EP1613858B1 - Contacteur electromagnetique de commande d'un demarreur electrique - Google Patents

Contacteur electromagnetique de commande d'un demarreur electrique Download PDF

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EP1613858B1
EP1613858B1 EP04742368.6A EP04742368A EP1613858B1 EP 1613858 B1 EP1613858 B1 EP 1613858B1 EP 04742368 A EP04742368 A EP 04742368A EP 1613858 B1 EP1613858 B1 EP 1613858B1
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EP
European Patent Office
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fixed core
jacket
rib
core
contactor according
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP04742368.6A
Other languages
German (de)
English (en)
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EP1613858A2 (fr
Inventor
Frédéric TALON
Pierre Magnier
Christophe Gruet
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
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Publication date
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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
    • F02N15/00—Other power-operated starting apparatus; Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from groups F02N5/00 - F02N13/00
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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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
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H51/00—Electromagnetic relays
    • H01H51/02—Non-polarised relays
    • H01H51/04—Non-polarised relays with single armature; with single set of ganged armatures
    • H01H51/06—Armature is movable between two limit positions of rest and is moved in one direction due to energisation of an electromagnet and after the electromagnet is de-energised is returned by energy stored during the movement in the first direction, e.g. by using a spring, by using a permanent magnet, by gravity
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    • 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
    • H01H51/065—Relays having a pair of normally open contacts rigidly fixed to a magnetic core movable along the axis of a solenoid, e.g. relays for starting automobiles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/16—Magnetic circuit arrangements
    • H01H50/36—Stationary parts of magnetic circuit, e.g. yoke

Definitions

  • the contactor is generally constituted by an electromagnet actuating a plunger core, which on moving, closes an electrical circuit for the power supply of the electric motor, and pulls on an actuating lever which propels the pinion into the ring gear .
  • a motor vehicle starter (see figure 5 ) comprises a rotary electric motor M and an output shaft equipped with a drive pinion 1 of a ring gear C, rotationally fixed to the engine flywheel of the vehicle to start the combustion engine of the vehicle.
  • the pinion 1 is slidably mounted, via complementary splines, on the output shaft between a rest position in which it is disengaged from the ring gear, and an active working position in which it meshes with said ring gear.
  • the output shaft is rotated by the electric motor when it is electrically powered.
  • This shaft is distinct from the motor shaft M to the figure 6 as a gear reducer intervenes between the two shafts.
  • the output shaft is the motor shaft M.
  • the electric motor of the starter is also associated with a power contactor 2 with electromagnet disposed above the electric motor.
  • This contactor 2 comprises a tubular coil 2a carried by a support whose bottom constitutes a bearing 2c for guiding a movable core 2b.
  • This contactor 2 has a dual function of supplying the electric motor M with current, and moving the movable pinion 1 between the two positions of rest and work.
  • the excitation of the electromagnet is controlled for example by the actuation of the ignition key, which establishes the electrical circuit to the battery, following the closure of the main power circuit of the contactor.
  • the movable core 2b of the contactor 2 is mechanically connected by a mechanical link 4, comprising a control lever, to a launcher equipped with a freewheel transmission device.
  • Pinion 1 belongs to the launcher.
  • the fork-shaped control lever is pivotally mounted on an axle and the output shaft is rotatably mounted in a housing through bearings.
  • the casing is intended to be fixed on a fixed part of the vehicle and is open for the passage of the crown C. This casing thus serves to fix the starter on the engine of the vehicle.
  • the main power circuit of the contactor is provided with a pair of fixed contacts, and a movable contact 3 in the form of a bridge, which is secured to an actuating pusher intended to be displaced in translation by the mobile core during the excitation of the coil.
  • the pusher is intended to be displaced by the mobile core 2b after catching an axial clearance and a second return spring acts on the movable core to return the latter to the rest position.
  • a first return spring biases the movable contact assembly and push to an open position so as to provide an axial gap with the fixed contacts.
  • This rest position of the pusher is determined by contact of the movable contact 3 with a fixed nucleus pierced centrally for guiding the pusher with a shoulder for mounting a spring, said contact pressure spring, acting between this shoulder and the contact.
  • the fixed core is shouldered and has a centering surface for centering the support of the coil 2a.
  • a spring 5 said spring teeth against teeth, housed inside the movable core 2b and engaged with a rod connected by an axis at the upper end of the fork-shaped control lever for coupling this mobile core lever 2b.
  • the contactor of cylindrical general shape, is located near the electric motor, extending parallel to the latter. It is fixed on the housing above which supports the output shaft and the pinion slidably mounted on this shaft. In known manner the housing also carries the cylinder head of the electric motor M closed by a rear bearing for the rotational mounting of the electric motor shaft M. The housing carries a front bearing for the rotational mounting of the output shaft extending the shaft of the electric motor M with the intervention of a bearing between the ends of these trees.
  • the contactor comprises a fixed portion of magnetic material, and a cover of insulating material and comprising the connection terminals connected to the fixed contacts.
  • the fixed part of the contactor is composed of a bowl-shaped yoke, shaped to be attached to the housing, and the fixed core separated from the movable core by an axial air gap.
