EP2917558B1 - Demarreur pour moteur thermique muni d'un dispositif d'absorption des chocs par cisaillement - Google Patents

Demarreur pour moteur thermique muni d'un dispositif d'absorption des chocs par cisaillement Download PDF

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EP2917558B1
EP2917558B1 EP13801642.3A EP13801642A EP2917558B1 EP 2917558 B1 EP2917558 B1 EP 2917558B1 EP 13801642 A EP13801642 A EP 13801642A EP 2917558 B1 EP2917558 B1 EP 2917558B1
Authority
EP
European Patent Office
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ring gear
starter according
starter
face
shock absorber
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP13801642.3A
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German (de)
English (en)
Other versions
EP2917558A2 (fr
Inventor
Guillaume Seillier
Benoît BALEYDIER
Christian Mornieux
Enguerrand PRIOUX
Matthias Soddemann
Simon Furrer
Norbert Haberland
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.)
Daetwyler Schweiz AG
Original Assignee
Daetwyler Schweiz AG
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Publication date
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Publication of EP2917558B1 publication Critical patent/EP2917558B1/fr
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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
    • F02N15/062—Starter drives
    • F02N15/063—Starter drives with resilient shock absorbers
    • 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
    • F02N15/043—Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof the gearing including disengaging toothed gears the gearing including a speed reducer
    • F02N15/046—Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof the gearing including disengaging toothed gears the gearing including a speed reducer of the planetary type

Definitions

  • the invention relates to a motor starter with a shear absorption device.
  • the invention finds a particularly advantageous application, but not exclusive, with vehicles equipped with the function of stopping and restarting the engine (function called "stop and start” in English) depending on traffic conditions.
  • a combustion engine also called an internal combustion engine, in particular a motor vehicle
  • a rotating electrical machine in the form of a starter provided with a launcher capable of transmitting rotational energy. from the starter to a crankshaft of the engine through a drive gear.
  • This launcher is mounted on an output shaft of the electric machine.
  • a speed reducer is interposed between this output shaft, constituting the launcher shaft, and the shaft of the electric motor that comprises the rotating electrical machine.
  • the interposition of the reducer has the advantage of using a faster electric machine and thus obtain a higher starting torque while reducing the size and weight of the machine for a given power.
  • this speed reducer can be formed by a toothed wheel in the form of a pinion fixed at one end of the shaft of the electric motor of the electric machine and a ring gear rotationally fixed by friction means of the thrower shaft; this ring having inner teeth meshing with the pinion.
  • the electric motor shaft and the launcher shaft are offset relative to each other.
  • the speed reducer is formed by an epicyclic gear comprising planet wheels mounted rotatably about axes carried by a planet carrier comprising a transverse plate secured to the rear end of the starter shaft.
  • These planet gears mesh with the pinion integral with the shaft of the electric motor and with the inner teeth of the ring gear stationary in rotation relative to the housing that comprises the starter.
  • the electric motor shaft and the launcher shaft are coaxial.
  • the launcher comprises a pinion provided with teeth configured to mesh with teeth of the drive ring, also called start ring, rigidly or resiliently fixed to the crankshaft of the engine to start.
  • This launcher can undergo significant mechanical shocks during operation of the starter, especially during the launch of the engine.
  • the teeth of the pinion can slide against the teeth of the drive ring before engaging between them.
  • the axial overlap of the respective teeth of the pinion and the drive ring can then be very low and the kinetic energy of rotation of the starter is abruptly transmitted to the ring gear.
  • the contact stresses are very high, which can, with wear, cause the destruction of teeth of the crown. This phenomenon is known as milling.
  • a conventional assembly consists of a ring of plastic material on which are molded dampers elastomeric thermoplastic material capable of being compressed during the application of an over-torque. See for example EP 1 450 038 A1 .
  • the compression is effected by a relative angular displacement of the dampers integral in rotation with the ring gear with respect to compressor elements integral in rotation with the starter housing intended to bear against the dampers to compress them.
  • the invention aims to effectively remedy these disadvantages.
  • the invention thus makes it possible to damp the shocks in a more progressive manner than a damper working in compression, insofar as the absorbed torque evolves in a linear manner as a function of the rotation angle of the ring during the shearing of an element. elastic.
  • the invention therefore makes it possible to increase the life of the traction chain.
  • Shear absorbing device means an absorption device which is mounted to deform predominantly by shear to dampen the impact.
  • the elastic element has two of these faces integral in rotation with the crown on the one hand and the housing on the other hand allows the elastic element to work significantly in shear.
  • the first face of the elastic element comprises a radial surface integral in rotation with the support plate and in that the second face comprises a radial surface integral in rotation with the ring.
  • Radial surface means a surface whose projection is perpendicular to the axis of the ring.
  • the first face of the elastic element comprises an axial surface integral in rotation with the support plate and in that the second face comprises an axial surface integral in rotation with the ring.
  • Axial surface means a surface whose projection is parallel to the axis of the crown.
  • At least one of the first or second faces of the elastic element is of conical shape.
  • the second face of the absorption device and mounted against a transverse wall of the ring.
  • This embodiment makes it possible to arrange the damping device axially to reduce the radial space requirement.
  • the shock absorbing device is mounted radially between the crown and the housing.
  • This embodiment reduces the axial size of the starter.
  • the shear absorbing device further comprises an insert plate secured to the second face of the elastic element, this plate being mounted integral in rotation with the transverse wall of the ring.
  • the insert plate is attached to the second face of the elastic member.
  • the wafer is attached to the elastic element by overmolding or gluing.
  • the support plate is attached to the first face of the elastic member.
  • the support plate is fixed to the elastic element by overmolding or gluing.
  • the insert plate substantially covers the entire surface of the second face of the elastic element.
  • the transverse wall of the crown is fixed by gluing to the second face of the elastic element.
  • the transverse wall of the ring has openings for receiving pads from the insert plate. This allows for a means of fixing in easy rotation.
  • the first and second faces of the elastic element are inclined with respect to each other.
  • the starter further comprises a compression shock absorption device adapted to be biased when the ring exceeds an angular displacement threshold so as to limit the stress experienced by the shear absorption device.
  • the shear absorbing device and the compression shock absorber are mounted in the starter so that, during an impact, the shearing device initially deforms to the angular displacement threshold and then the two shock absorbers deform to absorb the shock.
  • the shear absorbing device and the compressive shock absorption device are mounted in the starter so that, during an impact, the device for absorbing shear impact is deformed in a first step up to the angular displacement threshold and then only the compression shock absorber deforms to absorb the shock.
  • the angular displacement threshold is between 15 and 25 degrees. This allows the shear absorption device to absorb non-abruptly part of the shock.
  • the device for absorbing shocks by compression comprises at least one damper integral in rotation with one of the transverse wall of the crown and the support plate and at least one corresponding compressor element integral in rotation with the other element intended to bear against the damper during the angular displacement of the ring beyond the angular displacement threshold.
  • the compression damper is integral in rotation with the support plate while the compressor element belongs to the transverse wall of the ring.
  • a portion of the damper is inserted into a rigid receiving cage located on the opposite side with respect to the compressor element forming a stop.
  • the damper has beveled corners on the side of the compressor element.
  • the shear absorbing device comprises two diametrically opposed elastic elements having a ring portion shape.
  • the compression shock absorption device comprises two dampers each located between two ends of the elastic elements facing one another and two compressor elements each located between an elastic member and a damper.
  • the rotating electrical machine is a starter motor 10 similar to the starter described in the document WO2005 / 054664 , so that the elements identical or similar to those of the figure 1 of this document WO2005 / 054664 , to which reference will be made for more details, will be assigned the same reference signs.
  • the starter comprises in this embodiment an output shaft 43, a launcher 30 mounted on the shaft 43 and an electric motor 11 composed of an inductor stator 12 and a rotor 13 induced coaxially mounted, the stator 12 surrounding the rotor 13, which is rotatably mounted about an axis 14 inside a cylinder head 15.
