WO2016066772A1 - Contacteur electromagnetique de puissance muni d'un noyau de butee mobile - Google Patents

Contacteur electromagnetique de puissance muni d'un noyau de butee mobile Download PDF

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WO2016066772A1
WO2016066772A1 PCT/EP2015/075179 EP2015075179W WO2016066772A1 WO 2016066772 A1 WO2016066772 A1 WO 2016066772A1 EP 2015075179 W EP2015075179 W EP 2015075179W WO 2016066772 A1 WO2016066772 A1 WO 2016066772A1
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WO
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core
abutment
movable
contactor
stop
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PCT/EP2015/075179
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Raphaël Andreux
Valerian SIMONIN
Jean-Sébastien Metral
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Valeo Equipements Electriques Moteur
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01H51/02—Non-polarised relays
    • H01H51/04—Non-polarised relays with single armature; with single set of ganged armatures
    • H01H51/06—Armature is movable between two limit positions of rest and is moved in one direction due to energisation of an electromagnet and after the electromagnet is de-energised is returned by energy stored during the movement in the first direction, e.g. by using a spring, by using a permanent magnet, by gravity
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    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/088—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures provided with means for absorbing shocks

Definitions

  • the invention relates to a power electromagnetic contactor provided with a movable stop core.
  • the present invention finds a particularly advantageous application in the field of electromagnetic contactors for power circuits, in particular for an electric motor of an internal combustion engine starter, in particular of a motor vehicle.
  • the invention is implemented with the starters of vehicles equipped with the function of stopping and automatic restarting of the engine (so-called "stop and start” function).
  • a contactor has two roles, firstly move the starter supporting the starter gear by means of a pivoting lever so as to allow the gear of the pinion on the starting ring of the engine, and on the other hand feed the electric motor of the starter for driving the pinion in rotation.
  • the contactor 1 has a stop core 2, a movable core 3, and a metal yoke 5 associated with a set of coils 6.
  • the abutment core 2, the yoke 5, and the coils 6 are fixed with respect to the frame 9.
  • the movable core 3 is movable between a position, said rest position, in which the movable core 3 is in a position remote from the fixed core 2 and a so-called final position, in which the movable core 3 is in contact with the core. stop 2 following the activation of the set of coils 6 generating a magnetic field of attraction of the mobile core 3 to the fixed core 2.
  • a rear end of the movable core 3 is connected, via a connecting rod 1 1 (shown in FIG. 1b) to a pivoting lever which causes the displacement of a starter gear launcher towards the starting ring of the engine when the movable core 3 moves towards its final position.
  • Another end of the movable core 3 is intended to act on one end of a control rod 12 carrying a contact plate 13.
  • This contact plate 13 extends transversely to be able to cooperate with two electrical terminals 16 of an electrical circuit power and establish an electrical contact between them.
  • control rod 12 moved by the movable core 3 is movable between a rest position and a feed position in which the contact plate 13 makes contact with the electrical terminals 16 when the movable core 3 is in position final.
  • the first problem of such a configuration is that when the mobile core 3 ends up in its final position and comes into contact with the fixed core 2, the kinetic energy of the mobile core 3 is transmitted via the arrows F1 and F2 through the frame 9 to the electrical terminals 16, which can cause reopening of the electrical contact between the contact plate 13 and the terminals 16 which result in the creation of an electric arc.
  • reopenings damage the terminals 16 and the contact plate 13 by tearing material via a spark erosion phenomenon and disrupt the vehicle electronics.
  • FIG. 1B shows a contactor comprising a control rod 17 carrying a contact plate 18.
  • This contact plate 18 extends transversely in order to cooperate with two electrical terminals 19a, 19b of an electric power circuit located in a hood 22.
  • the control rod 17 further carries a crushing spring 23 arranged between a shoulder and the contact plate 18.
  • the contactor 1 also comprises a return spring 24 arranged between the cover 22 and a stop of the control rod 17.
  • the control rod 17 moved by the movable core 3 is movable between a rest position and a feed position in which the contact plate 18 makes contact with the electrical terminals 19a, 19b when the movable core 3 is in the final position. .
  • the second problem of such a configuration is that when the mobile core 3 ends up in its final position and comes into contact with the core 2, the kinetic energy of the mobile core 3 is transmitted by the casing 5 to the electrical terminals 19a, 19b, which can cause reopening of the electrical contact between the contact plate 18 and the terminals 19a, 19b which result in the creation of an electric arc.
  • reopening damages the terminals 19a, 19b and the contact plate 18 by tearing material via a spark erosion phenomenon and disrupt the vehicle electronics.
  • the invention aims to effectively remedy the first drawback by proposing an electromagnetic power contactor, in particular for an electric motor of an internal combustion engine starter, comprising:
  • said abutment core is axially movable with respect to said yoke between an initial position and an extreme position.
  • the invention makes it possible to dampen the shock during the impact of the mobile core with the fixed core, which eliminates the risk of reopening the contact between the plate of contact and the electrical terminals.
  • an air gap is formed between the abutment core and the cylinder head varies during displacement of the abutment core. This allows that during the displacement of the initial position to the extreme position a magnetic flux between said yoke and said stop core generates a restoring force for bringing said abutment core back to the initial position.
  • a surface of the abutment core is opposite a surface of the cylinder head and in that these two surfaces are complementary.
  • said abutment core comprises a radial surface located opposite a radial surface of said cylinder head. This maximizes the return force generated by the yoke on the abutment core when the latter is in the extreme position.
  • said contactor further comprises a retaining stop adapted to retain said stop core.
  • said contactor comprises a cover carrying electrical terminals, said cover comprising said retaining stop.
  • said contactor comprises a frame relative to which said yoke is fixed, said frame comprising said retaining stop.
  • said retaining stop is located at an axial distance from said abutment core which is greater than the axial distance between the initial position and the end position of said abutment core.
  • an elastic return means is mounted between said retaining stop and said abutment core. This facilitates the return of the stop core to the initial position.
  • said elastic return means has a toric shape. This limits the stiffness of the elastic element on the first moments of compression.
  • the invention also relates to a starter motor for a motor vehicle engine equipped with an electromagnetic contactor power as previously defined.
  • the invention aims to effectively remedy the second drawback by proposing an electromagnetic power contactor, in particular for an electric motor of an internal combustion engine starter, comprising:
  • a mobile core between a rest position and an end position, and a stop core
  • said abutment core comprises a first portion movable axially with respect to said yoke between an initial position and an end position and a second portion fixed relative to said yoke.
  • the invention makes it possible to dampen the shock during the impact of the movable core with the abutment core, which eliminates the risks of reopening of the contact between the contact plate and the electrical terminals.
  • the displacement between the initial position and the end position is such that the flow between said fixed part and said movable part of said abutment core generates an electromagnetic return force for bringing said movable part back to the initial position.
  • said movable portion comprises an axial surface located opposite an axial surface of said fixed part.
  • said movable portion comprises a radial surface vis-à-vis a corresponding radial surface of said fixed portion forming a stop of said movable portion in the initial position.
  • said contactor further comprises a stop for retaining said moving part in extreme position.
  • said contactor comprises a cover carrying electrical terminals, said cover comprising said retaining stop.
  • a damping element is mounted between said movable part and said fixed part of said abutment core.
  • said damping element is mounted between a radial flange of said movable part and a corresponding radial flange of the fixed part.
  • said contactor comprises an annular support on which is wound at least one coil, said annular support forming a retaining stop of the movable part during its displacement towards the initial position.
