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EP2288805A2 - Dispositif de demarrage pour moteur a combustion interne - Google Patents

Dispositif de demarrage pour moteur a combustion interne

Info

Publication number
EP2288805A2
EP2288805A2 EP09745943A EP09745943A EP2288805A2 EP 2288805 A2 EP2288805 A2 EP 2288805A2 EP 09745943 A EP09745943 A EP 09745943A EP 09745943 A EP09745943 A EP 09745943A EP 2288805 A2 EP2288805 A2 EP 2288805A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
phase
contactor
contact element
inductor
electrical contact
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP09745943A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP2288805B1 (fr
Inventor
Nicolas Labbe
Stéphane PLAIDEAU
Yannick Parvery
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Original Assignee
Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Equipements Electriques Moteur SAS filed Critical Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Publication of EP2288805A2 publication Critical patent/EP2288805A2/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP2288805B1 publication Critical patent/EP2288805B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • F02N15/06—Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof the gearing including disengaging toothed gears the toothed gears being moved by axial displacement
    • F02N15/067—Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof the gearing including disengaging toothed gears the toothed gears being moved by axial displacement the starter comprising an electro-magnetically actuated lever
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/54—Contact arrangements
    • H01H50/541—Auxiliary contact devices
    • H01H50/543—Auxiliary switch inserting resistor during closure of contactor
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • 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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    • F02N2300/104—Control of the starter motor torque

Definitions

  • the invention relates in particular to a starting device for an internal combustion engine, especially a motor vehicle, comprising: a launcher arranged to start the internal combustion engine, in particular by means of a ring gear,
  • a contactor having a longitudinal axis and having first and second electrical contact elements arranged to control the power supply of the electric motor for it to operate successively in a first phase of pre-rotation and a second phase of full power , each of the first and second contact elements being in particular movable along the longitudinal axis between an open state and a closed state.
  • the invention also relates to a rotating electrical machine, including a starter or a reversible alternator of a motor vehicle, comprising such a device.
  • FIG. 1 which is an axial sectional view, shows a starting device 1 for an internal combustion engine of a motor vehicle mounted in a starter of the type described in WO 03/006824 to which reference will be made for more details.
  • This device 1 comprises an electric motor M having, on the one hand, a rotor 2, also called an armature, rotatable about an axis X-X, and on the other hand, a stator 3, also called inductor, around the rotor 2.
  • This stator 3 comprises a metal yoke 31 on which are fixed in one embodiment several permanent magnets for forming an inductor.
  • this yoke carries a core 4, such as a sheet metal package provided with notches for setting up an inductor winding 5.
  • the rotor 2 comprises a rotor body 7, here in the form of a sheet-metal pack with notches, and an armature winding 8 wound in the notches of the rotor body 7.
  • This armature winding 8 forms, on either side of the rotor body 7, a front bun and a rear bun.
  • the rotor body 7 is carried by an armature shaft not referenced in Figure 1.
  • the axis of this shaft coincides with the axis X-X.
  • the rotor 2 is provided, at the rear, with a collector 12 with a plastic body carrying in known manner a plurality of contact pieces, here electrically conductive blades, electrically connected to the conductive elements, formed in the example considered by son alternatively by pins, the armature coil 8.
  • the collector 12 is carried by the armature shaft of the electric motor and is in this embodiment of the front type. In a variant, the collector is of the radial type as can be seen in JP 04 094 459 and also in the aforementioned WO 03/006824 and WO 02/5081.
  • At least one group of brushes is provided for the power supply of the armature winding 8, one of the brushes being connected to the ground of the device 1, and another of the brushes 13 being connected via a cable 13 'to a terminal 29' contactor 17.
  • the brushes are for example four in number, as in WO 02/50981, or more than four.
  • the starting device 1 further comprises a launcher 19 slidably mounted via complementary helically shaped grooves, on a drive shaft 18 driven in rotation about the axis XX by the rotor 2 when the motor M is electrically powered via the aforementioned brushes.
  • the shaft 18, which constitutes the output shaft of the starting device 1 coincides with the armature shaft of the electric motor M.
  • a speed reduction assembly 9 is interposed between the armature shaft of the rotor 2 and the drive shaft 18, in a manner known per se.
  • the launcher 19 comprises a gear 21 intended to engage on a drive member 33 of the combustion engine, that is to say to come into engagement with the drive member 33.
  • This drive member is for example a toothed start crown 33 secured to a plate rigidly connected or via a torsion damper to the crankshaft of the internal combustion engine of the vehicle.
  • the launcher 19 further comprises a driver 22 and a free wheel 10, here with rollers, interposed between a rear extension of the pinion 21 and a front extension of the driver 22 secured to the outer periphery of a radial flange that includes the coach 22 carrying a washer 23 in the back.
  • This washer 23 defines with the radial flange of the driver 22 a groove 24 to receive the end 25 of fingers of a fork 27.
  • This fork 27 is made for example by molding a plastic material.
  • the fork 27 is shaped to be actuated by the switch 17 to move the launcher 19 relative to the drive shaft 18, along the X-X axis, between a first working position in which the launcher 19 drives the motor. internal combustion of the motor vehicle through the pinion 21 meshing with the ring gear 33, and a second rest position in which the launcher 19 is disengaged from the ring gear 33.
  • the contactor 17 comprises a terminal 29 connected, via an electrical connection element, in particular a cable 130, and a switch 45, to a power supply of the vehicle, in particular to the positive terminal of a battery 26 of the vehicle. More specifically, the contactor 17 is in this embodiment an electromagnetic contactor implanted above the electric motor M.
  • the metal yoke 31 of the electric motor M is interposed between a metal front bearing 14, for example made of aluminum, and a metal rear bearing supporting the rear end of the armature shaft of the electric motor M.
  • the yoke 31 and the bearings front and rear belong to a housing to be fixed, here through the front bearing 14 on a fixed metal part of the motor vehicle. This casing is therefore connected to the mass of the motor vehicle.
  • the front bearing 14 is notched for the passage of the crown C and carries the front end of the shaft 18.
  • the contactor has a tank of ferromagnetic material (not referenced) closed at the front by a cover of electrically insulating material, here in plastic material. This hood carries electrically insulated terminals 29, 29 '
  • the tank of the contactor comprises a transverse bottom intended to be fixed on the front bearing 14 with screws.
  • the gear 9 comprises a base plate 90 interposed at its outer periphery between the bottom of the contactor tank and the front bearing 14 and at its inner periphery between the yoke 31 and the front bearing 14. Screws (not referenced) are used to fix the bottom of the tank of the contactor 17 to the front bearing 14 and the cylinder head with intercalation of the base plate 90 sandwiched.
  • This plate 90 carries an intermediate hinge support for the fork 27, made for example by molding a plastic material, comprising at its inner periphery 25 two fingers engaged in the groove 24 and at its outer periphery a hinge, here provided with an axis, for its connection with the end of a rod 62 mounted inside a movable core 65 that includes the switch 17.
  • the base plate 90 and the bottom of the contactor tank are perforated for the passage of the movable core 65.
  • a spring 64 said spring tooth against tooth, is housed in a blind hole of the movable core 65 and is mounted around the rod 62 also mounted in the blind hole of the movable core 65.
  • the rod is provided with an unreferenced head.
  • the contactor 17 also comprises a stationary core 72, of annular shape, made of ferromagnetic material.
  • the fixed core 72 is shouldered and has a cylindrical centering surface delimited by the shoulder for mounting a guide sleeve 2d. This sleeve 2d is thus centered at the rear by the fixed core 72 and at the front by the central opening of the bottom of the tank of the contactor 17.
  • the movable core 65 of cylindrical shape, is in intimate contact at its outer periphery with the inner periphery of the sleeve 2d.
  • This sleeve 2d is, on the one hand, at its front end in intimate contact at its outer periphery with the outer periphery of the central opening of the bottom of the contactor tank and on the other hand at its rear end in intimate contact with its inner periphery with the outer periphery of the centering surface, here cylindrical, of the fixed core 72 of annular shape.
  • the sleeve 2d is interposed axially between the bottom of the contactor tank and the fixed contact 72.
  • This sleeve 2d carries at its outer periphery an annular support 2c, here made of plastic, shaped to form a receiving groove of at least one coil 2a surrounded by the tank of the contactor 17 and intended to be connected to the terminal 29 and to the ground to generate a magnetic field.
  • the switch 45 controlled for example by the ignition key is closed, the coil coil 2a is electrically energized so that a magnetic field is generated and the movable core moves axially towards the fixed core 72.
  • the head of the rod 62 comes into contact with a pusher 68 guided by a central bore, unreferenced, that has the fixed core 62.
  • This pusher 68 here plastic, axially sliding door a movable contact, not referenced, in the form of a rectangular metal plate.
  • the movable contact comes into contact with the heads of the terminals 29, 29 'forming fixed contacts so that the electric motor is electrically powered notably via the cable 13' and the aforementioned brooms.
  • the movable core continues its axial stroke which ends after a third axial stroke by abutting the movable core 65 with the fixed contact 72 having for this purpose a frustoconical central portion comprising the central bore for the pusher 68.
  • This part central is delimited at its outer periphery by the centering surface for the sleeve 2d and the coil holder 2c.
  • the rear part of the movable core has a chamfer of complementary shape to that of the frustoconical central portion of the fixed core 72.
  • the pusher 68 also called control rod, is supported for mounting a spring (not referenced ), said contact pressure spring, implanted axially between the movable contact and said shoulder to allow during the third stroke, an axial displacement of the pusher 68 relative to the movable contact when it is in contact with the terminal heads 29 , 29 '.
  • This pressure spring is mounted around the pusher 68. It is the same for a second return spring implanted between the movable contact and the bottom of the cover of the contactor. This spring is less stiff than the contact pressure spring and exerts a force that recalls the moving contact in the direction of the fixed contact when the power supply of the coil or coils 2a is cut off.
  • the tooth against tooth spring 64 allows axial displacement of the movable core 68 when the pinion 21 abuts against the ring gear 33 without meshing therewith.
  • the pusher 68 forms a moving element with the movable contact 3 in the form of a plate.
  • Patent FR 2 174 421 also discloses an electromagnetic contactor for a motor vehicle electric starter.
  • This contactor comprises a mobile unit composed of a plunger core on which is fixed a rod carrying at one of its ends a sliding mounted contact plate.
  • This plate is initially supported, in particular by the action of springs, on contacts of an electrical circuit comprising a winding resistor so that, in a first startup phase, the starter rotates at a low speed. In a second start-up phase, this same contact plate closes an electrical circuit allowing the starter to deliver its maximum torque.
  • Patent FR 2 827 341 describes an electromagnetic contactor with a power resistor to allow pre-rotation of the launcher.
  • the patent application FR 2 881 479 describes a control device of a starter with an electric motor. This comprises an inductor winding with four windings forming two groups in parallel each of two windings in series.
  • a deferred electromagnetic switch is provided to allow, in a first phase, the activation of only one of the groups of windings and, in a second phase, the activation of the two groups of windings.
  • a starting device for a combustion engine in particular a motor vehicle, comprising:
  • a launcher arranged to start the combustion engine, in particular by means of a ring gear, an electric motor arranged to drive the launcher in rotation;
  • a contactor having a longitudinal axis and having first and second electrical contact elements arranged to control the power supply of the electric motor for it to operate successively in a first phase of pre-rotation and a second phase of full power , each of the first and second contact elements being in particular movable along the longitudinal axis between an open state and a closed state.
