translation du deuxième moyen d’accouplement 125 depuis la position de repos jusqu’à la position de démarrage, autrement dit de la position de repos jusqu’au contact avec le premier moyen d’accouplement 115. Un deuxième laps de temps, est utilisé pour le démarrage effectif du moteur à combustion interne 10, c’està-dire pour entraîner en rotation le vilebrequin 12. Pendant ce deuxième laps de temps, le premier et le deuxième moyen d’accouplement 115, 125 sont accouplés.
Evidemment, d’autres liaisons peuvent être utilisées pour transmettre une translation suivie d’une rotation, ou encore une translation simultanément à une rotation, pour passer de la position de repos à la position de démarrage du deuxième moyen d’accouplement 125.
Comme évoqué précédemment, les premier et deuxième moyens d’accouplement 115, 125 sont dotés par exemple respectivement d’une première et d’une deuxième surface de friction 112, 122. Ainsi, la deuxième surface de friction 122 adhère sur la première surface de friction 112, à l’instar d’un système d’embrayage par exemple, et l’entraîne en rotation pendant la phase de démarrage du moteur 10, c’est-à-dire le deuxième laps de temps. Les première et deuxième surfaces de friction 112, 122 peuvent être planes ou sensiblement planes, par exemple en forme de disque. De préférence, comme illustré sur les figures 7, 8 et 9, les première et deuxième surfaces de friction 112, 122 sont coniques ou sensiblement coniques. Ainsi, la première surface de friction 112 présente par exemple une surface extérieure de friction en forme de cône et la deuxième surface de friction 122 présentant une surface intérieure correspondante de friction en forme de cône. Alternativement, la première surface de friction 112 peut présenter une surface intérieure de friction en forme de cône et la deuxième surface de friction 122 présenter une surface extérieure de friction en forme de cône. Evidemment, ces formes coniques sont coaxiales ou sensiblement coaxiales, de préférence d’axe B, ou sensiblement d’axe B. Le cône, par exemple extérieur, défini par la première surface de friction 112 est apte à venir intégralement ou quasi intégralement au contact de l’intégralité ou de la quasi intégralité du cône, par exemple intérieur, défini par la deuxième surface de friction 122, en position de démarrage.
Evidemment, d’autres solutions de transmission de la rotation du deuxième moyen d’accouplement 125 vers le premier moyen d’accouplement 115 sont envisageables. Par exemple des deuxièmes formes en saillie s’étendant parallèlement à l’axe B du deuxième moyen d’accouplement 125 dans une direction, peuvent venir s’imbriquer entre des premières formes en saillie s’étendant parallèlement à l’axe B du premier moyen d’accouplement 115 dans une direction opposée.
De préférence, le deuxième moyen d’accouplement 125 peut comprendre la deuxième roue dentée 121, engrenant, après passage de la position de repos à la position de démarrage, avec la première roue dentée 111 du premier moyen d’accouplement 115. De préférence, les première et deuxième roues dentées 111, 121 sont coaxiales ou sensiblement coaxiales et d’axe B. De préférence encore, les premières et deuxième roues dentées 111, 121 sont coniques, en particulier afin de faciliter le début d’engrènement même en cours de déplacement de la position de repos à la position de démarrage du deuxième moyen d’accouplement 125. Par exemple, comme illustré sur les figures 3, 4 et 5, la première roue dentée 111 est conique avec une denture extérieure et engrène avec la deuxième roue dentée 121, conique à denture intérieure.
Contrairement à la configuration illustrée, la première roue dentée 111 peut être conique à denture intérieure et la deuxième roue dentée 121, conique à denture extérieure.
Plus généralement, tout autre mécanisme permettant une connexion débrayable entre le pignon 110 et l’arbre de sortie 120 du démarreur 200 peut être implémentée.
De plus, comme évoqué précédemment et contrairement aux représentations schématiques des figures 3, 4 et 5, l’arbre de sortie 120 du démarreur 200 est de préférence coaxial ou sensiblement coaxial à l’axe B.
Une fois le deuxième laps de temps écoulé correspondant à la durée nécessaire au démarrage du moteur à combustion interne 10, le dispositif de démarrage 100 est débrayé. Pour cela, le deuxième moyen d’accouplement 125 est déplacé de sa deuxième position, position de démarrage, vers sa première position, position de repos.
Selon un autre mode de réalisation non représenté, le démarreur peut être un alterno-démarreur ce qui ne nécessite pas de débrayer le démarreur de l’arbre 14 du pignon 110.
Alternativement, un système de ressort et/ou de fourchette peut venir appliquer une force tendant à séparer le deuxième moyen d’accouplement 125 du premier moyen d’accouplement 115, c’est-à-dire passer de la position de démarrage à la position de repos du deuxième moyen d’accouplement 125.
A noter que ce cycle de démarrage, comprenant par exemple le premier laps de temps utilisé pour créer un contact entre les premier et deuxième moyens d’accouplement 115, 125, le deuxième laps de temps utilisé pour démarrer effectivement le moteur 10, soit défini et fixé, même en cas d’échec de démarrage du moteur 10. En effet, en cas de dysfonctionnement du moteur 10, par exemple en cas d’absence d’allumage d’un moteur 10 à allumage commandé, il ne sert à rien d’augmenter le deuxième laps de temps. Toutefois, l’implantation de capteurs au sein du véhicule automobile 1 et/ou au sein du moteur 10 et/ou au sein du dispositif de démarrage 100, peut permettre que le premier laps de temps et/ou le deuxième laps de temps soient variables, voire modifiables selon les conditions atmosphériques détectées par exemple et/ou selon des résultats de diagnostics de fonctionnement, tel que par exemple un niveau de charge d’une batterie alimentant en courant le démarreur 200.