  • the damping element deforms during the advancement of the movable part relative to the fixed part and in that the return spring of the control rod which pushes directly or indirectly through the contact plate the moving part to its initial position when the coil or coils are no longer supplied.
  • the movable part remains in a position between the initial position and the extreme position included during operation of the starter.
  • the damping element is elastic and is arranged to allow to bring the moving part back to the initial position during operation of the starter.
  • the invention also relates to a starter motor for a motor vehicle engine equipped with an electromagnetic contactor power as previously defined.
  • FIG. 1A already described, represents a schematic view in partial longitudinal section of an electromagnetic contactor according to the state of the art
  • Figure 1B shows a longitudinal sectional view of an electromagnetic contactor according to the state of the art
  • Figure 2a is a partial longitudinal sectional view of an electromagnetic contactor according to the present invention in the idle state
  • Figure 2b is a partial longitudinal sectional view of an electromagnetic contactor according to the present invention after impact between the movable core and the abutment core when the abutment core is in extreme position;
  • Figure 2c is a partial longitudinal sectional view of an electromagnetic contactor according to the present invention after a return of the abutment core;
  • FIG. 3a is a graph showing the evolution, as a function of time, of the magnetic gap between the movable core and the abutment core, of the magnetic gap between the abutment core and the cylinder head, as well as the current in the starter in the case of a tooth engagement against tooth of the starter pinion in the starter ring of the engine;
  • FIG. 3b is a graph showing the evolution, as a function of time, of the magnetic gap between the moving core and the abutment core, of the magnetic gap between the abutment core and the cylinder head, as well as the current in the starter in the case of a direct engagement of the starter gear in the starting ring of the engine;
  • FIG. 4 is a graph showing the evolution, as a function of time, of the current in a starter equipped respectively with a contactor according to the state of the art or a contactor according to the present invention;
  • Figure 5a is a partial longitudinal sectional view of an alternative embodiment of an electromagnetic contactor according to the present invention.
  • Figure 5b is a detailed sectional view of the elastic return means used in the embodiment of Figure 5a.
  • Fig. 6 is a longitudinal sectional view of an electromagnetic contactor illustrating a first embodiment of the present invention
  • Figures 7a and 7b are views in longitudinal section illustrating alternative embodiments of the two-part abutment core according to the invention.
  • Fig. 8 is a longitudinal sectional view of an electromagnetic contactor illustrating a second embodiment of the present invention.
  • FIGS. 2a, 2b and 2c schematically illustrate a contactor 1 for example used to control the actuation of an electric motor of an internal combustion engine starter.
  • the contactor 1 has a stop core 2, a movable core 3, both of ferromagnetic material, and a metal yoke 5 associated with a set of coils 6.
  • the yoke 5 and the coils 6 are fixed to the frame 9.
  • the movable core 3 is able to move axially relative to the frame 9 between a position, said rest, shown in Figure 2a, wherein the movable core 3 is in a position away from the core of stop 2, and a position, said final shown in Figure 2b, wherein the movable core 3 comes into contact with the stop core 2 after feeding electrical winding, including the set of coils 6 generating a magnetic field of attraction of the movable core 3 to the stop core 2.
  • a rear end of the movable core 3 is connected, via a connecting rod (not shown) to a pivoting lever which causes the displacement of a starter gear launcher to the starting ring of the engine when the mobile core. 3 moves to its final position.
  • the other end of the movable core 3 acts on a control rod 12 movable between a so-called rest position and a position called feeding position.
  • a contact plate 13 is mounted on the control rod 12.
  • the passage in the supply position of the control rod 12 causes contact plate 13 to come into contact with electrical terminals 16 to supply the electric motor of the starter (not shown)
  • the two terminals 16 are fixed relative to the frame 9 and are installed in a cover 17 of electrically insulating material.
  • One of the terminals 16 is intended to be connected to the positive terminal of the battery, while the other terminal is intended to be connected to the electric motor of the starter as described for example in the document FR2795884.
  • the abutment core 2 is axially movable relative to the frame 9 (and therefore with respect to the yoke 5) between an initial position in which the abutment core 2 bears against the yoke 5 and an extreme position in which the core of stop 2 is remote from the cylinder head 5 following the impact between the movable core 3 and the abutment core 2.
  • a gap can therefore be created between a radial surface of the abutment core 2 and a radial surface of the cylinder head 5.
  • the contactor 1 comprises a rear stop 18 having a function of safe retention of the abutment core 2.
  • This abutment 18 may be formed either in the cover 17 carrying the terminals 16, either in the frame 9 of contactor 1. More specifically, the stop 18 is located relative to the abutment core 2 at an axial distance L (see Figure 2a) which is greater than the axial distance between the initial position and the end position of the abutment core 2.
  • the stop 18 makes it possible to retain the abutment core 2 in the particular case corresponding to an operating anomaly in which the abutment core 2 would move beyond the extreme position.
  • the supply of the set of coils 6 causes the axial displacement of the movable core 3 along arrow F3 towards its final position, which axially pushes the control rod 12 towards its supply position, which will cause the setting contact of the contact plate 13 with the electrical terminals 16.
  • the abutment core 2 undergoes a slight detachment so as to move from its initial position at its extreme position.
  • the contactor (the coils, the movable core and the stop core etc.) is adapted so that in the most unfavorable case, that is to say a maximum shock between the movable core and the abutment core, in extreme position the stop core 2 does not collide with the frame 9 via the retaining stop 18 to prevent reopening of the contact between the contact plate 13 and the electrical terminals 16.
  • the displacement of the abutment core 2 from the initial position to the end position is such that the magnetic flux between the yoke 5 and the abutment core 2 generates a magnetic restoring force along the arrow F4 making it possible to reduce the kernel of stop 2 to the initial position in which the abutment core 2 is bonded to the cylinder head 5.
  • This magnetic force is obtained by the axial air gap E1 between the abutment core 2 and the cylinder head 5.
  • This air gap E1 extends between the two radial faces of the abutment core 2 and the cylinder head 5 which are located vis-à-vis one another.
  • the system will tend to converge towards a stable position with air gaps E1, E2 zero after several damped oscillations.
  • the magnetic forces thus have the effect of ensuring magnetic bonding between the two moving parts (the movable core 3 and the stop core 2). No force likely to cause a displacement of the terminals 16 with respect to the contact plate 13 is transmitted to the frame 9.
  • FIG. 3a thus illustrates the evolution, as a function of time, of the gaps E1 and E2 as well as the starter current in the case of tooth-to-tooth engagement of the starter pinion in the starter ring of the motor. It is recalled that a tooth-to-counter engagement corresponds to a situation in which the starter pinion clashes with the teeth of the starter ring before meshing with this starter ring. These curves were obtained for a mass of the abutment core 2 of the order of 100 g, as well as for a return force of the yoke 5 on the abutment core 2 of the order of 100 N.
  • the system needs three oscillations to fully amortize. It should also be noted that the maximum recoil of the abutment core 2 is 0.27 mm, which is much less than the axial distance between the safety abutment and the abutment core 2 in the rest position which is here of the order of 0.5mm. The return of the mobile core 3 is of the order of 0.16 mm and then it returns to the magnetic bonding. It is also noted that there is no reopening of contact in the power circuit of the starter.
  • FIG. 3b illustrates the curves obtained in the case of a direct engagement corresponding to a situation in which the starter pinion meshes with the starter ring without interfering with the teeth of the starter ring. It is noted that the system still needs three oscillations to amortize and that there is no reopening of contact. However, we observe a larger decline of 0.4mm core due to the kinetic energy of the movable core 3 which is greater than the tooth against tooth case.
