WO2010018332A1 - Demarreur comportant un arbre d'induit porte par un palier interpose entre un induit et un reducteur - Google Patents

Demarreur comportant un arbre d'induit porte par un palier interpose entre un induit et un reducteur Download PDF

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WO2010018332A1
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armature
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front bearing
bearing
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Stéphane PLAIDEAU
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Valeo Equipements Electriques Moteur
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Definitions

  • Starter comprising an armature shaft carried by a bearing interposed between an armature and a gearbox
  • the invention relates to a motor vehicle starter.
  • the invention relates more particularly to a motor vehicle starter comprising:
  • an electric motor comprising a rear armature shaft which carries armature windings and which is guided in rotation by a first rear bearing and by a second front bearing;
  • An epicyclic gear reducer which is interposed axially between the armature rear shaft and the output shaft before mating.
  • a starter comprising a starter gear which meshes a motor ring for the rotational drive of the engine when it starts.
  • a starter is generally designed to be used only once for each trip of the vehicle, when starting the engine.
  • stop-recovery system for the heat engine otherwise known by the English name “stop and start ".
  • the starter is in fact equipped with an electric motor comprising an armature carried by an armature shaft.
  • An output shaft coaxial with the armature shaft is rotated by the armature shaft through an epicyclic gearbox.
  • an intermediate axial portion of the armature shaft carries a sun gear of the epicyclic gear train which transmits the rotational movement of the armature shaft to the output shaft.
  • the epicyclic gearbox comprises a set of planet gears which are carried by the output shaft.
  • An axial bore is made in a rear axial end of the gear output shaft. It opens into the rear radial face of the rear free end of the output shaft and is blind at its other end. This configuration makes it possible to guide in rotation the free end end section of the motor armature shaft in the axial bore of the gear output shaft with the interposition of a smooth or needle guide ring.
  • the leading end section of the armature shaft has a smaller diameter than the other sections of the armature shaft, in particular to allow the assembly of elements such as the sun gear on the shaft. of armature, but also because the diameter of the drilling of the output shaft is limited by the dimensions of the output shaft.
  • the front end guide section has for example a diameter of 10 mm.
  • the weight and the moment of inertia of the armature shaft are too high relative to the diameter of the guide section of the armature shaft so that the guide ring can withstand intensive stresses during a lifetime of the order of ten years.
  • the invention proposes a starter of the type described above, characterized in that the second front bearing is interposed axially between the armature windings and the gearbox.
  • a bearing section of the armature shaft is received in the front bearing, the span section having an outer diameter greater than or equal to the other sections of the armature shaft;
  • the armature shaft has a shoulder face which is intended to abut axially forwardly against the second front bearing to limit the displacement of the armature shaft axially forward;
  • the shoulder face is carried by a collar which extends radially outwardly from the armature shaft;
  • the front bearing forms a bulkhead between the armature windings and the gearbox;
  • the gearbox comprises planet gears which are carried by the output shaft and which are rotatably mounted between two radial front and rear flanges, the flanges being kept axially spaced apart by at least one spacer in order to prevent pinching of the planet gears; when the rear flange is axially supported against the bearing;
  • the spacer is formed by an axis of rotation of a satellite pinion;
  • the electric motor is housed in a cylindrical cylinder head coaxial with the armature shaft, the front bearing being centered directly relative to the cylinder head by bearing against the radial cylindrical inner face of the front peripheral edge of the cylinder head;
  • the starter comprises a front housing on which are fixed the electric motor and a switch which is intended to control the axial sliding of the launcher, the front bearing being interposed axially between the housing and the cylinder head;
  • the front bearing comprises angular indexing means of the cylinder head relative to the housing;
  • the front bearing is angularly indexed relative to the housing by means of at least one notch which is carried by one or the other of the front bearing or housing and which is intended to receive a lug carried by the other element ;
  • the starter comprises an inductor which is formed by a plurality of axially orientated busbars which are arranged regularly around the armature windings, the front bearing having indentations each of which is intended to receive the front end of an armature; bar ai mantée for angularly indexing the front bearing relative to the cylinder head.
  • the inductor may be of any type, with a plurality of magnets and / or coils which may be arranged in different ways.
  • the mantle bars are circumferentially separated by axial spacers, the axial sliding of the forward spacers being limited by a radial rear end face of the front bearing.
  • FIG. 1 shows a starter according to the invention shown in partial axial section
  • - Figure 2 is a perspective view showing the front bearing of the armature shaft which is made according to the teachings of the invention
  • FIG. 3 is an axial sectional view along the sectional plane 3-3 of Figure 2;
  • - Figure 4 is an exploded view in axial section which shows the armature shaft on which are reported a sleeve equipped with a flange and a sun gear;
  • FIG. 5 is an enlarged detail view in axial section showing a planet gear of the epicyclic gearbox of FIG. 1;
  • FIG. 6 is an exploded perspective view of the starter.
  • FIG. 1 shows a starter 1 0 of a motor vehicle which comprises a casing 1 2 on which a contactor 1 4 and an electric motor 1 6 are fixed.
  • the electric motor 1 6 rotates a rear armature shaft 1 8 which itself rotates a front output shaft 20.
  • the output front shaft 20 is coaxial with the armature shaft 1 8 of the motor electric 1 6.
  • the electric motor 1 6 is housed in a substantially tubular cylindrical cylinder head 21 of revolution which is coaxial with the armature shaft 1 8 and which is rigidly fixed to the casing 1 2.
  • the engine 1 6 is a series electric motor with inductors 1 06 DC. Its purpose is to convert the electrical energy supplied to it into mechanical energy to rotate the armature shaft 1 8.
  • the electric motor 1 6 comprises the armature shaft 1 8, an intermediate section of which carries the windings.
  • armature 22 of the engine 1 6 and a rear axial section 24 carries a collector 26 with annular tracks.
  • a rear closure cover 28 is fixed axially on the circular end edge of the breech 21.
  • a free end 30 of the armature shaft 18 is guided in rotation in a first rear bearing 32 formed by a housing of the closure cap 28.