  • the invention aims in particular to solve the aforementioned drawback in a simple manner.
  • the invention thus relates to a starting device for a combustion engine, especially a motor vehicle, comprising:
  • a launcher arranged to start the combustion engine, in particular by means of a ring gear, an electric motor arranged to drive the launcher in rotation;
  • a contactor having a longitudinal axis and having first and second electrical contact elements arranged to control the power supply of the electric motor for it to operate successively in a first phase of pre-rotation and a second phase of full power each of the first and second contact elements being in particular movable along the longitudinal axis between an open state and a closed state,
  • the first contact element is carried, in particular with a possibility of sliding, by a movable support and in that the second contact element is guided in displacement in this support of the first contact element.
  • the first and second electrical contact elements can be easily arranged, if desired, in a single housing, which avoids having two contactor housings as described in particular in the patent application.
  • contactor is not substantially modified and that the maximum number of parts of a conventional electromagnetic contactor is retained.
  • the first and second electrical contact elements may, if desired, be controlled as a function of displacements of elements of the device, independently of predetermined time constants.
  • the torque developed by the electric motor is lower than that developed in the second phase of full speed.
  • the electric motor can already be at least partially supplied with an electric current for a contact winding of the contactor. This can, if necessary, result in a small rotation of the electric motor.
  • the contactor is advantageously arranged in such a way that, in the first pre-rotation phase, the first electrical contact element is in the closed state and the second electrical contact element is in the open state, and in the second phase at full speed, the first and second contact elements are in a closed state.
  • the contactor comprises a movable assembly arranged to move the launcher by means of a pivoting fork, the moving assembly comprising an actuating element arranged to cause the closing of the second electrical contact element.
  • the contactor according to the invention can thus have a small footprint.
  • the moving assembly of the contactor may comprise a movable core, the actuating element being movably mounted relative to this movable core against the force exerted by an element of elastic return, in particular a spring.
  • the second electrical contact element may be integral, in particular with the possibility of sliding, of a control rod and the actuating element of the moving assembly may be arranged to be applied against the control rod so as to being able to push the latter to cause the passage of the second electrical contact element from the open state to the closed state.
  • the contactor comprises a fixed core, and an elastic return element, in particular a spring, is interposed between the second contact element and the movable support of the first electrical contact element so as to to allow, at least when the first contact element is activated and before the activation of the second contact element, to apply the second electrical contact element against the fixed core of the contactor.
  • an elastic return element in particular a spring
  • the device comprises a first electrical terminal connected to an energy storage source, in particular a battery, a second intermediate power terminal and a third full power terminal.
  • an energy storage source in particular a battery
  • a second intermediate power terminal in particular a battery
  • a third full power terminal in particular a battery
  • the first contact element comes into contact with the first electrical terminal and the second terminal intermediate power and in the second phase of full speed, the second electrical contact element comes into contact with the first and third electrical terminals.
  • the first terminal connected to a source of energy storage can be staggered so as to allow the first and second contact elements to simultaneously bear on this first terminal, in particular at different heights of said terminal.
  • the device comprises a stator, or inductor, comprising an inductor winding, said inductor coil comprising at least first and second windings, and the contactor can be arranged to control, in the first pre-rotation phase, a power supply only of the first winding of the inductor winding, and in the second phase of full speed, a power supply of both the first and second windings of the inductor winding.
  • the device comprises at least one power resistor arranged in such a way that, in the first pre-rotation phase, the induction coil is electrically powered through the power resistor, in particular so as to limit the current peak in the electric motor and, in the second phase of full speed, the inductor coil is electrically powered by short-circuiting the power resistance.
  • the contactor is arranged so that the second electrical contact element is in the open state as long as the launcher is in the tooth against tooth position on the drive ring of the combustion engine.
  • the invention makes it possible in particular to reduce the torque peak as long as the launcher is in the tooth against tooth position on the ring gear, and thus to eliminate the risk of milling.
  • the invention may also make it possible to eliminate re-openings by return of the movable core which may appear in the case of a tooth against tooth position at the time of the conjunction (in which case a voltage drop due to the peak current of the motor electrical and a short circuit of a contact winding of this contactor can induce insufficient strength to allow the movable core to come to magnetic bonding).
  • the peak current is limited in the electric motor, which reduces the electrical wear of brushes present in the electric motor.
  • the limitation of the torque peak makes it possible to reduce the mechanical wear of the pinion against the ring gear.
  • At least one of the first and second electrical contact elements may comprise an electrically conductive wafer.
  • the device comprises: a stator, or else called an inductor, comprising an inductor winding, said inductor winding comprising at least first, second and third windings all electrically connected in parallel,
  • the contactor being arranged to control, in the first phase of pre-rotation, a power supply only of the first winding of the inductor winding, and in the second phase of full regime succeeding the first phase, a power supply of the first, second and third windings of the inductor winding.
  • the inductor comprises a winding with four windings in parallel, corresponding to four inductor channels, which allows cutting current peaks and torque significantly.
  • the invention also relates to a rotating electrical machine, including a starter or a reversible alternator of a motor vehicle, comprising a device as described above.
  • the invention also relates to a method for starting a combustion engine, particularly a motor vehicle, with the aid of a starting device provided with an electric motor whose power supply is controlled by first and second elements of electrical contact, the starting device further comprising a launcher adapted to engage a ring gear integral with the combustion engine, the method comprising the following steps:
  • the invention also relates to a starting device for a combustion engine, in particular a motor vehicle, comprising:
  • stator or inductor, comprising an inductor winding, said induction coil comprising at least first, second and third windings all electrically connected in parallel,
  • a rotor associated with said stator and having a longitudinal axis
  • a contactor arranged to control, in a first pre-rotation phase, a power supply only of the first winding of the inductor winding, and in a second full-power phase following the first phase, an electrical supply of the first, second and third windings of the inductor winding.
  • the control of the windings of the inductor winding can, if desired, be provided by switches, including electronic switches of the contactor. These switches comprise for example at least one transistor or thyristor.
  • control of the windings of the inductor winding can be ensured by the displacement of moving elements of the contactor.
  • the pre-rotation phase only part of the windings of the inductor winding is energized, for example the half or a quarter of the inductor coil, while in the second phase of full speed, all the windings of the inductor winding are fed.
  • the inductor winding may comprise four windings forming two groups in parallel each of two series windings.
  • the invention also relates to a starting device for a combustion engine, in particular a motor vehicle, comprising:
  • stator or inductor, comprising an inductor winding, said inductor winding comprising a plurality of windings, in particular all electrically connected in parallel,
  • a rotor associated with said stator and having a longitudinal axis
  • a contactor arranged to control, in a first pre-rotation phase, a power supply only of a part of the windings of the inductor winding, and in a second phase of full power following the first phase, an electrical supply of all the windings. of the inductive winding, the number of windings activated in the second phase being strictly greater or smaller than twice the number of windings activated in the first phase. For example, it is possible to activate a single winding in the first phase and six windings in the second.
  • the invention also relates to a starting device for a combustion engine, especially a motor vehicle, comprising:
  • stator or inductor, comprising an inductor winding, said inductor winding comprising more than four windings, in particular all electrically connected in parallel,
  • a rotor associated with said stator and having a longitudinal axis; a launcher which can be rotated by the rotor; a contactor arranged to control, in a first pre-rotation phase, a power supply only of a part of the windings of the inductor winding, and in a second phase of full power following the first phase, an electrical supply of all the windings. of the inductive winding, the number of windings activated in the second phase being equal to twice the number of windings activated in the first phase.
  • FIG. 1 represents, in axial section, a starting device according to the prior art
  • FIGS. 2 to 4 show, schematically and partially, three examples of an electric motor inductor winding of a starting device of the type of that of FIG. 1;
  • FIG. 5 schematically illustrates the evolution of the torque and current in FIG. function of the time during operation of the electric motor of FIG. 3,
  • FIG. 6 represents, schematically and partially, an electric starter motor according to another example of implementation of the invention
  • FIGS. 7 to 13 illustrate, schematically and partially, various stages of operation of FIG. an electric motor contactor according to an exemplary implementation of the invention
  • - Figures 14 and 15 are front views respectively showing the rear face of the movable contact facing away from the movable core of the contactor and the front face of the movable contact facing the movable core of the contactor
  • - Figure 16 is a view of the face of the rear face of the movable contact equipped with the support carrying the two electrical contact elements that comprises the contactor according to the invention without the third return spring;
  • Figure 17 is a perspective view corresponding to Figure 16 with only the first contact element and its return springs and maintaining contact pressure;
  • Figure 18 is a perspective view corresponding to Figure 14;
  • Figure 19 is a perspective view similar to Figure 17 with the two contact elements.
  • the inductor coil 5 comprises four windings 40 to 43 forming two groups in parallel each of two windings 40, 41 and 42, 43 in series.
  • the switch 17 comprises two switches 45 and 46.
  • the first switch 45 is connected in series with the two groups of windings 40, 41 and 42, 43, and the second switch 46 is connected in series with the windings 40, 41 and in parallel with the windings 42, 43.
  • the contactor 17 is arranged so that, in a pre-rotation phase, the switch 45 is closed and the switch 46 is opened in order to allow the electric supply by the battery 26 only of the windings 42, 43.
  • the invention makes it possible to reduce the torque peak as long as the launcher 19 is in the tooth against tooth position on the ring gear 33, and thus to eliminate the risk of milling, as explained below.
  • the switch 17 controls the power supply of all the windings.
  • the windings 40 to 43 are arranged all in parallel forming four parallel paths.
  • the switch 46 is arranged in series with the group of three windings 41 to 42 in parallel.
  • the parallel four-way inductor winding 5 serves to reduce, in addition to the peak torque, also the current peak, as illustrated schematically in FIG. 5.
  • the peak current can be divided by a factor of between 1 and 3, in particular by a factor of about 2.
  • the switch 17 comprises switches 45 and 46 of the electromechanical or mechanical type.
  • the switches 45 and 46 may be of electronic type, as illustrated in FIG. 4.
  • the switches 45 and 46 comprise transistors or thyristors, controlled by an electronic control module 47, for example a processor or a microcontroller.
  • the pre-rotation phase is controlled by a time-shifted operation of different windings of the inductor winding 5.
  • the induction coil 5 comprises a single winding supplied by the battery 26 via switches 45 and 46.
  • the inductor winding 5 is put in series with a power resistor 50.
  • the switch 45 is placed between the positive terminal 29 of the contactor 17 connected to the battery 26 and an intermediate power terminal 51 connected, in this case, to the power resistance 50.
  • the terminal 51 is connected to the channels that are activated in the first pre-rotation.
  • the switch 46 is placed, in parallel with the switch 45, between the terminal 29 connected to the battery 26 and a full power terminal 52 to be able, in this case, to bypass the power resistance 50.
  • the power resistor 50 is arranged between the intermediate power terminals 51 and full speed 52.
  • the switch 45 is closed and the 46 is open for supplying the inductor coil 5 through the power resistance 50 so as to reduce the peak torque.
  • the two switches 45 and 46 are closed and the power resistor 50 is short-circuited, which allows to supply the inductor coil 5 at full power.