  • FIG. 4 shows that under identical operating conditions, the current in the starter equipped with a contactor according to the state of the art has a sudden variation linked to a reopening of the contact between the wafer 13 and the terminals 16, whereas no reopening (regular evolution of the current) occurs in the case of a contactor made according to the present invention.
  • no reopening regular evolution of the current
  • an elastic means 21 such as a spring or an elastomer is installed between the abutment core 2 and the retaining stop 18.
  • the elastic means 21 has a toric shape so that not to present too much stiffness on the first moments of compression.
  • the elastic means 21 is for example positioned in a circular groove 22 formed in the retaining stop 18, as shown in Figure 5b.
  • FIG. 8 is a longitudinal sectional view of a contactor 1 according to the present invention, for example used to control the actuation of an electric motor of an internal combustion engine starter .
  • the X-axis contactor 1 has a stop core 2, a movable core 3, both made of ferromagnetic material, and a metal housing 5 in which a metal cylinder head 6 is arranged, as well as a set of coils 9a, 9b wound on an insulating annular support 10.
  • the yoke 6 as well as the coils 9a, 9b are fixed relative to the housing 5 which is integral with the starter frame to be fixed on the vehicle.
  • the movable core 3 is able to move axially with respect to the yoke 6 between a so-called rest position, represented in FIG. 8, in which the movable core 3 is in a position remote from the abutment core 2, and a position , said final, in which the movable core 3 comes into contact with the abutment core 2 following the activation of the set of coils generating a magnetic field of attraction of the movable core 3 towards the abutment core 2.
  • the set of coils 9a, 9b comprises a call coil 9a and a hold contact coil 9b.
  • the two coils 9a, 9b are energized to move the movable core 3 from its rest position to its final position and then the end position of the core is maintained by the only holding coil 9b, also called contact coil 9b so as to limit power consumption.
  • a rear end of the movable core 3 is connected, via a connecting rod January 1, to a pivoting lever 14 which causes the movement of a starter sprocket launcher to the starting ring of the engine when the movable core 3 moves towards its final position.
  • a spring teeth-against-teeth 15 is compressed in case of direct non penetration of the starter gear (not shown) in the starter ring.
  • the connecting rod 1 1 and the spring 15 are mounted inside a cavity of electrically insulating material. This cavity is closed by the front end of the movable core 3 constituted by a washer.
  • the other end of the movable core 3 acts on a control rod 17 movable between a so-called rest position and a position called feeding position.
  • a contact plate 18 is slidably mounted on the control rod 17. The passage in the supply position of the control rod 17 causes contact plate 18 to come into contact with electrical terminals 19a, 19b to supply the motor. starter motor (not shown).
  • the two terminals 19a, 19b are fixed relative to the cylinder head 6 and are installed in a cover 22 of electrically insulating material, which is fixed by crimping in a front portion of the housing 5.
  • One of the terminals 19a is intended to be connected to the positive terminal of the battery, while the other terminal 19b is intended to be connected to the electric motor of the starter as described for example in the document FR2795884.
  • a crushing spring 23, mounted on the control rod 17, is intended to hold the contact plate 18 against the abutment when the contact plate 18 is not in contact with the electrical terminals 19a, 19b and compressing when the contact plate 18 comes into contact with the electrical terminals 19a, 19b.
  • the compression spring 23 prestressed is arranged between a shoulder of the rod 17 and the contact plate 18.
  • a return spring 24 arranged between the cover 22 and a stop is intended to facilitate the return of the control rod 17 in the rest position when the coils 9a, 9b are no longer supplied.
  • the abutment core 2 comprises a first movable portion 31 axially with respect to the yoke 6 and a second fixed portion 32 with respect to the yoke 6.
  • the first portion 31 is movable between an initial position in which the movable portion 31 is supported against the fixed part 32 and an end position in which the movable part 31 is remote from the fixed part 32 following a collision between the movable core 3 and the abutment core 2.
  • an axial surface 25 of the movable portion 31 is located opposite an axial surface 26 of the fixed portion 32.
  • a gap can thus be created between the movable portion 31 and the fixed portion 32 of the abutment core 2.
  • the movable portion 31 comprises a radial surface 27 facing a corresponding radial surface 28 of the fixed portion 32 forming a stop of the movable portion 31 in the initial position.
  • the contactor 1 further preferably comprises a retaining stop 29 of the movable portion 31 in extreme position.
  • This retaining stop 29 may be formed in the cover 22 carrying the terminals 19a, 19b.
  • the supply of the set of coils causes the axial displacement of the mobile core 3 along arrow F1 to its position final, which axially pushes the control rod 17 to its supply position, which will cause the contact plate 18 to come into contact with the electrical terminals 19a, 19b after compression of the springs 23, 24.
  • the movable portion 31 undergoes a slight detachment so as to move from its initial position to its extreme position. Where appropriate, the movable portion 31 of the abutment core 2 is held in extreme position by the abutment 29.
  • the displacement of the movable portion 31 from the initial position to the end position is such that the magnetic flux between the fixed part and the movable part generates a restoring magnetic force enabling the moving part 31 to be brought back to the initial position in wherein the movable portion 31 is glued to the fixed portion 32.
  • This magnetic force is obtained by the air gap between the movable portion 31 and the fixed portion 32 of the abutment core 2. Under the effect of the magnetic forces, the displacement of the moving part 31 stops when the radial surface 27 meets the corresponding radial surface 28 of the fixed part 32.
  • the movable core 3 may in certain circumstances come off the abutment core during the impact between the movable core 3 and the stop core 2, however the contact crush spring 23 holds the contact pad 18 in contact with the terminals 19a, 19b. This shock does not lead to electrical discontinuity. In this case, after this shock the stop core then continues its travel forming an air gap between the movable core 3 and the abutment core 2, which generates a force tending to bring the movable core 3 towards the abutment core 2. In this case, the system will tend to converge to a stable position with zero air gaps potentially after several damped oscillations.
  • the mobile core 3 will remain in contact with the abutment core 31 during the impact.
  • the contact crushing spring 23 holds the contact plate 18 in contact with the terminals 19a, 19b.
  • the movable portion 31 and the fixed portion 32 have axial surfaces 25, 26 located vis-à-vis one another.
  • the movable portion 31 has an annular flange 37 extending outwardly from the movable portion 31 intended to bear against the radial face of the fixed portion 32 facing the terminals 19a, 19b, when the moving part 31 is in the initial position.
  • the surfaces 25, 26 facing each other respectively of the movable portion 31 and the fixed portion 32 have an inclined shape in the case of a bevel cut of the abutment core 2 (see Figure 7b).
  • the slope is inclined towards the moving core 3.
  • a damping element 35 is mounted between the mobile part 31 and the fixed part 32 of the abutment core 2.
  • This damping element 35 may for example take the form of a spring or an elastomer piece.
  • the damping element 35 is mounted between a radial flange 38 of the movable portion 31 and a corresponding radial flange 39 of the fixed portion 32.
  • the radial flange 38 is located on an outer periphery of the movable portion 31, while the radial flange 39 extends from an inner periphery of the fixed portion 32.
  • the annular support 10 further forms a retaining stop of the movable portion 31 during its displacement to the initial position.
  • the abutment core and the fixed core each comprises a radial face adapted to come into contact.
  • the damping element forms only part of the periphery and in that the movable portion 31 or the movable core 3 comprises on the portion without a damping element a shoulder for coming into contact with the radial surface of the core respectively.