  • This rear housing 32 is integral with the closure cap 28.
  • a guide ring 34 such as a needle bushing or a slip ring, is mounted on the inside diameter of the rear housing 32. This arrangement makes it possible to minimize the friction of the rear free end section 30 of the armature shaft 18. in the rear housing 32.
  • An axial abutment means (not shown), such as a washer, is interposed between the rear end radial face 36 of the armature shaft 1 8 and the bottom 38 of the housing 32 of the closing cap 28.
  • the front portion of the armature shaft 18 is staggered.
  • a free end end portion 40 is delimited rearwardly by a sun gear 42 of an epicyclic gearbox 44 which transmits the rotational movement of the armature shaft 18 to the output shaft 20.
  • the epicyclic gearbox 44 is interposed axially between the rear armature shaft 18 and the front output shaft 20.
  • the gearbox 44 comprises a set of planet gears 46, here three in number, whose axes of rotation 48 are carried by a first front flange 50 of radial orientation which is integral in translation and in rotation with the gear output shaft 20 and which is fixed on the latter, for example by crimping.
  • the planet gears 46 are thus carried by the output shaft 20 which forms a planet carrier.
  • the planet gears 46 are immobilized axially in translation by a second rear flange 52 force-fitted on the axes 48 of the planet gears 46.
  • the planet gears 46 are rotatably mounted between the two radial front flanges 50 and rear 52.
  • the translation of the planet gears 46 is maintained by satellite axes 48 screwed into the front flange 50 and each having a head.
  • the reducer 44 also comprises a peripheral ring
  • An axial bore 58 is formed in a rear axial end 60 of the gear output shaft 20. It opens into the rear radial face 60 of the rear free end 62 of the output shaft 20 and is blind to its other front end.
  • the free end end portion 40 of the armature shaft 1 8 is received in the bore 58 with an axial clearance with respect to the bottom of the bore 58, and also with a radial clearance.
  • the free end end portion 40 has a smaller diameter than the section carrying the sun gear 42.
  • This configuration makes it possible to reserve an axial clearance between the free end end portion 40 of the armature shaft 18 of the motor 16 and the gear output shaft 20.
  • the output shaft does not have a bore and the armature shaft is shortened so as not to rub against the output shaft.
  • a forward launcher 64 slides axially on a splined forward section of the gear output shaft 20, thereby constituting the launcher shaft, between a forward meshing position with a starter ring (not shown) and a rear position. rest as illustrated in Figure 1. In the rest position it bears axially backwards on a front shoulder surface 66 of the gear output shaft 20.
  • the contactor 1 4 is intended to control the axial sliding of the launcher 64 between its two axial positions front and rear.
  • the armature shaft 1 8 is guided in rotation by a second front bearing 68 which is interposed axially between the armature windings 22 and the epicyclic gearbox 44.
  • the second front bearing 68 is formed by a disc which extends in a radial plane and which comprises at its center an axial sleeve 70 traversed by a central orifice 72 for the passage of the armature shaft 8.
  • the bushing 70 protrudes from the disc 68 forwards and backwards.
  • the central sleeve 70 and the disc 68 are rigidly connected. They are here made from matter in one piece.
  • the disc 68 is for example made of steel or aluminum or a plastic material.
  • a bearing section 74 of the armature shaft 18 is thus rotatably received in the central orifice 72 with the interposition of a smooth or needle-like guide ring, as illustrated in FIG.
  • the span portion 74 of the armature shaft 18 has a larger diameter than the rear intermediate section which carries the armature windings 22 and the front section which carries the planet gear 42 of the gearbox 44.
  • the span portion 74 has an outer diameter greater than or equal to that of the other sections of the armature shaft 1 8.
  • the armature windings 22 are in forward axial abutment against a rear shoulder radial face 78 of the bearing section 74.
  • the armature shaft 1 8 comprises a flange 82 which extends radially from the armature shaft 1 8 radially outwardly in the extension of the shoulder rear face 78.
  • the front face 84 of the collar 82 forms a shoulder face which is intended to abut axially forwards against the rear end edge 86 of the sleeve 70 to wedge the armature shaft 1 8 axially forwardly.
  • the flange 82 is made here integrally with a sleeve 88.
  • the flange 82 extends radially outwardly from a rear edge 90 of the sleeve 88.
  • the sleeve 88 is force-fed on the armature shaft 1 8 to form the outer cylindrical face of the bearing section 74 of the armature shaft 1 8.
  • the armature shaft does not have a flange, and the axial setting of the armature shaft is made by an axial abutment, such as a ball, which is interposed between the bottom of the bore of the rear axial end of the gearbox output shaft and a free front end radial face of the armature shaft.
  • the armature shaft can be made integrally or in two parts.
  • the disc 68 has, on its rear face, an excess thickness 92 which extends axially towards the rear and which has a cylindrical face of circular outer contour 94, hereinafter referred to as the outer contour 94, which is concentric with the free outer circular edge 96 of the disk 68.
  • an annular skirt 98 extends axially forwardly from the front face of the disc 68.
  • the disc 68 has an annular peripheral tongue 1 02 which extends radially outwardly from the outer contours 94, 100 of the excess thickness 92 and the skirt 98, to the outer free edge 96 of the disc 68.
  • the excess thickness 92 is more particularly intended to be fitted into the front end of the yoke 21 so as to center the front bearing 68 directly with respect to the yoke 21 by radial support against the inner face of the front peripheral edge of the yoke 21.
  • the inside diameter of the front peripheral edge of the yoke 21 is substantially equal to the diameter of the outer contour 94 of the excess thickness 92.
  • the skirt 98 is intended to be fitted into a rear end of the casing 12 before so as to ensure the coaxiality of the armature shafts 18 and 20 output.
  • the internal diameter of the rear end of the housing 12 is substantially equal to the diameter of the outer contour 1 00 of the skirt 98.
  • the disk 68 is fixed axially with respect to the rigid assembly formed by the housing 12 and the bolt 21 after assembly.