  • the latter is secured to a metal support of the starter for attachment to a fixed part of the motor vehicle.
  • the support 16 is here moldable material, for example based on aluminum and belongs to the housing of the machine.
  • the stator 12 comprises in one embodiment a plurality of permanent inductor magnets carried by the inner periphery of the cylinder head 15.
  • the stator 12 comprises an inductor winding 17 comprising two pairs of windings 18, which are each wound around a polar mass 19 integral with the cylinder head 15.
  • the polar masses 19 are fixed with screws 20 to the cylinder head 15, here metallic, as described in the document FR2611096 .
  • Each winding 18 is composed of a continuous conductor wound around the polar mass 19 in the direction of its thickness so as to form concentric contiguous turns of increasing diameter as better visible in the Figures 2 to 5 of the document EP749194 .
  • the axis of each winding 18 is radial relative to the axis 14 of the rotor 13, which constitutes the axis of rotation of the electric motor 11.
  • the rotor 13 comprises a bundle of plates provided with grooves for mounting electrical conductors 21 in the form of pins. These conductors 21 are interconnected to form a rotor winding in connection with the conductive blades 22 belonging to a collector 23 with an electrically insulating body integral with the shaft 24 of the electric motor 11. In a variant, the winding is in continuous wire.
  • Brushes 25 rub on the collector slats 22 of the manifold 23 to supply the rotor winding.
  • Brushes 25 belong to a brush holder 26 equipped with guiding cages and receiving brushes, which are biased towards the slats 22 by means of springs 27.
  • the brush holder 26 is integral with a metal rear bearing 29 having in the central part a housing for mounting a needle bearing 28.
  • the bearing 29 serves for rotatably mounting the rear end of the shaft 24 of the electric motor 11.
  • the axis of this shaft 24 coincides with the axis 14 of the rotor 13, and with the axis of the output shaft 43 of the starter constituting the starter shaft 30.
  • the rear bearing 29 serves as a centering device at the rear end of the yoke 15, and is connected by tie rods 31 to the support 16 of the starter 10.
  • Two threaded holes (not referenced) are formed in the support 16 for screwing the tie rods.
  • the tie rods 31 are located outside the cylinder head 15. Here a small clearance exists between the tie rods and the outer periphery of the cylinder-shaped cylinder head 15.
  • the metal cylinder head is interposed between the metal support 16 and the metal rear bearing 28.
  • the starter housing thus comprises the bearing 28, the cylinder head 15 and the support 16. This casing is intended to be connected to the mass of the vehicle. automobile via its support 16.
  • the starter 10 also comprises an electromagnetic contactor 32 extending parallel to the electric motor 11 by being radially implanted above it.
  • the contactor 32 has a metal tank 33 carried by the support 16, and equipped with an excitation coil B provided with at least one winding.
  • the tank 33 is closed at the rear by a cover 34 made of electrically insulating material.
  • the fixing of the cover 34 is made by folding the material of the free end of the tank 33.
  • a shoulder of the tank 33 ensures the axial setting of a fixed core 35, which is wedged axially in the other direction by the cover 34 carrying terminals 36, 37 of power supply.
  • the terminals 36, 37 are shaped to each form a fixed contact 38 inside the cover 34.
  • One of the terminals 36 is intended to be connected to the positive terminal of the battery, the other 37 is connected by the intermediate of a cable 39 at the input of the inductor winding 17 of the stator and brushes 25 of positive polarity.
  • a mobile core 40 is attracted by magnetic attraction towards the fixed core 35 to, firstly, act after catching a game on a rod (not referenced) carrying a movable contact (not referenced) to cause the closure of the contacts of the contactor 32 and supply the electric motor of the starter, and, on the other hand, operate a lever 41 for controlling the launcher.
  • the output shaft 43 is rotatably mounted in a bearing 42 before the support 16.
  • This bearing 42 is constituted by way of example by a needle bearing alternatively by a plain bearing.
  • This shaft 43 carries at the front a stop 53 adjacent to the bearing 42 to limit the movement of the launcher 30.
  • the rear end of the shaft 43 is configured to be secured to a plate of a planet carrier 47, for example by crimping, this planet carrier 47 belonging to an epicyclic gear train constituting the speed reducer 45 gear.
  • This planet carrier 47 carries satellites 47.1 meshing on the one hand with a ring 46 (described in more detail below) and with a sun gear 51 integral with the front end of the shaft 24 of the electric motor.
  • the gearbox 45 is of the type described in the document FR2787833 which will be referred to, the latter showing the mounting of the front end of the shaft 24 of the electric motor 11 in the rear end of the shaft 43 having a blind hole in which is housed the front end of the shaft 24 with the interposition of a plain bearing and a ball.
  • the satellites 47.1 are therefore rotatably mounted each about an axis. These axes extend between two plates of transverse orientation relative to the axis of the shaft 43 being carried by these plates, one of which is thicker than the other and is here fixed by crimping to the rear end of the shaft 43.
  • the planet carrier 47 comprises a single plate fixed to the rear end of the shaft 43 and carrying the axes.
  • the launcher 30 is slidably mounted on the output shaft 43, and comprises a drive gear 50, a driver 51 configured to be actuated by the control lever 41 pivoting, and a free wheel 52 with rollers interposed axially between the 51 and the pinion 50.
  • the teeth of the pinion 50 belong to a sleeve extended at the rear to form the cylindrical inner track of the free wheel 52 roller.
  • the driver 51 is axially extended at the front by a bushing configured internally to form the profiled external track of the freewheel 52 with wheels and to house the springs acting in known manner on the rollers. More specifically, the driver 51 comprises a sleeve integral with the front of a flange of transverse orientation relative to the axis of the shaft 43.
  • This flange is integral at its outer periphery with the sleeve of axial orientation by relative to the axis of the shaft 43 for forming a roller receiving cage closed at the front by washers.
  • the driver 51 carries a washer (not referenced) defining with the flange of the driver 51 a groove for receiving the fingers of the lower end of the lever 41 fork-shaped.
  • the upper end of the lever 41 is mounted in known manner to articulation on a rod (not referenced to the figure 2 ) elastically connected to the movable core 40 via a spring housed in the movable core 40.
  • the lever 41 is hingedly mounted on the movable core 40 and the spring surrounds the sleeve of the driver by bearing on the flange of the coach as described for example in the document DE2822165 .
  • the sleeve of the driver 51 is internally provided with helical splines (not referenced) in complementary engagement with external helical teeth carried by the output shaft 43 in the vicinity of its rear end here cylindrical and moreover large diameter.
  • the launcher 30 is thus animated by a helical movement when it is moved by the lever 41 in the direction of the stop 53 to come, via its pinion 50, in engagement with the drive ring, called the crown of starting (not shown), a heat engine also called internal combustion engine.
  • the freewheel device 52 can be replaced by a conical clutch coupling device, of the type described in the document FR2772433 or a clutch with multiple disks.
  • the launcher 30 variant is implanted in part outside the support 16 at the front thereof. More precisely, the pinion 50 of the launcher 30, instead of being implanted in the support (cf. figure 2 ), can be implanted outside the support as visible for example in the document FR2745855 which will be referred to for more details.
  • the control lever 41 is coupled, here elastically in a variant rigidly in the aforementioned manner, by its upper end to the movable core 40 of the contactor 32, and comprises in its middle part a pivot axis 54, which according to a characteristic is distinct, the toothed gear gear reducer gear ring 46 due to the structure of the assembly described below.
  • the lever 41 is in a molded part, preferably made of rigid thermoplastic material to reduce noise, preferably reinforced by fibers.
  • the mounting of the pivot axis 54 is for example made using a support piece as in the documents DE2822165 and FR2787833 or in the support 16 provided with projections for this purpose, the axis 54 being separate or integrated in the lever 41.
  • a sealing pad 158 of elastomer to absorb dimensional variations In the embodiment of the figure 2 as in the document DE2822165 , there is provided a sealing pad 158 of elastomer to absorb dimensional variations.
