FR3098004A1 - Contacteur de demarreur - Google Patents

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Contacteur de démarreur (1) comprenant : - un boitier (2) d'axe (O), - au moins une bobine (3) logée dans le boitier (2) et délimitant au moins un espace intérieur (18), - un noyau mobile (4) en translation selon l’axe (O), le noyau mobile (4) étant logé dans la bobine (3), le noyau mobile comprenant un disque de fermeture délimitant d’un côté l’espace intérieur (18) caractérisé en ce que le disque de fermeture comprend au moins un conduit (9) d’évacuation. Figure pour l’abrégé : Fig. 1

Description

CONTACTEUR DE DEMARREUR
L Le domaine de la présente invention est celui des démarreurs de moteur thermique pour véhicule.
Selon une conception connue, un contacteur de démarreur de moteur thermique, notamment de véhicule automobile, comporte un boitier cylindrique, aussi appelé cuve, dans lequel est placé une bobine annulaire qui génère un champ magnétique sous l’effet d’un courant électrique la traversant. Selon la polarisation de la bobine, le champ magnétique ainsi créé exerce une force attractive ou répulsive sur un noyau mobile cylindrique et au moins en partie magnétique. Le noyau mobile est monté dans un espace intérieur délimité par la bobine annulaire de manière à pouvoir y coulisser selon une translation axiale afin de fermer ou d’ouvrir un circuit électrique relié au circuit d'alimentation du moteur du démarreur et de pousser un pignon dans une couronne moteur via un levier.
Afin de maintenir la capacité du noyau mobile à coulisser librement dans la bobine, il est connu de protéger le noyau mobile par un manchon de protection en matière plastique élastique, le manchon de protection entourant le noyau mobile. Le manchon de protection présente l’inconvénient de limiter, voire d’empêcher, la sortie de l’air contenu dans l’espace intérieur du contacteur lorsque le noyau mobile coulisse en direction de l’espace intérieur. Cette translation entrante engendre une augmentation de la pression à l’intérieur du manchon de protection, provoquant à son tour un gonflement du manchon de protection. Le gonflement du manchon de protection conduit à l’apparition de frottements contre d’autres éléments du contacteur de démarreur, causant une usure prématurée et/ou un déchirement du manchon de protection.
L’espace intérieur est délimité à l’avant par un disque de fermeture du noyau mobile et à l’arrière par un noyau fixe traversé en son centre par un axe mobile sur lequel agit le noyau fixe lorsque la bobine est alimentée.
L’axe mobile comporte en outre un contact électrique mobiles entre deux positions, destiné à coopérer avec des plots électriques pour fermer ou ouvrir un circuit électrique destiné à l’alimentation électrique du moteur du démarreur.
Une cavité, délimitée radialement vers l’extérieur par un capot du démarreur, et axialement par le capot d’une part et par le noyau fixe d’autre part, loge le contact électrique et les plots électriques. Les plots électriques sont disposés sur une face interne du capot.
Il est connu de disposer des éléments d’étanchéité entre l’axe mobile et le noyau fixe pour limiter les intrusions dans la cavité car les éléments électriques sont particulièrement vulnérables face aux agressions de l’environnement extérieur, et notamment face à l’humidité. Ces éléments d’étanchéité sont par exemple décrits dans la demande internationale au nom de la Déposante dont le numéro de publication est WO 2018/206469 A1.
L’air situé dans l’espace intérieur ne peut plus être évacué vers la cavité par le centre du noyau fixe vers l’extérieur et entraine une augmentation trop importante de la pression de l’air dans l’espace intérieur. Cette augmentation de pression peut conduire à empêcher le noyau mobile de terminer sa translation axiale dans l’espace intérieur si le champ magnétique généré par la bobine ne permet pas de comprimer davantage l’air situé dans l’espace intérieur. Dans ce cas, le noyau mobile ne peut plus fermer le circuit électrique permettant la mise en fonctionnement du démarreur.
Il est ainsi évident que les solutions apportées par l’état de la technique ne permettent pas de résoudre les problèmes identifiés.
Le but de la présente invention est donc de proposer un nouveau contacteur de démarreur permettant un évacuation d’air suffisante pour garantir les contacts électrique dispositif d'étanchéité limitant ou supprimant les échanges d’air entre l’extérieur et l’intérieur du contacteur.
Un autre but de l’invention est de réduire les pannes d’un contacteur de démarreur.