  • the housing 1 2 is for example fixed to the yoke 21 by axial tie rods (not shown) and by bolts which allow axial clamping of the housing 1 2 against the yoke 21.
  • the disk 68 thus forms a dust-tight partition which prevents the passage of dust from the armature windings 22 to the gearbox 44, and vice versa. Disk 68 also prevents lubricant splashes necessary for the proper operation of the epicyclic gearbox 44 on the armature windings 22.
  • the back allowance 92 of the disc 68 has notches 104 in its outer contour 94, which are here four in number, and which are evenly distributed around its periphery.
  • the yoke 21 carries on its inner cylindrical face an inductor 106 which is formed by a plurality of magnetized bars 106 (or inductive coils in other embodiments) axial orientation which are arranged regularly around the windings Induced 22.
  • Magnetic bars 106 are here four in number.
  • the magnetized bars 106 are circumferentially separated by spacers (not shown) in the form of an axial clip with a transverse profile in the form of a "U" open radially inwards.
  • the inductor 106 is fixed relative to the yoke 21.
  • the free rear face 1 10 of the excess thickness 92 also makes it possible to block the axial displacements towards the front of the spacer staples of the inductor 1 06 or magnets according to the arrangement of the inductor.
  • the rear flange 52 for fixing the planet gears 46 of the gearbox 44 may bear axially against the front edge January 1 2 of the sleeve 70 of the disc 68.
  • the axis 48 of rotation of each planet gear 46 comprises is extended forward, respectively rearwards, by a stud before 1 14, respectively by a rear stud 1 1 6, which have a smaller diameter than that of the axis of rotation 48.
  • Each pin 1 14, 1 16 is intended to be received, force, by screwing or crimping, into an associated orifice of the front flanges 50 and rear 52 for fixing the axis of rotation 48 on the flanges 50, 52.
  • the axis of rotation 48 forms an axial spacer to prevent the axial pinching of the planet gears 46 between the two flanges 50, 52 when the front bearing 68 is supported axially against the rear flange 52.
  • the flanges 50, 52 are thus kept axially spaced apart sufficiently to allow free rotation of the planet gears 46.
  • the rear stud of each axis 48 of rotation of the planet gears 46 may extend axially protruding rearwardly from the rear face of the rear flange 52.
  • the front face of the disc 68 has an annular depression 1 18 forming a track to allow the passage of the projecting ends of the rear studs 1 1 6 of the axes 48 of rotation.
  • the disc 68 further comprises means for angular indexing of the yoke 21 relative to the housing 1 2.
  • the disc 68 has two opposite notches 1 20 which are formed in its free outer edge 96. Each notch bites in the back allowance 92.
  • each notch 120 is intended to receive an associated lug 1 22 which extends axially rearwardly from the housing 1 2.
  • the lugs 122 are here borne by the outer ring 54 of the gearbox 44.
  • the crown 54 is in fact fixed rigidly in the housing 1 2. An angular indexing is thus made possible.
  • the disc comprises a lug which extends axially forwardly from a front edge, for example from the annular tongue, and which is intended to be received in a notch of the housing.
  • the housing may then comprise a plurality of notches so that the breech can be indexed at choice in one of several angular positions around its axis.
  • the interlocking of the lugs 1 22 in the notches 1 20 also makes it possible to reinforce the immobilization in rotation of the disk 68 with respect to the rigid assembly formed by the yoke 21 and the casing 12 after assembly.
  • the mounting of the starter 1 0 is part of successive assembly of its components, and in particular by the introduction of the gearbox output shaft 20 and the epicyclic gearbox 44 in the casing 1 2, then disc 68 forming the front bearing 68, whereupon the armature shaft 18 is introduced axially forward into the central orifice 72 of the sleeve 70 of the disk 68.
  • the internal diameter of the central orifice 72 is greater than the outer diameter of the sun gear 42 to allow its passage for meshing with the planet gears 46.
  • the disk 68 forming a front bearing 68 makes it possible to perform several functions thanks to its arrangement in interposition between the armature windings 22 and the gearbox 44.
  • the disk 68 makes it possible to center the armature shaft 18 with respect to the yoke 21 by leaning directly on the internal cylindrical face of the yoke 21 thanks to the outer contour 94 of the excess thickness 92.
  • the diameter of the bearing section 74 which is greater than that of the other sections of the armature shaft 1 8, makes it possible to reinforce the robustness of the starter 10 while avoiding a premature wear of the front bearing 68 or the smooth or needle rotating guide ring with respect to other elements of the starter 1 0.
  • the large diameter makes it possible to obtain a cylindrical surface with a larger range. between the armature shaft 1 8 and the front bearing 68, which allows to distribute the forces and thus to slow down the wear.
  • the rear end edge 86 of the sleeve 70 of the disc 68 advantageously forms an axial abutment for the forward axial wedging of the armature shaft 1 8.
  • the disc 68 makes it possible to realize both a radial centering function and axial stop.
  • the disk 68 thus arranged forms a bulkhead between the armature windings 22 and the epicyclic gearbox 44 which preserves the integrity of each of these two elements.
  • the disc 68 thus provided with notches 104 allows an angular indexing so as to amplify the mounting of the starter 1 0.
  • the portion of extra thickness 92 arranged circumferentially between two notches 1 04 makes it possible to ensure the axial wedging of the spacer staples of the inductor 106 of the electric motor 1 6.
  • the shape of the axes of rotation 48 of the planet gears 46 finally form a spacer which keeps the two flanges 50, 52 sufficiently spaced to allow the free rotation of the planet gears 46 in all circumstances.

