WO2003029643A1 - Moteur a rotor decale pour un demarreur de vehicule automobile - Google Patents

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WO2003029643A1
WO2003029643A1 PCT/FR2002/003304 FR0203304W WO03029643A1 WO 2003029643 A1 WO2003029643 A1 WO 2003029643A1 FR 0203304 W FR0203304 W FR 0203304W WO 03029643 A1 WO03029643 A1 WO 03029643A1
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Gérard Vilou
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Valeo Equipements Electriques Moteur
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    • F02N2200/063—Battery voltage

Definitions

  • the invention relates to an offset rotor motor for a motor vehicle starter, comprising:
  • a motor vehicle starter conventionally comprises a rotary electric motor, the output shaft of which is associated with a movable pinion intended to cooperate with a ring gear to ensure the starting of the combustion engine of the vehicle.
  • the pinion is generally slidably mounted on the engine shaft between a rest position in which it is disengaged from the toothed ring, and an active working position in which it meshes with said crown linked in rotation to the crankshaft of the vehicle engine.
  • the electric motor of the starter is associated with an electromagnet contactor placed above the motor, and having a double function of supplying the electric motor with current, and of moving the movable pinion between the two positions of rest and work .
  • the movable core of the contactor is mechanically connected by a lever to a freewheel launcher to which the pinion belongs, as visible, for example, in document US-6,307,454.
  • the fork-shaped lever is pivotally mounted, and the freewheel is interposed axially between the pinion and a hub, which is internally provided with helical grooves engaged with complementary teeth carried by the output shaft of the electric motor.
  • the launcher and pinion assembly is thus animated by a helical movement when the lever moves to engage the ring gear.
  • the excitation of the contactor is controlled by actuation of the ignition key, which closes the electrical circuit to the battery.
  • the document EP-A-0922854 describes an improvement of this latter type of starter, in which the offset armature is frustoconical, and cooperates with a stator of complementary shape, so as to develop a non-zero attraction force at the end of the stroke armature centering in the inductor.
  • the armature winding is supplied by a collector, and is electrically connected in series with the inductor.
  • the power supply intensity of the motor is controlled by a power semiconductor component, for example a MOSFET power transistor, controlled by a control circuit in connection with the ignition key, and a position sensor.
  • the variation of the current makes it possible to supply the motor with a moderate intensity during the stroke of movement of the pinion towards the working position, then with a greater intensity after the gear phase.
  • Current control is not always controllable according to certain parameters influencing the resistive torque (temperature, viscosity of the lubricant, etc.).
  • a comparison of the supply current of the electric motor with a threshold value is carried out as long as the pinion has not reached the working position.
  • the motor excitation is reduced if the threshold is exceeded.
  • a series motor with offset rotor requires a collector whose length is equal to at least the length of the brush increased by the stroke of the pinion between the rest and working positions.
  • the manufacture of such a manifold results in an increase in the axial size of the starter, which generates too high a cost.
  • the object of the invention is to overcome these drawbacks, and to produce a starter with offset rotor allowing reliable and controlled engagement of the pinion on the toothed ring to be driven.
  • this object is achieved by the fact that the rotor without collector is of the variable reluctance or squirrel cage type, and by the fact that the adjustment means comprise an electronic switch formed by a converter controlled by a control unit capable of exciting the inductor coils of the stator to obtain said magnetic attraction and the rotation of the rotor.
  • the adjustment means comprise an electronic switch formed by a converter controlled by a control unit capable of exciting the inductor coils of the stator to obtain said magnetic attraction and the rotation of the rotor.
  • means for injecting a direct current into at least one of the induction coils are made active to ensure the magnetic attraction of the rotor.
  • the control unit cooperates with detection means to scan the abutment of the pinion against the crown, for example by means of a presence sensor detecting a predetermined axial position, or an intensity sensor intended to analyze the variation of the current in said coil.
  • the device can advantageously be supplemented by one or more of the following characteristics:
  • the current adjustment means are adjusted to rotate the rotor at a slow speed of rotation when the pinion abuts against the crown; the current adjustment means are adjusted to rotate the rotor step by step when the pinion abuts against the crown, the stopping time between each step being calculated to authorize the engagement of said pinion when a pinion tooth is located opposite a groove between two successive teeth of the crown; the current adjustment means are adjusted to obtain, from the rest position, a slow speed of rotation of the rotor, and simultaneously its displacement by magnetic attraction towards the working position, so as to obtain a helical movement allowing docking in softness of the pinion against the crown;
  • the current adjustment means are adjusted to supply the inductor coils under full power after detecting the penetration of the pinion in the crown;
  • the detection means are arranged to measure a sudden increase in intensity or a slowing down of the angular speed of the rotor when the pinion is in engagement with the crown;
  • control unit interrupts the power supply to the field coils as soon as the start is confirmed, causing the rotor to return automatically to the offset position.