  • FIGS. 7 to 13 A description of a contactor 17 in accordance with the invention, which may be associated for example with the induction coil 5 of the exemplary embodiments of FIGS. 2, 3 or 6, will now be described in greater detail with reference to FIGS. 7 to 13.
  • the tank and the cover of the contactor 17 as well as the guide sleeve of the mobile core 65 and the coil or coils and the support of the coil or coils have not been shown.
  • the starter housing is not shown. The shape of this case depends on the applications.
  • the switch 17 comprises a movable core 65 and a fixed core 72 as in FIG. 1.
  • the terminal 29 is retained.
  • the contactor 17 comprises first and second electrical contact elements 58 and 59, here in the form of rectangular metal plates, intended to define respectively the first and second switches 45 and 46.
  • the switch 17 further comprises a moving assembly 60, which as in FIG. 1 is arranged to move the launcher 19 via the pivoting fork 27, the moving assembly 60 comprising an actuating element 61 arranged to cause the closing the second electrical contact element
  • the actuating element 61 is provided with a rod 62 fixed at one end to the fork 27 and having at its opposite end a head 63.
  • the moving assembly 60 of the contactor 17 comprises a movable core 65, the actuating element 61 being mounted therein, movable with respect to this movable core 65 against the force exerted by a spring 64 with turns.
  • This spring 64 corresponds to the tooth against tooth spring of FIG.
  • This spring 64 is mounted, as in Figure 1, around the rod 62 of the actuating element 61 and is applied at one end against the head 63 thereof.
  • the mobile core 65 is movable in the contactor 17 by the action of a magnetic field generated by a coil, here not shown and visible in 2a in Figure 1, the switch 17.
  • This coil may comprise, if desired, a winding and a holding winding as in US 4,418,289 or alternatively a single winding. Note that the structure of the movable assembly 60 is retained, the moving assembly 60 differentiating from that of Figure 1 by the upper end of the fork 27 and the fact that the bottom of the blind hole of the movable core 65 consists of a washer. It all depends on the applications. In a variant, the assembly 60 is identical to that of FIG.
  • the second electrical contact element 59 is integral with a sliding possibility, a control rod 68, for example a plastic material, and the actuating element 61 of the mobile assembly 60 is arranged to be applied against the control rod 68 so as to push it to cause the passage of the second electrical contact element 59 from the open state to the closed state.
  • control rod 68 corresponds generally to the pusher of FIG. 1 and that the second electrical contact element 59 is in an embodiment identical to that of FIG. 1.
  • This second contact element 59 here consists of a plate rectangular shape.
  • the first contact element 58 is here of the same type as the second movable contact element and here consists of a metal plate of rectangular shape oriented at 90 ° with respect to the second contact 59 as visible in particular in Figures 7 to 13.
  • the size of the element 58 is different from the size of the element 59.
  • the elements 58 and 59 are of identical size.
  • the elements 58 and 59 are identical for better standardization.
  • the first contact element 58 is carried, with a sliding possibility, by a mobile support 70 and the second contact element 59 is guided in displacement in this support 70 of the first contact element 58 .
  • This arrangement makes it possible not to profoundly modify the contactor 17 and to keep the maximum number of parts of a standard contactor. The solution according to the invention is therefore economical.
  • this structure is duplicated at the level of the first contact element.
  • the spring 79 is a second contact pressure spring and the spring 78 a third return spring.
  • the stiffness of the contact pressure springs is greater than that of the corresponding return springs.
  • the support 70 comprises two guide branches 170 extending on either side of the second contact element 59, which as in the embodiment of Figure 1 abuts against the fixed core in the rest position of the contactor.
  • the contactor 17 comprises, as in FIG. 1 in the aforementioned manner, a fixed core 72, and a coil spring 73, also called a crushing spring, is interposed between the second contact element 59 and the mobile support 70 of the first contact element.
  • electrical device 58 so as to enable, at least when the first contact element is activated and before the activation of the second contact element, to apply the second electrical contact element 59 against the fixed core 72 of the contactor 17.
  • a second coil spring 74 is provided between the second contact element 59 and a shoulder 75 of the control element 68 to maintain, if appropriate, the second contact element 59 in the closed state.
  • the springs 73 and 74 are respectively the second return spring and the first contact pressure spring.
  • the stiffness of the springs 73, 74, 78, 79 depends on the applications.
  • the stiffness of the return springs 73 and 78 may be equal or different. It is the same with that of the contact pressure springs 74, 79.
  • the springs 73, 78 are identical, as are the springs 74, 79.
  • the second return spring 73 has a stiffness lower than that of the third return spring 78 and of course the contact pressure springs 74, 79.
  • coil springs are also called coil spring.
  • the number of fixed contacts is also duplicated.
  • each element 58, 59 is associated two fixed contacts.
  • the first contact element 58 is applied against the terminal heads 29 and 51 forming fixed contacts.
  • the second contact element 59 is applied against an electrical contact face 81 constituting a fixed contact, connected to the terminal 29, and against the head of a terminal 52 constituting another fixed contact.
  • the heads of the terminals 29, 51 are offset axially and circumferentially at 90 ° with respect to the head of the terminal 52 and to the face 81 as visible in FIGS. 9 to 13.
  • the switch 17 is arranged such that the second electrical contact element 59 is in the open state as long as the launcher 19 is in the tooth against tooth position on the drive ring gear 33 of the combustion engine.
  • the terminal 29 connected to the battery 26 is staggered so as to allow the first and second contact elements 58 and 59 to bear simultaneously on this terminal 29.
  • the terminal 29 has a structure staggered by the presence of a lug 80 offering an electrical contact face 81 (see in particular FIG. 8) at the same height as the full power terminal 52.
  • the terminals 29, 51, 52 and the lug 80 face 81 are carried by the cover, here not visible, the contactor.
  • This plastic cover of the type of that of Figure 1 is shaped accordingly. It is easily obtained by molding, the contactor tank being able to be preserved in the aforementioned manner.
  • the stepped structure can be obtained by machining terminal 29.
  • the first and second electrical contact elements 58 and 59 each comprise an electrically conductive wafer.
  • the winding of the coil of the contactor 17 is short-circuited once the first and second contact elements 58 and 59 are in the closed state, in particular to ensure the failure to reopen the mobile nucleus 65.
  • the contact elements 58 and 59 are in the open state, corresponding to the open state of the switches 45 and 46.
  • the moving assembly 60 moves back slightly toward the fixed core 72 under the effect of the magnetic field exerted by the coil or coils of the contactor.
  • the lower finger-shaped end 25 of the fork 27 is pressed against the radial flange of the driver 22.
  • the pinion 21 of the launcher 19 bears against tooth against tooth on the ring gear 33.
  • the movable core 65 moves back against the support 70 of the first electrical contact element 58, which support 70 is moved backwards. This rearward movement causes the closing of the first contact element 58 which bears on the heads of the terminals 29 and 51.
  • the terminal 51 is in an embodiment identical to the terminal 29 'of FIG.
  • the second contact element 59 remains pressed against the fixed core 72 thanks to the action of the return spring 73.
  • the support 70 advantageously made of plastic, comprises two arms 170 passing through the fixed core 72 as can be seen in FIGS. at 13.
  • the fixed core 72 comprises, as in FIG. 1, a frustoconical central portion 173 provided with a bore (not referenced) for guiding the pusher 68.
  • a shoulder 174 of transverse orientation relative to the axis of axial symmetry YY of the switch 17, connects the central portion 173 to the cylindrical bearing surface 172 of the sleeve referenced at 2d in Figure 1.
  • the scope 172 is axially oriented by relative to the axis YY and extends axially between the shoulder 174 and the outer peripheral shoulder 175 oriented transverse to the axis YY.
  • This shoulder 175 serves as aforesaid axial wedging support 2b of the coil 2a of Figure 1.
  • the arms 170 pass axially through the fixed core 72 in favor of a passage made in the strip of material delimited by the shoulder 174 and the centering surface 172.
  • the arms 170 are therefore intended to penetrate the inside the sleeve 2d of FIG.
  • the fixed core 72 differs from that of Figure 1 at these openings.
  • the movable core 65 cooperates in FIG. 10 with the free end of these arms 170 to axially move the support 70.
  • this core 72 has a housing 176 for mounting the extra thickness of the pusher 68 defining a shoulder a shoulder for the spring 74.
  • This housing 176 also serves for the housing of the spring 74 surrounding the pusher 68.
  • the pinion 21 of the launcher 19 remains in the tooth against tooth position with the ring gear 33.
  • the support 70 continues to move back, ie to move axially, with respect to the fixed core 72.
  • the mobile core 65 moves back and comes into contact with the fixed core 72.
  • the second contact element 59 remains pressed against the fixed core 72.
  • the pinion 21 of the launcher 19 engages in the ring gear 33 and the actuating element 61 moves back relative to the movable core 65.
  • the actuating element 61 pushes the control element 68 of the second contact element 59, which comes into contact with the terminal 52 and the terminal 80 of the terminal 29.
  • the switch 46 is then closed.
  • the actuating element 61 and the control rod 68 move back to an end position.
  • the spring 73 is further compressed.
  • Figures 7 to 19 show that the support 70 has a U-shape with two branches 170, diametrically opposed, and a bottom 180.
  • On either side of this bottom 180 has ( Figure 7) a first cylindrical boss 181 extending between the legs 170 for mounting and centering the spring 73 and a second boss 182 diameter stage for mounting and centering of the springs 79 and 78 ( Figure 7).
  • the shoulder formed by means of the diameter change of this second boss 182 serves, as best seen in FIGS. 16, 17, 19, with the axial wedging in one direction of a washer 190 held in place by a pin 191 traversing the free end of the boss 182.
  • the washer 190 limits the axial displacement of the contact element 58 to not compress the spring 78.
  • This element 58 in this embodiment, is identical to the second element 59 as best seen in Figures 16 and 19. These two elements are offset circumferentially 90 °, that is to say perpendicular to each other.
  • the spring 79 and the element 58 are thus implanted between the bottom 180 and the washer 190. An axial movement of the boss 182 with respect to the element 58 is possible and this against the force exerted by the spring 79 when the element 58 bears against the heads of terminals 29, 51.
  • This washer is immobilized by a pin passing through the free end of the pusher 68.
  • FIGS. 14, 15, 18 show at 200 the openings made in the fixed core 72 for the passage of the arms 170 of the support 70 made of plastics material.
  • notches 270 serve to pass the ends of the or the coils and the ends of the assemblies of the windings 40 to 43 implanted radially above the coil or reels in favor of the free space between the coil or the coil and the contactor tank as shown in Figure 1.
  • the support 70 may have a cylindrical shape of revolution, coaxial with the control rod 68 which can slide inside this cylinder.
  • the rod 68 is hollow and the support 70 can be arranged to engage in this rod 68.
  • the tank of the contactor 17 may be in one part as in Figure 1 or in several parts as described in WO 2004/088126.
  • These indentations 370 are cavities in which engage the notches of the casing of the tank as described in this document WO 2004/088126.
  • the starting device 1 can be mounted in an outgoing sprocket starter as described in the document JP 04 094 459 mentioned above.
  • the switch 17 is alternatively deported by being implanted at the rear of the starter as described in the document FR 2 843 427 with a return rod inserted between a first lever of the fork type 27 and a second lever associated with the movable core of the contactor.