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Abstract

ABRÉGÉ "Démarreur comportant un arbre d'induit porté par un palier interposé entre un induit et un réducteur" L'invention concerne un démarreur (10) de véhicule automobile comportant : - un moteur électrique (16) comportant un arbre arrière d'induit (18) qui porte des enroulements d'induit (22) et qui est guidé en rotation par un premier palier arrière (32) et par un deuxième palier avant (68); - un arbre avant de sortie coaxial (20) qui porte un lanceur (64) et qui est entraîné en rotation par l'arbre d'induit (18); - un réducteur à train épicycloïdal (44) qui est interposé axialement entre l'arbre arrière d'induit (18) et l'arbre avant de sortie (20) pour leur accouplement; caractérisé en ce que le deuxième palier avant (68) est interposé axialement entre les enroulements d'induit (22) et le réducteur (44). (Se référer à la figure 1).

Description

Démarreur comportant un arbre d'induit porté par un palier interposé entre un induit et un réducteur
L'invention se rapporte à un démarreur de véhicule automobile.
L'invention se rapporte plus particulièrement à un démarreur de véhicule automobile comportant :
- un moteur électrique comportant un arbre arrière d'induit qui porte des enroulements d'induit et qui est guidé en rotation par un premier palier arrière et par un deuxième palier avant ;
- un arbre avant de sortie coaxial qui porte un lanceur et qui est entraîné en rotation par l'arbre d'induit ;
- un réducteur à train épicycloïdal qui est interposé axialement entre l'arbre arrière d'induit et l'arbre avant de sortie pour leur accouplement.
Les véhicules automobiles à moteur à combustion interne sont classiquement équipés d'un démarreur comportant un pignon lanceur qui engrène une couronne du moteur pour l'entraînement en rotation du moteur lors de son démarrage. Un démarreur est généralement conçu pour être utilisé une seule fois pour chaque voyage du véhicule, lors du démarrage du moteur.
Cependant, de plus en plus de véhicules sont équipés de systèmes dits d'arrêt et de relance du moteur thermique, par la suite désigné "système d'arrêt-relance du moteur thermique", autrement connus sous la dénomination anglo-saxonne "stop and start".
Ces systèmes permettent d'arrêter le moteur thermique pendant les phases d'arrêt du véhicule, et de le redémarrer ou de le relancer dés l'apparition d'un stimulus tel que la première sollicitation du conducteur ou un autre critère visant a générer des économies de carburant. Ainsi , au cours d'un même voyage, le moteur est susceptible d'être arrêté plusieurs fois, par exemple à chaque feu rouge ou dans des encombrements routiers. Le démarreur d'un véhicule équipé d'un système d'arrêt-relance est ainsi susceptible d'être sollicité beaucoup plus qu'un démarreur de véhicule classique.
Du fait de cet usage intensif, certaines pièces du démarreur sont alors susceptibles d'être usées prématurément, écourtant ainsi la durée de vie du démarreur. C'est notam ment le cas d'un des paliers de l'arbre d'induit du démarreur.
Le démarreur est en effet équipé d'un moteur électrique comportant un induit porté par un arbre d'induit. Un arbre de sortie coaxial à l'arbre d'induit est entraîné en rotation par ce dernier par l'intermédiaire d'un réducteur à train épicycloïdal . De manière connue, un tronçon axial intermédiaire de l'arbre d'induit porte un pignon planétaire du réducteur à train épicycloïdal qui transmet le mouvement de rotation de l'arbre d'induit à l'arbre de sortie. Le réducteur à train épicycloïdal comporte un ensemble de pignons satellites qui sont portés par l'arbre de sortie.
Un perçage axial est réalisé dans une extrémité axiale arrière de l'arbre de sortie de réducteur. I l débouche dans la face radiale arrière de l'extrémité libre arrière de l'arbre de sortie et il est borgne à son autre extrémité avant. Cette configuration permet le guidage en rotation du tronçon d'extrémité libre avant de l'arbre d'induit du moteur dans le perçage axial de l'arbre de sortie de réducteur avec interposition d'une bague de guidage lisse ou à aiguilles.
Cependant, le tronçon d'extrémité avant de guidage de l'arbre d'induit présente un diamètre inférieur aux autres tronçons de l'arbre d'induit, notam ment pour permettre le montage d'éléments tel que le pignon planétaire sur l'arbre d'induit, mais aussi parce que le diamètre du perçage de l'arbre de sortie est limité par les dimensions de l'arbre de sortie. Le tronçon de guidage d'extrémité avant présente par exemple un diamètre de 10 mm.
Or, le poids et le moment d'inertie de l'arbre d'induit sont trop élevés relativement au diamètre du tronçon de guidage de l'arbre d'induit pour que la bague de guidage puisse supporter des sollicitations intensives pendant une durée de vie de l'ordre de dix ans.
Pour résoudre notamment ce problème, l'invention propose un démarreur du type décrit précédemment, caractérisé en ce que le deuxième palier avant est interposé axialement entre les enroulements d'induit et le réducteur.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention :
- un tronçon de portée de l'arbre d'induit est reçu dans le palier avant, le tronçon de portée présentant un diamètre extérieur supérieur ou égal aux autres tronçons de l'arbre d'induit ;
- l'arbre d'induit comporte une face d'épaulement qui est destinée à venir en butée axialement vers l'avant contre le deuxième palier avant pour limiter le déplacement de l'arbre d'induit axialement vers l'avant ;
- la face d'épaulement est portée par une collerette qui s'étend radialement vers l'extérieur depuis l'arbre d'induit ;
- le palier avant forme une cloison étanche entre le les enroulements d'induit et le réducteur ;
- le réducteur comporte des pignons satellites qui sont portés par l'arbre de sortie et qui sont montés à rotation entre deux flasques radiaux avant et arrière, les flasques étant maintenus écartés axialement par au moins une entretoise afin d'empêcher le pincement des pignons satellites lorsque le flasque arrière est appuyé axialement contre le palier ;
- l'entretoise est formée par un axe de rotation d'un pignon satellite ; - le moteur électrique est logé dans une culasse cylindrique coaxiale à l'arbre d'induit, le palier avant étant centré directement par rapport à la culasse par appui radial contre la face cylindrique interne du bord périphérique avant de la culasse ; - le démarreur comporte un carter avant sur lequel sont fixés le moteur électrique et un contacteur qui est destiné à commander le coulissement axial du lanceur, le palier avant étant interposé axialement entre le carter et la culasse ;
- le palier avant comporte des moyens d'indexation angulaire de la culasse par rapport au carter ;
- le palier avant est indexé angulairement par rapport au carter au moyen d'au moins une encoche qui est portée par l'un ou l'autre du palier avant ou du carter et qui est destinée à recevoir un ergot porté par l'autre élément ; - le démarreur comporte un inducteur qui est formé par une pluralité de barres ai mantées d'orientation axiales qui sont agencées régulièrement autour des enroulements d'induit, le palier avant comportant des échancrures dont chacune est destinée à recevoir l'extrémité avant d'une barre ai mantée pour indexer angulairement le palier avant par rapport à la culasse. Cependant, conformément à d'autres formes de réalisation de l'invention , l 'inducteur peut être de type tout à fait quelconque, avec une pluralité d'aimants et/ou bobines qui peuvent être disposés de différentes manières. - les barres ai mantées sont séparées circonférentiellement par des entretoises axiales, le coulissement axial des entretoises vers l'avant étant li mité par une face radiale d'extrémité arrière du palier avant. Par ailleurs, il est également possible de li miter vers l'avant le coulissement axial de certaines parties de l 'inducteur, par exemple les ai mants et les shunts.
