WO2002061272A1 - Demarreur de vehicule automobile comportant un pignon de lanceur a denture helicoïdale - Google Patents

Demarreur de vehicule automobile comportant un pignon de lanceur a denture helicoïdale Download PDF

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WO2002061272A1
WO2002061272A1 PCT/FR2002/000307 FR0200307W WO02061272A1 WO 2002061272 A1 WO2002061272 A1 WO 2002061272A1 FR 0200307 W FR0200307 W FR 0200307W WO 02061272 A1 WO02061272 A1 WO 02061272A1
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WO
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starter
pinion
launcher
crown
helical
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PCT/FR2002/000307
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Guy Faucon
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Valeo Equipements Electriques Moteur
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N15/00—Other power-operated starting apparatus; Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from groups F02N5/00 - F02N13/00
    • F02N15/02—Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof
    • F02N15/04—Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof the gearing including disengaging toothed gears
    • F02N15/06—Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof the gearing including disengaging toothed gears the toothed gears being moved by axial displacement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N15/00—Other power-operated starting apparatus; Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from groups F02N5/00 - F02N13/00
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    • F02N15/066—Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof the gearing including disengaging toothed gears the toothed gears being moved by axial displacement the starter being of the coaxial type

Definitions

  • the present invention relates to a motor vehicle starter.
  • the invention relates more particularly to a starter of the type in which a launcher is axially movable on a front section of a starter motor shaft between a retracted rest position and an advanced gear position in which a pinion of the launcher meshes with a ring gear of a flywheel of the engine of the motor vehicle.
  • the engine When starting, the engine has a high resistive torque, especially when cold, during its drive phase by the starter, before the first explosions.
  • the engine torque supplied by a starter is therefore multiplied by a gear consisting of a pinion integral in rotation with the starter shaft and a toothed ring integral with the crankshaft of the heat engine.
  • the pinion is disengaged from the crown. Otherwise the pinion would be driven continuously at high rotational speeds causing significant noise and causing excessive wear.
  • the pinion therefore has the possibility of sliding axially along the starter shaft, the transmission of the engine torque being ensured by a splined hub.
  • the latter is also secured to a cage belonging to a "freewheel" system with rollers to avoid excessive speed of rotation of the armature of the electric motor of the starter during the transient phase of operation during which the heat engine rises in regime.
  • the pinion assembly - freewheel - splined hub - constitutes the starter launcher.
  • the axial movement of the launcher is ensured, by means of a lever, by the axial movement of the core starter electromagnetic contactor which also powers the starter.
  • the direction of inclination of these splines is such that the motor torque supplied by the armature produces an axial thrust on the starter and therefore on the pinion which will allow it to complete its axial stroke and who will keep him engaged in the crown.
  • This axial thrust corresponds to the force F ac of FIG. 2 to which we will refer, the forces at the level of the splines and the pinion having been broken down.
  • the pinion-crown gear is produced with straight teeth, that is to say that the tooth flanks are parallel to the axis of revolution of the part, of mediocre geometric quality.
  • this requires adopting a large operating clearance.
  • this considerably harms the continuity of the gear and consequently significantly increases the sound level of the starter during the different phases of starting, and the wear of the tooth flanks.
  • the invention provides a starter, characterized in that the pinion of the launcher has helical teeth.
  • the direction of the propeller of the starter pinion is chosen so as to apply to the pinion an axial thrust forward during the transmission to the ring gear of the torque supplied by the electric motor of the starter .
  • the axial thrusts acting on the launcher and therefore on the launcher pinion are all directed in the same direction, towards the front.
  • the driving ratio of the gear formed by the helical pinion and the crown is greater than or equal to 1.5;
  • the launcher comprises a rear hub which is integral in rotation with the motor shaft by means of helical splines, the direction of the propeller of which is opposite to that of the propeller of the pinion of the launcher;
  • the launcher has a rear hub which is integral in rotation with the motor shaft by means of straight grooves.