  • This stud 158 is in contact with the contact surface of the contactor and is integral with a plastic part 155 configured to replace the tongue or tabs 55 of the figure 1 of the document WO2005 / 054664 ; the housing of the support 16 being retained.
  • the pad 158 is removed and it is the plastic part 155 which is then in contact with the contact surface of the contactor.
  • the solution described in the document can also be used WO01 / 31195 . It all depends on the applications.
  • the ring 46 of the X-axis speed reducer 45 coincides with the axis 14 is of hollow form and has a wall 58 transverse to the outer periphery of which extends an annular skirt 46.1 of axial orientation provided with inner teeth meshing with satellites 47.1.
  • This transverse wall 58 is pierced centrally and mounted on a hub 68 reported to ensure its centering.
  • the hub 68 has at its center a through opening allowing the passage of the shaft 43.
  • the skirt 46.1 is axially oriented relative to the axis X and therefore has a cylindrical shape.
  • the teeth 46.4 of the skirt 46.1 have an axial orientation.
  • the ring 46 is closed at the rear by a cover 200 (cf. figure 2 ). The inside of the ring 46 can thus be filled with lubricating grease of the satellites 47.1 and the sun gear 49.
  • the starter 10 comprises a shock absorbing device 61 installed between the ring gear 46 and the starter housing, in this case the carrier 16, adapted to absorb shear shocks suffered by the ring 46 during overtemperature generated by the start of the engine.
  • the device 61 comprises a support plate 62 of annular shape also of X axis having on one of its faces of radial orientation of the pins 64 intended to be inserted inside unrepresented openings made in the support 16
  • the support plate 62 is thus integral in rotation with the support 16 and thus with the starter housing.
  • the pins 64 are angularly distributed regularly at the outer periphery of the support plate 62. In this case, these six pins 64 have a parallelepiped shape.
  • a central opening 67 of the support plate 62 allows the passage of the shaft 43.
  • the support plate 62 is for example made of metal and the pins 64 are made of material with the support plate 62.
  • the support plate 62 further comprises an indexing means 65 formed by a recess shown in FIG. figure 3a made at its outer periphery intended to cooperate with a projection of the support 16. This facilitates the angular positioning of the plate 62 relative to the support 16.
  • the support plate 62 is devoid of pins 64 and has an annular shoulder 66 at its outer periphery of axial orientation and a lug 78 of generally rectangular shape for its indexing and its connection in rotation with the support 16.
  • the lug 78 is intended to cooperate with a housing, not shown, of complementary shape formed in the support 16.
  • the support plate 62 also comprises an annular sleeve 79 of X axis delimiting the opening 67 on which is positioned the crown 46.
  • the shock absorbing device 61 also comprises two elastic elements 69 fixed on a radial face of the support plate 62 opposite the face comprising the pins 64 or the shoulder 66.
  • the fixing of the elastic elements 69 on the support plate 62 is effected for example by bonding a face 70 of the elastic elements 69 to the support plate 62.
  • Each elastic element 69 has, for example, a portion shape. annular extending for example on an angle A of the order of 112 degrees.
  • Each elastic element 69 has an inner radius R1 greater than an outer radius R2 of the sleeve 79 and an outer radius R3 slightly smaller than an outer radius R4 delimiting the plate 62.
  • the elastic elements 69 are for example made of rubber.
  • the elastic elements 69 have for example a Shore hardness of between 72 and 73 ShA at 80 degrees Celsius.
  • an insert plate 71 is integral with a face 72 of each elastic element 69 opposite the face 70 fixed to the support plate 62.
  • This plate 71 follows an outer contour of the face 72 (cf. figure 4a or 7a ) so that the wafer 71 has substantially the same surface as the face 72. In other words, the wafer 71 covers substantially the entire surface of the face 72.
  • the face 72 of the elastic element 69 carrying the wafer 71 is inclined relative to the face 70 fixed to the support plate 62. The stresses experienced by the material during shearing of the elastic elements 69 are thus homogenized. More specifically, the face 70 extends in a radial plane with respect to the axis. X.
  • the face 72 is inclined with respect to the face 70 towards the inside of the plate 62 so that the cross-section of each element 69 tends to decrease when moving from the outside to the inside of the plate. plate 62.
  • the angle of inclination B 'of the two faces relative to each other is for example of the order of 5 degrees.
  • the face of the wafer 71 attached to the element 69 has a corresponding inclination.
  • the plates 71 take for example each in the form of a thin plate made of metal.
  • the transverse wall 58 of the ring 46 is made integral in rotation with the wafer 71.
  • the wall 58 has openings 74 intended to receive studs 75 coming from the plates 71.
  • each plate 71 comprises three studs 75 positioned on the same circumference between the inner periphery and the outer periphery of the elastic element. These studs 75 are intended to cooperate with two sets of three diametrically opposed openings 75 formed in the transverse wall 58 of the ring 46 (cf. figure 5 ).
  • the transverse wall 58 is fixed by gluing to the wafer 71.
  • the starter 10 further comprises a compression damping device 80 biased when the ring 46 exceeds a threshold K1 angular displacement.
  • the threshold K1 of angular displacement is between 15 and 25 degrees and is preferably of the order of 23 degrees.
  • the device 80 comprises two dampers 81 integral in rotation with the support plate 62 used in combination with two compressor elements 82 integral in rotation with the ring 46.
  • each compressor element 82 is spaced angularly by relative to the damper 81 of an angle C equal to the threshold K1 of angular displacement (cf. figure 7a ).
  • Each compressor element 82 is thus intended to bear against the damper 82 when the angular displacement of the ring 46 exceeds the threshold K1.
  • a portion of each damper 82 is inserted inside a rigid receiving cage 84 located on the opposite side to the compressor element 82 associated therewith. The cage 84 thus forms a stop, so that when a compressor element 82 acts on a damper 81, the latter is compressed between the cage 84 and the compressor element 82.
  • the dampers 81 are diametrically opposite one another and have a ring portion shape. As shown on the figure 4a , the ring portions extend over an angle D at least two times smaller than the angle A on which the elastic elements 69 extend.
  • the inner and outer radii delimiting respectively the inner and outer periphery of the dampers 81 are substantially identical to those R1, R3 of the elastic elements 69.
  • Each damper 81 has bevelled angles on the side of the compressor element 82. The bevel is made on an angle E shown on the figure 7a worth, for example, 10 degrees.
  • Each damper 81 is positioned between two ends of the elastic elements 69 facing one another.
  • the dampers 81 are fixed to the support plate 62 by means of tabs shown from the support plate 62 penetrating the dampers 81.
  • the dampers 81 are for example made of elastomeric thermoplastic material.
  • the compressor elements 82 take for example the form of ribs coming from material with the support plate 62. These ribs of substantially parallelepiped shape have a trapezoidal section.
  • the elastic elements 69, the dampers 81 and the compressor elements 82 have a substantially identical height L, as clearly Figures 3a, 3b , and 4a .
  • the compressor element 82 which has moved freely to the damper 81 begins to compress the damper 81 which is sandwiched, that is to say stuck between the receiving cage 84 forming a stop and the compressor element 82.
  • the elastic element 69 continues to deform by shearing.
  • the absorbed torque then evolves exponentially as shown on the figure 8 by the part of the curve referenced P2.
  • the device 80 for compressive shock absorption thus makes it possible to limit the stress imposed on the elastic elements 69 during their shearing.
  • the dampers 81 may be made integral in rotation with the transverse wall 58 of the ring 46, while the compressor elements 82 are made integral in rotation with the support plate 62.
  • the number of elastic elements 69 may be greater than or less than two and in all cases at least one. It depends on the application. It is the same for the number of dampers 81 of the device 80 which may vary depending on the application.
  • the starter could also comprise only a shear absorbing device 80 and be devoid of device 61 for compressive shock absorption.

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Description

    DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
  • L'invention concerne un démarreur pour moteur thermique muni d'un dispositif d'absorption des chocs par cisaillement.