D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés parmi lesquels :
- la figure 1 représente un démarreur selon l'invention illustré en section axiale partielle ; - la figure 2 est une vue en perspective qui représente le palier avant de l'arbre d'induit qui est réalisé selon les enseignements de l'invention ;
- la figure 3 est une vue en coupe axiale selon le plan de coupe 3-3 de la figure 2 ; - la figure 4 est une vue éclatée en coupe axiale qui représente l'arbre d'induit sur lequel sont rapportés un manchon équipé d'une collerette et un pignon planétaire ;
- la figure 5 est une vue de détail à plus grande échelle en coupe axiale qui représente un pignon satellite du réducteur à train épicycloïdal de la figure 1 ; et
- la figure 6 est une vue en perspective éclatée du démarreur.
Dans la suite de la description on adoptera à titre non li mitatif une orientation axiale dirigée d'arrière en avant et indiquée par la flèche "A" des figures.
Dans la suite de la description , des éléments ayant des fonctions si milaires, analogues ou identiques seront indiqués par un même nu méro de référence.
On a représenté sur la figure 1 un démarreur 1 0 de véhicule automobile qui comporte un carter 1 2 avant sur lequel sont fixés un contacteur 1 4 et un moteur électrique 1 6.
Le moteur électrique 1 6 entraîne en rotation un arbre arrière d'induit 1 8 qui entraîne lui-même en rotation un arbre avant de sortie 20. L'arbre avant de sortie 20 est coaxial à l'arbre d'induit 1 8 du moteur électrique 1 6.
Le moteur électrique 1 6 est logé dans une culasse 21 sensiblement tubulaire cylindrique de révolution qui est coaxiale à l'arbre d'induit 1 8 et qui est fixée rigidement au carter 1 2. Le moteur 1 6 est un moteur électrique série à inducteurs 1 06 à courant continu . Il a pour but de transformer l 'énergie électrique qui lui est fournie en énergie mécanique pour faire tourner l 'arbre d'induit 1 8. Le moteur électrique 1 6 comporte l'arbre d'induit 1 8 dont un tronçon intermédiaire porte les enroulements d'induit 22 du moteur 1 6 et dont un tronçon axial arrière 24, porte un collecteur 26 à pistes annulaires.
Un capot arrière de fermeture 28 est fixé axialement sur le bord circulaire d'extrémité arrière de la culasse 21 .
Une extrémité libre arrière 30 de l'arbre d'induit 1 8 est guidée en rotation dans un premier palier arrière 32 formé par un logement du capot de fermeture 28. Ce logement arrière 32 est solidaire du capot de fermeture 28. Une bague de guidage 34, telle qu'une douille à aiguilles ou une bague de glissement, est montée sur le diamètre intérieur du logement arrière 32. Ce montage permet de minimiser les frottements du tronçon d'extrémité libre arrière 30 de l 'arbre d'induit 1 8 dans le logement arrière 32. Un moyen de butée axiale (non représenté) , tel qu'une rondelle, est intercalé entre la face radiale d'extrémité arrière 36 de l'arbre d'induit 1 8 et le fond 38 du logement 32 du capot de fermeture 28.
La partie avant de l'arbre d'induit 1 8 est étagée. Un tronçon d'extrémité libre avant 40 est délimité vers l'arrière par un pignon planétaire 42 d'un réducteur à train épicycloïdal 44 qui transmet le mouvement de rotation de l'arbre d'induit 1 8 à l'arbre de sortie 20.
Le réducteur à train épicycloïdal 44 est interposé axialement entre l'arbre arrière d'induit 1 8 et l'arbre avant de sortie 20.
Le réducteur 44 comporte un ensemble de pignons satellites 46, ici au nombre de trois, dont les axes de rotation 48 sont portés par un premier flasque avant 50 d'orientation radiale qui est solidaire en translation et en rotation de l'arbre de sortie de réducteur 20 et qui est fixé sur ce dernier, par exemple par sertissage. Les pignons satellites 46 sont ainsi portés par l'arbre de sortie 20 qui forme un porte-satellite.
Les pignons satellites 46 sont immobilisés axialement en translation par un deuxième flasque arrière 52 emmanché à force sur les axes 48 des pignons satellites 46.
Ainsi, les pignons satellites 46 sont montés à rotation entre les deux flasques radiaux avant 50 et arrière 52.
Selon une variante non représentée de l'invention, le maintien en translation des pignons satellites 46 est réalisé par des axes de satellite 48 vissés dans le flasque avant 50 et comportant chacun une tête. Le réducteur 44 comporte aussi une couronne périphérique
54 à denture interne qui est fixée, dans l'ensemble représenté, par surmoulage dans une plaque radiale avant 56 fixée dans le carter 12 du démarreur 1 0.