  • Figure 1 is a view, in partial axial section, of a starter according to the prior art
  • FIG. 2 is a perspective view on a larger scale of the starter launcher of Figure
  • FIG. 3 is a view similar to that of the figure and which illustrates a launcher produced in accordance with the teachings of the invention.
  • a front to back orientation corresponding to the orientation from left to right in accordance with FIG. 1.
  • a motor vehicle starter 10 according to the state of the art is illustrated in FIG. 1. It comprises a starter frame the main element of which is a starter nose 12 located at the front and is produced in the form of a molded part provided with ears (not visible) for fixing and angular indexing of the starter on a fixed part of the motor vehicle.
  • An electromagnetic actuator 14 provided with a casing (not referenced) and an electric motor 16 are fixed to the rear of the nose 12.
  • the electric motor 16 here extends parallel to the contactor 14 and in particular comprises a casing 18 and a shaft d armature, the front part of which transmits, directly or here indirectly, for example via a planetary gear reducer, a rotational movement to an output shaft 20 whose front free end section 22 is received in a bearing 24 located in the nose of the starter 12.
  • the output shaft 20 is a motor shaft.
  • the armature shaft is distinct from the output shaft 20; a base plate (not referenced) carrying with overmolding the plastic toothed crown of the planetary gear for noise reduction as better visible in the document FR-A-2 795 884 also showing the actuator and the motor electric.
  • the plate also carries a plastic articulation support for overmolding for an actuating lever 34.
  • the armature and output shaft 20 can be confused in certain embodiments so that the presence of the planetary gear is not essential.
  • the electromagnetic actuator 14 and the electric motor 16 are fixed to the starter nose 12 by longitudinal fixing screws 26 and 28.
  • a launcher 32 slides axially on a fluted intermediate section 31 of the output motor shaft 20 between a front position (advanced position) of gear with a toothed starter ring 58 of the vehicle heat engine and a rear position (retracted position) of rest visible in FIG. 1.
  • This launcher 32 comprises a front launcher 30 comprising a launcher pinion 54, for example in forged steel or in cut steel.
  • Axial sliding of the front launcher 30 is achieved by the pivoting actuating lever 34, the control of which is provided by the electromagnetic actuator 14.
  • the electromagnetic actuator 14 is of a known structure, which will not be described in detail and allows, in addition to the supply of electrical energy to the electric motor 16 by a system 36 called a contactor, to cause the pivoting of the actuating lever 34 by means of a rod-shaped outlet member 38, the front free end of which carries a transverse pin 40 which is received in a groove formed at the upper end of the actuation lever 34.
  • the output member 38 is coupled to the movable core (not referenced) of the contactor by a spring (not referenced) allowing, in the event of a "tooth against tooth” situation (abutment of the teeth of the pinion 54 with the teeth of the crown 58), the movable core to complete its curve to form the contact of the system 36 and supply the motor 16.
  • the actuating lever 34 is made of plastic material for noise reduction and it is pivotally mounted around a geometric axis perpendicular to the plane of Figure 1 containing the axis of rotation of the armature shaft of the electric motor 16 , as well as the axis of the electromagnetic actuator 14.
  • the geometric axis is carried by the support integral with the base plate.
  • This support is made of plastic to reduce noise.
  • the lower part 42 of the actuating lever 34 has a form of fork which cooperates with a control range 44 of the launcher 32 and is adapted to be retained by a retaining plate (not referenced) secured to the rear end of the launcher 32 .
  • the launcher 32 has a rear input member 46 in the form of a hub internally grooved by helical grooves 48 which drives, via a free wheel 50 with rollers 52, an output member, the front end of which is the starter pinion 54 with straight teeth 56.
  • the member 46 is a driver and is integral with the freewheel cage.
  • the member 46 carries the above-mentioned retaining plate together.
  • the control range is also secured to the member 46.
  • the starter pinion 54 is provided to cooperate with the complementary teeth of the crown 58, shown in silhouette in FIG. 1, linked in rotation to the crankshaft of the heat engine of the vehicle equipped of the starter 12.