  • the freewheel of the launcher is alternatively conical clutch type as in WO 03/006824 ( Figures 25 to 28).
  • starter housing is of the type described in WO 03/006824.

Landscapes

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de démarrage pour moteur à combustion, notamment de véhicule automobile, comportant : - un lanceur (19) agencé pour démarrer le moteur à combustion, notamment par l'intermédiaire d'une couronne (33), - un moteur électrique agencé pour entraîner en rotation le lanceur, - un contacteur (17) présentant un axe longitudinal (X) et comportant des premier et deuxième éléments de contact électrique (58, 59) agencés pour commander l'alimentation électrique du moteur électrique permettant à celui-ci de fonctionner successivement dans une première phase de pré-rotation et une deuxième phase de plein régime, chacun des premier et deuxième éléments de contact (58, 59) étant mobile suivant l'axe longitudinal entre un état ouvert et un état fermé, le premier élément (58) est porté, notamment avec une possibilité de coulissement, par un support mobile (70) et par le fait que le deuxième élément (59) est guidé en déplacement dans ce support du premier élément (58).

Description

« Dispositif de démarrage pour moteur à combustion interne, notamment de véhicule automobile et machine électrique tournante comportant un tel dispositif »
Domaine de l'invention
L'invention concerne notamment un dispositif de démarrage pour moteur à combustion interne, notamment de véhicule automobile, comportant : - un lanceur agencé pour démarrer le moteur à combustion interne, notamment par l'intermédiaire d'une couronne,
- un moteur électrique agencé pour entraîner en rotation le lanceur,
- un contacteur présentant un axe longitudinal et comportant des premier et deuxième éléments de contact électrique agencés pour commander l'alimentation électrique du moteur électrique permettant à celui-ci de fonctionner successivement dans une première phase de pré-rotation et une deuxième phase de plein régime, chacun des premier et deuxième éléments de contact étant notamment mobile suivant l'axe longitudinal entre un état ouvert et un état fermé.
L'invention a également pour objet une machine électrique tournante, notamment un démarreur ou un alternateur réversible de véhicule automobile, comportant un tel dispositif.
Etat de la technique
On a représenté sur la figure 1 , qui est une vue en coupe axiale, un dispositif de démarrage 1 pour moteur à combustion interne de véhicule automobile monté dans un démarreur du type de celui décrit dans le document WO 03/006824 auquel on se reportera pour plus de précisions. Ce dispositif 1 comprend un moteur électrique M doté, d'une part, d'un rotor 2, encore appelé induit, pouvant tourner autour d'un axe X- X, et d'autre part, d'un stator 3, encore appelé inducteur, autour du rotor 2.
Ce stator 3 comporte une culasse métallique 31 sur laquelle sont fixées dans un mode de réalisation plusieurs aimants permanents pour formation d'un inducteur. En variante cette culasse porte un noyau 4, tel qu'un paquet de tôles doté d'encoches pour la mise en place d'un bobinage inducteur 5.
Le rotor 2 comporte un corps de rotor 7, ici sous la forme d'un paquet de tôles doté d'encoches, et un bobinage d'induit 8 enroulé dans les encoches du corps de rotor 7.
Ce bobinage d'induit 8 forme, de part et d'autre du corps de rotor 7, un chignon avant et un chignon arrière.
Le corps de rotor 7 est porté par un arbre d'induit non référencé à la figure 1. L'axe de cet arbre est confondu avec l'axe X-X. Le rotor 2 est pourvu, à l'arrière, d'un collecteur 12 avec un corps en matière plastique portant de manière connue une pluralité de pièces de contact, ici des lames électriquement conductrices, connectées électriquement aux éléments conducteurs, formés dans l'exemple considéré par des fils en variante par des épingles, du bobinage d'induit 8. Le collecteur 12 est porté par l'arbre d'induit du moteur électrique et est dans ce mode de réalisation du type frontal. En variante le collecteur est du type radial comme visible dans le document JP 04 094 459 et également dans les documents WO 03/006824 précité et WO 02/5081.
Au moins un groupe de balais, dont l'un est visible en 13, est prévu pour l'alimentation électrique du bobinage d'induit 8, l'un des balais étant relié à la masse du dispositif 1 , et un autre des balais 13 étant relié via un câble 13' à une borne 29' contacteur 17. Les balais sont par exemple au nombre de quatre, comme dans le document WO 02/50981 , ou plus de quatre.
Les balais viennent frotter sur le collecteur 12 lorsque le rotor 2 est en rotation.
Le dispositif de démarrage 1 comporte en outre un lanceur 19 monté de manière coulissante, via des cannelures complémentaires de forme hélicoïdale, sur un arbre d'entraînement 18 entraîné en rotation autour de l'axe X-X par le rotor 2 lorsque le moteur M est alimenté électriquement via les balais précités.
Dans un mode de réalisation l'arbre 18, qui constitue l'arbre de sortie du dispositif de démarrage 1 , est confondu avec l'arbre d'induit du moteur électrique M.
En variante, comme représenté à la figure 1 , un ensemble réducteur de vitesses 9 est interposé entre l'arbre d'induit du rotor 2 et l'arbre d'entraînement 18, de manière connue en soi.
Le lanceur 19 comporte un pignon 21 destiné à s'engager sur un organe d'entraînement 33 du moteur à combustion, c'est-à-dire à venir en prise avec l'organe d'entraînement 33. Cet organe d'entraînement est par exemple une couronne dentée de démarrage 33 solidaire d'un plateau relié rigidement ou par l'intermédiaire d'un amortisseur de torsion au vilebrequin du moteur à combustion interne du véhicule. Le lanceur 19 comprend en outre un entraîneur 22 et une roue libre 10, ici à galets, intercalée entre un prolongement arrière du pignon 21 et un prolongement avant de l'entraîneur 22 solidaire de la périphérie externe d'un rebord radial que comporte l'entraîneur 22 portant à l'arrière une rondelle 23.
Cette rondelle 23 définie avec le rebord radial de l'entraîneur 22 une gorge 24 pour recevoir l'extrémité 25 en forme de doigts d'une fourchette 27.
Cette fourchette 27 est réalisée par exemple par moulage d'une matière plastique.
La fourchette 27 est conformée pour être actionnée par le contacteur 17 pour déplacer le lanceur 19 par rapport à l'arbre d'entraînement 18, suivant l'axe X- X, entre une première position de travail dans laquelle le lanceur 19 entraîne le moteur à combustion interne du véhicule automobile par l'intermédiaire du pignon 21 engrenant alors avec la couronne dentée de démarrage 33, et une deuxième position de repos dans laquelle le lanceur 19 est désengagé de la couronne dentée 33. Le contacteur 17 comprend une borne 29 reliée, via un élément de liaison électrique, notamment un câble 130, et un interrupteur 45, à une alimentation électrique du véhicule, notamment à la borne positive d'une batterie 26 du véhicule. Plus précisément le contacteur 17 est dans cet exemple de réalisation un contacteur électromagnétique implanté au dessus du moteur électrique M.
La culasse 31 métallique du moteur électrique M est intercalée entre un palier avant métallique 14, par exemple en aluminium, et un palier arrière métallique supportant l'extrémité arrière de l'arbre d'induit du moteur électrique M. La culasse 31 et les paliers avant et arrière appartiennent à un carter destiné à être fixé, ici par l'intermédiaire du palier avant 14 sur une partie métallique fixe du véhicule automobile. Ce carter est donc relié à la masse du véhicule automobile. Le palier avant 14 est échancré pour le passage de la couronne C et porte l'extrémité avant de l'arbre 18. Le contacteur présente une cuve en matériau ferromagnétique (non référencée) fermé à l'avant par un capot en matière électriquement isolante, ici en matière plastique. Ce capot porte à isolation électrique les borne 29, 29'
La cuve du contacteur comporte un fond transversal destiné à être fixé sur le palier avant 14 à l'aide de vis. Plus précisément, comme décrit dans le document FR 2 725 758 auquel on se reportera, le réducteur 9 comporte une plaque de base 90 intercalée à sa périphérie externe entre le fond de la cuve du contacteur et le palier avant 14 et à sa périphérie interne entre la culasse 31 et le palier avant 14. Des vis (non référencées) servent à fixer le fond de la cuve du contacteur 17 au palier avant 14 et à la culasse avec intercalation de la plaque de base 90 prise en sandwich.
Cette plaque 90 porte un support d'articulation intermédiaire pour la fourchette 27, réalisée par exemple par moulage d'une matière plastique, comprenant à sa périphérie interne 25 deux doigts engagées dans la gorge 24 et à sa périphérie externe une articulation, dotée ici d'un axe, pour sa liaison avec l'extrémité d'un tige 62 montée à l'intérieur d'un noyau mobile 65 que comporte le contacteur 17. La plaque de base 90 ainsi que le fond de la cuve du contacteur sont troués pour le passage du noyau mobile 65. Un ressort 64, dit ressort dent contre dent, est logé dans un trou borgne du noyau mobile 65 et est monté autour de la tige 62 montée également dans le trou borgne du noyau mobile 65. La tige est dotée d'une tête non référencée.
Le contacteur 17 comporte également un noyau fixe 72, de forme annulaire, en matériau ferromagnétique.
Le noyau fixe 72 est épaulé et comporte une portée cylindrique de centrage délimitée par l'épaulement pour le montage d'un manchon de guidage 2d. Ce manchon 2d est donc porté à centrage à l'arrière par le noyau fixe 72 et à l'avant par l'ouverture centrale du fond de la cuve du contacteur 17.
Ainsi le noyau mobile 65, de forme cylindrique, est en contact intime à sa périphérie externe avec la périphérie interne du manchon 2d. Ce manchon 2d est, d'une part, à son extrémité avant en contact intime à sa périphérie externe avec la périphérie externe de l'ouverture centrale du fond de la cuve du contacteur et d'autre part à son extrémité arrière en contact intime à sa périphérie interne avec la périphérie externe de la portée de centrage, ici cylindrique, du noyau fixe 72 de forme annulaire.
Le manchon 2d est intercalé axialement entre le fond de la cuve du contacteur et le contact fixe 72. Ce manchon 2d porte à sa périphérie externe un support annulaire 2c, ici en matière plastique, conformé pour former une gorge de réception d'au moins une bobine 2a entourée par la cuve du contacteur 17 et destinée à être reliée à la borne 29 et à la masse pour générer un champs magnétique. Lorsque l'interrupteur 45, piloté par exemple par la clé de contact est fermé, la bobine a bobine 2a est alimentée électriquement en sorte qu'il est engendré un champ magnétique et que le noyau mobile se déplace axialement en direction du noyau fixe 72.
