EP0012046A1 - Démarreur électrique pour moteurs à combustion interne, notamment de véhicules automobiles - Google Patents

Démarreur électrique pour moteurs à combustion interne, notamment de véhicules automobiles Download PDF

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EP0012046A1 EP79400763A EP79400763A EP0012046A1 EP 0012046 A1 EP0012046 A1 EP 0012046A1 EP 79400763 A EP79400763 A EP 79400763A EP 79400763 A EP79400763 A EP 79400763A EP 0012046 A1 EP0012046 A1 EP 0012046A1
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F02N15/02—Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof
    • F02N15/04—Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof the gearing including disengaging toothed gears
    • F02N15/06—Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof the gearing including disengaging toothed gears the toothed gears being moved by axial displacement
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors

Definitions

  • the present invention relates to an improvement to electric starters for internal combustion engines, in particular for motor vehicles, type starters comprising an electromagnetic braking device consisting of a fixed inductor circuit supplied simultaneously with the electric circuit of the starter and an induced element movable integral with a meshing element, the connection of the meshing element and the starter armature shaft being ensured by helical grooves in such a way that said meshing element can perform relative to the armature shaft a movement of axial displacement and rotation between a rest position and a working position in which, during operation, the pinion of the engagement element meshes with the ring gear of the motor to be started.
  • Such an electromagnetic braking device is known, in particular from French patent n ° 73.18923, device in which the movable armature element is in the form of a disc carrying four arms forming salient poles which cooperate with two pole pieces fixed in a magnetic carcass, this carcass being held in the starter support.
  • An inductor winding supplied simultaneously with the electric circuit of the starter, surrounds the fixed pole pieces so as to create a magnetic braking field.
  • the disadvantage of such a device is that the number of arms, forming the salient poles, being low kinetic energy, created by the angular displacement between the rest position of the engagement element and the position of least reluctance of the magnetic braking circuit, reaches a thief that does not effectively brake the engagement element and that in the working position, that is to say when the pinion is engaged don the crown gear, the magnetic force of axial support, in this working position can be very low if the disc, relative to the axis of the polar masses, is angularly between two arms forming the salient poles.
  • the invention aims to remedy this drawback and for this purpose relates to an improvement to electric starters of the type comprising an electromagnetic braking device consisting of a fixed inductor circuit, supplied simultaneously with the electric circuit of the starter and an element movable armature integral with a meshing element, characterized in that the movable armature element comprises a peripheral part folded down parallel to the axis of rotation of said armature element, which peripheral part comprises a first cylindrical zone made up of polar teeth capable of produce a magnetic braking ensuring an axial displacement of the meshing element and a second cylindrical zone forming a continuous ring of material, so that the meshing element is held axially in its working position as long as the starter is supplied .
  • the polar teeth of the induced movable element, integral with the engagement element have a width corresponding to a thief's polar arc such that the magnetic braking device has an angular position of least reluctance, the number of teeth being judiciously determined so that the nail traversed between the rest position and the position of least reluctance is as low as possible so that the value of the kinetic energy is less than the magnetic braking force.
  • the starter comprises, in a known manner, a support 1 (see FIG. 1), an armature shaft 2 journalling, by its meshing side, in a bearing 3 integral with the support 1, an armature 4 mounted on the shaft 2, a meshing element 5, comprising a pinion 5a and a sleeve 5b which, connected or pinion 5a, by means of a free wheel 5c, is capable of sliding by being screwed on the shaft 2, by helical grooves 2a.
  • a stop 6, which is supported at the end of the race, the engagement element 5 is arranged towards the end of the shaft 2.
  • the restoring force exerted by the spring 10 is transmitted to the engagement element 5 by means of the part 11 rotatably mounted on a bearing 9, so as to transmit said force to the induced movable element 7.
  • the role of the bearing 9 is to allow the rotation of the engagement element 5 while leaving the spring 10 immobile in rotation.
  • the induced movable element 7 comprises a peripheral part folded down parallel to the axis of rotation of said element, which peripheral part comprises a first cylindrical zone 7a made up of polar teeth 7b ( see Fig. 1 and 3) capable of producing magnetic braking ensuring axial displacement of the engagement element from the rest position to the working position, by means of the helical grooves 2a.
  • the peripheral part comprises a second cylindrical zone 7c (see fig. 1) forming a continuous ring of material, so that the engagement element 5 is kept axially in the working position as long as the starter is supplied, and consequently the inductor winding 13.
  • the meshing element 5 (see fig. 2) is immobilized in its stroke by the toothed crown 15 of the motor, that is to say if the teeth of the pinions 5a abut against those of the crown 15 the element d 'mesh 5 integral with the armature shaft 2, via the helical ccnnelures 2a, drives the pinion 5a in rotation, the torque developed by the armature being greater than the magnetic braking force.
  • the pinion 5a rotates until it enters the ring 15 by the action of the element 7, which ensures the centering of the peripheral zone 7c, forming a continuous ring of material, in the axis of the polar masses 12 and 12a.
  • the purpose of the clearance J o is to avoid rapid wear, by friction, of the faces in contact with the stop and the pinion, the toothed crown driving the pinion at a speed of rotation considerably greater than the speed of rotation of the armature.