  • rollers intervene between the cage of the freewheel 50 and a rear extension in the form of a socket of the pinion 5.
  • the nose 12 is provided with an opening for the passage of the teeth of the crown 58. It will be noted that in its advanced gear position the pinion is in contact with a stop, preferably made of elastic material, not referenced in FIG. 1.
  • the toothing 56 of the pinion 54 is a helical toothing.
  • the invention therefore consists in using, for the pinion gear 54 - crown 58, a helical toothing whose inclination direction, chosen as a function of the direction of rotation of the motor, or such that the pinion 54 is "sucked” axially by the crown 58 during the transmission of the torque supplied by the motor 16 of the starter 12.
  • FIG. 3 we have, as in FIG. 2, broken down the forces at the level of the grooves 48 and of the pinion 54. It can be seen that an axial force Fac exists at the level of the pinion. This force is opposite to the axial force F fp of FIG. 2 and in the same without the axial force F ac at the level of the grooves.
  • the comparison between the straight teeth and the helical teeth is clearly in favor of the latter, since the driving ratio of the helical teeth corresponds to the driving ratio of the right teeth increased by the overlap ratio which is a parameter dependent on the width of the teeth and the helix angle.
  • the overlap ratio is 0.6. Knowing that with a nine-tooth pinion the driving ratio is generally between 1.00 and 1.15. With helical teeth it is between 1.6 and 1.75, which represents a significant improvement.
  • the invention allows a reduction in the size of the magnetic circuit and the winding of the contactor, as well as a reduction in the force of the spring called “tooth against tooth” acting between the movable core and the output 38 of the contactor which reduces wear.
  • the freewheel can be economically replaced by a conical clutch comprising a first frustoconical friction surface integral with the pinion and a second frustoconical friction surface integral with the input member and of shape complementary to the first surface.
  • One of these surfaces is, in a variant, constituted by a friction lining.
  • a disengageable coupling device is provided with the splined hub 46 and the pinion 54.
  • the pinion can be attached to its socket-shaped extension constituting a track for the rollers of the freewheel or a carrier element of the first frustoconical friction surface of the conical clutch.
  • the pinion can be secured to its extension by welding or crimping as described in document FR00 13981.
  • hoop connections can be made as described in the above-mentioned document FR01 08607.
  • the material of the pinion which, in an alternative embodiment, is advantageously made of less noisy sintered material or any other material which marries well with that of the crown 58 with a view in particular to further reducing noise.
  • the input member 46 forming a driver, is also in one embodiment made of sintered material.
  • This damping means can intervene between the input member in the form of a grooved hub and the freewheel cage with damping elements, for example made of elastomer or springs interposed between reliefs.
  • the rear hub 46 is here in the form of a socket.
  • the hub 46 is cylindrical at the level of the fork 42 of the lever 34 and has another shape elsewhere.
  • the tooth against tooth spring acts between the bearing surface 44 and the annular retaining plate. The plate is then movable relative to the tubular hub 46 while being engaged with the part 42 of the lever having for example attached cylindrical pins and received an annular groove of the retaining plate.

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Abstract

L"invention propose un démarreur de véhicule automobile, du type dans lequel un lanceur (32) est mobile axialement sur un tronçon avant (20) d"un arbre moteur du démarreur (10) entre une position reculée de repos et une position avancée d"engrènement dans laquelle un pignon (54) du lanceur (32) engrène avec une couronne dentée d"un volant du moteur thermique du véhicule, caractérisé en ce que le pignon (54) du lanceur (32) est à denture (56) hélicoïdale.

Description

"Démarreur de véhicule automobile comportant un pignon de lanceur à denture hélicoïdale"
La présente invention concerne un démarreur de véhicule automobile.
L'invention concerne plus particulièrement un démarreur du type dans lequel un lanceur est mobile axialement sur un tronçon avant d'un arbre moteur du démarreur entre une position reculée de repos et une position avancée d' engrenement dans laquelle un pignon du lanceur engrène avec une couronne dentée d'un volant du moteur thermique du véhicule automobile.