  • the rim 39 then acts as a stop for the moving part 31 when the latter moves in extreme position to limit the compression of the damping element to increase its life.
  • the decompression of the damping element 35 tends to return the movable portion 31 to the initial position.
  • the movable portion 31 is stopped in its initial position by the coil support 10 which thus acts as a return stop.
  • the damping element is not elastic but only damping
  • it is the control rod or the wafer when the movable core 3 returns to its initial position (i.e. when the coils are no longer fed) which in contact with the movable part pushes the moving part towards the initial position.
  • FIG. 1b is a diagram which shows that, under identical operating conditions, the current in the starter equipped with a contactor 1 according to the state of the art exhibits a sudden variation linked to a reopening of the contact between the wafer contact 18 and the terminals 19a, 19b.
  • the current changes regularly in the case of a contactor 1 made according to the present invention. This prevents unintentional reopening of the electrical contact between the contact plate 18 and the electrical terminals 19a, 19b.
  • an intentional time shift between these two curves was made between 0 ampere and 400 ampere.

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Abstract

L'invention porte principalement sur un contacteur (1) électromagnétique de puissance, notamment pour un moteur électrique d'un démarreur de moteur à combustion interne, comportant : - une culasse (5), - un noyau mobile (3) entre une position repos et une position finale, - un noyau de butée (2), - dans lequel ledit noyau mobile (3) est en contact avec ledit noyau de butée (2) en position finale, et - ledit noyau de butée (2) est mobile axialement par rapport à ladite culasse (5) entre une position initiale et une position extrême.

Description

CONTACTEUR ELECTROMAGNETIQUE DE PUISSANCE MUNI D'UN
NOYAU DE BUTEE MOBILE
L'invention porte sur un contacteur électromagnétique de puissance muni d'un noyau de butée mobile. La présente invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine des contacteurs électromagnétiques pour circuit de puissance, notamment pour un moteur électrique d'un démarreur de moteur à combustion interne, en particulier de véhicule automobile. En particulier, l'invention est mise en œuvre avec les démarreurs de véhicules équipés de la fonction d'arrêt et de re-démarrage automatique du moteur thermique (fonction dite "stop and start" en anglais).
De façon connue en soi, un contacteur a deux rôles, d'une part déplacer le lanceur supportant le pignon du démarreur par le biais d'un levier pivotant de manière à permettre l'engrenage du pignon sur la couronne de démarrage du moteur thermique, et d'autre part alimenter le moteur électrique du démarreur permettant d'entraîner le pignon en rotation.
A cet effet, comme cela est illustré de manière schématique sur la figure 1 , le contacteur 1 est doté d'un noyau de butée 2, d'un noyau mobile 3, et d'une culasse métallique 5 associée à un jeu de bobines 6. Le noyau de butée 2, la culasse 5, et les bobines 6 sont fixes par rapport au bâti 9.
Le noyau mobile 3 est mobile entre une position, dite position de repos, dans laquelle le noyau mobile 3 est dans une position éloignée du noyau fixe 2 et une position, dite finale, dans laquelle le noyau mobile 3 est en contact avec le noyau de butée 2 suite à l'activation du jeu de bobines 6 générant un champ magnétique d'attraction du noyau mobile 3 vers le noyau fixe 2.
Une extrémité arrière du noyau mobile 3 est reliée, via une tige de liaison 1 1 ( représentée sur la figure 1 b) à un levier pivotant qui entraîne le déplacement d'un lanceur de pignon du démarreur vers la couronne de démarrage du moteur thermique lorsque le noyau mobile 3 se déplace vers sa position finale. Une autre extrémité du noyau mobile 3 est destinée à agir sur une extrémité d'une tige de commande 12 portant une plaquette de contact 13. Cette plaquette de contact 13 s'étend transversalement pour pouvoir coopérer avec deux bornes électriques 16 d'un circuit électrique de puissance et établir entre elles un contact électrique.
Par ailleurs, la tige de commande 12 déplacée par le noyau mobile 3 est mobile entre une position de repos et une position d'alimentation dans laquelle la plaquette de contact 13 établit un contact avec les bornes électriques 16 lorsque le noyau mobile 3 est en position finale. Le premier problème d'une telle configuration est que lorsque le noyau mobile 3 finit sa course en position finale et entre en contact avec le noyau fixe 2, l'énergie cinétique du noyau mobile 3 est transmise, via les flèches F1 et F2, par le bâti 9 aux bornes électriques 16, ce qui peut provoquer des réouvertures du contact électrique entre la plaquette de contact 13 et les bornes 16 qui se traduisent par la création d'un arc électrique. Or de telles réouvertures endommagent les bornes 16 et la plaquette de contact 13 par arrachement de matière via un phénomène d'électroérosion et perturbent l'électronique du véhicule.
La figure 1 B représente un contacteur comprenant une tige de commande 17 portant une plaquette de contact 18. Cette plaquette de contact 18 s'étend transversalement pour pouvoir coopérer avec deux bornes électriques 19a, 19b d'un circuit électrique de puissance situées dans un capot 22. La tige de commande 17 porte en outre un ressort d'écrasement 23 agencé entre un épaulement et la plaquette de contact 18. Le contacteur 1 comporte également un ressort de rappel 24 agencé entre le capot 22 et une butée de la tige de commande 17.
La tige de commande 17 déplacée par le noyau mobile 3 est mobile entre une position de repos et une position d'alimentation dans laquelle la plaquette de contact 18 établit un contact avec les bornes électriques 19a, 19b lorsque le noyau mobile 3 est en position finale.
Le deuxième problème d'une telle configuration est que lorsque le noyau mobile 3 finit sa course en position finale et entre en contact avec le noyau de butée 2, l'énergie cinétique du noyau mobile 3 est transmise par le carter 5 aux bornes électriques 19a, 19b, ce qui peut provoquer des réouvertures du contact électrique entre la plaquette de contact 18 et les bornes 19a, 19b qui se traduisent par la création d'un arc électrique. Or de telles réouvertures endommagent les bornes 19a, 19b et la plaquette de contact 18 par arrachement de matière via un phénomène d'électroérosion et perturbent l'électronique du véhicule.
Le document US2014/0202415 enseigne la réalisation d'un contacteur électromagnétique comprenant un noyau de butée fixé à la culasse. En outre, un élément élastique est positionné entre le noyau de butée et le capot portant les bornes électriques. Lors du choc du noyau mobile avec le noyau de butée, les vibrations sont transmises au capot et aux bornes via l'élément élastique, ce qui génère des réouvertures du contact électrique du fait du déplacement relatif des bornes par rapport à la plaquette de contact.
L'invention vise à remédier efficacement le premier inconvénient en proposant un contacteur électromagnétique de puissance, notamment pour un moteur électrique d'un démarreur de moteur à combustion interne, comportant :
- une culasse,
- un noyau mobile entre une position repos et une position finale,
- un noyau de butée,
- dans lequel ledit noyau mobile est en contact avec ledit noyau de butée en position finale, et
- ledit noyau de butée est mobile axialement par rapport à ladite culasse entre une position initiale et une position extrême.
Du fait du montage mobile du noyau de butée par rapport à la culasse, l'invention permet d'amortir le choc lors de l'impact du noyau mobile avec le noyau fixe, ce qui supprime les risques de réouverture du contact entre la plaquette de contact et les bornes électriques.
Selon une réalisation, un entrefer se forme entre le noyau de butée et la culasse varie lors du déplacement du noyau de butée. Cela permet que lors du déplacement de la position initiale vers la position extrême un flux magnétique entre ladite culasse et ledit noyau de butée génère une force de rappel permettant de ramener ledit noyau de butée vers la position initiale.