  • FIG. 1 is a schematic view of an offset rotor starter according to the invention
  • - Figure 2 shows the diagram known per se of the electronic switch supplying the engine
  • - Figure 3 illustrates the diagram A of the pulling force F and the diagram B of the restoring force as a function of the offset of the rotor;
  • the electric motor 10 of the starter is an electronically commutated motor, without collector, without contactor or auxiliary relay, and without lever for actuating the pinion 12.
  • the starter is thus of radial size and reduced mass .
  • the motor 10 has a rotor 14 with a squirrel cage or with variable reluctance, and a stator 16 equipped with field coils 32.1, 32.2, ... 32n.
  • a casing 23 with two flanges carries the stator 16 and the rotor 14 adapted to penetrate inside the stator16.
  • the rotor 14 is separated from the stator 16 by a radial air gap 17, and is offset longitudinally in the rest position relative to the stator 16 opposite the pinion 12.
  • the offset distance dX is between 1 and 1, 2 times the length of stroke C of the pinion between the rest position ( Figure 1) and the working position.
  • the pinion 12 is secured to the transmission shaft 18 of the rotor 14, either directly (case illustrated in Figure 1) or via a free wheel known per se (not shown).
  • the pinion 12 therefore moves in translation and in rotation with the rotor 14 during the supply of the field coils 32.1, 32.2, ... 32n.
  • the magnetic attraction effect of the stator 16 causes the translational movement of the rotor 14 inside the stator 16, said displacement being at least equal to the stroke C of the pinion 12 so that the latter can mesh with the crown. 20 starting tooth for the heat engine of the motor vehicle.
  • the opposite ends of the transmission shaft 18 are supported in two aligned bearings 21, 22, formed in the flanges of the casing 23 of the engine 10.
  • the flange associated with the bearing 21 is used for fixing the starter on a part fixed to the vehicle like the housing 12 of the document
  • the stator 16 has a grooved body (not referenced) for mounting field coils.
  • the body of the stator 12 advantageously consists of a pack of sheets having grooves.
  • the induction coils 32.1, 32.2, ... 32n of the stator 16 are excited sequentially by an electronic switch CE, which is housed inside the casing 23 around the bearing 22, or in an auxiliary box.
  • the electronic switch CE comprises, for example, a power converter 25 made up of a set of switching cells 26.1, 26.2 ... 26n; 28.1, 28.2 .... 28n mounted in bridge, and connected in parallel to the terminals of battery B.
  • the midpoints of the bridges are connected to the inductors 32.1, 32.2, ... 32n coupled in star, and a control unit 30 allows the different switching cells 26.1, 26.2 ... 26n to be controlled; 28.1, 28.2 .... 28n.
  • the switching cells 26.1, 26.2 ... 26n; 28.1, 28.2 .... 28n are constituted by way of example by MOS transistors.
  • the converter 25 is constituted by an inverter, or a chopper.
  • the control unit 30 is provided for this purpose with a plurality of outputs S connected to the grid of each of the switching cells 26.1,
  • the drain of the switching cells 26.1, 26.2 ... 26.n of the upper branches of the converter 25 is connected to the positive terminal of the battery B, the source of said switching cells 26.1, 26.2 ... 26.n being connected to the field coils 32.1, 32.2, ... 32n.
  • the drain of the switching cells 28.1, 28.2 .... 28n of the lower branches is connected to the inductive coils 32.1, 32.2, ... 32n, and their drain is in connection with the ground, which is at the terminal potential negative of the battery B.
  • Detection means 36 supply the control unit 30 with measurement signals, and a switch K actuated by the ignition key, connects an input E of the control unit 30 to the positive terminal of the battery B.
  • the detection means 36 can be produced by any type of position or supply current measurement sensors, for example inductive, Hall effect, capacitive, piezoelectric, etc. sensors.
  • At least one of the inductor coils of the stator is supplied by a direct current to create a magnetic flux passing through the stator 16 and the rotor 14.
  • the assembly behaves like an electromagnet with radial air gap which generates an axial electromagnetic force F of attraction on the rotor 14.
  • the rotor 14 is thus biased in a position of minimum reluctance, while being centered on the stator 16 against the return force of the spring 24.