Lors du démarrage, le moteur thermique présente un couple résistant élevé, surtout à froid, pendant sa phase d'entraînement par le démarreur, avant les premières explosions.
Le couple moteur fourni par un démarreur est donc démultiplié par un engrenage constitué d'un pignon solidaire en rotation de l'arbre du démarreur et d'une couronne dentée solidaire du vilebrequin du moteur thermique.
Une fois le moteur thermique démarré, le pignon est désengagé de la couronne. Dans le cas contraire le pignon serait entraîné en permanence à des vitesses de rotation élevées provoquant des bruits importants et entraînant une usure excessive.
Le pignon a donc la possibilité de coulisser axialement le long de l'arbre du démarreur, la transmission du couple moteur étant assurée par un moyeu cannelé. Ce dernier est solidaire également d'une cage appartenant à un système de "roue libre" à galets pour éviter une vitesse de rotation excessive de l'induit du moteur électrique du démarreur durant la phase transitoire de fonctionnement au cours de laquelle le moteur thermique monte en régime.
L'ensemble pignon - roue libre - moyeu cannelé - constitue le lanceur du démarreur.
Le mouvement axial du lanceur est assuré, au moyen d'un levier, par le mouvement axial du noyau mobile du contacteur électromagnétique du démarreur qui assure aussi la mise sous tension du démarreur.
Les différentes phases du démarrage peuvent donc être décrites ainsi : - mise sous tension du contacteur par la clé de contact ;
- engagement du pignon dans la couronne et mise sous tension du moteur électrique du démarreur ;
- entraînement en rotation de la couronne par le démarreur, puis démarrage du moteur thermique ; fonctionnement en roue libre du lanceur, la couronne du moteur thermique ayant une vitesse plus importante que celle fournie par le démarreur ; relâchement de la clé de contact, retour en position repos du contacteur, et désengagement du pignon de la couronne.
Lors du mouvement axial d'engagement du pignon dans la couronne en vue de leur engrenement mutuel, les positions relatives des dents du pignon et de la couronne peuvent ne pas correspondre. On se trouve alors dans une situation dite de "dent contre dent" dans laquelle le pignon ne peut pas terminer sa course axiale sans qu'un mouvement de rotation permette aux dents de se remettre en position correcte. Cette rotation va être provoquée par la mise sous tension du moteur électrique du démarreur, c'est à dire par la mise en rotation de l'induit. C'est pourquoi le levier assurant le mouvement axial du lanceur est relié au noyau du contacteur par un ressort qui, en cas de situation de "dent contre dent", se comprime en permettant au noyau du contacteur de terminer sa course et d'assurer la mise sous tension du moteur électrique du démarreur.
Mais, dans ce cas, on comprend que (l'induit commençant à tourner) les dents du pignon retrouvent une position correcte vis-à-vis de la couronne et le pignon s'engage axialement dans la couronne en transmettant le couple de l'induit, avant d'être arrivé au bout de sa course axiale. L'effort résistant du frottement au niveau des dents du pignon et de la couronne qui sont en contact va très rapidement être supérieur à la poussée axiale du levier qui bloque le mouvement axial du pignon. Dans ces conditions, la portée de la denture étant réduite, il va en résulter une usure excessive pouvant même entraîner un phénomène d'éjection du pignon hors de la couronne aussi appelé phénomène de "fraisage" . Dans la conception actuelle du démarreur, ce phénomène est évité en utilisant des cannelures hélicoïdales pour la liaison coulissante et en rotation du lanceur à l'arbre du démarreur.
Le sens d'inclinaison de ces cannelures, déterminé en fonction du sens de rotation, est tel que le couple moteur fourni par l'induit produise une poussée axiale sur le lanceur et donc sur le pignon qui va lui permettre de terminer sa course axiale et qui va le maintenir engagé dans la couronne. Cette poussée axiale correspond à la force Fac de la figure 2 à laquelle on se reportera, les forces au niveau des cannelures et du pignon ayant été décomposées.