Selon un mode de réalisation, une surface du noyau de butée est en vis-à-vis d'une surface de la culasse et en ce que ces deux surfaces sont complémentaires.
Cela permet que dans la position initiale, les surfaces en vis-à-vis formant l'entrefer aient leur surface accolée pour éviter des pertes de flux.
Selon une réalisation, ledit noyau de butée comprend une surface radiale située en vis-à-vis d'une surface radiale de ladite culasse. On maximise ainsi l'effort de rappel généré par la culasse sur le noyau de butée lorsque ce dernier se trouve en position extrême.
Selon une réalisation, ledit contacteur comprend en outre une butée de retenue apte à retenir ledit noyau de butée.
Selon une réalisation, ledit contacteur comporte un capot portant des bornes électriques, ledit capot comprenant ladite butée de retenue.
Selon une réalisation, ledit contacteur comprend un bâti par rapport auquel ladite culasse est fixe, ledit bâti comprenant ladite butée de retenue.
Selon une réalisation, ladite butée de retenue est située à une distance axiale par rapport audit noyau de butée qui est supérieure à l'écart axial entre la position initiale et la position extrême dudit noyau de butée.
Selon une réalisation, un moyen élastique de rappel est monté entre ladite butée de retenue et ledit noyau de butée. Cela permet de faciliter le retour du noyau de butée en position initiale.
Selon une réalisation, ledit moyen élastique de rappel présente une forme torique. On limite ainsi la raideur de l'élément élastique sur les premiers instants de compression. L'invention a également pour objet un démarreur pour moteur thermique de véhicule automobile muni d'un contacteur électromagnétique de puissance tel que précédemment défini.
Selon une autre invention, l'invention vise à remédier efficacement au deuxième inconvénient en proposant un contacteur électromagnétique de puissance, notamment pour un moteur électrique d'un démarreur de moteur à combustion interne, comportant :
- une culasse,
- un noyau mobile entre une position de repos et une position finale, et - un noyau de butée,
- dans lequel ledit noyau mobile est en butée contre ledit noyau de butée en position finale,
- dans lequel ledit noyau de butée comprend une première partie mobile axialement par rapport à ladite culasse entre une position initiale et une position extrême et une deuxième partie fixe par rapport à ladite culasse.
Ainsi, du fait du montage mobile d'une partie du noyau de butée par rapport à la culasse, l'invention permet d'amortir le choc lors de l'impact du noyau mobile avec le noyau de butée, ce qui supprime les risques de réouverture du contact entre la plaquette de contact et les bornes électriques. Selon une réalisation, le déplacement entre la position initiale et la position extrême est réalisé de telle façon que le flux entre ladite partie fixe et ladite partie mobile dudit noyau de butée génère une force électromagnétique de rappel permettant de ramener ladite partie mobile vers la position initiale.
Selon une réalisation, ladite partie mobile comprend une surface axiale située en vis-à-vis d'une surface axiale de ladite partie fixe.
Selon une réalisation, ladite partie mobile comprend une surface radiale en vis-à-vis d'une surface radiale correspondante de ladite partie fixe formant butée de ladite partie mobile en position initiale.
Selon une réalisation, ledit contacteur comprend en outre une butée de retenue de ladite partie mobile en position extrême. Selon une réalisation, ledit contacteur comporte un capot portant des bornes électriques, ledit capot comprenant ladite butée de retenue.
Selon une réalisation, un élément d'amortissement est monté entre ladite partie mobile et ladite partie fixe dudit noyau de butée. Selon une réalisation, ledit élément d'amortissement est monté entre un rebord radial de ladite partie mobile et un rebord radial correspondant de la partie fixe.
Selon une réalisation, ledit contacteur comprend un support annulaire sur lequel est bobiné au moins une bobine, ledit support annulaire formant une butée de retenue de la partie mobile lors de son déplacement vers la position initiale.
Selon un mode de réalisation, l'élément d'amortissement se déforme lors de l'avancée de la partie mobile par rapport à la partie fixe et en ce le ressort de rappel de la tige de commande qui pousse directement ou indirectement par le biais de la plaquette de contact la partie mobile vers sa position initiale lorsque la ou les bobines ne sont plus alimentées.
Dans ce mode de réalisation lors du fonctionnement la partie mobile reste dans une position entre la position initiale et la position extrême incluse lors du fonctionnement du démarreur. Selon un autre mode de réalisation, l'élément d'amortissement est élastique et est agencé pour permettre de ramener la partie mobile et vers la position initiale lors du fonctionnement du démarreur. Dans ce cas, le ressort de
L'invention a également pour objet un démarreur pour moteur thermique de véhicule automobile muni d'un contacteur électromagnétique de puissance tel que précédemment défini.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention.
La figure 1A, déjà décrite, représente une vue schématique en coupe longitudinale partielle d'un contacteur électromagnétique selon l'état de la technique;
La figure 1 B, déjà décrite, représente une vue en coupe longitudinale d'un contacteur électromagnétique selon l'état de la technique;
La figure 2a est une vue en coupe longitudinale partielle d'un contacteur électromagnétique selon la présente invention à l'état repos ;
La figure 2b est une vue en coupe longitudinale partielle d'un contacteur électromagnétique selon la présente invention après impact entre le noyau mobile et le noyau de butée lorsque le noyau de butée se trouve en position extrême ;
La figure 2c est une vue en coupe longitudinale partielle d'un contacteur électromagnétique selon la présente invention après un retour du noyau de butée;
La figure 3a est un graphique représentant l'évolution, en fonction du temps, de l'entrefer magnétique entre le noyau mobile et le noyau de butée, de l'entrefer magnétique entre le noyau de butée et la culasse, ainsi que du courant dans le démarreur dans le cas d'un engagement dent contre dent du pignon du démarreur dans la couronne de démarrage du moteur thermique;
La figure 3b est un graphique représentant l'évolution, en fonction du temps, de l'entrefer magnétique entre le noyau mobile et le noyau de butée, de l'entrefer magnétique entre le noyau de butée et la culasse, ainsi que du courant dans le démarreur dans le cas d'un engagement direct du pignon du démarreur dans la couronne de démarrage du moteur thermique; La figure 4 est un graphique représentant l'évolution, en fonction du temps, du courant dans un démarreur équipé respectivement d'un contacteur selon l'état de la technique ou d'un contacteur selon la présente invention;
La figure 5a est une vue en coupe longitudinale partielle d'une variante de réalisation d'un contacteur électromagnétique selon la présente invention;
La figure 5b est une vue en coupe détaillée du moyen élastique de rappel utilisé dans la réalisation de la figure 5a.
La figure 6 est une vue en coupe longitudinale d'un contacteur électromagnétique illustrant un premier mode de réalisation de la présente invention ;
Les figures 7a et 7b sont des vues en coupe longitudinale illustrant des variantes de réalisation du noyau de butée en deux parties selon l'invention;
La figure 8 est une vue en coupe longitudinale d'un contacteur électromagnétique illustrant un deuxième mode de réalisation de la présente invention;
Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre.