  • L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, avec les véhicules équipés de la fonction d'arrêt et de redémarrage du moteur thermique (fonction dite « stop and start » en anglais) en fonction des conditions de circulation.
    • ETAT DE LA TECHNIQUE
  • Afin de démarrer un moteur thermique, appelé également moteur à combustion interne, notamment d'un véhicule automobile, il est connu d'utiliser une machine électrique tournante sous la forme d'un démarreur pourvu d'un lanceur capable de transmettre une énergie de rotation du démarreur à un vilebrequin du moteur thermique par l'intermédiaire d'une couronne d'entraînement.
  • Ce lanceur est monté sur un arbre de sortie de la machine électrique. Dans une forme de réalisation un réducteur de vitesse est intercalé entre cet arbre de sortie, constituant l'arbre du lanceur, et l'arbre du moteur électrique que comporte la machine électrique tournante. L'interposition du réducteur présente l'intérêt d'utiliser une machine électrique plus rapide et d'obtenir ainsi un couple de démarrage plus élevé tout en réduisant l'encombrement et le poids de la machine pour une puissance donnée. Comme décrit dans le document FR2632094 , ce réducteur de vitesse peut être formé par une roue dentée sous la forme d'un pignon fixé à une extrémité de l'arbre du moteur électrique de la machine électrique et d'une couronne dentée solidaire en rotation par des moyens de friction de l'arbre du lanceur; cette couronne ayant des dents intérieures engrenant avec le pignon. Dans ce cas, l'arbre du moteur électrique et l'arbre du lanceur sont décalés l'un par rapport à l'autre.
  • En variante, comme décrit dans le document WO2005/054664 , le réducteur de vitesse est formé par un train épicycloïdal comportant des pignons satellites montés à rotation autour d'axes portés par un porte-satellites comprenant un plateau transversal solidaire de l'extrémité arrière de l'arbre du lanceur. Ces pignons satellites engrènent avec le pignon solidaire de l'arbre du moteur électrique et avec les dents intérieures de la couronne dentée immobile en rotation par rapport au carter que comporte le démarreur. Dans ce cas, l'arbre du moteur électrique et l'arbre du lanceur sont coaxiaux.
  • Par ailleurs, le lanceur comporte un pignon pourvu de dents configurées pour engrener avec des dents de la couronne d'entraînement, dite aussi couronne de démarrage, solidaire de manière rigide ou élastique du vilebrequin du moteur thermique à démarrer. Ce lanceur peut subir des chocs mécaniques importants lors du fonctionnement du démarreur, notamment lors du lancement du moteur thermique. Par exemple, en début de démarrage, lorsque la rotation du démarreur commence, les dents du pignon peuvent glisser contre les dents de la couronne d'entraînement avant de s'engager entre celles-ci. Le recouvrement axial des dents respectives du pignon et de la couronne d'entraînement peut alors être très faible et l'énergie cinétique de rotation du démarreur est brutalement transmise à la couronne. A cet instant, les contraintes de contact sont très élevées, ce qui peut, avec l'usure, entraîner la destruction de dents de la couronne. Ce phénomène est connu sous le terme de fraisage.
  • En outre, en cours de démarrage du moteur thermique, si le système d'injection du véhicule présente des dysfonctionnements aléatoires, il peut se produire des explosions prématurées dans le cycle de combustion, généralement appelées en anglais 'back fire', qui sont susceptibles de générer des chocs importants lors de l'engrènement du pignon avec la couronne d'entraînement. Des chocs peuvent se produire également lors de l'arrêt du moteur thermique. Ces chocs présentent le risque de provoquer la cassure de dents du pignon ou de la couronne d'entraînement, résultant en un incident majeur.
  • Afin de ne pas endommager le démarreur lors de ces démarrages, il est connu d'équiper la couronne du réducteur de vitesse de plots amortisseurs. Un assemblage classique consiste en une couronne en matériau plastique sur laquelle sont surmoulés des amortisseurs en matériau thermoplastique élastomère aptes à se comprimer lors de l'application d'un sur-couple. Voir par exemple EP 1 450 038 A1 . La compression est effectuée par un déplacement angulaire relatif des amortisseurs solidaires en rotation avec la couronne par rapport à des éléments compresseurs solidaires en rotation du carter du démarreur destinés à venir en appui contre les amortisseurs pour les comprimer.
  • Cependant, on constate qu'une absorption des chocs par compression implique une absorption assez brusque des chocs dans la mesure où le couple absorbé en fonction de l'angle de déplacement de la couronne évolue de manière exponentielle, comme cela est représenté sur la figure 1. Une telle évolution du couple absorbé entraîne une usure rapide des amortisseurs au cours des utilisations successives du démarreur ainsi qu'une transmission d'efforts importants à la chaîne de traction du démarreur, ce qui réduit sa durée de vie.
    • OBJET DE L'INVENTION
  • L'invention vise à remédier efficacement à ces inconvénients.
  • A cet effet, l'invention a pour objet un démarreur pour moteur thermique de véhicule automobile, comportant :
    • un moteur électrique comportant un arbre,
    • un arbre de sortie sur lequel est monté un pignon d'entraînement destiné à engrener avec une couronne de démarrage du moteur thermique,
    • un ensemble réducteur ayant une couronne dentée, l'ensemble réducteur étant installé entre l'arbre du moteur électrique et l'arbre de sortie et reliant en rotation l'arbre du moteur électrique à l'arbre de sortie,
    • un carter,
    • au moins un dispositif d'absorption des chocs installé entre la couronne dentée et le carter liant en rotation la couronne au carter, caractérisé en ce que le dispositif d'absorption de choc est monté pour absorber par cisaillement des chocs subis par la couronne lors d'un démarrage du moteur thermique engendrant un déplacement angulaire relatif de la couronne par rapport au carter du démarreur.
  • L'invention permet ainsi d'amortir les chocs de manière plus progressive qu'un amortisseur travaillant en compression dans la mesure où le couple absorbé évolue de manière linéaire en fonction de l'angle de rotation de la couronne lors du cisaillement d'un élément élastique. L'invention permet donc d'augmenter la durée de vie de la chaîne de traction.
  • Par dispositif d'absorption de choc par cisaillement on entend un dispositif d'absorption qui est monté pour se déformer majoritairement par cisaillement pour amortir le choc.
  • Selon une réalisation, le dispositif d'absorption des chocs par cisaillement comporte:
    • une plaque de support solidaire en rotation avec le carter, et
    • au moins un élément élastique ayant une première face solidaire en rotation de la plaque de support et une deuxième face opposée à la première face solidaire en rotation avec la couronne apte à tourner par rapport au carter en cas de chocs subis par la couronne.
  • Le fait d'utiliser une plaque de support permet de faciliter le montage du dispositif d'absorption dans le carter d'un démarreur. En effet sans cette plaque, une des méthodes de montage serait le collage d'une surface de l'élément élastique au carter.
  • De plus, le fait que l'élément élastique a deux de ces faces solidaire en rotation avec d'une part la couronne et d'autre part le carter permet à l'élément élastique de travailler de façon importante en cisaillement.
  • Selon une première réalisation, la première face de l'élément élastique comprend une surface radiale solidaire en rotation avec la plaque de support et en ce que la deuxième face comprend une surface radiale solidaire en rotation avec la couronne. Par surface radiale, on entend une surface dont la projection est perpendiculaire à l'axe de la couronne.
  • Selon une seconde réalisation, la première face de l'élément élastique comprend une surface axiale solidaire en rotation avec la plaque de support et en ce que la deuxième face comprend une surface axiale solidaire en rotation avec la couronne. Par surface axiale on entend une surface dont la projection est parallèle avec l'axe de la couronne.
  • Selon un autre mode de réalisation, au moins une des premières ou seconde faces de l'élément élastique est de forme conique.
  • Selon un mode de réalisation, la deuxième face du dispositif d'absorption et monté contre une paroi transversale de la couronne.
  • Ce mode de réalisation permet de disposer le dispositif d'amortissement axialement permettant de réduire l'encombrement radial.