  • FIG. 3 illustrates the diagram A of the attraction force F and the diagram B of the restoring force as a function of the offset dX of the rotor 14 relative to the centered position.
  • the point of intersection M of the two curves occurs at distance X2, and corresponds to the active equilibrium position when said coil of the stator 16 is supplied with direct current.
  • the distance X1 represents the offset rest position of the rotor 14, which is biased by the return means 24 against a stop 38 linked to the bearing 22 on the right.
  • the rotor 14 does not rotate, but locks angularly as a function of the geometrical position of the coil supplied with direct current during this first phase.
  • the pinion 12 abuts against the toothed crown 20, which generates the supply of inductor coils 32.1, 32.2, ... 32n by the converter 25, so as to create a slow rotation of the rotor 14 allowing the engagement of the pinion on the crown 20.
  • the arrival of the pinion 12 against the crown 20 can be detected in different ways:
  • delay means T between the start of the axial displacement by magnetic attraction, and the rotation of the motor. electric by the converter 25.
  • the duration of the time delay must be sufficient to allow movement of the rotor 14 until the end of the stroke.
  • the time delay can be adjusted according to the voltage available at the terminals of the starter, and / or the temperature value under the hood of the vehicle.
  • the motor 10 is supplied from the rest position, on the one hand with a current high enough to move the rotor 14 by magnetic attraction, and on the other hand with a sequential supply of the field coils 32.1, 32.2, ... 32n of the stator 16 to obtain a reduced speed of the rotor, for example less than 500 rpm.
  • the rotor 14 is thus animated by a helical movement allowing a gentle docking against the crown 20, and facilitating the penetration of the pinion thereon.
  • the pinion 12 engages in the crown 20, the rotor 14 is blocked or slows down.
  • the motor 10 is then supplied directly or gradually with maximum power to drive the heat engine up to 'when the engine starts.
  • either an angular position sensor of the rotor 14 (Hall effect sensor, measurement coil on one or more poles, etc.) is used, or the voltages induced in the coils. It is also possible to use the engine flywheel speed sensor which is used to manage the injection and ignition of the vehicle's combustion engine.
  • the starter remains powered until the combustion engine starts regardless of the above embodiments. Confirmation of starting can be made by any known means, in particular by measuring the drive speed, by measuring the intensity of the current absorbed by the starter, or by analyzing the voltage of the vehicle's electrical circuit.
  • Confirmation of starting can be made by any known means, in particular by measuring the drive speed, by measuring the intensity of the current absorbed by the starter, or by analyzing the voltage of the vehicle's electrical circuit.
  • the flange associated with the bearing 21 is simplified compared to that of document US-A-6, 307.454 since the starter is devoid of the conductor of the prior art.
  • the flange 21 is therefore more economical.
  • the stator body is simply interposed between the two flanges of the housing 23; each flange being supported for centering of the stator body.
  • the two flanges are joined together using screws of the type of those visible in FIG. 1 of document US-A-6, 307,454.

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Abstract

Moteur électrique comprenant un stator (16) équipé de bobines inductrices (32.1, 32.2, ..., 32n) destinées à engendrer un champ magnétique inducteur, et un rotor (14) sans collecteur du type à réluctance variable ou à cage d'écureuil; le rotor (14) étant déplaçable axialement par effet d'attraction magnétique depuis une position décalée de repos vers une position centrée de travail, dans laquelle un pignon (12) solidaire de l'arbre de transmission (18) s'engrène avec une couronne (20) dentée de démarrage; un commutateur électronique (CE) est formé par un convertisseur piloté par une unité de commande (30) apte à exciter les bobines inductrices (32.1, 32.2, ...32n) du stator (16) pour obtenir ladite attraction magnétique et la rotation du rotor (14).

Description

Moteur à rotor décalé pour un démarreur de véhicule automobile
Domaine technique de l'invention
L'invention concerne un moteur à rotor décalé pour un démarreur de véhicule automobile, comprenant :
- un stator équipé de bobines inductrices destinées à engendrer un champ magnétique inducteur,
- un arbre de transmission supportant le rotor, lequel est déplaçable axialement depuis une position décalée de repos vers une position centrée de travail sous l'effet de l'attraction magnétique exercée par le stator sur le rotor,
- un pignon solidaire de l'arbre de transmission et destiné à s'engrener dans la position active de travail avec une couronne dentée de démarrage,
- des moyens de rappel du rotor vers la position décalée de repos après interruption de l'alimentation, - et des moyens de réglage du courant d'alimentation du moteur à partir de la batterie du véhicule.