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Abstract

démarreurs du type comportant un dispositif de freinage électromagnétique provoquant le déplacement axial d'un élément d'enrènement (5) dans la couronne dentée du moteur, caractérisé en ce que l'élément m'obile (7) du dispositf de freinage comporte une partie périphérique rabattue parallèlement à l'axe de rotation dudit élément, laquelle partie périphérique compte une première zone (7a) munie de dents polaires (7b) aptes à produire un déplacement axial de l'élément d'engrènement (5) et une seconde zone (7c) formant une couronne continue de matière pour maintenir l'élément d'engrènement dans sa position de travail tant que le démarreur est alimenté.

Description

  • La présente invention concerne un perfectionnement aux démarreurs électriques pour moteurs à combustion interne, notamment pour véhicules automobiles, démarreurs du typo comprenant un dispositif de freinage électromagnétique constitué d'un circuit inducteur fixe alimenté simultanément avec le circuit électrique du démarreur et d'un élément induit mobile solidaire d'un élément d'engrènement, la liaison de l'élément d'engrènement et de l'arbre d'induit du démarreur étant assurée par des cannelures hélicoïdales de façon telle que ledit élément d'engrènement puisse effectuer relativement à l'arbre d'induit un mouvement de déplacement axial et de rotation entre une position de repos et une position de travail dans laquelle, en cours de fonctionnement, le pignon de l'élément d'engrènement engrène avec la couronne dentée du moteur à démarrer.
  • Un tel dispositif de freinage électromagnétique est connu, notamment par le brevet français n° 73.18923, dispositif dans lequel l'élément induit mobile se présente sous la forme d'un disque portant quatre bras formant des pôles saillants qui coopèrent avec deux pièces polaires fixées dans une carcasse magnétique, cette carcasse étant maintenue dans le support du démarreur. Un enroulement inducteur, alimenté simultanément avec le circuit électrique du démarreur, entoure les pièces polaires fixesde manière à créer un champ magnétique de freinage.
  • L'inconvénient d'un tel dispositif est que le nombre de bras, formant les pôles saillants, étant peu élevé l'énergie cinétique, créée par le déplacement angulaire entre la position de repos de l'élément d'engrènement et la position de moindre réluctance du circuit de freinage magnétique, atteint une voleur qui ne permet pas de freiner efficacement l'élément d'engrènement et qu'en position de travail, c'est à dire lorsque le pignon est engagé dons la couronne dentée, la force magnétique de maintien axial, dans cette position de travail peut être très faible si le disque, par rapport à l'axe des masses polaires, se trouve angulairement entre deux bras formant les pôles saillants.
  • L'invention a pour but de remédier à cet inconvénient et concerne à cet effet un perfectionnement aux démarreurs électriques du type comprenant un dispositif de freinage électromagnétique constitué d'un circuit inducteur fixe, alimenté simultanément avec le circuit électrique du démarreur et d'un élément induit mobile solidaire d'un élément d'engrènement, caractérisé en ce que l'élément induit mobile comporte une partie périphérique rabattue parallèlement à l'axe de rotation dudit élément induit, laquelle partie périphérique comporte une première zone cylindrique constituée de dents polaires aptes à produire un freinage magnétique assurant un déplacement axial de l'élément d'engrènement et une deuxième zone cylindrique formant une couronne continue de matière, de manière que l'élément d'engrènenent soit maintenu axialement dans sa position de travail tant que le démarreur est alimenté.
  • Les dents polaires de l'élément mobile induit, solidaire de l'élément d'engrènement, ont une largeur correspondante à un arc polaire de voleur telle que le dispositif de freinage magnétique ait une position angulaire de moindre réluctance, le nombre de dents étant judicieusement déterminé pour que l'ongle parcouru entre la position repos et la position de moindre réluctance soit le plus faible possible de manière que la valeur de l'énergie cinétique soit inférieure à la force magnétique de freinage.
  • La description qui va suivre en regard des dessins annexés fera mieux comprendre comment l'invention peut être réalisée.
    • La figure 1 représente, en coupe partielle longitidinale, le perfectionnement selon l'invention du dispositif électromagnétique de freinage dans la position repos de l'élément d'engrènement.
    • La figure 2 représente le dispositif de la figure 1 dans la position d'engrènement, c'est à dire de travail.
    • La figure 3 est une vue en coupe du dispositif électromagnétique de freinage.
  • Le démarreur comporte, de façon connue, un support 1 (voir fig. 1), un arbre d'induit 2 tourillonnant, par son côté engrènement, dans un coussinet 3 solidaire du support 1, un induit 4 monté sur l'arbre 2, un élément d'engrènement 5, comprenant un pignon 5a et un manchon 5b qui, relié ou pignon 5a, par l'intermédiaire d'une roue libre 5c, est susceptible de coulisser en se vissant sur l'arbre 2, par l'intermédiaire des cannelures hélicoida- les 2a. Une butée 6, sur laquelle prend appui, en fin de course, l'élément d'engrènement 5, est disposée vers l'extrémité de l'arbre 2.