  • Selon un autre mode de réalisation, le dispositif d'amortissement de choc est monté radialement entre la couronne et le carter.
  • Ce mode de réalisation permet de réduire l'encombrement axial du démarreur.
  • Selon une réalisation, le dispositif d'absorption des chocs par cisaillement comporte en outre une plaquette rapportée solidaire de la deuxième face de l'élément élastique, cette plaque étant montée solidaire en rotation avec la paroi transversale de la couronne.
  • Selon une réalisation, la plaquette rapportée est fixée à la deuxième face de l'élément élastique.
  • Selon une réalisation, la plaquette est fixée à l'élément élastique par surmoulage ou collage.
  • Selon une réalisation, la plaque de support est fixée à la première face de l'élément élastique.
  • Selon une réalisation, la plaque de support est fixée à l'élément élastique par surmoulage ou collage.
  • Selon une réalisation, la plaquette rapportée couvre sensiblement la totalité de la surface de la deuxième face de l'élément élastique.
  • Selon une réalisation, la paroi transversale de la couronne est fixée par collageà la deuxième face de l'élément élastique.
  • Cela permet de réduire l'encombrement.
  • Selon une réalisation, la paroi transversale de la couronne présente des ouvertures destinées à recevoir des plots issus de la plaquette rapportée. Cela permet d'avoir un moyen de fixation en rotation facile. Selon une réalisation, pour homogénéiser les contraintes subies par le matériau lors du cisaillement, la première et la deuxième face de l'élément élastique sont inclinées l'une par rapport à l'autre.
  • Selon une réalisation, le démarreur comporte en outre un dispositif d'absorption des chocs par compression apte à être sollicité lorsque la couronne dépasse un seuil de déplacement angulaire de manière à limiter la contrainte subie par le dispositif d'absorption des chocs par cisaillement.
  • Le dispositif d'absorption des chocs par cisaillement et le dispositif d'absorption des chocs par compression sont montés dans le démarreur pour que lors d'un choc, le dispositif par cisaillement se déforme dans un premier temps jusqu'au seuil de déplacement angulaire et ensuite les deux dispositifs d'absorptions de choc se déforment pour absorber le choc.
  • Selon un autre mode de réalisation, le dispositif d'absorption des chocs par cisaillement et le dispositif d'absorption des chocs par compression sont montés dans le démarreur pour que lors d'un choc, le dispositif pour absorber le choc par cisaillement se déforme dans un premier temps jusqu'au seuil de déplacement angulaire et ensuite uniquement l'élément d'absorption de choc par compression se déforme pour absorber le choc.
  • Dans ces deux modes de réalisation, dans le premier temps (jusqu'au seuil de déclenchement), uniquement le dispositif d'absorption des chocs par cisaillement se déforme.
  • Selon une réalisation, le seuil de déplacement angulaire est compris entre 15 et 25 degrés. Cela permet dispositif d'absorption des chocs par cisaillement d'absorber de façon non brutale une partie du choc.
  • Selon une réalisation, le dispositif d'absorption des chocs par compression comporte au moins un amortisseur solidaire en rotation avec un des éléments parmi la paroi transversale de la couronne et la plaque de support ainsi qu'au moins un élément compresseur correspondant solidaire en rotation avec l'autre élément destiné à venir en appui contre l'amortisseur lors du déplacement angulaire de la couronne au-delà du seuil de déplacement angulaire.
  • Selon une réalisation, l'amortisseur par compression est solidaire en rotation avec la plaque de support tandis que l'élément compresseur appartient à la paroi transversale de la couronne.
  • Selon une réalisation, une partie de l'amortisseur est insérée dans une cage de réception rigide située du côté opposé par rapport à l'élément compresseur formant une butée.
  • Selon une réalisation, l'amortisseur présente des angles biseautés du côté de l'élément compresseur.
  • Selon une réalisation, le dispositif d'absorption des chocs par cisaillement comporte deux éléments élastiques diamétralement opposés ayant une forme de portion d'anneau.
  • Selon une réalisation, le dispositif d'absorption des chocs par compression comporte deux amortisseurs situés chacun entre deux extrémités des éléments élastiques en regard l'une de l'autre et deux éléments compresseur situés chacun entre un élément élastique et un amortisseur.
    • BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
  • L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention.
    • La figure 1, déjà décrite, montre une représentation graphique de l'évolution du couple absorbé en fonction d'un angle de rotation de la couronne d'un ensemble réducteur lors d'un choc subi par le démarreur selon l'état de la technique;
    • La figure 2 montre une vue en coupe longitudinale d'un démarreur selon l'invention ;
    • Les figures 3a et 3b représentent des vues en perspective sous deux angles différents d'une couronne d'un ensemble réducteur et des dispositifs d'absorption des chocs selon l'invention qui lui sont associés ;
    • Les figures 4a et 4b montrent des vues éclatées de l'avant et de l'arrière de la couronne et des dispositifs d'absorption des chocs selon l'invention qui lui sont associés;
    • La figure 5 est une vue de dessus de la couronne et des dispositifs d'absorption des chocs selon l'invention;
    • La figure 6 montre une vue en coupe transversale suivant l'axe A-A de l'ensemble de la figure 5;
    • Les figures 7a-7c représentent les différents états des dispositifs d'absorption des chocs selon l'invention lors de l'absorption d'un choc subi par le démarreur selon l'invention;
    • La figure 8 montre une représentation graphique de l'évolution du couple absorbé en fonction d'un angle de rotation de la couronne d'un ensemble réducteur lors d'un choc subi par le démarreur selon l'invention.
  • Les éléments identiques, similaires ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre.
    • DESCRIPTION D'EXEMPLES DE REALISATION DE L'INVENTION
  • Dans la description qui va suivre, on utilisera une orientation axiale d'arrière en avant correspondant à l'orientation de droite à gauche conformément à la figure 2.
  • En référence à la figure 2, la machine électrique tournante est un démarreur 10 de moteur thermique similaire au démarreur décrit dans le document WO2005/054664 , en sorte que les éléments identiques ou similaires à ceux de la figure 1 de ce document WO2005/054664 , auquel on se reportera pour plus de précisions, seront affectés des mêmes signes de référence. Le démarreur comporte dans ce mode de réalisation un arbre de sortie 43, un lanceur 30 monté sur l'arbre 43 et un moteur électrique 11 composé d'un stator 12 inducteur et d'un rotor 13 induit montés de manière coaxiale, le stator 12 entourant le rotor 13, lequel est monté tournant autour d'un axe 14 à l'intérieur d'une culasse 15. Cette dernière est solidaire d'un support 16 métallique du démarreur destiné à être fixé sur une partie fixe du véhicule automobile. Le support 16 est ici en matière moulable, par exemple à base d'aluminium et appartient au carter de la machine.
  • De manière connue, le stator 12 comporte dans un mode de réalisation une pluralité d'aimants permanents inducteurs portés par la périphérie interne de la culasse 15. En variante, comme montré dans le mode de réalisation de la figure 2, le stator 12 comporte un bobinage inducteur 17 comportant deux paires d'enroulements 18, qui sont enroulés chacun autour d'une masse polaire 19 solidaire de la culasse 15. Les masses polaires 19 sont fixées à l'aide de vis 20 à la culasse 15, ici métallique, comme décrit dans le document FR2611096 . Chaque enroulement 18 est composé d'un conducteur continu enroulé autour de la masse polaire 19 dans le sens de son épaisseur de manière à former des spires jointives concentriques de diamètre croissant comme mieux visible dans les Figures 2 à 5 du document EP749194 . L'axe de chaque enroulement 18 est radial par rapport à l'axe 14 du rotor 13, lequel constitue l'axe de rotation du moteur électrique 11.
  • Le rotor 13 comporte un paquet de tôles dotées de rainures pour le montage de conducteurs 21 électriques en forme d'épingles. Ces conducteurs 21 sont reliés entre eux pour former un bobinage rotorique en liaison avec des lames 22 conductrices appartenant à un collecteur 23 à corps électriquement isolant solidaire de l'arbre 24 du moteur électrique 11. En variante, le bobinage est à fil continu.