Lors de ce déplacement, après rattrapage d'un jeu axial suite à une première course axiale, la tête de la tige 62 vient en contact avec un poussoir 68 guidé par un alésage centrale, non référencé, que présente le noyau fixe 62. Ce poussoir 68, ici en matière plastique, porte à coulissement axial un contact mobile, non référencé, sous la forme d'une plaquette métallique rectangulaire. Après un second rattrapage d'un jeu axial et une seconde course axiale, le contact mobile vient en contact avec les têtes des bornes 29, 29' formant des contact fixes en sorte que le moteur électrique est alimenté électriquement notamment via le câble 13' et les balais précités. Le noyau mobile poursuit sa course axiale qui se termine après une troisième course axiale par venue en butée du noyau mobile 65 avec le contact fixe 72 présentant pour ce faire une partie centrale de forme tronconique comportant l'alésage centrale pour le poussoir 68. Cette partie centrale est délimitée à sa périphérie externe par la portée de centrage pour le manchon 2d et le support de bobine 2c. On notera que la partie arrière du noyau mobile présente un chanfrein de forme complémentaire à celle de la partie centrale de forme tronconique du noyau fixe 72. Le poussoir 68, appelé également tige de commande, est épaulé pour montage d'un ressort (non référencé), dit ressort de pression de contact, implanté axialement entre le contact mobile et ledit épaulement pour autoriser lors de la troisième course, un déplacement axial du poussoir 68 par rapport au contact mobile lorsque celui-ci est en contact avec les têtes des bornes 29, 29'. Ce ressort de pression est monté autour du poussoir 68. Il en est de même d'un ressort second de rappel implanté entre le contact mobile et le fond du capot du contacteur. Ce ressort est moins raide que le ressort de pression de contact et exerce une force qui rappelle le contact mobile en direction du contact fixe lorsque l'alimentation électrique de la ou des bobines 2a est coupée. Il existe également un premier ressort de rappel (non référencé) implanté axialement entre la face avant du fond de la cuve du contacteur 17 et un épaulement du noyau mobile 68 pour rappeler le noyau mobile dans sa position initiale de repos.
Le contacteur 17, via son noyau mobile 65, permet donc, d'une part, un pivotement de la fourchette 27 et donc un déplacement du pignon 21 en direction de la couronne 33 et d'autre part d'alimenter électriquement le moteur électrique M. On notera que le ressort dent contre dent 64 autorise un déplacement axial du noyau mobile 68 lorsque le pignon 21 vient buté contre la couronne dentée 33 sans engrener avec celle-ci.
On notera que le poussoir 68 forme un équipage mobile avec le contact mobile 3 en forme de plaquette.
On connaît par le brevet FR 2 174 421 également un contacteur électromagnétique pour démarreur électrique de véhicule automobile. Ce contacteur comprend un équipage mobile composé d'un noyau plongeur sur lequel est fixé une tige portant à l'une de ses extrémités une plaquette de contact montée coulissante. Cette plaquette est initialement en appui, notamment par l'action de ressorts, sur des contacts d'un circuit électrique comprenant une résistance de bobinage de sorte que, dans une première phase de démarrage, le démarreur tourne à faible vitesse. Dans une deuxième phase de démarrage, cette même plaquette de contact ferme un circuit électrique permettant au démarreur de délivrer son couple maximum.
Le brevet FR 2 827 341 décrit un contacteur électromagnétique avec une résistance de puissance pour permettre une pré-rotation du lanceur. La demande de brevet FR 2 881 479 décrit un dispositif de commande d'un démarreur doté d'un moteur électrique. Celui-ci comprend un bobinage inducteur à quatre enroulements formant deux groupes en parallèle chacun de deux enroulements en série. Un interrupteur électromagnétique à action différée est prévu pour permettre, dans une première phase, l'activation seulement de l'un des groupes d'enroulements et, dans une deuxième phase, l'activation des deux groupes d'enroulements.
Par ailleurs des développements récents sur des moteurs Diesel ayant un couple résistant à froid élevé nécessitent des démarreurs pouvant produire un pic de couple élevé pour démarrer ce type de moteur. Cependant plus le pic de couple est élevé, plus le risque de fraisage entre un lanceur du démarreur et la couronne d'entraînement du moteur à combustion est élevé.
Pour résoudre ce problème on a proposé dans le document WO 03/00684, précité et conforme au préambule de la revendication 1 un dispositif de démarrage pour moteur à combustion, notamment de véhicule automobile, comportant :
- un lanceur agencé pour démarrer le moteur à combustion, notamment par l'intermédiaire d'une couronne, - un moteur électrique agencé pour entraîner en rotation le lanceur,
- un contacteur présentant un axe longitudinal et comportant des premier et deuxième éléments de contact électrique agencés pour commander l'alimentation électrique du moteur électrique permettant à celui-ci de fonctionner successivement dans une première phase de pré-rotation et une deuxième phase de plein régime, chacun des premier et deuxième éléments de contact étant notamment mobile suivant l'axe longitudinal entre un état ouvert et un état fermé.
Cette disposition donne satisfaction néanmoins elle nécessite de modifier la structure du contacteur.
Objet de l'invention
L'invention vise notamment à résoudre l'inconvénient précité de manière simple.
L'invention a ainsi pour objet un dispositif de démarrage pour moteur à combustion, notamment de véhicule automobile, comportant :
- un lanceur agencé pour démarrer le moteur à combustion, notamment par l'intermédiaire d'une couronne, - un moteur électrique agencé pour entraîner en rotation le lanceur, - un contacteur présentant un axe longitudinal et comportant des premier et deuxième éléments de contact électrique agencés pour commander l'alimentation électrique du moteur électrique permettant à celui-ci de fonctionner successivement dans une première phase de pré-rotation et une deuxième phase de plein régime, chacun des premier et deuxième éléments de contact étant notamment mobile suivant l'axe longitudinal entre un état ouvert et un état fermé,
- caractérisé par le fait que le premier élément de contact est porté, notamment avec une possibilité de coulissement, par un support mobile et par le fait que le deuxième élément de contact est guidé en déplacement dans ce support du premier élément de contact.
Grâce à l'invention, les premier et deuxième éléments de contact électrique peuvent être aisément disposés, si on le souhaite, dans un boîtier unique, ce qui permet d'éviter d'avoir deux boîtiers de contacteur comme décrit notamment dans la demande de brevet FR 2 881 479.
On appréciera que le contacteur n'est pas modifié de manière profonde et que l'on conserve le maximum de pièces d'un contacteur électromagnétique classique.
Les premier et deuxième éléments de contact électriques peuvent, si on le souhaite, être pilotés en fonction de déplacements d'éléments du dispositif, indépendamment de constantes de temps prédéterminées.
Dans la première phase de pré-rotation, le couple développé par le moteur électrique est plus faible que celui développée dans la deuxième phase de plein régime.
Eventuellement, à partir de l'enclenchement de la clé de contact du véhicule et avant la première phase de pré-rotation, le moteur électrique peut déjà être au moins en partie alimenté avec un courant électrique destiné à un enroulement d'appel du contacteur. Ceci peut, le cas échéant, résulter en une faible rotation du moteur électrique. Le contacteur est avantageusement agencé de manière à ce que, dans la première phase de pré-rotation, le premier élément de contact électrique est dans l'état fermé et le deuxième élément de contact électrique dans l'état ouvert, et dans la deuxième phase de plein régime, les premier et deuxième éléments de contact sont dans un état fermé.
De préférence, le contacteur comporte un ensemble mobile agencé pour déplacer le lanceur par l'intermédiaire d'une fourchette pivotante, l'ensemble mobile comprenant un élément d'actionnement agencé pour provoquer la fermeture du deuxième élément de contact électrique. Le contacteur selon l'invention peut ainsi présenter un encombrement réduit.
Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, l'ensemble mobile du contacteur peut comporter un noyau mobile, l'élément d'actionnement étant monté déplaçable par rapport à ce noyau mobile à rencontre de l'effort exercé par un élément de rappel élastique, notamment un ressort. Le deuxième élément de contact électrique peut être solidaire, notamment avec une possibilité de coulissement, d'une tige de commande et l'élément d'actionnement de l'ensemble mobile peut être agencé pour s'appliquer contre la tige de commande de manière à pouvoir pousser celle-ci pour provoquer le passage du deuxième élément de contact électrique de l'état ouvert à l'état fermé. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, le contacteur comporte un noyau fixe, et un élément de rappel élastique, notamment un ressort, est interposé entre le deuxième élément de contact et le support mobile du premier élément de contact électrique de manière à permettre, au moins lorsque le premier élément de contact est activé et avant l'activation du deuxième élément de contact, d'appliquer le deuxième élément de contact électrique contre le noyau fixe du contacteur.
De préférence, le dispositif comporte une première borne électrique reliée à une source de stockage d'énergie, notamment une batterie, une deuxième borne de puissance intermédiaire et une troisième borne de pleine puissance.
Avantageusement, dans la première phase de pré-rotation, le premier élément de contact vient en contact avec la première borne électrique et la deuxième borne de puissance intermédiaire et, dans la deuxième phase de plein régime, le deuxième élément de contact électrique vient en contact avec les première et troisième bornes électriques.
Le cas échéant, la première borne reliée à une source de stockage d'énergie peut être étagée de manière à permettre aux premier et deuxième éléments de contact de s'appuyer simultanément sur cette première borne, notamment à différentes hauteurs de ladite borne.
Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, le dispositif comprend un stator, ou inducteur, comportant un bobinage inducteur, ledit bobinage inducteur comprenant au moins des premier et deuxième enroulements, et le contacteur peut être agencé pour commander, dans la première phase de pré-rotation, une alimentation électrique seulement du premier enroulement du bobinage inducteur, et dans la deuxième phase de plein régime, une alimentation électrique à la fois des premier et deuxième enroulements du bobinage inducteur. En variante, le dispositif comporte au moins une résistance de puissance agencée de manière à ce que, dans la première phase de pré-rotation, le bobinage inducteur est alimenté électriquement à travers la résistance de puissance notamment de manière à limiter le pic de courant dans le moteur électrique et, dans la deuxième phase de plein régime, le bobinage inducteur est alimenté électriquement en court-circuitant la résistance de puissance.
De préférence le contacteur est agencé de manière à ce que le deuxième élément de contact électrique est dans l'état ouvert tant que le lanceur est en position dent contre dent sur la couronne d'entraînement du moteur à combustion. L'invention permet notamment de réduire le pic de couple tant que le lanceur est en position dent contre dent sur la couronne dentée, et ainsi de supprimer le risque de fraisage.
L'invention peut également permettre de supprimer des ré-ouvertures par retour du noyau mobile qui peuvent apparaître dans le cas d'une position dent contre dent au moment de la conjonction (cas dans lequel une chute de tension due au pic de courant du moteur électrique et une mise en court-circuit d'un enroulement d'appel de ce contacteur peuvent induire une insuffisance de force pour permettre le noyau mobile de venir au collage magnétique).
Dans la première phase, le pic de courant est limité dans le moteur électrique, ce qui permet de réduire l'usure électrique de balais présents dans le moteur électrique. La limitation du pic de couple permet de réduire l'usure mécanique du pignon contre la couronne dentée.
L'un au moins des premier et deuxième éléments de contact électrique peut comporter une plaquette électriquement conductrice.
Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, le dispositif comporte : - un stator, ou encore appelé inducteur, comportant un bobinage inducteur, ledit bobinage inducteur comprenant au moins des premier, deuxième et troisième enroulements tous mis électriquement en parallèle,
- un rotor, encore appelé induit, associé audit stator, et présentant un axe longitudinal, - le contacteur étant agencé pour commander, dans la première phase de pré-rotation, une alimentation électrique seulement du premier enroulement du bobinage inducteur, et dans la deuxième phase de plein régime succédant à la première phase, une alimentation électrique des premier, deuxième et troisième enroulements du bobinage inducteur. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, l'inducteur comporte un bobinage à quatre enroulements en parallèle, correspondant à quatre voies d'inducteur, ce qui permet une coupure des pointes de courant et de couple de manière importante.