Selon un premier aspect de l'invention, il est proposé un contacteur de démarreur comprenant :
- un boitier d'axe (O),
- au moins une bobine logée dans le boitier et délimitant au moins un espace intérieur,
- un noyau mobile en translation selon l’axe (O), le noyau mobile étant logé dans la bobine, le noyau mobile comprenant un disque de fermeture délimitant d’un côté l’espace intérieur,
caractérisé en ce que le disque de fermeture comprend au moins un conduit d’évacuation.
Ainsi, ce conduit permet à l’air de l’espace intérieur de s’échapper lorsque le noyau mobile se déplace. La pression de l'air à l'intérieur du contacteur n’empêche pas le déplacement du noyau mobile. Ce conduit permet de garantir la cinématique attendue en termes de vitesse de déplacement du noyau mobile et de temps de fermeture du contact électrique.
Selon un aspect de l’invention, le noyau mobile peut être d’un seul tenant. En variante, le disque de fermeture peut être rapporté sur une portion cylindrique du noyau mobile.
Selon un aspect de l’invention, le conduit peut être axial.
Selon un aspect de l’invention, le conduit peut être rectiligne. En variante le conduit peut être oblique, l’entrée et la sortie du conduit présentent alors une hauteur radial différente.
Selon un aspect de l’invention, le conduit peut être décalé de l’axe du boitier, le conduit peut ainsi déboucher sur des espaces non contraints du contacteur et ainsi favoriser l’évacuation de l’air.
Selon un aspect de l’invention, le noyau mobile comprend un volume interne dans lequel débouche le conduit.
Selon un aspect de l’invention, le conduit peut être cylindrique. Son diamètre peut alors être inférieur à 1mm. En variante, le conduit peut être à section carré ou rectangulaire.
Selon un aspect de l’invention, le disque de fermeture peut comprendre une pluralité de conduits disposés régulièrement autour de l’axe. En variante les conduits peuvent être agencés de manière irrégulière mais de sorte à déboucher sur des zones non contraintes du contacteur, par exemple dans une zone dépourvue de ressort.
Selon un aspect de l’invention, le contacteur peut également comprendre :
- un noyau fixe, délimitant d’un autre côté l’espace intérieur, traversé en son centre par un axe mobile et sur lequel peut appuyer le noyau mobile et
- des moyens d’étanchéité prévus entre le noyau fixe et l’axe mobile.
Ces moyens d’étanchéité limitent les intrusions depuis vers la zone ou s’établissent les contacts électriques du contacteur. Ces moyens d’étanchéité empêchent toutefois l’air de l’espace intérieur de s’évacuer entre l’axe mobile et le noyau fixe, le conduit d’évacuation permet de respecter la cinématique qui serait celle du contacteur sans les moyens d’étanchéité précités.
Selon un aspect de l’invention, les moyens d’étanchéité peuvent être des moyens d’étanchéité dynamique, l’axe mobile étant mobile en translation par rapport au noyau fixe.
L’invention a également pour objet, un démarreur comprenant un contacteur de démarreur tel que défini précédemment.
D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins dans lesquels :
-La est une vue en coupe axiale d’un exemple de contacteur de démarreur selon l'invention, et
La est une vue en coupe axiale d’un deuxième exemple de contacteur de démarreur selon l'invention, et
-La est une vue en coupe axiale d’un troisième exemple de contacteur de démarreur selon l'invention.
-Le mode de réalisation qui est décrit dans la suite n’est nullement limitatif ; on pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieure.
Dans la suite de la description, les dénominations axiales, radiales, extérieures et intérieures se réfèrent à un axe (O) traversant en son centre le contacteur de démarreur. La direction axiale correspond à l'axe (O) traversant en leur centre le boitier 2 et la bobine 3.
Le contacteur de démarreur 1 comprend un boitier 2 logeant au moins une bobine 3, et un noyau mobile 4 en translation axiale d'axe (O).
La bobine 3, de forme générale annulaire et ayant pour axe central l’axe (O), définit un espace intérieur 18 vide, de forme cylindrique.
Le boitier 2 a une première extrémité longitudinale 30 où est formé un trou dans lequel le noyau mobile 4 coulisse dans et hors du boitier 2, et une deuxième extrémité longitudinale 31 fermée par un capot 14. La bobine 3, de forme annulaire, est logée dans le boitier 2.