État de la technique
Un démarreur de véhicule automobile comporte d'une manière classique un moteur électrique rotatif dont l'arbre de sortie est associé à un pignon mobile destiné à coopérer avec une couronne dentée pour assurer le démarrage du moteur à combustion du véhicule. Le pignon est généralement monté à coulissement sur l'arbre du moteur entre une position de repos dans laquelle il est désengagé de la couronne dentée, et une position active de travail dans laquelle il engrène avec ladite couronne liée en rotation au vilebrequin du moteur de véhicule. Le moteur électrique du démarreur est associé à un contacteur à électro-aimant disposé au-dessus du moteur, et ayant une double fonction d'alimentation du moteur électrique en courant, et de déplacement du pignon mobile entre les deux positions de repos et de travail. Le noyau mobile du contacteur est relié mécaniquement par un levier à un lanceur à roue libre auquel appartient le pignon comme visible par exemple dans le document US-6, 307,454. Le levier en forme de fourchette est monté à pivotement, et la roue libre est intercalée axialement entre le pignon et un moyeu, lequel est pourvu intérieurement de cannelures hélicoïdales en prise avec des dentures complémentaires portées par l'arbre de sortie du moteur électrique. L'ensemble lanceur et pignon est ainsi animé d'un mouvement hélicoïdal lors du déplacement du levier pour venir en prise avec la couronne dentée. L'excitation du contacteur est pilotée par l'actionnement de la clé de contact, qui ferme le circuit électrique vers la batterie.
Une autre manière connue pour déplacer le pignon vers la couronne dentée consiste à décaler axialement le rotor (induit) par rapport au stator (inducteur). Dans ce cas, le contacteur décrit précédemment n'est plus nécessaire. Lors de l'alimentation du moteur, il se produit, en plus du mouvement de rotation, une force d'attraction magnétique s'exerçant dans la direction axiale pour recentrer l'induit sous l'inducteur. Le lanceur est solidarisé à l'arbre de transmission du rotor, et la course de translation doit être suffisante pour autoriser l'engagement du pignon sur la couronne dentée.
Le document EP-A-0922854 décrit un perfectionnement de ce dernier type de démarreur, dans lequel l'induit décalé est tronconique, et coopère avec un stator de forme complémentaire, de manière à développer une force d'attraction non nulle en fin de course de centrage de l'induit dans l'inducteur. Le bobinage de l'induit est alimenté par un collecteur, et est relié électriquement en série avec l'inducteur. L'intensité d'alimentation du moteur est contrôlée par un composant semi-conducteur de puissance, par exemple un transistor de puissance MOSFET, piloté par un circuit de commande en liaison avec la clé de contact, et un capteur de position. La variation du courant permet d'alimenter le moteur avec une intensité modérée pendant la course de déplacement du pignon vers la position de travail, puis avec une intensité plus importante après la phase d'engrenage. Le contrôle du courant n'est pas toujours maîtrisable en fonction de certains paramètres influant sur le couple résistant (température, viscosité du lubrifiant, etc.).
Selon le document FR-A-2791830, une comparaison du courant d'alimentation du moteur électrique avec une valeur de seuil, est opérée aussi longtemps que le pignon n'a pas atteint la position de travail. L'excitation du moteur est réduite en cas de dépassement du seuil.
Les inconvénients des démarreurs connus à rotor décalé sont les suivants : - Le pignon avance en direction de la couronne sous l'effet du recentrage magnétique axial, et est sollicité simultanément en rotation. L'accélération du pignon est particulièrement élevée dans le cas d'un moteur série à courant continu et à inducteur bobiné. Si le courant n'est pas contrôlé correctement, le pignon peut arriver contre la couronne avec une vitesse de rotation élevée, entraînant des risques de chocs et de non pénétration. Il en résulte des bruits relativement importants, et une usure prématurée du pignon et de la couronne par arrachement de métal ou destruction de la denture.
- Un moteur série à rotor décalé nécessite un collecteur dont la longueur est égale à au moins la longueur du balai augmentée de la course du pignon entre les positions de repos et de travail. La fabrication d'un tel collecteur entraîne une augmentation de l'encombrement axial du démarreur, ce qui engendre un coût trop élevé.
Objet de l'invention L'invention a pour but de pallier ces inconvénients, et de réaliser un démarreur à rotor décalé autorisant un engagement fiable et maîtrisé du pignon sur la couronne dentée à entraîner.
Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que le rotor sans collecteur est du type à reluctance variable ou à cage d'écureuil, et par le fait que les moyens de réglage comportent un commutateur électronique formé par un convertisseur piloté par une unité de commande apte à exciter les bobines inductrices du stator pour obtenir ladite attraction magnétique et la rotation du rotor. Un tel moteur à rotor décalé et à commutation électronique permet de supprimer le contacteur et le levier d'actionnement du pignon, et d'utiliser un rotor sans collecteur de manière à réduire l'encombrement, le coût et le poids du démarreur.
Selon un mode de réalisation préférentiel, des moyens d'injection d'un courrant continu dans au moins une des bobines inductrices sont rendus actifs pour assurer l'attraction magnétique du rotor. L'unité de commande coopère avec des moyens de détection pour scruter la venue en butée du pignon contre la couronne, par exemple au moyen d'un capteur de présence détectant une position axiale prédéterminée, ou d'un capteur d'intensité destiné à analyser la variation du courant dans ladite bobine.
Il est possible de remplacer les moyens de détection par des moyens de temporisation dont la durée est supérieure au temps mis par le pignon lors de son déplacement vers la couronne.
Pour obtenir un engagement en douceur du pignon dans la couronne, le dispositif peut avantageusement être complété par une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- les moyens de réglage du courant sont ajustés pour faire tourner le rotor à une vitesse de rotation lente lorsque le pignon arrive en butée contre la couronne ; - les moyens de réglage du courant sont ajustés pour faire tourner le rotor pas à pas lorsque le pignon arrive en butée contre la couronne, le temps d'arrêt entre chaque pas étant calculé pour autoriser l'engagement dudit pignon lorsqu'une dent de pignon se trouve en regard d'une rainure entre deux dents successives de la couronne ; - les moyens de réglage du courant sont ajustés pour obtenir dès la position de repos, une vitesse de rotation lente du rotor, et simultanément son déplacement par attraction magnétique vers la position de travail, de manière à obtenir un mouvement hélicoïdal permettant l'accostage en douceur du pignon contre la couronne ;
- les moyens de réglage du courant sont ajustés pour alimenter les bobines inductrices sous pleine puissance après avoir détecté la pénétration du pignon dans la couronne ;
- les moyens de détection sont agencés pour mesurer une brusque augmentation d'intensité ou un ralentissement de la vitesse angulaire du rotor lorsque le pignon se trouve en prise avec la couronne ;
- l'unité de commande interrompt l'alimentation des bobines inductrices dès que le démarrage est confirmé, entraînant le rappel automatique du rotor vers la position décalée de repos.
Description sommaire des dessins
D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs, et représentés aux dessins annexés, dans lesquels :
- La figure 1 est une vue schématique d'un démarreur à rotor décalé conforme à l'invention ;
- La figure 2 montre le schéma connu en soi du commutateur électronique alimentant le moteur ; - La figure 3 illustre le diagramme A de la force d'attraction F et le diagramme B de la force de rappel en fonction du décalage du rotor ;
- La figure 4 représente la courbe du courant absorbé par la bobine lors de l'alimentation du moteur. Description d'un mode de réalisation préférentiel.
En référence à la figure 1 , le moteur 10 électrique du démarreur est un moteur à commutation électronique, sans collecteur, sans contacteur ou relais auxiliaire, et sans levier d'actionnement du pignon 12. Le démarreur est ainsi de taille radiale et de masse réduites. Le moteur 10 possède un rotor 14 à cage d'écureuil ou à reluctance variable, et un stator 16 équipé de bobines inductrices 32.1 , 32.2, ...32n. Un carter 23 à deux flasques porte le stator 16 et le rotor 14 adapté à pénétrer à l'intérieur du stator16.
Le rotor 14 est séparé du stator 16 par un entrefer 17 radial, et est décalé longitudinalement en position de repos par rapport au stator 16 à l'opposé du pignon 12. La distance de décalage dX est comprise entre 1 et 1 ,2 fois la longueur de la course C du pignon entre la position de repos (figure 1) et la position de travail.
Le pignon 12 est solidarisé à l'arbre de transmission 18 du rotor 14, soit directement (cas illustré à la figure 1) soit par l'intermédiaire d'une roue libre connue en soi (non représentée). Le pignon 12 se déplace donc en translation et en rotation avec le rotor 14 lors de l'alimentation des bobines inductrices 32.1 , 32.2, ...32n. L'effet d'attraction magnétique du stator 16 provoque le déplacement en translation du rotor 14 à l'intérieur du stator 16, ledit déplacement étant au moins égal à la course C du pignon 12 pour que ce dernier puisse s'engrener avec la couronne 20 dentée de démarrage du moteur thermique du véhicule automobile.