En résumé, le moteur 10 est démarré en utilisant la couronne 13 montée sur le vilebrequin 12, éventuellement prévue pour coopérer avec un arbre d’équilibrage. Ainsi, l’architecture du moteur 10 est simplifiée. Cela permet de plus d’aligner l’axe du démarreur 200 avec l’axe de pignon 110. Il en résulte un important gain de place au sein du moteur à combustion interne 10, qui est alors exempt de volant moteur voué uniquement à son démarrage, qui vient s’ajouter de manière désaxée à un arbre d’équilibrage, comme c’est le cas dans l’état de la technique.
La couronne 13 est entraînée par le pignon 110 monté sur un arbre 14, par exemple un arbre lisse.
Dans le cas de moteur 10 doté d’une fonction arrêt automatique à l’arrêt du véhicule automobile 1 suivi d’un redémarrage automatique, appelée communément par l’expression anglo-saxonne « stop and start >>, la solution est intéressante par la précision du démarrage, l’axe de l’arbre de sortie 120 du démarreur 200 et l’axe de l’arbre 14 étant coaxiaux ou sensiblement coaxiaux.
De plus, les usinages dans le carter moteur 11, en particulier au niveau de la paroi 15,nécessaires aux liaisons pivot et/ou pivot glissant de l’arbre 14 et de l’arbre de sortie 120 du démarreur 200 peuvent être réalisés dans la même opération d’usinage. II en résulte une simplification des chaînes de cotes pour la fabrication, facilitant ainsi la fabrication, notamment la précision d’usinage, et ultérieurement le montage.
En remarque, la solution atteint donc l’objet recherché de limiter l’encombrement d’un dispositif de démarrage de moteur à combustion interne 10, en particulier d’un moteur à combustion interne 10 de véhicule automobile, et présente les avantages complémentaires suivants :
- Elle est économique, le volant moteur uniquement destiné au démarrage étant supprimé.
- Elle facilite l’usinage du carter moteur, tout en en augmentant la précision.
- Elle permet de limiter l’usure du pignon de démarrage, l’arbre de sortie du démarreur étant dans l’alignement du pignon de démarrage, en particulier sur des véhicules automobiles dotés de la fonction « stop and start >>.
- Elle peut être utilisée pour tout type de moteur à combustion interne à démarreur électrique nécessitant de diminuer le volume du dispositif de démarrage, par exemple les motocyclettes.
L’invention est particulièrement bien adaptée à un véhicule automobile dont le compartiment moteur est très encombré. Elle porte sur un dispositif de démarrage d’un moteur à combustion interne. Elle porte également sur un moteur à combustion interne comprenant un tel dispositif de démarrage. Elle porte également sur un véhicule automobile comprenant un tel dispositif de démarrage et/ou un tel moteur à combustion interne.
Claims (7)
1. Dispositif de démarrage (100) d’un moteur à combustion interne (10), notamment un moteur à combustion interne (10) de véhicule automobile (1), le dispositif de démarrage (100) s’étendant de part et d’autre d’un carter moteur (11 ) et comprenant :
- une couronne (13) fixée à un bras (16) d’un vilebrequin (12), la couronne (13) ayant un axe (A) confondu ou sensiblement confondu avec l’axe (A’) d’un tel vilebrequin (12),
- un pignon (110) d’axe (B) parallèle ou sensiblement parallèle à l’axe (A) de la couronne (13) engrenant avec la couronne (13) , le pignon (110) étant solidaire en rotation d’un arbre (14) ,
- un démarreur (200), notamment un démarreur (200) de type moteur électrique,
- un arbre de sortie (120) du démarreur (200), accouplé de manière débrayable audit arbre (14) du pignon (110), caractérisé en ce que l’arbre (14) du pignon (110) est monté traversant d’une paroi (15) d’un tel carter moteur (11).
2. Dispositif de démarrage (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pignon (110) et l’arbre (14) du pignon (110) sont mobiles en rotation et tournent dans le vide.
3. Dispositif de démarrage (100) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’arbre (14) du pignon (110) comprend un premier moyen d’accouplement (115), en ce que l’arbre de sortie (120) comprend un deuxième moyen d’accouplement (125), en ce que le premier moyen d’accouplement (115), le deuxième moyen d’accouplement (125) et/ou le pignon (110) sont coaxiaux ou sensiblement coaxiaux, les premier et deuxième moyens d’accouplement (115, 125) s’accouplant entre eux de manière débrayable.
4. Dispositif de démarrage (100) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le premier moyen d’accouplement (115) comprend une première surface de friction (112), notamment une première surface de friction (112) conique, le deuxième moyen d’accouplement (125) comprenant une deuxième surface de friction (122) correspondante, notamment une deuxième surface de friction (122) conique.
5. Dispositif de démarrage (100) selon l’une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que le premier moyen d’accouplement (115) comprend une première roue dentée (111) dotée d’une denture extérieure ou d’une denture intérieure, notamment d’une denture conique, le deuxième moyen d’accouplement (125) comprenant une deuxième roue dentée (122) dotée d’une denture intérieure ou d’une denture extérieure correspondante, notamment d’une denture conique.
6. Moteur à combustion interne (10), notamment moteur à combustion interne (10) pour véhicule automobile (1), caractérisé en ce qu’il comprend un dispositif de démarrage (100) selon l’une des revendications précédentes.
7. Véhicule automobile (1), caractérisé en ce qu’il comprend un moteur à combustion interne (10) selon la revendication 6 et/ou un dispositif de démarrage (100) selon l’une des revendications 1 à 5.
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Citations (7)
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2017
- 2017-12-18 FR FR1762317A patent/FR3075275B1/fr active Active
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