Dans l’exemple de la figure 1, l’espace intérieur 18 est plus spécifiquement défini radialement à l’extérieur par la bobine 3, axialement par une extrémité axiale du boitier 2 d’une part et par un noyau fixe 13, par exemple de la forme générale d’un disque, d’autre part. Le noyau fixe 13 est délimité radialement vers l’extérieur par une face interne du boitier 2. La partie périphérique extérieure du noyau fixe 13 est délimité axialement d’une part par le boitier 2 et d’autre part par le capot 14, de la forme d’un pot cylindrique, disposé à l’extrémité axiale du boitier 2 opposée à celle qui reçoit le noyau mobile 4.
Le noyau mobile 4, de forme généralement cylindrique, est actionné par la bobine 3. Il coulisse selon l’axe (O) dans l'espace intérieur 18. Le noyau mobile 4 comprend un disque de fermeture 6 et une portion cylindrique 7 centré sur l’axe (O) et s’étendant axialement entre deux extrémités du noyau mobile 4. Cette portion cylindrique 7 délimite un volume interne 25. Dans le volume interne 25 est inséré un arbre 10 de commande d’une fourchette (non représentée) permettant de mettre en position un pignon du démarreur (non représenté) sur un volant moteur (non représenté). Dans le volume interne un ressort dent-dent (non représenté) peut également être prévu autour de l’arbre 10. Le pignon est entrainé en rotation par un moteur du démarreur, ce qui permet de lancer le volant moteur et de démarrer le moteur du véhicule.
Dans l’exemple considéré, le disque de fermeture 6 est rapporté sur une portion cylindrique 6.
Dans l’exemple considéré, le disque de fermeture 6 comprend un conduit d’évacuation 9 qui permet à l’air de l’espace intérieur 18 de s’échapper lorsque le noyau mobile 4 se déplace. Le conduit est ici rectiligne, cylindrique et décalé de l’axe (O). Le conduit 9 débouche ici dans le volume interne 25 sur une zone non contrainte, ici dans une zone dans une zone distincte de celle ou s’étend l’arbre 10. Le diamètre du conduit peut être inférieur à 1mm, par exemple égal à 0,8 mm.
En variante, dans l’exemple de la figure 2, le disque de fermeture comprend un conduit 9 d’évacuation rectiligne oblique, l’entrée et la sortie du conduit présentent alors une hauteur radial différente.
En variante encore, dans l’exemple de la figure 3, le disque de fermeture 6 comprend une pluralité de conduits 9 d’évacuation. Dans l’exemple, deux conduits 9 sont prévus et disposés diamétralement à l’opposé l’un de l’autre.
Périphériquement à l’extérieur du noyau mobile 4 et sur au moins une partie de celui-ci, un ressort 11, par exemple de type hélicoïdal, est agencé pour exercer une force répulsive sur le noyau mobile 4, orientée suivant l’axe (O) et dans un sens sortant du boitier 2. Le ressort 11 permet de repousser le noyau mobile 4 hors de l'espace intérieur 18 en l’absence d’alimentation de la bobine 3. Le ressort 11 prend appui axialement le boitier 2, d’une part et sur un flasque terminal 20 du noyau mobile 4 d’autre part. Le flasque terminal 20 a par exemple la forme d’un disque profilé en « S » dans un plan transversal et tel qu’illustré sur la figure 1. Le ressort 11 se compresse lors de la translation du noyau mobile 4 vers l’intérieur du contacteur de démarreur 1, correspondant à une position de travail du noyau mobile 4, et se détend lorsque la bobine 3 n’est pas polarisée, repoussant alors le noyau mobile 4 hors de l'espace interne 18 de la bobine 3, correspondant ainsi à une position dite initiale du noyau mobile.
Le noyau mobile 4 exerce un effort en translation sur un axe mobile 12 lorsque le noyau mobile 4 pénètre dans le boitier 2. L’axe mobile 12 comporte en outre un contact électrique 15 entre deux positions, destiné à coopérer avec des plots électriques 16 pour fermer ou ouvrir un circuit électrique destiné à l’alimentation électrique du moteur du démarreur. L’axe mobile 12 traverse en son centre le noyau fixe 13.
Des moyens d’étanchéité 21 dynamiques sont prévus entre le noyau fixe et l’axe mobile. Ces moyens d’étanchéité empêchent l’air de l’espace intérieur 18 de s’évacuer entre l’axe mobile et le noyau fixe. Ces moyens d’étanchéité peuvent être comme ceux décrit dans la demande internationale WO 2018/206469 A1 au nom de la Déposante.