L'inconvénient de cette solution résulte du fait que, durant la phase transitoire après la mise sous tension du contacteur, le pignon n'a plus seulement un mouvement axial mais également un mouvement de rotation créé par les cannelures hélicoïdales. La mise en rotation de l'inertie du lanceur crée un surcroît d'effort résistant qui retarde le mouvement axial du pignon et augmente le décalage avec le déplacement du noyau mobile du contacteur. Ceci aggrave les risques de rotation de l'induit avant que le pignon ne soit suffisamment engagé dans la couronne.
D'autre part, pour des raisons de coût, et compte tenu de son temps de fonctionnement réduit, l'engrenage pignon-couronne est réalisé avec une denture droite, c'est-à-dire que les flancs de dent sont parallèles à l'axe de révolution de la pièce, de qualité géométrique médiocre. Pour éviter les risques de coincement, voire de grippage, cela oblige à adopter un jeu de fonctionnement important. Par contre cela nuit considérablement à la continuité d ' engrenement et par conséquent accroît de manière importante le niveau sonore du démarreur durant les différentes phases du démarrage, et l'usure des flancs de dent .
Afin de remédier à ces inconvénients, l'invention propose un démarreur, caractérisé en ce que le pignon du lanceur est à denture hélicoïdale.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le sens de l'hélice du pignon de lanceur est choisi de manière à appliquer au pignon une poussée axiale vers l'avant lors de la transmission à la couronne dentée du couple fourni par le moteur électrique du démarreur .
Grâce à l'invention, les poussées axiales agissant sur le lanceur et donc sur le pignon du lanceur sont toutes dirigées dans le même sens, vers 1 ' avant .
Selon d'autres caractéristiques de l'invention : le rapport de conduite de l'engrenage constitué par le pignon hélicoïdal et la couronne est supérieur ou égal à 1,5 ; - le lanceur comporte un moyeu arrière qui est solidaire en rotation de l'arbre moteur par l'intermédiaire de cannelures hélicoïdales dont le sens de l'hélice est opposé à celui de l'hélice du pignon du lanceur ; - le lanceur comporte un moyeu arrière qui est solidaire en rotation de l'arbre moteur par l'intermédiaire de cannelures droites.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue, en section axiale partielle, d'un démarreur selon l'état de la technique ;
- la figure 2 est une vue en perspective à plus grande échelle du lanceur du démarreur de la figure
1 ;
- la figure 3 est une vue similaire à celle de la figure et qui illustre un lanceur réalisé conformément aux enseignements de l'invention. Dans la suite de la description on utilisera une orientation d'avant en arrière correspondant à l'orientation de gauche à droite conformément à la figure 1.
Un démarreur 10 de véhicule automobile selon l'état de la technique est illustré à la figure 1. Il comporte un châssis de démarreur dont l'élément principal est un nez de démarreur 12 situé à l'avant et est réalisé sous la forme d'une pièce moulée dotée d'oreilles (non visibles) pour la fixation et l'indexation angulaire du démarreur sur une partie fixe du véhicule automobile. Un actionneur électromagnétique 14 doté d'un carter (non référencé) et un moteur électrique 16 sont fixés à l'arrière du nez 12. Le moteur électrique 16 s'étend ici parallèlement au contacteur 14 et comporte notamment un carter 18 et un arbre d'induit dont la partie avant permet de transmettre, directement ou ici indirectement par exemple par l'intermédiaire d'un réducteur à train epicycloïdal, un mouvement de rotation à un arbre de sortie 20 dont le tronçon d'extrémité libre avant 22 est reçu dans un palier 24 situé dans le nez du démarreur 12.
L'arbre de sortie 20 est un arbre moteur.
Dans cette figure l'arbre d'induit est distinct de l'arbre de sortie 20 ; une plaque de base (non référencée) portant à surmoulage la couronne dentée en matière plastique du train epicycloïdal pour réduction des bruits comme mieux visible dans le document FR-A-2 795 884 montrant également l' actionneur et le moteur électrique. La plaque porte également à surmoulage un support d'articulation en matière plastique pour un levier d' actionnement 34. Pour plus de précisions, notamment sur la structure et le fonctionnement du contacteur, on se reportera à ce document.