Les figures 2a, 2b, et 2c, illustrent de manière schématique un contacteur 1 par exemple utilisé pour commander l'actionnement d'un moteur électrique d'un démarreur de moteur à combustion interne. Le contacteur 1 est doté d'un noyau de butée 2, d'un noyau mobile 3, tous deux en matériau ferromagnétique, et d'une culasse métallique 5 associée à un jeu de bobines 6. La culasse 5 ainsi que les bobines 6 sont fixes par rapport au bâti 9. Le noyau mobile 3 est apte à se déplacer axialement par rapport au bâti 9 entre une position, dite de repos, représentée sur la figure 2a, dans laquelle le noyau mobile 3 est dans une position éloignée du noyau de butée 2, et une position, dite finale représentée à la figure 2b, dans laquelle le noyau mobile 3 vient en contact avec le noyau de butée 2 suite à l'alimentation électrique du bobinage, notamment du jeu de bobines 6 générant un champ magnétique d'attraction du noyau mobile 3 vers le noyau de butée 2.
Par ailleurs, une extrémité arrière du noyau mobile 3 est reliée, via une tige de liaison (non représentée) à un levier pivotant qui entraîne le déplacement d'un lanceur de pignon du démarreur vers la couronne de démarrage du moteur thermique lorsque le noyau mobile 3 se déplace vers sa position finale.
L'autre extrémité du noyau mobile 3 agit sur une tige de commande 12 mobile entre une position dite de repos et une position dite position d'alimentation. Une plaquette de contact 13 est montée sur la tige de commande 12. Le passage en position d'alimentation de la tige de commande 12 provoque la mise en contact de la plaquette de contact 13 avec des bornes électriques 16 pour alimenter le moteur électrique du démarreur (non représenté). Les deux bornes 16 sont fixes par rapport au bâti 9 et sont installées dans un capot 17 en matériau électriquement isolant. Une des bornes 16 est destinée à être reliée à la borne positive de la batterie, tandis que l'autre borne est destinée à être reliée au moteur électrique du démarreur comme décrit par exemple dans le document FR2795884. Le noyau de butée 2 est mobile axialement par rapport au bâti 9 (et donc par rapport à la culasse 5) entre une position initiale dans laquelle le noyau de butée 2 est en appui contre la culasse 5 et une position extrême dans laquelle le noyau de butée 2 est éloigné de la culasse 5 suite au choc entre le noyau mobile 3 et le noyau de butée 2. Un entrefer peut donc se créer entre une surface radial du noyau de butée 2 et une surface radiale de la culasse 5. Afin d'optimiser l'effort magnétique de rappel généré par la culasse 5 sur le noyau de butée 2 suite à l'impact entre le noyau mobile 3 et le noyau de butée 2, une surface radiale du noyau de butée 2 est située en vis-à-vis d'une surface radiale de la culasse 5. En outre, le contacteur 1 comporte une butée arrière 18 ayant une fonction de retenue sécuritaire du noyau de butée 2. Cette butée 18 pourra être ménagée soit dans le capot 17 portant les bornes 16, soit dans le bâti 9 du contacteur 1 . Plus précisément, la butée 18 est située par rapport au noyau de butée 2 à une distance axiale L (cf. figure 2a) qui est supérieure à l'écart axial entre la position initiale et la position extrême du noyau de butée 2. On évite ainsi que le noyau de butée 2 puisse entrer en contact avec la butée 18 solidaire du bâti 9, ce qui pourrait provoquer des réouvertures du contact de puissance entre la plaquette de contact 13 et les bornes électriques 16. Autrement dit, la butée 18 permet de retenir le noyau de butée 2 dans le cas particulier correspondant à une anomalie de fonctionnement dans lequel le noyau de butée 2 se déplacerait au-delà de la position extrême. En fonctionnement, l'alimentation du jeu de bobines 6 provoque le déplacement axial du noyau mobile 3 suivant la flèche F3 vers sa position finale, lequel pousse axialement la tige de commande 12 vers sa position d'alimentation, ce qui va provoquer la mise en contact de la plaquette de contact 13 avec les bornes électriques 16. Comme on peut le voir sur la figure 2b, après impact du noyau mobile 3 contre le noyau de butée 2, le noyau de butée 2 subit un léger décollement de manière à passer de sa position initiale à sa position extrême. Le contacteur (les bobines, le noyau mobile et le noyau de butée etc ..) est adapté pour que dans le cas le plus défavorable, c'est-à-dire un choc maximal entre le noyau mobile et le noyau de butée, en position extrême le noyau de butée 2 n'entre pas en collision avec le bâti 9 via la butée de retenue 18 pour éviter une réouverture du contact entre la plaquette de contact 13 et les bornes électriques 16.
En outre, le déplacement du noyau de butée 2 de la position initiale vers la position extrême est tel que le flux magnétique entre la culasse 5 et le noyau de butée 2 génère une force magnétique de rappel suivant la flèche F4 permettant de ramener le noyau de butée 2 vers la position initiale dans laquelle le noyau de butée 2 est collé à la culasse 5. Cette force magnétique est obtenue par l'entrefer axial E1 entre le noyau de butée 2 et la culasse 5. Cet entrefer E1 s'étend entre les deux faces radiales du noyau de butée 2 et de la culasse 5 qui se situent en vis-à-vis l'une de l'autre.
Sous l'effet des efforts magnétiques, le déplacement du noyau de butée 2 s'arrête brutalement lorsqu'il rencontre la culasse 5 solidaire du bâti 9. Le noyau mobile 3 continue alors sa course dans la direction opposée à la plaquette de contact 13 et un entrefer E2 se créé à nouveau entre le noyau mobile 3 et le noyau de butée 2 (cf. figure 2c), ce qui génère un effort suivant la flèche F5 tendant à ramener le noyau mobile 3 en direction du noyau de butée 2.
Finalement, le système tendra à converger vers une position stable avec entrefers E1 , E2 nuls après plusieurs oscillations amorties. Les efforts magnétiques ont ainsi pour effet d'assurer le collage magnétique entre les deux parties mobiles (le noyau mobile 3 et le noyau de butée 2). Aucun effort susceptible de causer un déplacement des bornes 16 par rapport à la plaquette de contact 13 n'est transmis au bâti 9.
La figure 3a illustre ainsi l'évolution, en fonction du temps, des entrefers E1 et E2 ainsi que du courant démarreur dans le cas d'un engagement dent- contre-dent du pignon du démarreur dans la couronne de démarrage du moteur. On rappelle qu'un engagement dent-contre-dent correspond à une situation dans laquelle le pignon du démarreur s'entrechoque avec les dents de la couronne de démarrage avant d'engrener avec cette couronne de démarrage. Ces courbes ont été obtenues pour une masse du noyau de butée 2 de l'ordre de 100g, ainsi que pour un effort de rappel de la culasse 5 sur le noyau de butée 2 de l'ordre de 100 N.
On constate que le système a besoin de trois oscillations pour s'amortir entièrement. Il est à noter également que le recul maximum du noyau de butée 2 est de 0.27 mm, ce qui est bien inférieure à la distance axiale entre la butée de sécurité et le noyau de butée 2 en position de repos qui est ici de l'ordre de 0.5mm. Le retour du noyau mobile 3 est de l'ordre de 0.16mm puis il revient au collage magnétique. On constate également qu'il n'y a pas de réouverture de contact dans le circuit de puissance du démarreur.
La figure 3b illustre les courbes obtenues dans le cas d'un engagement direct correspondant à une situation dans laquelle le pignon du démarreur engrène avec la couronne du démarrage sans interférer avec les dents de la couronne de démarrage. On constate que le système a encore besoin de trois oscillations pour s'amortir et qu'il ne se produit pas de réouverture de contact. Toutefois, on observe un recul plus important du noyau de 0.4mm en raison de l'énergie cinétique du noyau mobile 3 qui est supérieure au cas dent contre dent.