  • A l'intérieur du palier support 1, il est prévu deux pièces polaires 12 et 12a (voir fig. 1 et 3) fixées dans une carcasse magnétique 14, ladite carcasse étant maintenue dans le support 1 du démarreur. Un enroulement inducteur 13, entourant les pièces polaires 12, alimenté simultanément avec le circuit électrique (non représenté) du démarreur crée un champ magnétique qui, par l'intermédiaire de l'élément mobile induit 7, produit un freinage magnétique pendant la durée de l'alimentation de l'enroulement inducteur 13.
  • Un ressort de rappel 10, coaxial à l'élément d'engrènement 5, prend appui, d'une part, sur la face la du support 1 et d'autre part, sur une pièce 11 en forme de coupelle. La force de rappel exercée par le ressort 10 est transmise à l'élément d'engrènement 5 par l'intermédiaire de la pièce 11 montée rotative sur un coussinet 9, de manière à transmettre ladite force à l'élément mobile induit 7.
  • Le coussinet 9, a pour rôle de permettre la rotation de l'élément d'engrènement 5 tout en laissant le ressort 10 immobile en rotation.
  • Conformément à l'invention, et selon un mode préféré de réalisation l'élément mobile induit 7 comporte une partie périphérique rabattue parallèlement à l'axe de rotation dudit élément, laquelle partie périphérique comporte une première zone cylindrique 7a cons- tituéede dents polaires 7b (voir fig. 1 et 3) aptes à produire un freinage magnétique assurant un déplacement axial de l'élément d'engrènement de la position repos vers la position travail, par l'intermédiaire des cannelures hélicoïdales 2a. La partie périphérique comporte une deuxième zone 7c (voir fig. 1) cylindrique for- mont une couronne continue de matière, de manière que l'élément d'engrènement 5 soit maintenu axiolement dans la position travail tant que le démarreur est alimenté, et conséquemment l'enroulement inducteur 13.
  • Le fonctionnement du dispositif électromagnétique de freinage est le suivant :
    • Dès la mise sous tension du circuit électrique du démarreur, l'enroulement inducteur 13 est alimenté. Il en résulte que l'induit 4 du démarreur est sollicité en rotation en entrainant l'arbre 2, pendant que le champ magnétique crée dans les masses polaires fixes 12 et 12a, par l'enroulement 13 retient l'élément induit 7 dans sa position de moindre réluctance (voir fig. 3) et provoque, en conséquence, un blocage en rotation de l'élément d'engrènement 5, solidaire de,l'élément induit 7 (voir fig. 1). L'arbre 2 par sa rotation et par l'intermédiaire des cannelures hélicoïdales 2a provoque le déplacement axial de l'élément d'engrènement 5 suivant la flèche F (voir fige 1).
  • Si l'élément d'engrènement 5 (voir fig. 2) se trouve immobilisé dans sa course par lc couronne dentée 15 du moteur, c'est à dire si les dents du pignons 5a butent contre celles de la couronne 15 l'élément d'engrènenent 5 solidaire de l'arbre d'induit 2, par l'intermédiaire des ccnnelures hélicoïdales 2a, entraine le pignon 5a en rotation, le couple développé par l'induit étant supérieur à la force magnétique de freinage.
  • Le pignbn 5a tourne jusqu'à ce qu'il pénètre dons la couronne 15 par l'action de l'élément 7, qui assure le centrage de la zone périphérique 7c, formant une couronne continue de matière, dans l'axe des masses polaires 12 et 12a.
  • Pendant la phase d'entrainement en rotation de la couronne dentée 15, par le pignon 5a, l'élément d'engrènement se déplace axialement, par l'intermédiaire des cannelures hélicoïdales 2a, jusqu'à ce que le pignon 5a vienne en appui sur la butée 6. De ce fait la position de centrage de la zone périphérique 7e dans l'axe des masses polaires 12 et 12a est dépassée d'environ 0,5 millimètre dans le sens de la flèche F, ceci dans le but de créer un jeu J (voir fig. 2) entre le pignon 5a et la butée 6 lorsque le moteur ayant démarré, la couronne dentée 15 entraine le pignon 5a et que l'alimentation du démarreur n'a pas encore été coupée.
  • Le jeu J o pour but d'éviter une usure rapide, par frottement, des faces en contact de la butée et du pignon, la couronne dentée entrainant le pignon à une vitesse de rotation considérablement supérieure à la vitesse de rotation de l'induit.
  • Quand l'alimentation simultanée du démarreur et du dispositif électromagnétique de freinage est coupée, l'élément d'engrènement 5 revient à sa position de repos sous l'effet du ressort de rappel 10.
  • Il est bien entendu que des modifications peuvent être apportées à cette réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention, la valeur des angles de la figure 3 n'étant donnée qu'à titre indicatif. On pourra de même prévoir un nombre plus élevé de masses polaires 12 et d'enroulements inducteurs 13 de manière à obtenir si nécessaire un freinage plus important de l'élément d'engrènement 5.