  • the tubular coil coaxially surrounds the movable core with a slight radial clearance, and is housed inside the vessel.
  • the movable core under the action of the second return spring is in the spaced position relative to the fixed core when the coil is not energized.
  • the mobile core moves by magnetic attraction towards the fixed core in a first step against the force return of the first return spring.
  • the movable core moves the pusher against the force exerted by the second and the first return springs.
  • This first return spring is of greater stiffness than the second return spring and has a lower stiffness than the contact pressure spring.
  • the spring 5 is compressed to allow the closing of the fixed contacts and to supply the electric motor, which then turns the pinion so that it enters the crown C
  • the structure of the magnetic circuit of such a contactor is well known, for example from the document DE 101 55 103 or by the document FR A 2,795,884 supra.
  • the fixed core 10 of the contactor is generally immobilized in rotation with respect to the fixed vessel 11 by one or more deformations of the side wall of the vessel, so as to constitute notches 12 which become embedded in cavities 13 formed in the periphery or behind the fixed core 10.
  • indelicate manipulation of the tank may cause a risk of separation of the assembly.
  • the vessel is made in three parts, which do not form a subset.
  • the cover 14 must also be locked in rotation relative to the tank 11 to support a certain torque C clamping on the connection terminals.
  • the notches 12a provided for this purpose are also made by deformation of the material of the end of the tank 11, followed by insertion into cavities 13a of the cover 14. After exceeding a certain tightening torque on the cover 14 , the latter can undergo a beginning of rotational movement with a risk of exhaust of the notches 12a. This case may occur in case of insufficient mechanical rigidity of a tank obtained by stamping from a sheet of thin thickness (0.5 to 1.5mm). The risk of ovalization of the tank under the action of a large torque is then possible, and the rotational immobilization function of the vessel is no longer ensured.
  • the object of the invention is to overcome the aforementioned drawbacks, and to realize a starter contactor having a tank constituting a subassembly manipulable and transportable mechanical strength reinforced, irrespective of the tightening torque exerted on the connection terminals.
  • the device according to the invention is characterized by the characterizing part of claim 1.
  • said rib ensures both the wedging of the various parts of the tank and the crimping of the casing on the fixed core following local deformations exerted on the reduced diameter of the necking delimiting the rib.
  • the presence of the rib at the end of the envelope of the contactor ensures both a stable maintenance of the shell and the washer inside the casing, and a stiffening of the tank 11 avoiding any deformation due to the rotational torque exerted on the hood during tightening of the connection terminals.
  • the rib can serve as centering the fixed core so that one can reduce the amount of material thereof.
  • the hood is a pressure cap acting on the fixed core, which acts on the shell.
  • the main fixed core is provided with radial cavities in which the notches of the casing are embedded during the crimping operation.
  • the cover comprises at least one axial tenon intended to engage in a notch of the fixed core during the assembly of the cover on the end of the envelope.
  • the notch for receiving the tenon may be confused with a cavity of the fixed core. After assembly, additional notches are made on the end of the casing for immobilization in rotation of the insulating cover.
  • the movable core 18 is in the rest position so that the axial gap between the fixed core 10 and the movable core 18 is maximum.
  • the tank 11 is made of several elements, comprising a bell-shaped metal envelope, a ferrule 16 internal cylindrical mild steel, and a washer 17 of magnetic material acting as additional fixed core.
  • the casing 15 of cylindrical shape, has a bottom 115 centrally perforated for passage of the core 18. This bottom is of transverse orientation relative to the axis XX of the contactor CT and is configured to form centrally at its inner periphery a protuberance 116 the axial direction directed away from the washer 17.
  • the protuberance 116 is annular.
  • this envelope 15 is obtained economically by deep drawing.
  • the axis XX constitutes the axis of the coil 22, the movable core 18 and the pusher 101 intended to be displaced by the movable core 18 via an inner washer 103 secured to the core 18.
  • the contact pressure spring 102 is seen in the first return spring, namely the cutoff spring, in 121 the second return spring and in the springs teeth against teeth.
  • All these springs here are helical springs.
  • the washer 103 of the movable core 18 closes a cavity terminated by a bottom open centrally for the passage of the rod 117 connected by the axis 118 to the control lever not shown.
  • the spring teeth against teeth 5 is supported on this bottom and on a shouldered end of the rod18.
  • a cup 120 is fixed, here by crimping, on the movable core 18. This cup serves to support one of the ends of the second return spring 121.
  • the protuberance 116 serves to support the other end of the spring 121 so that the envelope has an additional function.
  • the washer 17 is in abutment against the bottom 115 of the casing 15, and comprises in the central part a circular orifice 19 permitting the axial passage of the movable core 18.
  • the central protuberance 116 of the bottom 115 also has a circular orifice allowing the passage axial of the core 18.
  • the cylindrical side wall of the casing 15 undergoes a local constriction so as to provide an annular rib 21 opposite the location of the fixed core 10.