La figure 4 met en évidence que dans des conditions identiques de fonctionnement, le courant dans le démarreur équipé d'un contacteur selon l'état de la technique présente une variation brusque liée à une réouverture du contact entre la plaquette 13 et les bornes 16, alors qu'il ne se produit aucune réouverture (évolution régulière du courant) dans le cas d'un contacteur réalisé selon la présente invention. Pour mettre en évidence les différences entre la courbe du contacteur selon l'état de la technique et la courbe du contacteur selon l'invention, un décalage temporel intentionnel entre ces deux courbes a été réalisé.
Suivant une variante de réalisation illustrée par les figures 5a et 5b, un moyen élastique 21 tel qu'un ressort ou un élastomère est installé entre le noyau de butée 2 et la butée de retenue 18. Cet ajout peut être envisagé dans le cas où l'effort de rappel magnétique de la culasse 5 sur le noyau de butée 2 n'est pas assez important et que le noyau de butée 2 vient en contact avec la butée de retenue 18. De préférence, le moyen élastique 21 présente une forme torique afin de ne pas présenter une raideur trop importante sur les premiers instants de compression. Le moyen élastique 21 est par exemple positionné dans une gorge circulaire 22 ménagée dans la butée de retenue 18, comme cela est illustré par la figure 5b. La gorge 22 présente un espace pour autoriser la déformation du moyen élastique 21 lorsque le moyen élastique 21 est soumis à l'effort appliqué par le noyau de butée 2 lors de l'impact. Selon une autre invention, tel que représenté sur la figure 8 qui est une vue en coupe longitudinale d'un contacteur 1 selon la présente invention par exemple utilisé pour commander l'actionnement d'un moteur électrique d'un démarreur de moteur à combustion interne. Le contacteur 1 d'axe X est doté d'un noyau de butée 2, d'un noyau mobile 3, tous deux en matériau ferromagnétique, et d'un carter métallique 5 dans lequel est agencé une culasse métallique 6 ainsi qu'un jeu de bobines 9a, 9b bobinées sur un support annulaire isolant 10. La culasse 6 ainsi que les bobines 9a, 9b sont fixes par rapport au carter 5 lequel est solidaire du bâti du démarreur destiné à être fixé sur le véhicule.
Le noyau mobile 3 est apte à se déplacer axialement par rapport à la culasse 6 entre une position, dite de repos, représentée sur la figure 8, dans laquelle le noyau mobile 3 est dans une position éloignée du noyau de butée 2, et une position, dite finale, dans laquelle le noyau mobile 3 vient en contact avec le noyau de butée 2 suite à l'activation du jeu de bobines générant un champ magnétique d'attraction du noyau mobile 3 vers le noyau de butée 2.
A cet effet, le jeu de bobines 9a, 9b comprend une bobine d'appel 9a et une bobine de contact maintien 9b. Les deux bobines 9a, 9b sont alimentées pour déplacer le noyau mobile 3 de sa position de repos à sa position finale puis le maintien en position finale du noyau est assuré par la seule bobine de maintien 9b, appelée aussi bobine de contact 9b de manière à limiter la consommation électrique. Une extrémité arrière du noyau mobile 3 est reliée, via une tige de liaison 1 1 , à un levier pivotant 14 qui entraîne le déplacement d'un lanceur de pignon du démarreur vers la couronne de démarrage du moteur thermique lorsque le noyau mobile 3 se déplace vers sa position finale. Un ressort dents-contre- dents 15 est comprimé en cas de non pénétration directe du pignon du lanceur (non représenté) dans la couronne de démarrage. La tige de liaison 1 1 et le ressort 15 sont montés à l'intérieur d'une cavité en matière électriquement isolante. Cette cavité est fermée par l'extrémité avant du noyau mobile 3 constituée par une rondelle.
L'autre extrémité du noyau mobile 3 agit sur une tige de commande 17 mobile entre une position dite de repos et une position dite position d'alimentation. Une plaquette de contact 18 est montée coulissante sur la tige de commande 17. Le passage en position d'alimentation de la tige de commande 17 provoque la mise en contact de la plaquette de contact 18 avec des bornes électriques 19a, 19b pour alimenter le moteur électrique du démarreur (non représenté).
Les deux bornes 19a, 19b sont fixes par rapport à la culasse 6 et sont installées dans un capot 22 en matériau électriquement isolant, qui est fixé par sertissage dans une partie avant du carter 5. Une des bornes 19a est destinée à être reliée à la borne positive de la batterie, tandis que l'autre borne 19b est destinée à être reliée au moteur électrique du démarreur comme décrit par exemple dans le document FR2795884. Un ressort d'écrasement 23, monté sur la tige de commande 17, est destiné à maintenir la plaquette de contact 18 en appui sur la butée lorsque la plaquette de contact 18 n'est pas en contact avec les bornes électriques 19a, 19b et à se comprimer lorsque la plaquette de contact 18 entre en contact avec les bornes électriques 19a, 19b. A cet effet, le ressort d'écrasement 23 précontraint est agencé entre un épaulement de la tige 17 et la plaquette de contact 18.
Par ailleurs, un ressort de rappel 24 agencé entre le capot 22 et une butée est destiné à faciliter le retour de la tige de commande 17 en position de repos lorsque les bobines 9a, 9b ne sont plus alimentées. Le noyau de butée 2 comprend une première partie mobile 31 axialement par rapport à la culasse 6 et une deuxième partie fixe 32 par rapport à la culasse 6. La première partie 31 est mobile entre une position initiale dans laquelle la partie mobile 31 est en appui contre la partie fixe 32 et une position extrême dans laquelle la partie mobile 31 est éloignée de la partie fixe 32 suite à un choc entre le noyau mobile 3 et le noyau de butée 2.
En l'occurrence, une surface axiale 25 de la partie mobile 31 est située en vis-à-vis d'une surface axiale 26 de la partie fixe 32. Un entrefer peut ainsi se créer entre le la partie mobile 31 et la partie fixe 32 du noyau de butée 2.
Par ailleurs, la partie mobile 31 comprend une surface radiale 27 située en vis-à-vis d'une surface radiale 28 correspondant de la partie fixe 32 formant butée de la partie mobile 31 en position initiale.
Le contacteur 1 comprend en outre de préférence une butée de retenue 29 de la partie mobile 31 en position extrême. Cette butée de retenue 29 pourra être ménagée dans le capot 22 portant les bornes 19a, 19b. En fonctionnement, l'alimentation du jeu de bobines provoque le déplacement axial du noyau mobile 3 suivant la flèche F1 vers sa position finale, lequel pousse axialement la tige de commande 17 vers sa position d'alimentation, ce qui va provoquer la mise en contact de la plaquette de contact 18 avec les bornes électriques 19a, 19b après compression des ressorts 23, 24. Après impact du noyau mobile 3 contre le noyau de butée 2, la partie mobile 31 subit un léger décollement de manière à passer de sa position initiale à sa position extrême. Le cas échéant, la partie mobile 31 du noyau de butée 2 est retenue en position extrême par la butée 29.