L'arbre d'induit et de sortie 20 peuvent être confondus dans certaines réalisations en sorte que la présence du train epicycloïdal n'est pas indispensable . L'actionneur électromagnétique 14 et le moteur électrique 16 sont fixés au nez de démarreur 12 par des vis longitudinales de fixation 26 et 28.
Un lanceur 32 coulisse axialement sur un tronçon intermédiaire cannelé 31 de l'arbre moteur de sortie 20 entre une position avant (position avancée) d ' engrenement avec une couronne de démarrage dentée 58 du moteur thermique du véhicule et une position arrière (position reculée) de repos visible à la figure 1. Ce lanceur 32 comporte un lanceur avant 30 comprenant un pignon de lanceur 54, par exemple en acier forgé ou en acier taillé.
Le coulissement axial du lanceur avant 30 est réalisé par le levier d ' actionnement 34 pivotant, dont la commande est assurée par l'actionneur électromagnétique 14.
L'actionneur électromagnétique 14 est d'une structure connue, qui ne sera pas décrite en détail et permet, outre l'alimentation en énergie électrique du moteur électrique 16 par un système 36 appelé contacteur, de provoquer le pivotement du levier d ' actionnement 34 par l'intermédiaire d'un organe de sortie 38 en forme de tige, dont l'extrémité libre avant porte une goupille transversale 40 qui est reçue dans une rainure formée à l'extrémité supérieure du levier d ' acti onnement 34.
L'organe de sortie 38 est attelé au noyau mobile (non référencé) du contacteur par un ressort (non référencé) permettant, en cas de situation "dent contre dent" (butée des dents du pignon 54 avec les dents de la couronne 58), au noyau mobile de terminer sa courbe pour former le contact du système 36 et alimenter le moteur 16.
Le levier d ' actionnement 34 est réalisé en matière plastique pour réduction des bruits et il est monté pivotant autour d'un axe géométrique perpendiculaire au plan de la figure 1 contenant l'axe de rotation de l'arbre d'induit du moteur électrique 16, ainsi que l'axe de l'actionneur électromagnétique 14.
L'axe géométrique est porté par le support solidaire de la plaque de base. Ce support est en matière plastique pour réduire les bruits.
La partie inférieure 42 du levier d ' actionnement 34 présente une forme de fourche qui coopère avec une portée de commande 44 du lanceur 32 et est adaptée à être retenue par une plaque de retenue (non référencée) solidaire de l'extrémité arrière du lanceur 32.
En se reportant plus particulièrement à la figure 2, on voit que le lanceur 32 comporte un organe arrière d'entrée 46 en forme de moyeu cannelé intérieurement par des cannelures hélicoïdales 48 qui entraîne, par l'intermédiaire d'une roue libre 50 à galets 52, un organe de sortie dont l'extrémité avant est le pignon de lanceur 54 à dentures droites 56. L'organe 46 est un entraîneur et est solidaire de la cage de la roue libre. L'organe 46 porte à solidarisâtion la plaque de retenue précitée. La portée de commande est également solidaire de l'organe 46. Le pignon de lanceur 54 est prévu pour coopérer avec les dents complémentaires de la couronne 58, représentée en silhouette à la figure 1, liée en rotation au vilebrequin du moteur thermique du véhicule équipé du démarreur 12. Les galets interviennent entre la cage de la roue libre 50 et un prolongement arrière en forme de douille du pignon 5 . Bien entendu le nez 12 est doté d'une ouverture pour le passage des dents de la couronne 58. On notera que dans sa position avancée d' engrenement le pignon est en contact avec une butée, de préférence en matière élastique, non référencée à la figure 1.