  • Des balais 25 frottent sur les lames 22 collectrices du collecteur 23 pour alimenter le bobinage rotorique. Les balais 25 appartiennent à un porte-balais 26 équipé de cages de guidage et de réception des balais, lesquels sont sollicités en direction des lames 22 collectrices par des ressorts 27. Le porte-balais 26 est solidaire d'un palier arrière 29 métallique présentant dans la partie centrale un logement pour le montage d'un roulement à aiguilles 28. Le palier 29 sert au montage à rotation de l'extrémité arrière de l'arbre 24 du moteur électrique 11. L'axe de cet arbre 24 est confondu avec l'axe 14 du rotor 13, et avec l'axe de l'arbre de sortie 43 du démarreur, constituant l'arbre du lanceur 30. Le palier 29 arrière sert de centreur à l'extrémité arrière de la culasse 15, et est relié par des tirants 31 au support 16 du démarreur 10. Deux trous taraudés (non référencés) sont ménagés dans le support 16 pour le vissage des tirants. Les tirants 31 sont implantés à l'extérieur de la culasse 15. Ici un faible jeu existe entre les tirants et la périphérie externe de la culasse 15 de forme tubulaire. La culasse 15 métallique est intercalée à serrage entre le support métallique 16 et le palier arrière métallique 28. Le carter du démarreur comporte ainsi le palier 28, la culasse 15 et le support 16. Ce carter est destiné à être relié à la masse du véhicule automobile via son support 16.
  • Le démarreur 10 comporte également un contacteur 32 électromagnétique s'étendant parallèlement au moteur électrique 11 en étant implanté radialement au-dessus de celui-ci. Le contacteur 32 présente une cuve 33 métallique portée par le support 16, et équipée d'une bobine B d'excitation dotée d'au moins un enroulement. La cuve 33 est fermée à l'arrière par un capot 34 en matière électriquement isolante. La fixation du capot 34 est réalisée par rabattement de matière de l'extrémité libre de la cuve 33. Un épaulement de la cuve 33 permet d'assurer le calage axial d'un noyau fixe 35, lequel est calé axialement dans l'autre sens par le capot 34 portant des bornes 36, 37 d'alimentation électrique.
  • Les bornes 36, 37 sont conformées pour former chacune un contact fixe 38 à l'intérieur du capot 34. L'une des bornes 36 est destinée à être reliée à la borne positive de la batterie, l'autre 37 est connectée par l'intermédiaire d'un câble 39 à l'entrée du bobinage inducteur 17 du stator et aux balais 25 de polarités positives. De manière connue lors de l'excitation de la bobine B, un noyau mobile 40 est attiré par attraction magnétique en direction du noyau fixe 35 pour, d'une part, agir après rattrapage d'un jeu sur une tige (non référencée) portant un contact mobile (non référencé) pour provoquer la fermeture des contacts du contacteur 32 et alimenter le moteur électrique du démarreur, et, d'autre part, actionner un levier 41 de commande du lanceur.
  • L'arbre de sortie 43 est monté rotatif dans un palier 42 avant du support 16. Ce palier 42 est constitué à titre d'exemple par un roulement à aiguille en variante par un palier lisse. Cet arbre 43 porte à l'avant une butée 53 adjacente au palier 42 pour limiter le déplacement du lanceur 30. L'extrémité arrière de l'arbre 43 est configurée pour être solidaire d'un plateau d'un porte-satellites 47 par exemple par sertissage, ce porte-satellites 47 appartenant à un train épicycloïdal constituant le réducteur 45 de vitesse à engrenages. Ce porte-satellites 47 porte des satellites 47.1 engrenant d'une part avec une couronne 46 (décrite plus en détail ci-dessous) et avec un pignon planétaire 49 solidaire de l'extrémité avant de l'arbre 24 du moteur électrique. Le réducteur 45 est du type de celui décrit dans le document FR2787833 auquel on se reportera, celui-ci montrant le montage de l'extrémité avant de l'arbre 24 du moteur électrique 11 dans l'extrémité arrière de l'arbre 43 doté d'un trou borgne dans lequel est logé l'extrémité avant de l'arbre 24 avec interposition d'un palier lisse et d'une bille. Les satellites 47.1 sont donc montés à rotation chacun autour d'un axe. Ces axes s'étendent entre deux plateaux d'orientation transversale par rapport à l'axe de l'arbre 43 en étant portés par ces plateaux, dont l'un est plus épais que l'autre et est ici fixé par sertissage à l'extrémité arrière de l'arbre 43. En variante le porte-satellites 47 comporte un seul plateau fixé à l'extrémité arrière de l'arbre 43 et portant les axes.
  • Le lanceur 30 est monté coulissant sur l'arbre de sortie 43, et comporte un pignon d'entraînement 50, un entraîneur 51 configuré pour être actionné par le levier de commande 41 pivotant, et une roue libre 52 à galets intercalée axialement entre l'entraîneur 51 et le pignon 50. De manière connue les dents du pignon 50 appartiennent à un manchon prolongé à l'arrière pour former la piste interne cylindrique de la roue libre 52 à galets. L'entraîneur 51 est prolongé axialement à l'avant par une douille configurée intérieurement pour former la piste externe profilée de la roue libre 52 à galets et loger les ressorts agissant de manière connue sur les galets. Plus précisément l'entraîneur 51 comporte un manchon solidaire à l'avant d'un flasque d'orientation transversale par rapport à l'axe de l'arbre 43. Ce flasque est solidaire à sa périphérie externe de la douille d'orientation axiale par rapport à l'axe de l'arbre 43 pour formation d'une cage de réception de galets fermée à l'avant par des rondelles. L'entraîneur 51 porte une rondelle (non référencée) définissant avec le flasque de l'entraîneur 51 une gorge pour la réception des doigts de l'extrémité inférieure du levier 41 en forme de fourchette. L'extrémité supérieure du levier 41 est montée de manière connue à articulation sur une tige (non référencée à la figure 2) reliée élastiquement au noyau mobile 40 via un ressort logé dans le noyau mobile 40. Bien entendu en variante, le levier 41 est monté à articulation sur le noyau mobile 40 et le ressort entoure le manchon de l'entraîneur en prenant appui sur le flasque de l'entraîneur comme décrit par exemple dans le document DE2822165 .
  • De manière connue, le manchon de l'entraîneur 51 est doté intérieurement de cannelures hélicoïdales (non référencées) en prise de manière complémentaire avec des dentures hélicoïdales externes portées par l'arbre de sortie 43 au voisinage de son extrémité arrière ici cylindrique et de plus grand diamètre. Le lanceur 30 est ainsi animé d'un mouvement hélicoïdal lorsqu'il est déplacé par le levier 41 en direction de la butée 53 pour venir, par l'intermédiaire de son pignon 50, en prise avec la couronne d'entraînement, dite couronne de démarrage (non représentée), d'un moteur thermique appelé également moteur à combustion interne.
  • Il est clair que le dispositif à roue libre 52 peut être remplacé par un dispositif d'attelage à embrayage conique, du type décrit dans le document FR2772433 ou un embrayage à plusieurs disques. De même il est clair que le lanceur 30 en variante est implanté en partie à l'extérieur du support 16 à l'avant de celui-ci. Plus précisément, le pignon 50 du lanceur 30, au lieu d'être implanté dans le support (cf. figure 2), peut être implanté à l'extérieur du support comme visible par exemple dans le document FR2745855 auquel on se reportera pour plus de précisions.