En outre, le déplacement de la partie mobile 31 de la position initiale vers la position extrême est tel que le flux magnétique entre la partie fixe et la partie mobile génère une force magnétique de rappel permettant de ramener la partie mobile 31 vers la position initiale dans laquelle la partie mobile 31 est collée à la partie fixe 32. Cette force magnétique est obtenue par l'entrefer entre la partie mobile 31 et la partie fixe 32 du noyau de butée 2. Sous l'effet des efforts magnétiques, le déplacement de la partie mobile 31 s'arrête lorsque la surface radiale 27 rencontre la surface radiale 28 correspondante de la partie fixe 32. Le noyau mobile 3 peut dans certaine circonstance se décoller du noyau de butée lors du choc entre le noyau mobile 3 et le noyau de butée 2, cependant le ressort d'écrasement de contact 23 maintien la plaquette de contact 18 en contact avec les bornes 19a , 19b. Ce choc n'entraîne donc de discontinuité électrique. Dans ce cas, après ce choc le noyau de butée continue alors sa course formant un entrefer entre le noyau mobile 3 et le noyau de butée 2, ce qui génère un effort tendant à ramener le noyau mobile 3 en direction du noyau de butée 2. Dans ce cas, le système tendra à converger vers une position stable avec entrefers nuls potentiellement après plusieurs oscillations amorties.
Selon un mode de fonctionnement le noyau mobile 3 va rester en contact avec le noyau buté 31 lors du choc. Lors du retour des deux noyaux vers la partie fixe 32, le ressort d'écrasement de contact 23 maintien la plaquette de contact 18 en contact avec les bornes 19a , 19b. Alternativement, comme cela est illustré par la figure 7a, la partie mobile 31 et la partie fixe 32 présentent des surfaces axiales 25, 26 situées en vis-à-vis l'une de l'autre. En outre, la partie mobile 31 comporte un rebord annulaire 37 s'étendant vers l'extérieur de la partie mobile 31 destiné à venir en appui contre la face radiale de la partie fixe 32 tournée vers les bornes 19a, 19b, lorsque la partie mobile 31 est en position initiale.
En variante, les surfaces 25, 26 en vis-à-vis l'une de l'autre respectivement de la partie mobile 31 et de la partie fixe 32 présentent une forme inclinée dans le cas d'une découpe en biseau du noyau de butée 2 (cf. figure 7b). En l'occurrence, la pente est inclinée en direction du noyau mobile 3.
Dans le mode de réalisation de la figure 8, un élément d'amortissement 35 est monté entre la partie mobile 31 et la partie fixe 32 du noyau de butée 2. Cet élément d'amortissement 35 pourra prendre par exemple la forme d'un ressort ou d'une pièce en élastomère. L'élément d'amortissement 35 est monté entre un rebord radial 38 de la partie mobile 31 et un rebord radial 39 correspondant de la partie fixe 32. Le rebord radial 38 est situé sur une périphérie externe de la partie mobile 31 , tandis que le rebord radial 39 s'étend depuis une périphérie interne de la partie fixe 32. Le support annulaire 10 forme en outre une butée de retenue de la partie mobile 31 lors de son déplacement vers la position initiale.
Dans ce cas, en fonctionnement, après impact du noyau mobile 3 contre le noyau de butée 2, la partie mobile 31 se déplace en position extrême en comprimant l'élément d'amortissement 35.
Selon un mode de réalisation non représenté, le noyau de butée et le noyau fixe comporte chacune une face radiale apte à venir en contact. Par exemple, l'élément d'amortissement forme une partie uniquement du pourtour et en ce que la partie mobile 31 ou le noyau mobile 3 comprend sur la portion sans élément d'amortissement un épaulement pour venir en contact avec la surface radiale respectivement du noyau mobile ou de la partie mobile. Dans ce mode de réalisation le rebord 39 joue alors un rôle de butée à l'aller de la partie mobile 31 lorsque cette dernière se déplace en position extrême afin de limiter la compression de l'élément d'amortissement pour augmenter sa durée de vie.
Dans le mode de réalisation ou l'élément d'amortissement est élastique, la décompression de l'élément d'amortissement 35 a tendance à ramener la partie mobile 31 en position initiale. La partie mobile 31 est arrêtée dans sa position initiale par le support de bobines 10 qui joue ainsi un rôle de butée de retour.
Dans le mode de réalisation ou l'élément d'amortissement n'est pas élastique mais uniquement amortisseur, c'est la tige de commande ou la plaquette lorsque le noyau mobile 3 retourne vers sa position initiale (c'est-à-dire lorsque les bobines ne sont plus alimentée) qui en contact avec la partie mobile pousse la partie mobile vers la position initiale.
La figure 1 b est un schéma qui met en évidence que dans des conditions identiques de fonctionnement, le courant dans le démarreur équipé d'un contacteur 1 selon l'état de la technique présente une variation brusque liée à une réouverture du contact entre la plaquette de contact 18 et les bornes 19a, 19b. En revanche, du fait de l'amortissement du choc entre le noyau mobile 3 et le noyau de butée 2 assuré par le déplacement relatif de partie mobile 31 par rapport à la partie fixe 32, le courant évolue de façon régulière dans le cas d'un contacteur 1 réalisé selon la présente invention. On évite ainsi les réouvertures intempestives du contact électrique entre la plaquette de contact 18 et les bornes électriques 19a, 19b. Pour mettre en évidence les différences entre la courbe du contacteur selon l'état de la technique et la courbe du contacteur selon l'invention, un décalage temporel intentionnel entre ces deux courbes a été réalisée entre 0 ampère et 400 ampère.
Bien entendu, la description qui précède a été donnée à titre d'exemple uniquement et ne limite pas le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les différents éléments par tous autres équivalents.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Contacteur (1 ) électromagnétique de puissance, notamment pour un moteur électrique d'un démarreur de moteur à combustion interne, comportant :
- une culasse (5),
- un noyau mobile (3) entre une position repos et une position finale,
- un noyau de butée (2),
- dans lequel ledit noyau mobile (3) est en contact avec ledit noyau de butée (2) en position finale, et
- ledit noyau de butée (2) est mobile axialement par rapport à ladite culasse (5) entre une position initiale et une position extrême.
2. Contacteur selon la revendication 1 , dans lequel un entrefer entre le noyau de butée et la culasse varie lors du déplacement du noyau de butée.
3. Contacteur selon la revendication 1 ou la revendication 2 dans lequel une surface du noyau de butée est en vis-à-vis d'une surface de la culasse et en ce que ces deux surfaces sont complémentaires.
4. Contacteur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit noyau de butée (2) comprend une surface radiale située en vis-à-vis d'une surface radiale de ladite culasse (5).
5. Contacteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel ledit contacteur comprend en outre une butée de retenue (18) apte à retenir ledit noyau de butée (2).
6. Contacteur selon la revendication 5, dans lequel ledit contacteur comporte un capot (17) portant des bornes électriques (16), ledit capot (17) comprenant ladite butée de retenue (18).
7. Contacteur selon la revendication 5, dans lequel ledit contacteur comprend un bâti (9) par rapport auquel ladite culasse (5) est fixe, ledit bâti (9) comprenant ladite butée de retenue (18).
8. Contacteur selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, dans lequel ladite butée de retenue (18) est située à une distance axiale par rapport audit noyau de butée (2) qui est supérieure à l'écart axial entre la position initiale et la position extrême dudit noyau de butée (2).
9. Contacteur selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, dans lequel un moyen élastique de rappel (21 ) est monté entre ladite butée de retenue (18) et ledit noyau de butée (2).
10. Contacteur selon la revendication 9, dans lequel ledit moyen élastique de rappel (21 ) présente une forme torique.
1 1 . Démarreur pour moteur thermique de véhicule automobile muni d'un contacteur électromagnétique de puissance selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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Citations (3)

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DE1887812U (de) * 1964-02-20 Binder Magnete "Villmgcn (Schwarzw ) Elektromagnet
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