Conformément aux enseignements de l'invention comme cela est représenté à la figure 3, la denture 56 du pignon 54, ainsi bien entendu que la denture complémentaire de la couronne 58, est une denture hélicoïdale .
On réduit ainsi les bruits en sorte que le démarreur est plus silencieux..
L'invention consiste donc à utiliser, pour l'engrenage pignon 54 - couronne 58, une denture hélicoïdale dont le sens d'inclinaison, choisi en fonction du sens de rotation du moteur, soit tel que le pignon 54 soit "aspiré" axialement par la couronne 58 lors de la transmission du couple fourni par le moteur 16 du démarreur 12. Soit :
M(N.m) : le couple moteur fourni par le démarreur 12 mp le module normal de la denture du pignon 54
Z„ le nombre de dents 56 du pignon 54 a. l'angle de pression de la denture du pignon β> l'angle d'hélice de la denture du pignon d le diamètre primitif du pignon
Figure imgf000010_0001
le coefficient de frottement de denture me le module normal des cannelures Zc le nombre de dents des cannelures l'angle de pression des cannelures βc : l'angle d'hélice des cannelures m„ d,. = le diamètre primitif du pignon
∞sβc fc le coefficient de frottement des cannelures
A la figure 3, on a, comme à la figure 2, décomposé les forces au niveau des cannelures 48 et du pignon 54. On voit qu'une force Fac axiale existe au niveau du pignon. Cette force est opposée à la force axiale Ffp de la figure 2 et dans le même sans que la force axiale Fac au niveau des cannelures.
Plus précisément, sous l'effet du couple moteur fourni par le démarreur, le pignon est soumis à une poussée axiale :
Figure imgf000011_0001
Cette force, ajoutée à la poussée du levier Ft , doit vaincre les frottements dans les cannelures et dans la denture. Cette condition s'écrit :
Figure imgf000011_0002
Si l'on compare une solution avec denture droite (β = 0) et une solution avec denture hélicoïdale, il est aisé de constater que la poussée axiale augmente beaucoup plus vite que les frottements. Par exemple : avec un arbre cannelé Zc = 9;mc = l.5;ac = 30°;?c = 25° , pour fp = 0Λ9;ft =0.16 avec un pignon à denture droite Zp = 9;mp = 2.203; p =20° on obtient Fa — E = 120N pour un couple moteur de lOΝm avec un pignon à denture hélicoïdale
Zp = 9;mp = 2;ap =18.283°;/^ =24.806° (dans le plan apparent, perpendiculaire à l'axe de révolution, la denture est identique à la denture droite ci-dessus), on obti ent Fa — Ff = 545N pour un coupl e moteur de l OΝrα .
Ou encore, si l'on voulait obtenir le même résultat Fa — E/ = 120N on aurait un arbre cannelé avec βc = 6.87° ce qui améliore le comportement transitoire
I de démarreur .
En ce qui concerne le niveau sonore de l'appareil, on a vu précédemment qu'il dépendait de la continuité d ' engrenement . Cette notion s'apprécie au moyen du rapport de conduite εa . Plus ce paramètre est grand, meilleure est la continuité d ' engrenement .
Là encore, la comparaison entre la denture droite et la denture hélicoïdale est nettement en faveur de cette dernière, puisque le rapport de conduite de la denture hélicoïdale correspond au rapport de conduite de la denture droite augmenté du rapport de recouvrement qui est un paramètre dépendant de la largeur de denture et de l'angle d'hélice. Ainsi dans l'exemple précédent, pour une largeur de denture de 9mm, le rapport de recouvrement est de 0,6. Sachant qu'avec un pignon à neuf dents le rapport de conduite est généralement compris entre 1,00 et 1,15. Avec une denture hélicoïdale il est compris entre 1,6 et 1,75, ce qui représente un amélioration importante .
Outre la réduction du niveau sonore, l'invention permet une réduction du dimensionnement du circuit magnétique et du bobinage du contacteur, ainsi qu'une diminution de la force du ressort dit "dent contre dent" agissant entre le noyau mobile et l'organe de sortie 38 du contacteur ce qui permet de réduire les usures .