  • Le levier de commande 41 est accouplé, ici élastiquement en variante rigidement de manière précitée, par son extrémité supérieure au noyau mobile 40 du contacteur 32, et comporte dans sa partie médiane un axe de pivotement 54, qui selon une caractéristique est distinct, de la couronne 46 dentée du réducteur 45 de vitesse à engrenages du fait de la structure de l'ensemble décrit ci-dessous. Le levier 41 est en une pièce moulée, de préférence en matière thermoplastique rigide pour réduire les bruits, de préférence renforcée par des fibres. Le montage de l'axe de pivotement 54 est par exemple réalisé à l'aide d'une pièce d'appui comme dans les documents DE2822165 et FR2787833 ou dans le support 16 doté de saillies à cet effet, l'axe 54 étant distinct ou intégré au levier 41. Dans le mode de réalisation de la figure 2, comme dans le document DE2822165 , il est prévu un plot d'étanchéité 158 en élastomère pour absorber les variations dimensionnelles. Ce plot 158 est en contact avec la face d'appui du contacteur et est solidaire d'une pièce en matière plastique 155 configurée pour remplacer la ou les languettes 55 de la figure 1 du document WO2005/054664 ; le logement du support 16 étant conservé. En variante, le plot 158 est supprimé et c'est la pièce en matière plastique 155 qui est alors en contact avec la face d'appui du contacteur. On peut également faire appel à la solution décrite dans le document WO01/31195 . Tout dépend des applications.
  • La couronne 46 du réducteur 45 de vitesse d'axe X confondu avec l'axe 14 est de forme creuse et comporte une paroi 58 transversale à la périphérie extérieure de laquelle s'étend une jupe 46.1 annulaire d'orientation axiale munie de dents intérieures engrenant avec les satellites 47.1. Cette paroi transversale 58 est trouée centralement et montée sur un moyeu 68 rapporté assurant son centrage. Le moyeu 68 présente en son centre une ouverture traversante autorisant le passage de l'arbre 43. Comme visible sur la figure 3a, la jupe 46.1 est d'orientation axiale par rapport à l'axe X et a donc une forme cylindrique. Les dents 46.4 de la jupe 46.1 ont une orientation axiale. La couronne 46 est fermée à l'arrière par un capot 200 (cf. figure 2). L'intérieur de la couronne 46 peut être ainsi rempli de graisse de lubrification des satellites 47.1 et du pignon planétaire 49.
  • Afin d'absorber les chocs que subit la couronne 46 au cours des utilisations successives du démarreur 10, le démarreur 10 comporte un dispositif 61 d'absorption des chocs installé entre la couronne 46 dentée et le carter du démarreur, en l'occurrence le support 16, apte à absorber par cisaillement des chocs subis par la couronne 46 lors de sur-couples générés par le démarrage du moteur thermique.
  • Plus précisément, comme cela est bien visible sur les figures 3a et 3b, le dispositif 61 comporte une plaque de support 62 de forme annulaire également d'axe X comportant sur une de ses face d'orientation radiale des pions 64 destinés à s'insérer à l'intérieur d'ouvertures non représentées réalisées dans le support 16. La plaque de support 62 est ainsi solidaire en rotation avec le support 16 et donc avec le carter du démarreur. Les pions 64 sont répartis angulairement de manière régulière à la périphérie externe de la plaque de support 62. En l'occurrence, ces pions 64 au nombre de six présentent une forme parallélépipédique. Une ouverture centrale 67 de la plaque de support 62 autorise le passage de l'arbre 43. La plaque de support 62 est par exemple réalisée en métal et les pions 64 viennent de matière avec la plaque de support 62.
  • La plaque de support 62 comporte en outre un moyen d'indexage 65 formé par un évidement montré à la figure 3a réalisé à sa périphérie externe destiné à coopérer avec une saillie du support 16. Cela permet de faciliter le positionnement angulaire de la plaque 62 par rapport au support 16.
  • En variante, comme cela est représenté sur les figures 4a et 4b, la plaque de support 62 est dépourvue de pions 64 et comporte un épaulement annulaire 66 à sa périphérie externe d'orientation axiale ainsi qu'un ergot 78 de forme globalement rectangulaire pour son indexage et sa liaison en rotation avec le support 16. A cet effet, l'ergot 78 est destiné à coopérer avec un logement, non représenté, de forme complémentaire réalisé dans le support 16. La plaque de support 62 comporte également un manchon annulaire 79 d'axe X délimitant l'ouverture 67 sur lequel est positionné la couronne 46.
  • Comme bien visible sur la figure 4a, le dispositif 61 d'absorption des chocs comporte également deux éléments élastiques 69 fixés sur une face radiale de la plaque de support 62 opposée à la face comportant les pions 64 ou l'épaulement 66. La fixation des éléments élastiques 69 sur la plaque de support 62 est effectuée par exemple par collage d'une face 70 des éléments élastiques 69 sur la plaque de support 62. Chaque élément élastique 69 présente par exemple une forme de portion annulaire s'étendant par exemple sur un angle A de l'ordre de 112 degrés. Chaque élément élastique 69 présente un rayon interne R1 supérieur à un rayon externe R2 du manchon 79 et un rayon externe R3 légèrement inférieur à un rayon externe R4 délimitant la plaque 62. Les éléments élastiques 69 sont par exemple réalisés en caoutchouc. Les éléments élastiques 69 ont par exemple une dureté Shore comprise entre 72 et 73 ShA à 80 degrés Celsius.
  • En outre, comme montré sur la figure 6, une plaquette 71 rapportée est solidaire d'une face 72 de chaque élément élastique 69 opposée à la face 70 fixée à la plaque de support 62. Cette plaquette 71 suit un contour extérieur de la face 72 (cf. figure 4a ou 7a) de sorte que la plaquette 71 présente sensiblement la même surface que la face 72. Autrement dit, la plaquette 71 couvre sensiblement la totalité de la surface de la face 72. La face 72 de l'élément élastique 69 portant la plaquette 71 est inclinée par rapport à la face 70 fixée à la plaque de support 62. On homogénéise ainsi les contraintes subies par le matériau lors du cisaillement des éléments élastiques 69. Plus précisément, la face 70 s'étend dans un plan radial par rapport à l'axe X. La face 72 est inclinée par rapport à la face 70 vers l'intérieur de la plaque 62 de sorte que la section transversale de chaque élément 69 a tendance à diminuer lorsqu'on se déplace de l'extérieur vers l'intérieur de la plaque 62. L'angle d'inclinaison B' des deux faces l'une par rapport à l'autre est par exemple de l'ordre de 5 degrés. La face de la plaquette 71 fixée à la l'élément 69 présente une inclinaison correspondante. Les plaquettes 71 prennent par exemple chacune la forme d'une plaque de faible épaisseur réalisée en métal.
  • La paroi transversale 58 de la couronne 46 est rendue solidaire en rotation avec la plaquette 71. A cet effet, comme montré sur les figures 4a, 6, 7a-7c, la paroi 58 présente des ouvertures 74 destinées à recevoir des plots 75 issus des plaquettes 71. En l'occurrence, chaque plaquette 71 comporte trois plots 75 positionnés sur une même circonférence entre la périphérie interne et la périphérie externe de l'élément élastique 69. Ces plots 75 sont destinés à coopérer avec deux ensembles de trois d'ouvertures 75 diamétralement opposés ménagés dans la paroi transversale 58 de la couronne 46 (cf. figure 5). En complément ou en substitution de ce système de liaison, la paroi transversale 58 est fixée par collage à la plaquette 71.
  • Le démarreur 10 comporte en outre un dispositif 80 d'absorption des chocs par compression sollicité lorsque la couronne 46 dépasse un seuil K1 de déplacement angulaire. Le seuil K1 de déplacement angulaire est compris entre 15 et 25 degrés et est de préférence de l'ordre de 23 degrés.