Les extrémités opposées de l'arbre de transmission 18 sont supportées dans deux paliers 21 , 22 alignés, ménagés dans les flasques du carter 23 du moteur 10. De manière connue, le flasque associé au palier 21 sert à la fixation du démarreur sur une partie fixe du véhicule comme le carter 12 du document
US-A-6, 307,454. L'autre flasque supporte les bobines inductrices.
Des moyens de rappel du rotor 14, représentés par un ressort de compression 24, coopèrent avec l'extrémité gauche de l'arbre de transmission 18 pour ramener le rotor 14 vers la position décalée de repos lorsque l'alimentation du moteur est interrompue. Il est clair que d'autres systèmes de rappel peuvent être utilisés, notamment un aimant permanent ou un électroaimant. Le stator 16 comporte un corps (non référencé) rainure pour le montage de bobines inductrices. Le corps du stator 12 consiste avantageusement en un paquet de tôles présentant des rainures.
Les bobines inductrices 32.1, 32.2, ...32n du stator 16 sont excitées séquentiellement par un commutateur électronique CE, lequel est logé à l'intérieur du carter 23 autour du palier 22, ou dans un boîtier auxiliaire.
Sur la figure 2, le commutateur électronique CE comporte à titre d'exemple un convertisseur de puissance 25 constitué d'un ensemble de cellules de commutation 26.1 , 26.2...26n ; 28.1 , 28.2....28n montées en pont, et reliées en parallèle aux bornes de la batterie B. Les points milieux des ponts sont connectés aux bobines inductrices 32.1 , 32.2, ...32n couplées en étoile, et une unité de commande 30 permet de piloter les différentes cellules de commutation 26.1 , 26.2...26n ; 28.1 , 28.2....28n.
Les cellules de commutation 26.1 , 26.2...26n ; 28.1 , 28.2....28n sont constituées à titre d'exemple par des transistors MOS. Le convertisseur 25 est constitué par un onduleur, ou un hacheur.
U unité de commande 30 est dotée à cet effet d'une pluralité de sorties S raccordées à la grille de chacune des cellules de commutation 26.1 ,
26.2...26n ; 28.1 , 28.2....28n, et fournissant des signaux de commande de formes rectangulaires dont la fréquence est modulée en fonction de certains paramètres.
Le drain des cellules de commutation 26.1 , 26.2...26.n des branches supérieures du convertisseur 25 est raccordé à la borne positive de la batterie B, la source desdites cellules de commutation 26.1 , 26.2...26.n étant connectée aux bobines inductrices 32.1 , 32.2, ...32n. Le drain des cellules de commutation 28.1 , 28.2....28n des branches inférieures est branché aux bobines inductrices 32.1 , 32.2, ...32n correspondantes, et leur drain est en liaison avec la masse, qui se trouve au potentiel de la borne négative de la batterie B. Des moyens de détection 36 fournissent à I' unité de commande 30 des signaux de mesure, et un interrupteur K actionné par la clé de contact, relie une entrée E de l'unité de commande 30 à la borne positive de la batterie B. Les moyens de détection 36 peuvent être réalisés par tout type de capteurs de position ou de mesure du courant d'alimentation, par exemple des capteurs inductifs, à effet Hall, capacitifs, piézoélectrique, etc..
Dans un premier mode de réalisation, au moins une des bobines inductrices du stator est alimentée par un courant continu pour créer un flux magnétique traversant le stator 16 et le rotor 14. L'ensemble se comporte comme un électro-aimant à entrefer radial qui génère une force électromagnétique F axiale d'attraction sur le rotor 14. Le rotor 14 est ainsi sollicité dans une position de reluctance minimale, en étant centré sur le stator 16 à encontre de la force de rappel du ressort 24.
La figure 3 illustre le diagramme A de la force d'attraction F et le diagramme B de la force de rappel en fonction du décalage dX du rotor 14 par rapport à la position centrée. Le point d'intersection M des deux courbes intervient à la distance X2, et correspond à la position active d'équilibre lorsque ladite bobine du stator 16 est alimentée en courant continu. La distance X1 représente la position de repos décalée du rotor 14, lequel est sollicité par le moyen de rappel 24 contre une butée 38 liée au palier 22 de droite. Lors du déplacement en translation du rotor 14 de X1 (position de repos) vers X2 (position de travail), le rotor 14 ne tourne pas, mais se cale angulairement en fonction de la position géométrique de la bobine alimentée en courant continu pendant cette première phase. En fin de course, le pignon 12 vient en butée contre la couronne 20 dentée, ce qui engendre l'alimentation des bobines inductrices 32.1 , 32.2, ...32n par le convertisseur 25, de manière à créer une rotation lente du rotor 14 autorisant l'engagement du pignon sur la couronne 20.