Cela provient du fait que les forces axiales Fac et Fap agissant sur le lanceur 32 s'ajoutent et sont dirigées vers l'avant. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits.
Ainsi la roue libre peut être remplacée de manière économique par un embrayage conique comportant une première surface de frottement tronconique solidaire du pignon et une deuxième surface de frottement tronconique solidaire de l'organe d'entrée et de forme complémentaire à la première surface.
L'une de ces surfaces est, dans une variante, constituée par une garniture de frottement.
Pour plus de précisions on se reportera au document FR01 08607 déposé le 29 juin 2001.
Ainsi dans tous les cas un dispositif d'accouplement débrayable est prévu avec le moyeu cannelé 46 et le pignon 54.
Le pignon peut être rapporté sur son prolongement en forme de douille constituant une piste pour les galets de la roue libre ou un élément porteur de la première surface de frottement tronconique de l'embrayage conique.
Par exemple le pignon peut être solidarisé avec son prolongement par soudage ou sertissage comme décrit dans le document FR00 13981.
En variante on peut réaliser des liaisons par frettage comme décrit dans le document FR01 08607 précité .
Il est donc possible de choisir de manière appropriée la matière du pignon qui, dans une variante de réalisation, est avantageusement en matériau fritte moins bruyant ou tout autre matière se mariant bien avec celle de la couronne 58 en vue notamment de réduire encore les bruits.
L'organe d'entrée 46, formant entraîneur, est également dans une forme de réalisation en matériau fritte.
Toutes les combinaisons sont possibles. Bien entendu pour réduire encore les bruits on peut prévoir un moyen d'amortissement des chocs au sein du lanceur comme décrit par exemple dans le document FR01 10911 déposé le 17 août 2001.
Ce moyen d'amortissement peut intervenir entre l'organe d'entrée en forme de moyeu cannelé et la cage de la roue libre avec des éléments amortisseurs, par exemple en élastomère ou des ressorts interposés entre des reliefs .
Le moyeu arrière 46 est ici en forme de douille. En variante le moyeu 46 est cylindrique au niveau de la fourche 42 du levier 34 et a une autre forme ailleurs. En variante le ressort dent contre dent agit entre la portée 44 et la plaque de retenue de forme annulaire. La plaque est alors mobile par rapport au moyeu tubulaire 46 en étant en prise avec la partie 42 du levier présentant par exemple des pions cylindriques rapportés et reçus une gorge annulaire de la plaque de retenue.

Claims

REVENDICATIONS
1. Démarreur (10) de véhicule automobile, du type dans lequel un lanceur (32) comporte un moyeu arrière (46) qui est solidaire en rotation de l'arbre moteur (20) par l'intermédiaire de cannelures, et est mobile axialement sur un tronçon avant (20) d'un arbre moteur du démarreur (10) entre une position reculée de repos et une position avancée d' engrenement dans laquelle un pignon (54) du lanceur (32) engrène avec une couronne dentée (58) d'un volant du moteur thermique du véhicule, caractérisé en ce que le pignon (54) du lanceur (32) est à denture (56) hélicoïdale.
2. Démarreur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le sens de l'hélice du pignon (54) de lanceur est choisi de manière à appliquer au pignon (54) une poussée axiale vers l'avant lors de la transmission à la couronne dentée (58) du couple fourni par le moteur (16) électrique du démarreur.
3. Démarreur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport de conduite de l'engrenage constitué par le pignon hélicoïdal et la couronne est supérieur ou égal à 1,5.
4. Démarreur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyeu arrière (46) est solidaire en rotation de l'arbre moteur (20) par l'intermédiaire de cannelures hélicoïdales (48) dont le sens de l'hélice est opposé à celui de l'hélice du pignon (54) du lanceur (32) .
5. Démarreur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le moyeu (46) arrière est solidaire en rotation de l'arbre moteur (20) par l'intermédiaire de cannelures droites.
6. Démarreur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pignon (54) est en matériau ritte .
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