  • the shrinkage is obtained by way of example by a deformation of the material causing a decrease in the diameter obtained by rolling over the entire outer circumference of the envelope 15.
  • the internal diameter D1 of the rib 21 is greater than the internal diameter of the shell 16, and smaller than the diameter D3 of the shell 15.
  • the thickness H of the rib 21 measured in the axial direction is less than or equal to fixed core thickness 10.
  • the washer 17 is first mounted in the casing 15 in contact with the bottom 115, then the ferrule is put into the casing 15 and finally the material is deformed. the casing 15 in contact with the free end of the shell 16 for axial locking thereof and forming the retreint.
  • the ferrule 16 is advantageously in intimate contact with its outer periphery with the inner periphery of the envelope 15. It is the same with regard to the washer 17.
  • These parts 16, 17 are advantageously mild steel and the envelope 15. so that they are electrically conductive and that the magnetic flux can pass through these parts when the coil 22 is electrically powered.
  • the washer 17 may have the required thickness.
  • the envelope 15 may undergo a surface treatment to give it an aesthetic appearance.
  • the envelope 15 is made of non-magnetic material, for example based on aluminum.
  • envelope 15, the shell 16 and the washer 17 may be of square, rectangular, polygonal or other.
  • the bottom 115 protects the washer 17 which is thus susceptible to corrosion. It is the same with regard to the ferrule 16.
  • the thickness of the washer 17 is greater than that of the ferrule 16.
  • the coil 22, via its annular support 220, and the washer 17 are mounted on a support tube 23 forming a pad for the core 18 and bearing on an annular flange 99 of centering and axial orientation of the fixed core 10.
  • This flange 99 is extended at one of its ends by a flange 100 transversely oriented relative to the X axis X.
  • the outer periphery of the flange 100 constitutes the outer periphery of the fixed core 10.
  • the thickness H of the rib 21 measured in the axial direction is therefore less than or equal to the thickness of the flange 100 ( figure 5 ).
  • This flange forms a bearing shoulder and therefore an axial abutment for the support 220 and for the tube 23.
  • the support 23 passes through the orifice 19 of the casing 15 and the protuberance 116.
  • a first return spring 24 biases the movable contact 25 in bridge against the fixed core 10, providing an axial gap with the fixed contacts 26, of which only one is visible on the figure 5 .
  • the flange 100 is here cylindrical. Its outer periphery comes into intimate contact with the inner periphery of the rib 21, which thus serves as a centering device for the flange 100 and therefore for the fixed core 10.
  • the rib 21 thus also makes it possible to reduce the height of the flange 100 and therefore the quantity of material fixed core, which is more economical.
  • the inner periphery of the rib 21, and thus the necking comprises a cylindrical portion, as visible at figure 3 , serving as centralizer flange 100.
  • This portion is of internal diameter D1 supra.
  • Two inclined flanks extend on either side of this centering portion to delimit with it the rib 21.
  • One of these inclined flanks, the flank 210 adjacent to the free end of the shell 16, allows tighten this ferrule so that it bears on the washer 17, itself resting on the bottom 115.
  • This flank inclined 210 is a clamping flank.
  • the groove has another shape, for example overall, a V shape with a rounded tip of a section similar to that of the notches 12a of the figure 2 .
  • Several local deformations of the envelope 15 may be made from the outside on the reduced diameter of the inner rib 21, so as to repel locally the metal in the cavities 13 of the flange 100 of the fixed core 10 to block it in rotation.
  • the local deformations are preferably of trapezoidal shape.
  • the crimp is thus crimped onto the fixed core.
  • the base of the cover 14 is provided with tenons 27 intended to engage axially in the notches of the fixed core 10.
  • the notches are merged with the cavities 13 receiving the metal discharged during crimping of the casing 15.
  • This cover via its base exerts a clamping action on the flange 100 of the fixed core 10, knowing that the cover is inclined at the recesses receiving the notches 112a so that these notches exert an axial force on the hood
  • the parts 17, 16, 100 and 14 are thus clamped between the bottom 115 and the notches 12 a.
  • the metal of the casing 15 is pushed back into the cavities 13 after fixing the cover.
  • the casing 15 can be thin due to the presence of the stiffening rib 21.

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Description

    Domaine technique de l'invention
  • L'invention est relative à un contacteur électromagnétique pour un démarreur à moteur électrique, ledit contacteur comprenant :
    • des bornes de connexion destinées à être raccordées à la batterie et au moteur électrique,
    • un noyau mobile,
    • un noyau fixe principal
    • un entrefer axial ménagé entre le noyau mobile et le noyau fixe principal,
    • une bobine tubulaire pour engendrer lors de l'excitation un flux magnétique dans l'entrefer axial ménagé entre le noyau mobile, et un noyau fixe principal,
      • un circuit magnétique doté d'une cuve agencée en culasse magnétique fixée au noyau fixe,
    • un capot isolant renfermant les contacts du circuit électrique de puissance et portant les bornes de connexion,
      • ladite cuve étant composée d'une enveloppe métallique en forme de cloche, d'une virole interne en matériau magnétique entourant la bobine, et d'une rondelle jouant le rôle de noyau fixe additionnel traversé par le noyau mobile, et agencée à l'opposé du noyau fixe principal.