Claims (2)

1 - Perfectionnement aux démarreurs électriques pour moteurs c combustion interne, notamment de véhicules automobiles, démarreurs du type comprenant un dispositif de freinage électromagnati- que constitué d'un circuit inducteur fixe, alimenté simultanément avec le circuit électrique du démarreur, et d'un élément induit mobile solidaire d'un élément d'engrènement, lequel dispositif électromagnétique de freinage provoque, d'une part, le déplacement axial de l'élément d'engrènement entre une position repos et une position travail, et d'autre part, le maintien axial dudit élément d'engrènement dans sa position travail tant que le circuit électrique du démarreur est alimenté, caractérisé en ce que l'élément mqbile induit (7) solidaire de l'élément d'engrènement (5) comporte une partie périphérique rabattue parallèlement à l'axe de rotation dudit élément induit, laquelle partie périphérique comporte une première zone cylindrique (7a) constituée de dents polaires (7b) aptes à produire un freinage magnétique assurant un déplacement axial de l'élément d'engrènement et une deuxième zone cylindrique (7c) formant une couronne continue de matière, de manière que l'élément d'engrènement (5) soit maintenu axialement dans sa position de travail tant que le démarreur est alimenté.
2 - Perfectionnement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les dents polaires (7b) de l'élément mobile induit, solidaire de l'élément d'engrènement (5) ont une largeur correspondante à un arc polaire de valeur telle que le dispositif de freinage magnétique ait une position angulaire de moindre réluctance, le nombre de dents (7b) étant judicieusement déterminé pour que l'angle parcouru entre la position repos et la position de moindre réluctance soit le plus faible possible de manière que la valeur de l'énergie cinétique soit inférieure à la force magnétique de freinage.
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