Une cavité 19 est délimitée radialement vers l’extérieur par le capot 14, et axialement par le capot 14 d’une part et par le noyau fixe 13 d’autre part. Ce noyau fixe 13 est agencé pour séparer l’espace intérieur 18 de la cavité 19. La cavité 19 loge le contact électrique 15 et les plots électriques 16. Les plots électriques 16 sont disposés sur une face interne du capot 14.
Un ressort de rappel 17 de type hélicoïdal est agencé pour repousser l’axe mobile 12 vers le noyau mobile 4 lorsque la bobine 3 n’est pas alimentée. L’axe mobile 12 est pourvu dans sa région centrale 23 d’un épaulement 24 sur lequel une première extrémité axiale du ressort de rappel 17 prend appui. Une deuxième extrémité axiale du ressort de rappel 17 prend appui sur le capot 14.
Lorsque la bobine 3 est alimentée, un champ électromagnétique attire le noyau mobile 4 dans l’espace intérieur 18 de la bobine 3. Le noyau mobile 4 effectue une translation d’axe (O) vers l’intérieur du boitier 2. Lorsque le noyau mobile 4 rentre suffisamment dans le boitier 2, le noyau mobile 4 comprime le ressort 11 et déplace simultanément selon le même axe (O) l’axe mobile 12. L’axe mobile 12 va déplacer le contact électrique 15 disposé sur l’axe mobile 12 pour le mettre en contact avec les plots électriques 16. Le contact entre le contact électrique 15 et les plots électriques 16 va fermer le circuit d’alimentation du moteur électrique du démarreur et permettre son lancement. Par le même mouvement de translation d’axe (O), l’axe mobile 12 va comprimer le ressort de rappel 17. Lorsque la bobine 3 n’est plus alimentée, le ressort 11 repousse le noyau mobile 4 hors de l’espace intérieur 18. Le ressort de rappel 17 repousse quant à lui l’axe mobile 12 dans sa position d’origine.
Le déplacement du noyau mobile 4 selon l’axe (O) vers l’intérieur de la bobine 3 va réduire le volume disponible dans l'espace intérieur 18. Cependant, l’espace intérieur 18 et la cavité 19 étant obstrués par l’axe mobile 12 et par les moyens d’étanchéité 21, l’air pourra s’évacuer par le ou les conduits 9 communiquant avec le volume interne 25.Grâce à ce conduit, on limite l'augmentation de la pression à l'intérieur du contacteur de démarreur 1. L’augmentation de la pression de l’air n’est pas assez importante pour ralentir ou bloquer la translation du noyau mobile 4, lui permettant d'agir sur l'axe mobile 12. Cette caractéristique permet au contacteur de remplir sa fonction malgré l’étanchéité de la cavité 19.
.

Claims (8)

  1. Contacteur de démarreur (1) comprenant :
    - un boitier (2) d'axe (O),
    - au moins une bobine (3) logée dans le boitier (2) et délimitant au moins un espace intérieur (18),
    - un noyau mobile (4) en translation selon l’axe (O), le noyau mobile (4) étant logé dans la bobine (3), le noyau mobile comprenant un disque de fermeture délimitant d’un côté l’espace intérieur (18)
    caractérisé en ce que le disque de fermeture comprend au moins un conduit (9) d’évacuation.
  2. Contacteur de démarreur (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le conduit (9) est rectiligne.
  3. Contacteur de démarreur (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le conduit est décalé de l’axe (O) du boitier.
  4. Contacteur de démarreur (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le noyau mobile (12) comprend un volume interne (25) dans lequel débouche le conduit .
  5. Contacteur de démarreur (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, le conduit est cylindrique de diamètre inférieur à 1mm.
  6. Contacteur de démarreur (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le disque de fermeture comprend une pluralité de conduits disposés régulièrement autour de l’axe.
  7. Contacteur selon l’une quelconques des revendications précédentes, caractérisé en ce que le contacteur comprend également
    - un noyau fixe (13), délimitant d’un autre côté l’espace intérieur (18), traversé en son centre par un axe mobile (12) et sur lequel peut appuyer le noyau mobile, et
    - des moyens d’étanchéité prévus entre le noyau fixe (13) et l’axe mobile (12).
  8. Démarreur caractérisé en ce qu'il comprend un contacteur de démarreur (1) tel que défini dans l'une quelconque des revendications précédentes.
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