    Etat de la technique
  • Les démarreurs comportent généralement un contacteur électromagnétique dont le rôle est de permettre :
    • l'engagement du pignon dans la couronne dentée d'entraînement au moment du démarrage, ainsi que son désengagement après le démarrage,
    • et l'alimentation en courant du moteur électrique.
  • Le contacteur est généralement constitué par un électro-aimant actionnant un noyau plongeur, qui en se déplaçant, ferme un circuit électrique pour l'alimentation du moteur électrique, et tire sur un levier d'actionnement qui propulse le pignon dans la couronne dentée de démarrage.
  • Selon le document FR-A-2795884 , un démarreur de véhicule automobile (voir figure 5) comporte un moteur électrique rotatif M et un arbre de sortie équipé d'un pignon d'entraînement 1 d'une couronne dentée de démarrage C, solidaire en rotation du volant moteur du véhicule pour assurer le démarrage du moteur à combustion du véhicule. Le pignon 1 est monté à coulissement, via des cannelures complémentaires, sur l'arbre de sortie entre une position de repos dans laquelle il est désengagé de la couronne dentée, et une position active de travail dans laquelle il engrène avec ladite couronne.
  • L'arbre de sortie est entraîné en rotation par le moteur électrique lorsque celui-ci est alimenté électriquement. Cet arbre est distinct de l'arbre du moteur M à la figure 6 car un réducteur de vitesse à engrenages intervient entre les deux arbres. En variante l'arbre de sortie est l'arbre du moteur M.
  • Le moteur électrique du démarreur est également associé à un contacteur de puissance 2 à électro-aimant disposé au-dessus du moteur électrique. Ce contacteur 2 comporte une bobine tubulaire 2a portée par un support dont le fond constitue un coussinet 2c pour le guidage d'un noyau mobile 2b.
  • Ce contacteur 2 a une double fonction d'alimentation du moteur électrique M en courant, et de déplacement du pignon mobile 1 entre les deux positions de repos et de travail. L'excitation de l'électro-aimant est pilotée par exemple par l'actionnement de la clé de contact, qui établit le circuit électrique vers la batterie, suite à la fermeture du circuit principal de puissance du contacteur.
  • Le noyau mobile 2b du contacteur 2 est relié mécaniquement par une liaison mécanique 4, comprenant un levier de commande, à un lanceur équipé d'un dispositif de transmission à roue libre. Le pignon 1 appartient au lanceur.
  • Le levier de commande en forme de fourchette est monté à pivotement sur un axe et l'arbre de sortie est monté à rotation dans un carter par l'intermédiaire de paliers.
  • Le carter est destiné à être fixé sur une partie fixe du véhicule et est ouvert pour le passage de la couronne C. Ce carter sert ainsi à fixer le démarreur sur le moteur du véhicule.
  • Le circuit principal de puissance du contacteur est doté d'une paire de contacts fixes, et d'un contact mobile 3 en forme de pont, lequel est solidarisé à un poussoir d'actionnement destiné à être déplacé en translation par le noyau mobile lors de l'excitation de la bobine.
  • Plus précisément le poussoir est destiné à être déplacé par le noyau mobile 2b après rattrapage d'un jeu axial et un deuxième ressort de rappel agit sur le noyau mobile pour rappeler celui-ci dans la position de repos.
  • Un premier ressort de rappel, dit ressort de coupure, sollicite l'ensemble contact mobile et poussoir vers une position d'ouverture de manière à ménager un intervalle axial avec les contacts fixes.
  • Cette position de repos du poussoir est déterminée par contact du contact mobile 3 avec un noyau fixe troué centralement pour guidage du poussoir doté d'un épaulement pour montage d'un ressort, dit ressort de pression de contact, agissant entre cet épaulement et le contact mobile. Le noyau fixe est épaulé et présente une portée de centrage pour centrage du support de la bobine 2a.
  • Il est également prévu un ressort 5, dit ressort dents contre dents, logé à l'intérieur du noyau mobile 2b et en prise avec une tige reliée par un axe à l'extrémité supérieure du levier de commande en forme de fourchette pour attelage de ce levier au noyau mobile 2b.
  • Le contacteur de forme générale cylindrique, est situé à proximité du moteur électrique, en s'étendant parallèlement à ce dernier. Il est fixé sur le carter précité qui supporte l'arbre de sortie et le pignon monté à coulissement sur cet arbre. De manière connue le carter porte également la culasse du moteur électrique M fermée par un palier arrière pour le montage à rotation de l'arbre du moteur électrique M. Le carter porte un palier avant pour le montage à rotation de l'arbre de sortie prolongeant l'arbre du moteur électrique M avec l'intervention d'un palier entre les extrémités de ces arbres.