L'arrivée du pignon 12 contre la couronne 20 peut être détectée suivant différentes manières :
Soit par un capteur de présence qui signale une position axiale prédéterminée ;
Soit par un capteur d'intensité qui détecte une variation du régime de montée du courant. On a en effet constaté que le déplacement axial du rotor 14 dans le champ magnétique crée une force contre-électromotrice qui s'oppose partiellement au passage du courant dans la bobine. Il en résulte un ralentissement de la montée en courant pendant la phase d'attraction entre les temps t1 et t2 (voir figure 4). Lorsque le rotor 14 vient buter dent contre dent contre la couronne 20, la force contre-électromotrice s'annule étant donné que la vitesse de déplacement tombe à zéro. La montée en courant dans la bobine s'accélère à nouveau après le temps t2. Le capteur de courant mesure en permanence la dérivée dl/dt, et la fin de course est détectée lors du passage d'une valeur négative à une valeur positive de la dérivée seconde de I par rapport au temps t. A la place de faire intervenir les moyens de détection 36 pour détecter la venue en butée dent contre dent, il est aussi possible de faire usage de moyens de temporisation T entre le début du déplacement axial par attraction magnétique, et la mise en rotation du moteur électrique par le convertisseur 25. La durée de la temporisation doit être suffisante pour permettre le déplacement du rotor 14 jusqu'à la fin de course. La temporisation pourra être ajustée en fonction de la tension disponible aux bornes du démarreur, et/ou de la valeur de la température sous le capot du véhicule.
Dans un deuxième mode de réalisation, lorsque le pignon 12 arrive en butée dent contre dent contre la couronne 20, on alimente successivement une ou plusieurs bobines inductrices 32.1 , 32.2, ...32n du stator 16, de façon à faire tourner le rotor 14 pas à pas. Le temps entre chaque pas est suffisamment long pour autoriser l'engagement du pignon 12 sur la couronne 20 lorsque une dent du pignon 12 se trouve en regard d'une rainure entre deux dents consécutives de la couronne 20. Ce temps d'arrêt peut être compris entre 5 et 100 millisecondes.
Dans un troisième mode de réalisation, le moteur 10 est alimenté dès la position de repos, d'une part avec un courant suffisamment élevé pour déplacer le rotor 14 par attraction magnétique, et d'autre part avec une alimentation séquentielle des bobines inductrices 32.1 , 32.2, ...32n du stator 16 pour obtenir une vitesse réduite du rotor, par exemple inférieure à 500 tr/mn. Le rotor 14 est ainsi animé d'un mouvement hélicoïdal permettant un accostage en douceur contre la couronne 20, et facilitant la pénétration du pignon sur celle-ci. Lorsque le pignon 12 s'engage dans la couronne 20, le rotor 14 se bloque ou ralentit. Dès que cet état est identifié par mesure de la vitesse du rotor 14, ou par la variation du courant absorbé ou de la tension aux bornes des bobines, le moteur 10 est ensuite alimenté directement ou progressivement avec la puissance maximale pour entraîner le moteur thermique jusqu'au démarrage.
En cas de mesure de la vitesse, on utilise soit un capteur de position angulaire du rotor 14 (capteur à effet Hall, spire de mesure sur un ou plusieurs pôles, ..), soit les tensions induites dans les bobines. Il est également possible d'utiliser le capteur de vitesse du volant moteur qui sert à la gestion de l'injection et de l'allumage du moteur à combustion du véhicule.
Le démarreur reste alimenté jusqu'au démarrage du moteur à combustion indépendamment des modes de réalisation précités. La confirmation du démarrage peut être opérée par tout moyen connu, notamment par mesure de la vitesse d'entraînement, par mesure d'intensité du courant absorbé par le démarreur, ou par analyse de la tension du circuit électrique du véhicule. Lorsque l'alimentation des bobines inductrices 32.1 , 32.2, ...32n du stator 16 est interrompue, le rotor 14 retourne vers la position de repos sous l'effet du ressort de rappel 24.