L'invention a également pour objet une machine électrique tournante, notamment un démarreur ou un alternateur réversible de véhicule automobile, comportant un dispositif tel que décrit ci-dessus.
L'invention a encore pour objet un procédé pour démarrer un moteur à combustion, notamment de véhicule automobile, à l'aide d'un dispositif de démarrage pourvu d'un moteur électrique dont une alimentation électrique est commandée par des premier et deuxième éléments de contact électrique, le dispositif de démarrage comprenant en outre un lanceur apte à s'engager sur une couronne dentée solidaire du moteur à combustion, le procédé comportant les étapes suivantes :
- dans une première phase de pré-rotation, commander le fonctionnement du moteur électrique avec une puissance électrique limitée,
- puis dans une deuxième phase de plein régime débutant seulement lorsque le lanceur est engagé dans la couronne dentée au-delà de la position dent contre dent, commander le fonctionnement du moteur électrique en plein régime.
L'invention a encore pour objet un dispositif de démarrage pour moteur à combustion, notamment de véhicule automobile, comportant :
- un stator, ou inducteur, comportant un bobinage inducteur, ledit bobinage inducteur comprenant au moins des premier, deuxième et troisième enroulements tous mis électriquement en parallèle,
- un rotor associé audit stator, et présentant un axe longitudinal,
- un lanceur pouvant être entraîné en rotation par le rotor,
- un contacteur agencé pour commander, dans une première phase de prérotation, une alimentation électrique seulement du premier enroulement du bobinage inducteur, et dans une deuxième phase de plein régime succédant à la première phase, une alimentation électrique des premier, deuxième et troisième enroulements du bobinage inducteur.
La commande des enroulements du bobinage inducteur peut, si on le souhaite, être assurée par des interrupteurs, notamment électroniques, du contacteur. Ces interrupteurs comportent par exemple au moins un transistor ou un thyristor.
En variante, la commande des enroulements du bobinage inducteur peut être assurée par le déplacement d'éléments mobiles du contacteur.
Selon un exemple de l'invention, dans la phase de pré-rotation, une partie seulement des enroulements du bobinage inducteur est alimentée, par exemple la moitié ou un quart du bobinage inducteur, tandis que dans la deuxième phase de plein régime, tous les enroulements du bobinage inducteur sont alimentés.
Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, le bobinage inducteur peut comporter quatre enroulements formant deux groupes en parallèle chacun de deux enroulements en série.
L'invention a encore pour objet un dispositif de démarrage pour moteur à combustion, notamment de véhicule automobile, comportant :
- un stator, ou inducteur, comportant un bobinage inducteur, ledit bobinage inducteur comprenant une pluralité d'enroulements, notamment tous mis électriquement en parallèle,
- un rotor associé audit stator, et présentant un axe longitudinal,
- un lanceur pouvant être entraîné en rotation par le rotor,
- un contacteur agencé pour commander, dans une première phase de prérotation, une alimentation électrique seulement d'une partie des enroulements du bobinage inducteur, et dans une deuxième phase de plein régime succédant à la première phase, une alimentation électrique de la totalité des enroulements du bobinage inducteur, le nombre d'enroulements activés dans la deuxième phase étant strictement plus grand ou plus petit que le double du nombre d'enroulements activés dans la première phase. Par exemple, il est possible d'activer un seul enroulement dans la première phase et six enroulements dans la deuxième.
En variante, il est possible d'activer quatre enroulements dans la première phase et six dans la deuxième.
L'invention concerne encore un dispositif de démarrage pour moteur à combustion, notamment de véhicule automobile, comportant :
- un stator, ou inducteur, comportant un bobinage inducteur, ledit bobinage inducteur comprenant plus de quatre d'enroulements, notamment tous mis électriquement en parallèle,
- un rotor associé audit stator, et présentant un axe longitudinal, - un lanceur pouvant être entraîné en rotation par le rotor, - un contacteur agencé pour commander, dans une première phase de prérotation, une alimentation électrique seulement d'une partie des enroulements du bobinage inducteur, et dans une deuxième phase de plein régime succédant à la première phase, une alimentation électrique de la totalité des enroulements du bobinage inducteur, le nombre d'enroulements activés dans la deuxième phase étant égal au double du nombre d'enroulements activés dans la première phase.
Par exemple, il est possible d'activer trois enroulements dans la première phase et six dans la deuxième.
L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtrons à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'exemples de mise en œuvre non limitatifs de l'invention, et à l'examen des dessins annexés.
Description sommaire des dessins
- la figure 1 représente, en coupe axiale, un dispositif de démarrage selon l'art antérieur,
- les figures 2 à 4 représentent, schématiquement et partiellement, trois exemples de bobinage inducteur de moteur électrique d'un dispositif de démarrage du type de celui de la figure 1 , - la figure 5 illustre schématiquement l'évolution du couple et du courant en fonction du temps lors d'un fonctionnement du moteur électrique de la figure 3,
- la figure 6 représente, schématiquement et partiellement, un moteur électrique de dispositif de démarrage conforme à un autre exemple de mise en œuvre de l'invention, et - les figures 7 à 13 illustrent, schématiquement et partiellement, différentes étapes du fonctionnement d'un contacteur de moteur électrique conforme à un exemple de mise en œuvre de l'invention ;
- les figures 14 et 15 sont des vues de face montrant respectivement la face arrière du contact mobile tournée à l'opposé du noyau mobile du contacteur et la face avant du contact mobile tournée vers le noyau mobile du contacteur, - la figure 16 est une vue de la face de la face arrière du contact mobile équipée du support portant les deux éléments de contact électriques que comporte le contacteur selon l'invention sans le troisième ressort de rappel ;
- la figure 17 est une vue en perspective correspondante à la figure 16 avec seulement le premier élément de contact et ses ressorts de rappel et de maintient de pression de contact ;
- la figure 18 est une vue en perspective correspondant à la figure 14 ;
- la figure 19 est en vue en perspective analogue à la figure 17 avec les deux éléments de contact.
Descriptions de modes de réalisation
Dans les figures les éléments identiques ou similaires seront affectés des mêmes signes de références. On notera que dans les figures 7 à 1 1 on a représenté à la faveur d'encarts des positions à 90° pour mieux voir les éléments de contact décrits ci-après.
On va maintenant décrire différents exemples de réalisation du bobinage inducteur 5 conformément à l'invention.
Dans l'exemple illustré à la figure 2, le bobinage inducteur 5 comporte quatre enroulements 40 à 43 formant deux groupes en parallèle chacun de deux enroulements 40, 41 et 42, 43 en série.
Le contacteur 17 comporte deux interrupteurs 45 et 46.
Le premier interrupteur 45 est monté en série avec les deux groupes d'enroulements 40, 41 et 42, 43, et le deuxième interrupteur 46 est monté en série avec les enroulements 40, 41 et en parallèle avec les enroulements 42, 43.
Le contacteur 17 est agencé de manière à ce que, dans une phase de prérotation, l'interrupteur 45 soit fermé et celui 46 soit ouvert afin de permettre l'alimentation électrique par la batterie 26 seulement des enroulements 42, 43.
Autrement dit seule la moitié du bobinage inducteur 5 est activée. L'invention permet de réduire le pic de couple tant que le lanceur 19 est en position dent contre dent sur la couronne dentée 33, et ainsi de supprimer le risque de fraisage, comme expliqué plus loin.
Lorsque le lanceur 19 est engagé dans la couronne dentée 33 dans une deuxième phase de plein régime, au-delà de la position dent contre dent, le contacteur 17 commande l'alimentation électrique de l'ensemble des enroulements
40 à 43 du bobinage inducteur 5 pour provoquer le démarrage du moteur à combustion.
Dans cette deuxième phase de plein régime, les deux interrupteurs 45 et 46 sont à l'état fermé.
Dans un autre exemple de mise en œuvre de l'invention décrit en référence à la figure 3, les enroulements 40 à 43 sont disposés tous en parallèle formant quatre voies parallèles.
L'interrupteur 46 est disposé en série avec le groupe de trois enroulements 41 à 42 en parallèle.
Ainsi dans la première phase de pré-rotation, seul l'enroulement 43 est activé tandis que, dans la deuxième phase de plein régime, les quatre enroulements 40 à 43 sont tous activés.
Le bobinage inducteur 5 à quatre voies parallèle permet de réduire, outre le pic de couple, également le pic de courant, comme illustré schématiquement sur la figure 5.
En particulier, par rapport à un démarreur fonctionnant avec un seul contact de puissance, le pic de courant peut être divisé par un facteur compris entre 1 et 3, notamment par un facteur 2 environ. Dans les exemples décrits en référence aux figures 2 et 3, le contacteur 17 comporte des interrupteurs 45 et 46 de type électromécanique ou mécanique.
En variante, les interrupteurs 45 et 46 peuvent être de type électronique, comme illustré sur la figure 4. Par exemple, les interrupteurs 45 et 46 comportent des transistors ou des thyristors, contrôlés par un module électronique de commande 47, par exemple un processeur ou un microcontrôleur.
Dans les exemples qui viennent d'être décrits, la phase de pré-rotation est commandée par une mise en fonctionnement décalée dans le temps de différents enroulements du bobinage inducteur 5.
En variante, comme illustré sur la figure 6, le bobinage inducteur 5 comporte un unique enroulement alimenté par la batterie 26 via des interrupteurs 45 et 46.
Le bobinage inducteur 5 est mis en série avec une résistance de puissance 50. L'interrupteur 45 est placé entre la borne positive 29 du contacteur 17 reliée à la batterie 26 et une borne de puissance intermédiaire 51 reliée, dans le cas présent, à la résistance de puissance 50.
Lorsque plusieurs voies en parallèle 40 à 43 sont utilisées, la borne 51 est reliée aux voies qui sont activées dans la première de pré-rotation. L'interrupteur 46 est placé, en parallèle avec l'interrupteur 45, entre la borne 29 reliée à la batterie 26 et une borne électrique de plein régime 52 pour pouvoir, dans le cas présent, court-circuiter la résistance de puissance 50.
La résistance de puissance 50 est disposée entre les bornes de puissance intermédiaire 51 et de plein régime 52. Dans la première phase de pré-rotation, l'interrupteur 45 est fermé et celui 46 est ouvert permettant d'alimenter le bobinage inducteur 5 à travers la résistance de puissance 50 de manière à réduire le pic de couple.
Dans la deuxième phase de plein régime, encore appelée phase de pleine puissance, les deux interrupteurs 45 et 46 sont fermés et la résistance de puissance 50 est court-circuitée, ce qui permet d'alimenter le bobinage inducteur 5 en pleine puissance.
On va maintenant décrire plus en détail, en référence aux figures 7 à 13, un exemple de contacteur 17 conforme à l'invention, pouvant être associé par exemple au bobinage inducteur 5 des exemples de mise en œuvre des figures 2, 3 ou 6. Dans ces figures on a représenté que les éléments nécessaires à la compréhension de l'invention. On n'a pas représenté pour plus de clarté la cuve et le capot du contacteur 17 ainsi que le manchon de guidage du noyau mobile 65 et la ou les bobines et le support de la ou les bobines. De même le carter du démarreur n'est pas représenté. La forme de ce carter dépend des applications.