  • En plus du noyau mobile, le contacteur comporte une partie fixe en matière magnétique, et un capot en matière isolant et comprenant les bornes de connexion reliées aux contacts fixes. La partie fixe du contacteur est composée d'une culasse en forme de cuve, conformée pour être rapportée sur le carter, et du noyau fixe séparé du noyau mobile par un entrefer axial. La bobine tubulaire entoure coaxialement le noyau mobile avec un léger jeu radial, et est logée à l'intérieur de la cuve.
  • Le noyau mobile, sous l'action du second ressort de rappel se trouve en position écartée par rapport au noyau fixe lorsque la bobine n'est pas excitée.
  • Lors de l'alimentation électrique de la bobine, c'est-à-dire lors de l'excitation de la bobine, le noyau mobile se déplace par attraction magnétique en direction du noyau fixe dans un premier temps à l'encontre de la force de rappel du premier ressort de rappel. Après rattrapage du jeu axial entre le noyau mobile et le poussoir, dans un deuxième temps, le noyau mobile déplace le poussoir à l'encontre de la force exercée par le deuxième et le premier ressorts de rappel. Ce premier ressort de rappel est de plus forte raideur que le second ressort de rappel et a une raideur plus faible que le ressort de pression de contact.
  • Ce mouvement se poursuit jusqu'à venu en prise du contact mobile avec les contact fixes et alimentation du moteur électrique. Ensuite le ressort de pression de contact est comprimé jusqu'à contact du noyau mobile avec le noyau fixe.
  • En même temps le lanceur se déplace, sous l'action du levier de commande, en direction de la couronne C.
  • En cas de non pénétration directe du pignon 1 dans la couronne C , le ressort 5 est comprimé pour autoriser la fermeture des contacts fixes et alimenter le moteur électrique, qui fait alors tourner le pignon pour que celui-ci pénètre dans la couronne C
  • La structure du circuit magnétique d'un tel contacteur est bien connue, par exemple du document DE 101 55 103 ou par le document FR A 2 795 884 précité.
  • Sur la figure 1, le noyau fixe 10 du contacteur est généralement immobilisé en rotation par rapport à la cuve 11 fixe par une ou plusieurs déformations de la paroi latérale de la cuve, de manière à constituer des crantages 12 venant s'incruster dans des cavités 13 ménagées à la périphérie ou à l'arrière du noyau fixe 10. Dans le cas où la cuve est réalisée par empilage de plusieurs éléments, une manipulation indélicate de la cuve peut engendrer un risque de désolidarisation de l'ensemble.
  • Dans le document DE 101 55 103 ( US 2002/0067231 ), conforme au préambule de la revendication 1, la cuve est réalisée en trois parties, qui ne forment pas un sous ensemble.
  • Sur la figure 2, le capot 14 doit également être bloqué en rotation par rapport à la cuve 11 pour supporter un certain couple C de serrage sur les bornes de connexion. Les crantages 12a prévus à cet effet sont également réalisés par déformation de la matière de l'extrémité de la cuve 11, suivie de l'insertion dans des cavités 13a du capot 14. Après dépassement d'un certain couple de serrage sur le capot 14, ce dernier peut subir un début de mouvement de rotation avec un risque d'échappement des crantages 12a. Ce cas peut se produire en cas d'insuffisance de rigidité mécanique d'une cuve obtenue par emboutissage à partir d'une tôle de faible épaisseur (0,5 à 1,5mm). Le risque d'ovalisation de la cuve sous l'action d'un couple de rotation important est alors possible, et la fonction d'immobilisation en rotation de la cuve n'est plus assurée.
    • Objet de l'invention
  • L'objet de l'invention consiste à remédier aux inconvénients précités, et à réaliser un contacteur de démarreur ayant une cuve constituant un sous ensemble manipulable et transportable à tenue mécanique renforcée, indépendamment du couple de serrage exercé sur les bornes de connexion.
  • Le dispositif selon l'invention est caractérisé par la partie caractérisante de sa revendication 1.
  • Avantageusement la dite nervure assure à la fois le calage des différentes pièces de la cuve et le sertissage de l'enveloppe sur le noyau fixe suite à des déformations locales exercées sur le diamètre réduit du rétreint délimitant la nervure.
  • La présence de la nervure à l'extrémité de l'enveloppe du contacteur permet d'assurer à la fois un maintien stable de la virole et de la rondelle à l'intérieur de l'enveloppe, et une rigidification de la cuve 11 évitant toute déformation due au couple de rotation exercé sur le capot lors du serrage des bornes de connexion.
  • En outre la nervure peut servir de centreur au noyau fixe en sorte que l'on peut réduire la quantité de matière de celui-ci. Avec ce type de disposition on peut utiliser des noyaux fixes du type standard, la taille de la cuve étant dimensionnée en conséquence. Le capot est un capot presseur agissant sur le noyau fixe, lequel agit sur la virole.
  • Selon un mode de réalisation préférentiel, le noyau fixe principal est pourvu de cavités radiales dans lesquelles s'encastrent des crantages de l'enveloppe au cours de l'opération de sertissage. Le capot comporte au moins un tenon axial destiné à s'engager dans une encoche du noyau fixe lors de l'assemblage du capot sur l'extrémité de l'enveloppe.