Un perçage axial 58 est réalisé dans une extrémité axiale arrière 60 de l'arbre de sortie de réducteur 20. Il débouche dans la face radiale arrière 60 de l'extrémité libre arrière 62 de l'arbre de sortie 20 et il est borgne à son autre extrémité avant.
Le tronçon d'extrémité avant libre 40 de l'arbre d'induit 1 8 est reçu dans le perçage 58 avec une jeu axial par rapport au fond du perçage 58, et aussi avec un jeu radial. Le tronçon d'extrémité libre avant 40 présente un diamètre inférieur à celui du tronçon qui porte le pignon planétaire 42.
Cette configuration permet de réserver un jeu axial entre le tronçon d'extrémité libre avant 40 de l'arbre d'induit 1 8 du moteur 16 et l'arbre de sortie de réducteur 20.
Selon une variante non représentée de l'invention, l'arbre de sortie ne comporte pas de perçage et l'arbre d'induit est écourté de manière à ne pas frotter contre l'arbre de sortie. Un lanceur avant 64 coulisse axialement sur un tronçon avant cannelé de l'arbre de sortie de réducteur 20, qui constitue ainsi l'arbre de lanceur, entre une position avant d'engrènement avec une couronne de démarreur (non représentée) et une position arrière de repos comme illustrée à la figure 1 . En position de repos il est en appui axial vers l'arrière sur une surface frontale d'épaulement 66 de l'arbre de sortie de réducteur 20.
Le contacteur 1 4 est destiné à commander le coulissement axial du lanceur 64 entre ses deux positions axiales avant et arrière.
Selon les enseignements de l'invention, l'arbre d'induit 1 8 est guidé en rotation par un deuxième palier avant 68 qui est interposé axialement entre les enroulements d'induit 22 et le réducteur à train épicycloïdal 44. Com me représenté plus en détails aux figures 2 et 3, le deuxième palier avant 68 est formé par un disque qui s'étend dans un plan radial et qui comporte en son centre une douille axiale 70 traversée par un orifice central 72 de passage de l'arbre d'induit 1 8. La douille 70 est saillante par rapport au disque 68 vers l'avant et vers l'arrière.
La douille centrale 70 et le disque 68 sont liés rigidement. Ils sont ici réalisés venus de matière en une seule pièce. Le disque 68 est par exemple réalisé en acier ou en aluminium ou encore en un matériau plastique. Un tronçon de portée 74 de l'arbre d'induit 1 8 est ainsi reçu à rotation dans l'orifice central 72 avec interposition d'une bague de guidage lisse ou à aiguilles, com me illustré à la figure 1 .
Le tronçon de portée 74 de l'arbre d'induit 1 8 présente un diamètre supérieur au tronçon intermédiaire arrière qui porte les enroulements d'induit 22 et au tronçon avant qui porte le pignon planétaire 42 du réducteur 44. Dans l'exemple représenté aux figures, le tronçon de portée 74 présente un diamètre extérieur supérieur ou égal à celui des autres tronçons de l'arbre d'induit 1 8.
Ainsi , les enroulements d'induit 22 sont en butée axiale vers l'avant contre une face radiale arrière d'épaulement 78 du tronçon de portée 74.
L'arbre d'induit 1 8 comporte une collerette 82 qui s'étend radialement depuis l'arbre d'induit 1 8 radialement vers l'extérieur dans le prolongement de la face arrière d'épaulement 78. La face avant 84 de la collerette 82 forme une face d'épaulement qui est destinée à venir en butée axialement vers l'avant contre le bord d'extrémité arrière 86 de la douille 70 pour caler l'arbre d'induit 1 8 axialement vers l'avant.
Comme représenté à la figure 4, la collerette 82 est ici réalisée venue de matière avec un manchon 88. La collerette 82 s'étend radialement vers l'extérieur depuis un bord arrière 90 du manchon 88. Le manchon 88 est em manchée en force sur l'arbre d'induit 1 8 pour former la face cylindrique externe du tronçon de portée 74 de l'arbre d'induit 1 8.
En variante non représentée de l'invention, l'arbre d'induit ne comporte pas de collerette, et le calage axial de l'arbre d'induit vers l'avant est réalisé par une butée axiale, telle qu'une bille, qui est interposée entre le fond du perçage de l'extrémité axiale arrière de l'arbre de sortie de réducteur et une face radiale d'extrémité avant libre de l'arbre d'induit. Selon encore d'autres formes de réalisation, l 'arbre d'induit peut être réalisé de manière monobloc ou en deux parties.
Com me représenté aux figures 2 et 3, le disque 68 comporte sur sa face arrière une surépaisseur 92 qui s'étend axialement vers l'arrière et qui présente une face cylindrique de contour extérieur 94 circulaire, par la suite appelée contour extérieur 94, qui est concentrique au bord circulaire extérieur libre 96 du disque 68. De même, une jupe annulaire 98 s'étend axialement vers l'avant depuis la face avant du disque 68.
Ainsi, le disque 68 comporte une languette périphérique annulaire 1 02 qui s'étend radialement vers l'extérieur depuis les contours extérieurs 94, 1 00 de la surépaisseur 92 et de la jupe 98, jusqu'au bord extérieur libre 96 du disque 68.
La surépaisseur 92 est plus particulièrement destiné à être emboîtée dans l'extrémité avant de la culasse 21 de manière à centrer le palier avant 68 directement par rapport à la culasse 21 par appui radial contre la face interne du bord périphérique avant de la culasse 21 . A cet effet, le diamètre intérieur du bord périphérique avant de la culasse 21 est sensiblement égal au diamètre du contour extérieur 94 de la surépaisseur 92.
De même, la jupe 98 est destinée à être emboîtée dans une extrémité arrière du carter 12 avant de manière à assurer la coaxialité des arbres d'induit 1 8 et de sortie 20. A cet effet, le diamètre interne de l'extrémité arrière du carter 12 est sensiblement égal au diamètre du contour extérieur 1 00 de la jupe 98. Ainsi , comme illustré à la figure 1 , la languette annulaire
102 est interposée axialement et serrée entre le bord périphérique d'extrémité avant de la culasse 21 et le bord périphérique d'extrémité arrière du carter 1 2. Ainsi, le disque 68 est fixe axialement par rapport à l'ensemble rigide formé par le carter 12 et la culasse 21 après leur assemblage.