Le contacteur 17 comporte un noyau mobile 65 et un noyau fixe 72 comme à la figure 1. On conserve la borne 29.
Le contacteur 17 comprend des premier et deuxième éléments de contact électrique 58 et 59, ici en forme de plaquettes métalliques de forme rectangulaires, destinés à définir respectivement les premier et deuxième interrupteurs 45 et 46.
Le contacteur 17 comporte en outre un ensemble mobile 60, qui comme à la figure 1 est agencé pour déplacer le lanceur 19 par l'intermédiaire de la fourchette pivotante 27, l'ensemble mobile 60 comprenant un élément d'actionnement 61 agencé pour provoquer la fermeture du deuxième élément de contact électrique
59, comme cela sera mieux expliqué plus loin.
L'élément d'actionnement 61 est pourvu d'une tige 62 fixée à une extrémité à la fourchette 27 et présentant à son extrémité opposée une tête 63.
L'ensemble mobile 60 du contacteur 17 comporte un noyau mobile 65, l'élément d'actionnement 61 étant monté dedans, déplaçable par rapport à ce noyau mobile 65 à rencontre de l'effort exercé par un ressort 64 à spires.
Ce ressort 64 correspond au ressort dent contre dent de la figure 1.
Ce ressort 64 est monté, comme à la figure 1 , autour de la tige 62 de l'élément d'actionnement 61 et s'applique à une extrémité contre la tête 63 de celui-ci. Le noyau mobile 65 est déplaçable dans le contacteur 17 par l'action d'un champ magnétique généré par une bobine, ici non représentée et visible en 2a à la figure 1 , du contacteur 17. Cette bobine peut comporter, si on le souhaite, un enroulement d'appel et un enroulement de maintien comme dans le document US 4 418 289 ou, en variante, un seul enroulement. On notera que la structure de l'ensemble mobile 60 est conservée, l'ensemble mobile 60 se différentiant de celui de la figure 1 par l'extrémité supérieure de la fourchette 27 et par le fait que le fond du trou borgne du noyau mobile 65 est constitué par une rondelle. Tout cela dépend des applications. En variante l'ensemble 60 est identique à celui de la figure 1.
On notera que la cuve du contacteur 17 peut être conservée.
Le deuxième élément de contact électrique 59 est solidaire avec une possibilité de coulissement, d'une tige de commande 68, par exemple en matière plastique, et l'élément d'actionnement 61 de l'ensemble mobile 60 est agencé pour s'appliquer contre la tige de commande 68 de manière à pouvoir pousser celle-ci pour provoquer le passage du deuxième élément de contact électrique 59 de l'état ouvert à l'état fermé.
On notera que la tige de commande 68 correspond globalement au poussoir de la figure 1 et que le deuxième élément de contact électrique 59 est dans un mode de réalisation identique à celui de la figure 1. Ce deuxième élément de contact 59 consiste ici en une plaquette de forme rectangulaire.
On notera que le contact fixe 72 présente ici une forme identique à celui de la figure 1.
Le premier élément de contact 58 est ici du même type que le deuxième élément de contact mobile et consiste ici en une plaquette métallique de forme rectangulaire orientée à 90° par rapport au deuxième contact 59 comme visible notamment dans les figures 7 à 13.
Dans un mode de réalisation la taille de l'élément 58 est différente de la taille de l'élément 59. Dans une autre forme de réalisation les éléments 58 et 59 sont de taille identique. Avantageusement les éléments 58 et 59 sont identiques pour une meilleure standardisation.
Selon une caractéristique de l'invention, le premier élément de contact 58 est, porté, avec une possibilité de coulissement, par un support mobile 70 et le deuxième élément de contact 59 est guidé en déplacement dans ce support 70 du premier élément de contact 58. Cette disposition permet de ne pas modifier de manière profonde le contacteur 17 et de conservé le maximum de pièces d'un contacteur standard. La solution selon l'invention est donc économique.
On conserve en particulier la structure à ressort de pression de contact et à second ressort de rappel de la figure 1. On conserve également le premier ressort de rappel de la figure 1.
Selon une caractéristique on duplique cette structure au niveau du premier élément de contact.
Ainsi deux ressorts 78 et 79 sont prévus de part et d'autre du premier élément de contact 58, de manière conventionnelle. Le ressort 79 est un second ressort de pression de contact et le ressort 78 un troisième ressort de rappel.
La raideur de ces ressorts dépend des applications.
D'une manière générale la raideur des ressorts de pression de contact est supérieure à celle des ressorts de rappel correspondants.
Le support 70 comporte deux branches de guidage 170 s'étendant de part et d'autre du deuxième élément de contact 59, qui comme dans le mode de réalisation de la figure 1 vient en appui contre le noyau fixe en position de repos du contacteur. Le contacteur 17 comporte comme à la figure 1 de manière précitée un noyau fixe 72, et un ressort à spires 73, encore dit ressort d'écrasement, est interposé entre le deuxième élément de contact 59 et le support mobile 70 du premier élément de contact électrique 58 de manière à permettre, au moins lorsque le premier élément de contact est activé et avant l'activation du deuxième élément de contact, d'appliquer le deuxième élément de contact électrique 59 contre le noyau fixe 72 du contacteur 17.
Un deuxième ressort à spires 74 est prévu entre le deuxième élément de contact 59 et un épaulement 75 de l'élément de commande 68 pour maintenir, le cas échéant, le deuxième élément de contact 59 à l'état fermé. Les ressorts 73 et 74 sont donc respectivement le second ressort de rappel et le premier ressort de pression de contact.
La raideur des ressorts 73, 74, 78, 79 dépend des applications. La raideur des ressorts de rappel 73 et 78 peut être égale ou différente. Il en est de même de celle des ressorts de pression de contact 74, 79.
Dans un mode de réalisation les ressorts 73, 78 sont identiques, ainsi que les ressorts 74, 79.
Dans un autre mode préféré de l'invention le second ressort de rappel 73 présente une raideur inférieure à celle du troisième ressort de rappel 78 et bien entendu des ressorts de pression de contact 74, 79.
Ces ressorts à spires sont appelés également ressort à boudin.
On duplique également le nombre de contacts fixes.
Ainsi à chaque élément 58, 59 il est associé deux contacts fixes. Dans son état fermé ou état de repos, le premier élément de contact 58 s'applique contre les têtes de bornes 29 et 51 formant des contacts fixes.
Dans son état fermé, le deuxième élément de contact 59 s'applique contre une face de contact électrique 81 constituant un contact fixe, reliée à la borne 29, et contre la tête d'une borne 52 constituant un autre contact fixe.
Les têtes des bornes 29, 51 sont décalées axialement et circonférentiellement à 90° par rapport à la tête de la borne 52 et à la face 81 comme visible dans les figures 9 à 13.
Le contacteur 17 est agencé de manière à ce que le deuxième élément de contact électrique 59 est dans l'état ouvert tant que le lanceur 19 est en position dent contre dent sur la couronne d'entraînement 33 du moteur à combustion. La borne 29 reliée à la batterie 26 est étagée de manière à permettre aux premier et deuxième éléments de contact 58 et 59 de s'appuyer simultanément sur cette borne 29.
Dans l'exemple considéré, la borne 29 présente une structure étagée par la présence d'une cosse 80 offrant une face de contact électrique 81 (voir notamment figure 8) à la même hauteur que la borne de pleine puissance 52. Les bornes 29, 51 , 52 et la cosse 80 à face 81 sont portées par le capot, ici non visible, du contacteur.
Ce capot en matière plastique du type de celui de la figure 1 est conformé en conséquence. Il est aisément obtenu par moulage, la cuve du contacteur pouvant être conservée de manière précitée.
En variante, la structure étagée peut être obtenue par un usinage de la borne 29.
Les premier et deuxième éléments de contact électrique 58 et 59 comportent chacun une plaquette électriquement conductrice.
Le cas échéant, l'enroulement d'appel de la bobine du contacteur 17 n'est court-circuité qu'une fois les premier et deuxième éléments de contact 58 et 59 sont à l'état fermé notamment afin de s'assurer l'absence de réouverture par recul du noyau mobile 65.
On va maintenant décrire plus en détail, en référence aux figures 7 à 13, le fonctionnement du contacteur 17.
Phase de repos (figure 7)
Les éléments de contact 58 et 59 sont dans l'état ouvert, correspondant à l'état ouvert des interrupteurs 45 et 46.
Phase de rattrapage des jeux (figure 8)
L'ensemble mobile 60 recule légèrement vers le noyau fixe 72 sous l'effet du champ magnétique exercé par la ou les bobines du contacteur.
L'extrémité inférieure 25 en forme de doigts de la fourchette 27 vient s'appliquer contre le rebord radial de l'entraîneur 22.
Position Dent contre dent (figure 9)
Le pignon 21 du lanceur 19 vient en appui dent contre dent sur la couronne dentée 33.
Phase de fermeture du premier élément de contact électrique (figure 10) Le pignon 21 du lanceur 19 reste en position dent contre dent sur la couronne dentée 33.
Le noyau mobile 65 recule contre le support 70 du premier élément de contact électrique 58, lequel support 70 est déplacé en arrière. Ce déplacement en arrière provoque la fermeture du premier élément de contact 58 qui vient en appui sur les têtes des bornes 29 et 51. On notera que la borne 51 est dans un mode de réalisation identique à la borne 29' de la figure 1.
Le deuxième élément de contact 59 reste plaqué contre le noyau fixe 72 grâce à l'action du ressort de rappel 73. On notera que le support 70, avantageusement en matière plastique comporte deux bras 170 traversant le noyau fixe 72 comme visible dans les figures 7 à 13.
Plus précisément en se réfèrent à l'encart de la figure 8, le noyau fixe 72 comporte comme à la figure 1 une partie centrale 173 de forme tronconique dotée d'un alésage (non référencé) pour le guidage du poussoir 68. Un épaulement 174, d'orientation transversale par rapport à l'axe de symétrie axiale Y-Y du contacteur 17, relie la partie centrale 173 à la portée cylindrique 172 de centrage du manchon référencé en 2d à la figure 1. La portée 172 est d'orientation axiale par rapport à l'axe Y-Y et s'étend axialement entre l'épaulement 174 et l'épaulement 175 périphérique externe d'orientation transversale par rapport à l'axe Y-Y. Cet épaulement 175 sert de manière précitée au calage axial du support 2b de la bobine 2a de la figure 1.
Les bras 170 traversent axialement le noyau fixe 72 à la faveur chacun à la faveur d'un passage réalisé dans la bande de matière délimitée par l'épaulement 174 et la portée de centrage 172. Les bras 170 sont donc destinés à pénétrer à l'intérieur du manchon 2d de la figure 1.
Le noyau fixe 72 diffère donc de celui de la figure 1 au niveau de ces ouvertures.
Le noyau mobile 65 coopère dans la figure 10 avec l'extrémité libre de ces bras 170 pour déplacer axialement le support 70. Comme à la figure 1 ce noyau 72 présente un logement 176 pour le montage de la surépaisseur du poussoir 68 délimitant un épaulement un épaulement pour le ressort 74.
Ce logement 176 sert également au logement du ressort 74 entourant le poussoir 68.