  • Selon une caractéristique de l'invention, l'encoche de réception du tenon peut être confondue avec une cavité du noyau fixe. Après assemblage, des crantages additionnels sont réalisés sur l'extrémité de l'enveloppe pour l'immobilisation en rotation du capot isolant.
    • Description sommaire des dessins
  • D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif, et représenté aux dessins annexés, dans lesquels:
    • la figure 1 est une vue partielle du contacteur selon l'art antérieur, au niveau de la fixation de la cuve sur le noyau fixe ;
    • la figure 2 montre une vue partielle du contacteur selon l'art antérieur, au niveau de la fixation de la cuve sur le capot isolant de raccordement ;
    • la figure 3 représente une vue en coupe de la cuve du contacteur selon l'invention ;
    • la figure 4 est une vue en perspective de la cuve de la figure 3 ;
    • la figure 5 illustre une demi-vue en coupe du contacteur équipé de la cuve de la figure 3 ;
    • la figure 6 est une vue en coupe axiale d'un démarreur de l'art antérieur.
    Description d'un mode de réalisation préférentiel.
  • A la figure 3 le noyau mobile 18 est en position de repos en sorte que l'entrefer axial entre le noyau fixe 10 et le noyau mobile 18 est maximum.
  • Sur les figures 3 à 5, la cuve 11 est réalisée en plusieurs éléments, comprenant une enveloppe 15 métallique en forme de cloche, une virole 16 interne cylindrique en acier doux, et une rondelle 17 en matériau magnétique faisant office de noyau fixe additionnel.
  • L'enveloppe 15, de forme cylindrique, comporte un fond 115 troué centralement pour passage du noyau 18. Ce fond est d'orientation transversale par rapport à l'axe X X du contacteur CT et est configuré pour former centralement à sa périphérie interne une protubérance 116 axiale dirigée en direction opposée à la rondelle 17. La protubérance 116 est de forme annulaire. Avantageusement cette enveloppe 15 est obtenue de manière économique par emboutissage profond.
  • L'axe X X constitue l'axe de la bobine 22, du noyau mobile 18 et du poussoir 101 destiné à être déplacé par le noyau mobile 18 via une rondelle interne 103 solidaire du noyau 18. On voit en 102 le ressort de pression de contact, en 24 le premier ressort de rappel, à savoir le ressort de coupure, en 121 le second ressort de rappel et en 5 le ressort dents contre dents.
  • Tous ces ressorts sont ici des ressorts hélicoïdaux.
  • On notera que la rondelle 103 du noyau mobile 18 ferme une cavité terminée par un fond ouvert centralement pour le passage de la tige 117 reliée par l'axe 118 au levier de commande non représenté. Le ressort dents contre dents 5 prend appui sur ce fond et sur une extrémité épaulée de la tige18.
  • Une coupelle 120 est fixée, ici par sertissage, sur le noyau mobile 18. Cette coupelle sert d'appui à l'une des extrémités du second ressort de rappel 121.
  • Suivant une caractéristique la protubérance 116 sert d'appui à l'autre extrémité du ressort 121 en sorte que l'enveloppe à une fonction supplémentaire.
  • La rondelle 17 est en appui contre le fond 115 de l'enveloppe 15, et comporte dans la partie centrale un orifice 19 circulaire autorisant le passage axial du noyau mobile 18. La protubérance centrale 116 du fond 115 présente également un orifice circulaire autorisant le passage axial du noyau 18.
  • Pour assurer les deux fonctions, d'une part, de maintien stable de la virole 16 et de la rondelle 17 dans l'enveloppe 15, et d'autre part, de rigidification de la cuve 11 évitant toute déformation due au couple de rotation exercé sur le capot 14 lors du serrage des bornes de connexion 20, la paroi latérale cylindrique de l'enveloppe 15 subit un rétreint local de manière à ménager une nervure 21 annulaire en regard de l'emplacement du noyau fixe 10. Le rétreint est obtenu à titre d'exemple par une déformation de la matière entraînant une diminution du diamètre obtenue par roulage sur toute la circonférence externe de l'enveloppe 15.
  • Le diamètre interne D1 de la nervure 21 est supérieur au diamètre interne de la virole 16, et inférieur au diamètre D3 de l'enveloppe 15. L'épaisseur H de la nervure 21 mesurée dans la direction axiale, est inférieure ou égale à l'épaisseur du noyau fixe 10.
  • Ainsi qu'il ressort à l'évidence de la description et des dessins on monte d'abord la rondelle 17 dans l'enveloppe 15 au contact du fond 115, puis on enfile le virole dans l'enveloppe 15 et enfin on déforme la matière de l'enveloppe 15 au contact de l'extrémité libre de la virole 16 pour blocage axial de celle-ci et formation du retreint. On obtient ainsi une cuve 11 en trois parties 15, 16, 17 constituant un sous ensemble manipulable et transportable. Cette solution ne fait pas appel à des opérations de soudage.