On appréciera que le flasque associé au palier 21 est simplifié par rapport à celui du document US-A-6, 307,454 puisque le démarreur est dépourvu du conducteur de l'art antérieur. Le flasque 21 est donc plus économique. Le corps du stator est de manière simple intercalé entre les deux flasques du carter 23 ; chaque flasque étant épaulé pour centrage du corps du stator. Les deux flasques sont réunis à l'aide de vis du type de celles visibles à la figure 1 du document US-A-6, 307,454.

Claims

REVENDICATIONS
1. Moteur à rotor décalé pour un démarreur de véhicule automobile, comprenant : - un stator (16) équipé de bobines inductrices (32.1 , 32.2,...32n) destinées à engendrer un champ magnétique inducteur,
- un arbre de transmission (18) supportant le rotor (14), lequel est déplaçable axialement depuis une position décalée de repos vers une position centrée de travail sous l'effet de l'attraction magnétique exercée par le stator (16) sur le rotor (14),
- un pignon (12) solidaire de l'arbre de transmission (18) et destiné à s'engrener dans la position active de travail avec une couronne (20) dentée de démarrage,
- des moyens de rappel (24) du rotor (14) vers la position décalée de repos après interruption de l'alimentation,
- et des moyens de réglage du courant d'alimentation du moteur (10) à partir de la batterie (B) du véhicule,
- caractérisé en ce que le rotor (14) sans collecteur est du type à reluctance variable ou à cage d'écureuil, et en ce que les moyens de réglage comportent un commutateur électronique (CE) formé par un convertisseur (25) piloté par une unité de commande (30) apte à exciter les bobines inductrices (32.1 , 32.2, ...32n) du stator (16) pour obtenir ladite attraction magnétique et la rotation du rotor (14).
2. Moteur à rotor décalé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que des moyens d'injection d'un courrant continu dans au moins une des bobines inductrices (32.1 , 32.2,...32n) sont rendus actifs pour assurer l'attraction magnétique du rotor (14).
3. Moteur à rotor décalé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'unité de commande (30) coopère avec des moyens de détection (36) pour scruter la venue en butée du pignon (12) contre la couronne (20).
4. Moteur à rotor décalé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de détection (36) comportent un capteur de présence signalant une position axiale prédéterminée du rotor (14) ou du pignon (12).
5. Moteur à rotor décalé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de détection (36) sont constitués par un capteur d'intensité destiné à analyser la variation du courant dans ladite bobine.
6. Moteur à rotor décalé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le capteur d'intensité mesure la dérivée dl/dt dudit courant par rapport au temps.
7. Moteur à rotor décalé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que des moyens de temporisation (T) coopèrent avec l'unité de commande (30) pour assurer la rotation du rotor (14) par l'excitation séquentielle des bobines inductrices (32.1 , 32.2,...32n), la durée de ladite temporisation étant supérieure au temps mis par le pignon (12) lors de son déplacement vers la couronne (20).
8. Moteur à rotor décalé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les moyens de réglage du courant sont ajustés pour faire tourner le rotor (14) à une vitesse de rotation lente lorsque le pignon (12) arrive en butée contre la couronne (20).
9. Moteur à rotor décalé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les moyens de réglage du courant sont ajustés pour faire tourner le rotor (14) pas à pas lorsque le pignon (12) arrive en butée contre la couronne (20), le temps d'arrêt entre chaque pas étant calculé pour autoriser l'engagement dudit pignon (12) lorsqu'une dent de pignon (12) se trouve en regard d'une rainure entre deux dents successives de la couronne (20).
10. Moteur à rotor décalé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les moyens de réglage du courant sont ajustés pour obtenir dès la position de repos, une vitesse de rotation lente du rotor (14), et simultanément son déplacement par attraction magnétique vers la position de travail, de manière à obtenir un mouvement hélicoïdal permettant l'accostage en douceur du pignon (12) contre la couronne (20).
11. Moteur à rotor décalé selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de réglage du courant sont ajustés pour alimenter les bobines inductrices (32.1 , 32.2,...32n) sous pleine puissance après avoir détecté la pénétration du pignon (12) dans la couronne (20).
12. Moteur à rotor décalé selon la revendication 11 , caractérisé en ce que les moyens de détection (36) sont agencés pour mesurer une brusque augmentation d'intensité ou un ralentissement de la vitesse angulaire du rotor
(14) lorsque le pignon (12) se trouve en prise avec la couronne (20).
13. Moteur à rotor décalé selon la revendication 11 , caractérisé en ce que l'unité de commande (30) interrompt l'alimentation des bobines inductrices (32.1 , 32.2,...32n) dès que le démarrage est confirmé, entraînant le rappel automatique du rotor (14) vers la position décalée de repos.
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