Le carter 1 2 est par exemple fixé à la culasse 21 par des tirants axiaux (non représentés) et par des boulons qui permettent le serrage axial du carter 1 2 contre la culasse 21 .
Le disque 68 forme ainsi une cloison étanche aux poussières qui empêche le passage de poussière depuis les enroulements d'induit 22 vers le réducteur 44, et réciproquement. Le disque 68 permet aussi d'éviter les projections de lubrifiant nécessaire au bon fonctionnement du réducteur à train épicycloïdal 44 sur les enroulements d'induit 22.
La surépaisseur 92 arrière du disque 68 comporte des échancrures 1 04 dans son contour extérieur 94, qui sont ici au nombre de quatre, et qui sont réparties régulièrement sur son pourtour.
Plus particulièrement, la culasse 21 porte sur sa face cylindrique interne un inducteur 1 06 qui est formé par une pluralité de barres aimantées 106 (ou bobines inductrices dans d'autres formes de réalisation) d'orientation axiales qui sont agencées régulièrement autour des enroulements d'induit 22. Les barres aimantées 106 sont ici au nombre de quatre. Les barres aimantées 106 sont séparées circonférentiellement par des entretoises (non représentées) en forme d'agrafe axiale à profil transversal en forme de "U" ouvert radialement vers l'intérieur. L'inducteur 1 06 est fixe par rapport à la culasse 21 .
La face arrière libre 1 10 de la surépaisseur 92 permet aussi de bloquer les déplacements axiaux vers l'avant des agrafes d'entretoise de l'inducteur 1 06 ou des aimants suivant l'agencement de l'inducteur.
Par ailleurs, durant le fonctionnement du démarreur 1 0, le flasque arrière 52 de fixation des pignons satellites 46 du réducteur 44 est susceptible d'être en appui axialement contre le bord avant 1 1 2 de la douille 70 du disque 68. Comme représenté à la figure 5, pour éviter que les pignons satellites 46 ne soient serrés entre les deux flasques 50, 52, et ainsi freinés dans leur rotations propre, l'axe 48 de rotation de chaque pignon satellite 46 comporte est prolongé vers l'avant, respectivement vers l'arrière, par un téton avant 1 14, respectivement par un téton arrière 1 1 6, qui présentent un diamètre inférieur à celui de l'axe de rotation 48. Chaque téton 1 14, 1 16 est destiné à être reçu, en force, par vissage ou par sertissage, dans un orifice associé des flasques avant 50 et arrière 52 pour la fixation de l'axe de rotation 48 sur les flasques 50, 52.
Ainsi, l'axe de rotation 48 forme une entretoise axiale afin d'empêcher le pincement axial des pignons satellites 46 entre les deux flasques 50, 52 lorsque le palier avant 68 est appuyé axialement contre le flasque arrière 52. Les flasques 50, 52 sont ainsi maintenus écartés axialement de manière suffisante pour permettre la rotation libre des pignons satellites 46.
Selon le mode de fixation, le téton arrière de chaque axe 48 de rotation des pignons satellites 46 peut s'étendrent en saillies axialement vers l'arrière depuis la face arrière du flasque arrière 52. Pour permettre leur passage sans augmenter l'encombrement axial du démarreur 10, la face avant du disque 68 présente une dépression annulaire 1 18 formant une piste pour permettre le passage des extrémités en saillie des tétons arrière 1 1 6 des axes 48 de rotation.
Le disque 68 comporte en outre des moyens d'indexation angulaire de la culasse 21 par rapport au carter 1 2.
A cet effet, le disque 68 comporte deux encoches opposées 1 20 qui sont réalisées dans son bord extérieur libre 96. Chaque encoche mord dans la surépaisseur 92 arrière.
Comme représenté à la figure 1 , chaque encoche 120 est destinée à recevoir un ergot 1 22 associé qui s'étend axialement vers l'arrière depuis le carter 1 2. Les ergots 122 sont ici portés par la couronne extérieure 54 du réducteur 44. La couronne 54 est en effet fixée rigidement dans le carter 1 2. Un indexage angulaire est ainsi rendu possible.
Selon une variante non représentée de l'invention, le disque comporte un ergot qui s'étend axialement vers l'avant depuis un bord avant, par exemple depuis la languette annulaire, et qui est destiné à être reçu dans une encoche du carter. Le carter peut alors comporter une pluralité d'encoches de manière que la culasse puisse être indexée au choix dans une de plusieurs positions angulaires autour de son axe.
L'emboîtement des ergots 1 22 dans les encoches 1 20 permet en outre de conforter l'immobilisation en rotation du disque 68 par rapport à l'ensemble rigide formé par la culasse 21 et le carter 12 après montage.
Comme représenté aux figures 4 et 6, le montage du démarreur 1 0 se fait part assemblage successif de ses composants, et notamment par la mise en place de l'arbre de sortie de réducteur 20 et du réducteur à train épicycloïdal 44 dans le carter 1 2, puis du disque 68 formant le palier avant 68, ensuite de quoi l'arbre d'induit 1 8 est introduit axialement vers l'avant dans l'orifice central 72 de la douille 70 du disque 68.
A cet effet, le diamètre interne de l'orifice central 72 est supérieur au diamètre externe du pignon planétaire 42 afin de permettre son passage pour engrènement avec les pignons satellites 46.
Pour éviter le frottement entre des éléments mobiles en rotation et des éléments fixes, il est nécessaire de prévoir des jeux de fonctionnement axiaux lors de la conception du démarreur 10, notamment entre la face avant 84 de la collerette 82 de l'arbre d'induit 18 et le bord d'extrémité arrière 86 de la douille 70 du disque 68.