  • La virole 16 est avantageusement en contact intime par sa périphérie externe avec la périphérie interne de l'enveloppe 15. Il en est de même en ce qui concerne la rondelle 17. Ces pièces 16, 17 sont avantageusement en acier doux ainsi que l'enveloppe 15. en sorte qu'elles sont électriquement conductrices et que le flux magnétique peut transiter par ces pièces lorsque la bobine 22 est alimentée électriquement. La rondelle 17 peut avoir l'épaisseur requise. Bien entendu l'enveloppe 15 peut subir un traitement de surface pour lui conférer un aspect esthétique. En variante l'enveloppe 15 est en matériau non magnétique, par exemple à base d'aluminium.
  • En variante l'enveloppe 15, la virole 16 et la rondelle 17 peuvent être de section carrée, rectangulaire, polygonale ou autre.
  • Le fond 115 protège la rondelle 17 qui est ainsi peut sensible à la corrosion. Il en est de même en ce qui concerne la virole 16. L'épaisseur de la rondelle 17 est supérieure à celle de la virole 16.
  • Après on monte la bobine 22 présentant un support annulaire 220. à section en forme de U
  • La bobine 22, via son support 220 annulaire, et la rondelle 17 sont montées sur un tube support 23 formant coussinet pour le noyau 18 et prenant appui sur un rebord annulaire 99 de centrage et d'orientation axiale du noyau fixe 10. Ce rebord 99 est prolongé à l'une de ses extrémités par un flasque 100 d'orientation transversale par rapport à l'axe X X. La périphérie externe du flasque 100 constitue la périphérie externe du noyau fixe 10. L'épaisseur H de la nervure 21 mesurée dans la direction axiale est donc inférieure ou égale à l'épaisseur du flasque 100 (figure 5).
  • Ce flasque forme un épaulement d'appui et donc une butée axiale pour le support 220 et pour le tube 23.
  • Le support 23 traverse l'orifice 19 de l'enveloppe 15 et de la protubérance 116. Un premier ressort 24 de rappel sollicite le contact mobile 25 en pont contre le noyau fixe 10, en ménageant un intervalle axial avec les contacts fixes 26, dont un seul est visible sur la figure 5.
  • Le flasque 100 est ici de forme cylindrique. Sa périphérie externe vient en contact intime avec la périphérie interne de la nervure 21, qui sert ainsi de centreur au flasque 100 et donc au noyau fixe 10. La nervure 21 permet donc également de diminuer la hauteur du flasque 100 et donc la quantité de matière du noyau fixe, qui ainsi est plus économique.
  • Avantageusement la périphérie interne de la nervure 21, et donc du rétreint, comporte une portion cylindrique , comme visible à la figure 3, servant de centreur au flasque 100. Cette portion est de diamètre interne D1 précité. Deux flancs inclinés s'étendent de part et d'autre de cette portion de centrage pour délimiter avec celle-ci la nervure 21. L'un de ces flancs incliné, le flanc 210 adjacent à l'extrémité libre de la virole 16, permet de serrer cette virole afin qu'elle vienne en appui sur la rondelle 17, elle-même en appui sur le fond 115. Ce flanc incliné 210 est donc un flanc de serrage. Bien entendu en variante la rainure a une autre forme par exemple globalement une forme en V à pointe arrondie de section analogue à celle des crantages 12 a de la figure 2.
  • La périphérie externe du noyau fixe 10, à savoir la périphérie externe du flasque 100, comprend ici avantageusement des cavités 13 autorisant un double effet de blocage de la cuve 11 et du capot 14 sur le noyau fixe 10. Plusieurs déformations locales de l'enveloppe 15 peuvent être pratiquées de l'extérieur sur le diamètre réduit de la nervure 21 interne, de manière à repousser localement le métal dans les cavités 13 du flasque 100 du noyau fixe 10 pour bloquer celui-ci en rotation. Les déformations locales sont de préférence de forme trapézoïdales.
  • On réalise ainsi un sertissage de l'enveloppe sur le noyau fixe.
  • L'embase du capot 14 est dotée de tenons 27 destinés à s'engager axialement dans des encoches du noyau fixe 10. Sur la figure 5, les encoches sont confondues avec les cavités 13 recevant le métal refoulé lors du sertissage de l'enveloppe 15.
  • Après l'assemblage final du contacteur CT, on réalise des déformations locales de l'extrémité de l'enveloppe 15 au niveau du capot 14, de manière à créer des crantages 112a assurant l'immobilisation en rotation du capot 14. Ces crantages 12a sont avantageusement reçus dans des cavités du capot comme à la figure 2.
  • Ce capot, par l'intermédiaire de son embase exerce une action de serrage sur le flasque 100 du noyau fixe 10, sachant que le capot est incliné au niveau des cavités recevant les crantages 112a en sorte que ces crantages exercent une force axiale sur le capot.. Les pièces 17,16, 100 et 14 sont donc serrées entre le fond 115 et les crantages 12 a. Avantageusement on repousse le métal de l'enveloppe 15 dans les cavités 13 après fixation du capot. Bien entendu on peut également réaliser cette opération avant fixation du capot, le rabattement de matière au niveau de crantages étant réalisé à la presse.