Position de collage magnétique (figure 1 1 )
Le pignon 21 du lanceur 19 reste en position dent contre dent avec la couronne dentée 33. Le support 70 continue à reculer, c'est-à-dire à se déplacer axialement, par rapport au noyau fixe 72.
Le noyau mobile 65 recule et vient en contact avec le noyau fixe 72.
Le deuxième élément de contact 59 reste plaquée contre le noyau fixe 72.
Phase de fermeture du deuxième élément de contact électrique (figure 12)
Le pignon 21 du lanceur 19 s'engage dans la couronne dentée 33 et l'élément d'actionnement 61 recule par rapport au noyau mobile 65.
En reculant, l'élément d'actionnement 61 pousse l'élément de commande 68 du deuxième élément de contact 59, lequel vient en contact avec la borne 52 et la cosse 80 de la borne 29.
L'interrupteur 46 est alors fermé.
Position de fin de course (figure 13)
L'élément d'actionnement 61 et la tige de commande 68 reculent jusqu'à une position de fin de course.
Le ressort 73 est davantage comprimé.
Les figures 7 à 19 montrent que le support 70 présente une forme en U comportant deux branches 170, diamétralement opposées, et un fond 180. De part et d'autre ce fond 180 présente (figure 7) un premier bossage cylindrique 181 s'étendant entre les branches 170 pour le montage et le centrage du ressort 73 et un second bossage 182 étage en diamètre pour le montage et le centrage des ressorts 79 et 78 (figure 7). L'épaulement formé à la faveur du changement de diamètre de ce second bossage 182 sert, comme mieux visible dans les figures 16, 17, 19, au calage axial dans un sens d'une rondelle 190 maintenue en place par une goupille 191 traversant l'extrémité libre du bossage 182. Ainsi la rondelle 190 limite le déplacement axial de l'élément de contact 58 pour ne pas comprimer le ressort 78. Cet élément 58, dans ce mode de réalisation, est identique au second élément 59 comme mieux visible dans les figures 16 et 19. Ces deux éléments sont décalés circonférentiellement de 90°, c'est-à-dire perpendiculaire l'un par rapport à l'autre.
Le ressort 79 et l'élément 58 sont donc implantés entre le fond 180 et la rondelle 190. Un mouvement axial du bossage 182 par rapport à l'élément 58 est possible et ce à rencontre de la force exercée par le ressort 79 lorsque l'élément 58 est en appui contre les têtes des bornes 29, 51.
Dans la position de repos l'extrémité libre du poussoir 68 est en appui sur le bossage 181.
Bien entendu de la même manière le déplacement axial de l'élément 59 est limité en direction des contact fixes 52, 80 par une rondelle référencée en 290 à la figure 7 et non référencée à la figure 1 , de manière analogue à la rondelle 190.
Cette rondelle est immobilisée par une goupille traversant l'extrémité libre du poussoir 68.
Dans les figures 14, 15, 18 on voit en 200 les ouvertures réalisées dans le noyau fixe 72 pour passage des bras 170 du support 70 en matière plastique.
On voit également en 270 des échancrures profondes réalisées dans le noyau fixe 72, plus précisément dans le disque périphérique que présente ce noyau fixe 72 à sa périphérie externe.
Ces échancrures 270, diamétralement opposées, servent au passage des extrémités de la ou les bobines ainsi que des extrémités des montages des enroulements 40 à 43 implantés radialement au dessus de la ou les bobine à la faveur de l'espace libre existant entre la ou les bobine et la cuve du contacteur comme visible à la figure 1.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de mise en œuvre qui viennent d'être décrits.
Par exemple, le support 70 peut présenter une forme cylindrique de révolution, coaxiale avec la tige de commande 68 qui peut coulisser à l'intérieur de ce cylindre. En variante encore, la tige 68 est creuse et le support 70 peut être agencé pour s'engager dans cette tige 68.
La cuve du contacteur 17 peut être en une seule partie comme à la figure 1 ou en plusieurs parties comme décrit dans le document WO 2004/088126.
C'est la raison pour laquelle on voit dans les figures 14 à 19 deux autres échancrures 370 diamétralement opposées réalisées également dabs le disque périphérique du noyau fixe 72. Ces échancrures sont décalées de 90° par rapport aux échancrures 370 et sont moins profondes.
Ces échancrures 370 sont des cavités dans lesquelles s'engagent des crantages de l'enveloppe de la cuve comme décrit dans ce document WO 2004/088126.
Bien entendu au lieu de faire appel à des rondelles 190, 290 on peut faire appel à des montages du type baïonnette comme décrit dans le document FR 2 895 143, l'extrémité libre du poussoir 68 et du bossage 182 étant conformée en conséquence.
Tout ceci est rendu possible grâce à l'invention qui conserve le maximum de pièces d'un contacteur classique.
On notera que l'écartement entre les branches 170 dépend de la largeur de l'élément 59 de forme rectangulaire. C'est la raison pour laquelle les éléments 58, 59 sont décalés de 90° ainsi que les contact fixes associes. Le dispositif de démarrage 1 peut être monté dans un démarreur à pignon sortant comme décrit dans le document JP 04 094 459 précité.
Le contacteur 17 est en variante déporté en étant implanté à l'arrière du démarreur comme décrit dans le document FR 2 843 427 avec une tige de renvoi intercalé entre un premier levier du type de la fourchette 27 et un deuxième levier associé au noyau mobile du contacteur.
La roue libre du lanceur est en variante du type à embrayage conique comme dans le document WO 03/006824 (figures 25 à 28).
En variante le carter du démarreur est du type de celui décrit dans le document WO 03/006824.

Claims

Revendications
1. Dispositif de démarrage (1 ) pour moteur à combustion, notamment de véhicule automobile, comportant :
- un lanceur (19) agencé pour démarrer le moteur à combustion, notamment par l'intermédiaire d'une couronne (33),
- un moteur électrique (2, 3) agencé pour entraîner en rotation le lanceur,
- un contacteur (17) présentant un axe longitudinal (X) et comportant des premier et deuxième éléments de contact électrique (58, 59) agencés pour commander l'alimentation électrique du moteur électrique permettant à celui-ci de fonctionner successivement dans une première phase de pré-rotation et une deuxième phase de plein régime, chacun des premier et deuxième éléments de contact (58, 59) étant mobile suivant l'axe longitudinal entre un état ouvert et un état fermé, -caractérisé par le fait que le premier élément de contact (58) est porté, notamment avec une possibilité de coulissement, par un support mobile (70) et par le fait que le deuxième élément de contact (59) est guidé en déplacement dans ce support du premier élément de contact.
2. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que le contacteur (17) est agencé de manière à ce que, dans la première phase de prérotation, le premier élément de contact électrique (58) est dans l'état fermé et le deuxième élément de contact électrique (59) dans l'état ouvert, et par le fait que, dans la deuxième phase de plein régime, les premier et deuxième éléments de contact sont dans l'état fermé.
3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le contacteur (17) comporte un ensemble mobile (60) agencé pour déplacer le lanceur (19) par l'intermédiaire d'une fourchette pivotante (27), l'ensemble mobile comprenant un élément d'actionnement (61 ) agencé pour provoquer la fermeture du deuxième élément de contact électrique (59).
4. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que l'ensemble mobile (60) du contacteur comporte un noyau mobile (65), l'élément d'actionnement (61 ) étant monté déplaçable par rapport à ce noyau mobile à rencontre de l'effort exercé par un élément de rappel élastique (64), notamment un ressort.
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le contacteur comporte un noyau fixe (72) et en ce que le noyau mobile (65) de l'ensemble mobile (60) est destiné à coopérer avec le support (70) traversant le noyau fixe (72).
6. Dispositif selon l'une des deux revendications précédentes, caractérisé par le fait que le deuxième élément de contact électrique (59) est solidaire, notamment avec une possibilité de coulissement, d'une tige de commande (68) et par le fait que l'élément d'actionnement de l'ensemble mobile (60) est agencé pour s'appliquer contre la tige de commande de manière à pouvoir pousser celle-ci pour provoquer le passage du deuxième élément de contact électrique de l'état ouvert à l'état fermé.
7. Dispositif selon l'une des deux revendications précédentes, le contacteur comportant un noyau fixe (72), caractérisé par le fait qu'un élément de rappel élastique, notamment un ressort, est interposé entre le deuxième élément de contact (59) et le support mobile (70) du premier élément de contact électrique de manière à permettre, au moins lorsque le premier élément de contact est activé et avant l'activation du deuxième élément de contact, d'appliquer le deuxième élément de contact électrique contre le noyau fixe (72) du contacteur.
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte une première borne électrique (29) reliée à une source de stockage d'énergie, notamment une batterie, une deuxième borne de puissance intermédiaire (51 ) et une troisième borne de pleine puissance (52), par le fait que, dans la première phase de pré-rotation, le premier élément de contact vient en contact avec la première borne électrique et la deuxième borne de puissance intermédiaire, et par le fait que, dans la deuxième phase de plein régime, le deuxième élément de contact électrique (59) vient en contact avec les première et troisième bornes électriques.
9. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que la première borne reliée à une source de stockage d'énergie est étagée de manière à permettre aux premier et deuxième éléments de contact de s'appuyer simultanément sur cette première borne.
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant un stator (3), ou inducteur, comportant un bobinage inducteur (5), ledit bobinage inducteur comprenant au moins des premier (40) et deuxième (42) enroulements, et par le fait que le contacteur est agencé pour commander, dans la première phase de pré-rotation, une alimentation électrique seulement du premier enroulement du bobinage inducteur, et dans la deuxième phase de plein régime, une alimentation électrique à la fois des premier et deuxième enroulements du bobinage inducteur.
11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant : - un stator (3), ou inducteur, comportant un bobinage inducteur (5), ledit bobinage inducteur comprenant au moins des premier (43), deuxième (41 ) et troisième (42) enroulements tous mis électriquement en parallèle,
- un rotor associé audit stator, et présentant un axe longitudinal, - un lanceur pouvant être entraîné en rotation par le rotor, un contacteur (17) agencé pour commander, dans une première phase de prérotation, une alimentation électrique seulement du premier enroulement (43) du bobinage inducteur, et dans une deuxième phase de plein régime succédant à la première phase, une alimentation électrique des premier, deuxième et troisième enroulements (41 , 42) du bobinage inducteur.
12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, comportant un stator (3), ou inducteur, comportant un bobinage inducteur (5), caractérisé par le fait que le dispositif comporte une résistance de puissance agencée de manière à ce que, dans la première phase de pré-rotation, le bobinage inducteur est alimenté électriquement à travers la résistance de puissance (50) notamment de manière à limiter le pic de courant dans le moteur électrique, et par le fait que, dans la deuxième phase de plein régime, le bobinage inducteur est alimenté électriquement en court-circuitant la résistance de puissance.
13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le contacteur est agencé de manière à ce que le deuxième élément de contact électrique est dans l'état ouvert tant que le pignon (21 ) du lanceur (19) est en position dent contre dent sur la couronne d'entraînement (33) du moteur à combustion.
14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'un au moins des premier et deuxième éléments de contact électrique comporte une plaquette.
15. Machine électrique tournante, notamment un démarreur ou un alternateur réversible de véhicule automobile, comportant un dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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