Le disque 68 formant palier avant 68 permet de réaliser plusieurs fonctions grâce à son agencement en interposition entre les enroulements d'induit 22 et le réducteur 44.
Ainsi, le disque 68 permet de centrer l'arbre d'induit 1 8 par rapport à la culasse 21 en s'appuyant directement sur la face cylindrique interne de la culasse 21 grâce au contour extérieur 94 de la surépaisseur 92.
De plus, le diamètre du tronçon de portée 74 qui est supérieur à celui des autres tronçons de l'arbre d'induit 1 8, permet de renforcer la robustesse du démarreur 10 en évitant une usure prématurée du palier avant 68 ou de la bague de guidage en rotation lisse ou à aiguille par rapport à d'autres éléments du démarreur 1 0. En effet, le diamètre i mportant permet d'obtenir une surface cylindrique de portée pl us i mportante entre l'arbre d'induit 1 8 et le palier avant 68, ce qui permet de répartir les efforts et ainsi de ralentir l'usure.
En outre, le bord d'extrémité arrière 86 de la douille 70 du disque 68 forme avantageusement une butée axiale pour le calage axial vers l'avant de l'arbre d'induit 1 8. Ainsi , le disque 68 permet de réaliser à la fois une fonction de centrage radial et de butée axiale.
Lorsque la collerette 82 de l'arbre d'induit 1 8 appuie axialement vers l'avant contre la douille 70 du disque 68, l'effort axial est transmis au bord périphérique du carter 1 2 via la languette annulaire 1 02.
De plus, le disque 68 ainsi agencé forme une cloison étanche entre les enroulements d'induit 22 et le réducteur à train épicycloïdal 44 qui permet de préserver l'intégrité de chacun de ces deux éléments. Le disque 68 ainsi muni d'échancrures 1 04 autorise une indexation angulaire de manière à si mplifier le montage du démarreur 1 0.
En outre, la portion de surépaisseur 92 agencée circonférentiellement entre deux échancrures 1 04 permet d'assurer le calage axial des agrafes d'entretoise de l'inducteur 1 06 du moteur électrique 1 6.
La forme des axes de rotation 48 des pignons satellites 46 forment enfin une entretoise qui permet de maintenir les deux flasques 50, 52 suffisam ment écartés pour permettre la rotation libre des pignons satellites 46 en toutes circonstances.

Claims

REVEN D I CATIONS
1 . Démarreur (1 0) de véhicule automobile comportant : un moteur électrique ( 1 6) comportant un arbre arrière d'induit (1 8) qui porte des enroulements d'induit (22) et qui est guidé en rotation par un premier palier arrière (32) et par un deuxième palier avant (68) ; un arbre avant de sortie coaxial (20) qui porte un lanceur
(64) et qui est entraîné en rotation par l'arbre d'induit ( 1 8) ; un réducteur à train épicycloïdal (44) qui est interposé axialement entre l'arbre arrière d'induit (1 8) et l'arbre avant de sortie (20) pour leur accouplement ; caractérisé en ce que le deuxième palier avant (68) est interposé axialement entre les enroulements d'induit (22) et le réducteur (44) et un tronçon de portée (74) de l'arbre d'induit ( 1 8) est reçu dans le palier avant (68), et en ce que le réducteur (44) comporte des pignons satellites (46) qui sont portés par l'arbre de sortie (20) et qui sont montés à rotation entre deux flasques radiaux avant (50) et arrière (52) , et en ce que les flasques (50, 52) sont maintenus écartés axialement par au moins une entretoise (48) afin d'empêcher le pincement des pignons satellites (46) lorsque le palier avant (68) est appuyé axialement contre le flasque arrière (52).
2. Démarreur (1 0) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'entretoise (48) est formée par un axe de rotation sur lequel est monté un pignon satellite (46) .
3. Démarreur ( 1 0) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'arbre d'induit (1 8) comporte une face d'épaulement (84) qui est destinée à venir en butée axialement vers l'avant contre le deuxième palier avant (68) pour li miter le déplacement de l'arbre d'induit (1 8) axialement vers l'avant.
4. Démarreur (1 0) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la face d'épaulement (84) est portée par une collerette (82) qui s'étend radialement vers l'extérieur depuis l'arbre d'induit ( 1 8).
5. Démarreur (1 0) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le palier avant (68) forme une cloison étanche entre les enroulements d'induit (22) et le réducteur (44) .
6. Démarreur (1 0) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moteur électrique (1 6) est logé dans une culasse (21 ) cylindrique coaxiale à l'arbre d'induit (1 8), et en ce que le palier avant (68) est centré directement par rapport à la culasse (21 ) par appui radial contre la face cylindrique interne du bord périphérique avant de la culasse (21 ) .
7. Démarreur (1 0) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte un carter avant (1 2) sur lequel sont fixés le moteur électrique ( 1 6) et un contacteur (14) qui est destiné à commander le coulissement axial du lanceur (64), et en ce que le palier avant (68) est interposé axialement entre le carter (1 2) et la culasse (21 ).
8. Démarreur (1 0) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le palier avant (68) comporte des moyens d'indexation angulaire ( 1 06, 1 20, 1 22) de la culasse (21 ) par rapport au carter (1 2).
9. Démarreur (1 0) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le palier avant (68) est indexé angulairement par rapport au carter ( 1 2) au moyen d'au moins une encoche ( 1 20) qui est portée par l'un ou l'autre du palier avant (68) ou du carter (1 2) et qui est destinée à recevoir un ergot (1 22) porté par l'autre élément (1 2, 68).
1 0. Démarreur (1 0) selon l'une quelconque des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce qu'il comporte un inducteur (1 06) qui est formé par une pluralité de barres aimantées, et/ou bobines inductrices, d'orientation axiales qui sont agencées régulièrement autour des enroulements d'induit (22).
11. Démarreur (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les barres aimantées (106) sont séparées circonférentiellement par des entretoises axiales, et en ce que le coulissement axial des entretoises vers l'avant est limité par une face radiale d'extrémité arrière (110) du palier avant (68).
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