  • Ainsi qu'on l'aura compris les déformations locales pénétrant dans les cavités et les tenons 27 permettent d'indexer angulairement les différentes pièces le unes par rapport aux autres.
  • Grâce à l'invention l'enveloppe 15 peut être de faible épaisseur du fait de la présence de la nervure de rigidification 21.

Claims (13)

  1. Contacteur électromagnétique pour un démarreur à moteur électrique, ledit contacteur (CT) comprenant :
    des bornes de connexion destinées à être raccordées à une batterie et au moteur électrique (M),
    un noyau mobile (18),
    un noyau fixe principal (10),
    un entrefer axial ménagé entre le noyau mobile (18) et le noyau fixe (10)
    une bobine (22) tubulaire pour engendrer lors de son excitation un flux magnétique dans l'entrefer axial ménagé entre le noyau mobile (18) et le noyau fixe principal (10),
    un circuit magnétique doté d'une cuve (11) agencée en culasse magnétique fixée au noyau fixe (10),
    un capot (14) isolant renfermant les contacts (25, 26) du circuit électrique de puissance et portant les bornes (20) de connexion destinées à être raccordées à la batterie et au moteur électrique,
    ladite cuve (11) étant composée d'une enveloppe (15) métallique en forme de cloche, d'une virole (16) interne en matériau magnétique entourant la bobine (22), et d'une rondelle (17) jouant le rôle de noyau fixe additionnel traversé par le noyau mobile (18) et agencée à l'opposé du noyau fixe principal (10),
    caractérisé en ce que l'enveloppe (15) métallique de la cuve (11) comporte une nervure (21) annulaire s'étendant en continu en regard de la périphérie externe cylindrique du noyau fixe (10) principal, ladite nervure ayant un diamètre interne (D1) respectivement supérieur au diamètre interne (D2) de la virole (16) et inférieur au diamètre (D3) de l'enveloppe (15), de manière à assurer le calage de la rondelle (17) et de la virole (16) dans l'enveloppe (15) de la cuve (11), en ce que le noyau fixe (10) comporte un flasque (100) et en ce que la périphérie externe du flasque (100)) est en contact intime avec la périphérie interne de la nervure (21), qui sert ainsi de centreur au noyau fixe (10).
  2. Contacteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le flasque (100) est de forme cylindrique.
  3. Contacteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la périphérie interne de la nervure (21) comporte une portion cylindrique servant de centreur au flasque (100).
  4. Contacteur selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que l'épaisseur (H) de la nervure (21) mesurée dans la direction axiale est inférieure ou égale à celle du flasque (100).
  5. Contacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enveloppe (15) comporte un fond (115) et en ce que la nervure (21) comporte un flanc incliné de serrage (210) adjacent à l'extrémité libre de la virole (16), ledit flanc permettant de serrer cette virole (16) afin qu'elle vienne en appui sur la rondelle (17) elle-même en appui sur le fond (115) de l'enveloppe (15).
  6. Contacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la nervure (21) est délimitée par un rétreint et en ce que la nervure (21) assure à la fois le calage de la rondelle (17) et de la virole (16) dans l'enveloppe (15) de la cuve (11), et le sertissage de l'enveloppe (15) sur le noyau fixe (10) suite à des déformations locales exercées sur le diamètre réduit du rétreint délimitant la nervure (21).
  7. Contacteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que la périphérie externe du noyau fixe (10) principal est pourvu de cavités (13) radiales dans lesquelles s'encastrent les déformations locales de la nervure issues du sertissage.
  8. Contacteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que le noyau fixe (10) comporte un flasque (100) dans lequel sont réalisées les cavités (13) et en ce que les déformations locales sont obtenues par repoussement local de matière dans les cavité (13) pour bloquer en rotation le noyau fixe (10).
  9. Contacteur selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le capot (14) comporte au moins un tenon (27) axial destiné à s'engager dans une encoche du noyau fixe (10) lors de l'assemblage du capot sur l'extrémité de l'enveloppe (15).
  10. Contacteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'encoche de réception du tenon (27) est confondue avec une cavité (13) du noyau fixe (10).
  11. Contacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que des crantages (112a) sont réalisés sur l'extrémité de l'enveloppe (15) pour l'immobilisation en rotation du capot (14).
  12. Contacteur selon la revendication 11 prise en combinaison avec la revendication 8, caractérisé en ce que les crantages (112a) sont reçu dans des cavités du capot (14) et en ce que le capot est incliné au niveau des cavités recevant les crantages (112a) en sorte que crantages exercent une force axiale sur le capot pour serrage de la rondelle (17), de la virole (16) du flasque (10) et du capot (14) entre le fond (115) que présente l'enveloppe (15) et les crantages (112a) de l'enveloppe (15).
  13. Contacteur selon la revendication 12, caractérisé en ce que le fond (115) de l'enveloppe (15) est configuré pour former centralement à sa périphérie interne une protubérance (116) axiale de forme annulaire dirigée en direction opposée à la rondelle (17) pour servir d'appui à un ressort (121) de rappel du noyau mobile (18) en position écartée par rapport au noyau fixe (10).
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