  • A cet effet, le dispositif 80 comporte deux amortisseurs 81 solidaires en rotation de la plaque de support 62 utilisés en combinaison avec deux éléments compresseur 82 solidaires en rotation avec la couronne 46. A l'état repos, chaque élément compresseur 82 est espacé angulairement par rapport à l'amortisseur 81 d'un angle C égal au seuil K1 de déplacement angulaire (cf figure 7a). Chaque élément compresseur 82 est ainsi destiné à venir en appui contre l'amortisseur 82 lorsque le déplacement angulaire de la couronne 46 dépasse le seuil K1. De préférence, une partie de chaque amortisseur 82 est insérée à l'intérieur d'une cage de réception 84 rigide située du côté opposé à l'élément compresseur 82 qui lui est associé. La cage 84 forme ainsi une butée, de sorte que lorsqu'un élément compresseur 82 agit sur un amortisseur 81, ce dernier est compressé entre la cage 84 et l'élément compresseur 82.
  • En l'occurrence, les amortisseurs 81 sont diamétralement opposés l'un par rapport à l'autre et présentent une forme de portion d'anneau. Comme montré sur la figure 4a, les portions d'anneau s'étendent sur un angle D au moins deux fois inférieur à l'angle A sur lequel s'étendent les éléments élastiques 69. Les rayons interne et externe délimitant respectivement la périphérie interne et externe des amortisseur 81 sont sensiblement identiques à ceux R1, R3 des éléments élastiques 69. Chaque amortisseur 81 comporte des angles biseautés du côté de l'élément compresseur 82. Le biseau est effectué sur un angle E représenté sur la figure 7a valant par exemple 10 degrés. Chaque amortisseur 81 est positionné entre deux extrémités des éléments élastiques 69 en regard l'une de l'autre. Les amortisseurs 81 sont fixés à la plaque de support 62 au moyen de pattes non représentées issues de la plaque de support 62 pénétrant dans les amortisseurs 81. Les amortisseurs 81 sont par exemple réalisés en matériau thermoplastique élastomère.
  • Les éléments compresseur 82 prennent par exemple la forme de nervures venant de matière avec la plaque de support 62. Ces nervures de forme sensiblement parallélépipédique présentent une section trapézoïdale.
  • Les éléments élastiques 69, les amortisseurs 81 ainsi que les éléments compresseurs 82 ont une hauteur L sensiblement identique, comme cela ressort clairement des figures 3a, 3b, et 4a.
  • On décrit ci-après, en référence avec les figures 7a à 7c, le fonctionnement du système d'absorption des chocs selon l'invention. Ces figures montrent les états d'un seul des éléments élastiques 69 et d'un seul des amortisseurs 81 mais il est clair que l'autre élément élastique 69 et l'autre amortisseur 81 non représentés présentent des états correspondants. Il est à noter également que sur ces figures l'élément compresseur 82 est lié en rotation avec la paroi transversale 58 de la couronne 46 qui n'a pas été représentée par souci de clarté. La représentation de la plaque de support 62 est également simplifiée.
  • Comme montré sur la figure 7a, lorsque la couronne 46 ne subit pas de choc lors du démarrage du moteur thermique et demeure donc immobile, ce qui correspond à un état repos, les éléments élastiques 69 ne sont pas cisaillés par un déplacement de la couronne 46 tandis que l'amortisseur 81 n'est pas contraint par l'élément compresseur 82.
  • Comme montré sur la figure 7b, en cas de chocs subis par la couronne 46, cette dernière tourne suivant la flèche F autour de l'axe X par rapport au carter du démarreur, ce qui a pour effet de déplacer suivant une direction tangentielle Dt la plaquette 71, et donc la face 72 de l'élément élastique 69, tandis que la face 70 de l'élément élastique 69 reliée à la plaque de support 62 demeure immobile. On note que la direction tangentielle Dt de déplacement de chaque point de la plaquette 71 (et de la face 72) correspond à une direction perpendiculaire à un rayon Ri passant par l'axe X de la plaque 62 et chaque point de la plaquette 71, cette direction Dt se trouvant dans un plan parallèle à la face 70 fixée à la plaque de support 62. Un tel déplacement des deux faces 70, 72 de l'élément élastique 69 l'une par rapport à l'autre crée un effet de cisaillement permettant d'absorber les chocs de manière linéaire comme cela est représenté sur la figure 8 par la partie de la courbe référencée P1. Tant que le déplacement angulaire de la couronne 46 reste inférieur au seuil de déplacement angulaire K1, le dispositif 80 n'est pas sollicité et ne participe donc pas à l'absorption des chocs dans la mesure où l'élément compresseur 82 n'entre pas en appui contre l'amortisseur 81.
  • Comme cela est représenté sur la figure 7c, lorsque le déplacement angulaire de la couronne 46 dépasse le seuil K1, l'élément compresseur 82 qui s'est déplacé librement jusqu'à l'amortisseur 81 commence à comprimer l'amortisseur 81 qui est pris en sandwich, c'est-à-dire coincé, entre la cage de réception 84 formant butée et l'élément compresseur 82. Pendant ce temps, l'élément élastique 69 continue de se déformer par cisaillement. Le couple absorbé évolue alors de façon exponentielle comme cela est représenté sur la figure 8 par la partie de la courbe référencée P2. Le dispositif 80 d'absorption des chocs par compression permet ainsi de limiter la contrainte imposée aux éléments élastiques 69 lors de leur cisaillement.
  • Bien entendu, l'homme du métier pourra modifier la structure des dispositifs d'absorption des chocs 61 et 80 précédemment décrits sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, de manière équivalente, les amortisseurs 81 pourront être rendus solidaires en rotation de la paroi transversale 58 de la couronne 46, tandis que les éléments compresseur 82 sont rendus solidaires en rotation de la plaque de support 62. Bien entendu, le nombre d'éléments élastiques 69 pourra être supérieur ou inférieur à deux et dans tous les cas au moins égal à un. Cela dépend de l'application. Il en est de même pour le nombre d'amortisseurs 81 du dispositif 80 qui pourra varier en fonction de l'application. En variante, le démarreur pourrait également comporter uniquement un dispositif 80 d'absorption des chocs par cisaillement et être dépourvu de dispositif 61 d'absorption des chocs par compression.

Claims (15)

  1. Démarreur (10) pour moteur thermique de véhicule automobile comportant :
    - un moteur (11) électrique comportant un arbre (24),
    - un arbre de sortie (43) sur lequel est monté un pignon d'entraînement (50) destiné à engrener avec une couronne de démarrage du moteur thermique,
    - un ensemble (45) réducteur ayant une couronne (46) dentée, l'ensemble réducteur étant installé entre l'arbre (24) du moteur électrique et l'arbre de sortie (43) pour relier en rotation l'arbre du moteur électrique à l'arbre de sortie,
    - un carter (16),
    - au moins un dispositif (61) d'absorption des chocs installé entre la couronne (46) dentée et le carter (16) liant en rotation la couronne au carter, caractérisé en ce que le dispositif d'absorption des chocs est apte à absorber par cisaillement des chocs subis par la couronne (46) lors d'un démarrage du moteur thermique engendrant un déplacement angulaire relatif de la couronne (46) par rapport au carter (16) du démarreur.
  2. Démarreur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif (61) d'absorption des chocs par cisaillement comporte:
    - une plaque de support (62) solidaire en rotation avec le carter, et
    - au moins un élément élastique (69) ayant une première face (70) solidaire en rotation de la plaque de support (62) et une deuxième face (72) opposée à la première face (70) solidaire en rotation avec la couronne (46) apte à tourner par rapport au carter en cas de chocs subis par la couronne (46).
  3. Démarreur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif (61) d'absorption des chocs par cisaillement comporte en outre une plaquette (71) rapportée solidaire de la deuxième face (72) de l'élément élastique (69), cette plaque étant montée solidaire en rotation avec la paroi transversale (58) de la couronne.
  4. Démarreur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la plaquette (71) rapportée couvre sensiblement la totalité de la surface de la deuxième face (72) de l'élément élastique (69).
  5. Démarreur selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la paroi transversale (58) de la couronne (46) est fixée par collage à la plaquette rapportée (71).
  6. Démarreur selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la paroi transversale (58) de la couronne (46) présente des ouvertures destinées à recevoir des plots (75) issus de la plaquette rapportée (71).
  7. Démarreur selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que la première (70) et la deuxième face (72) de l'élément élastique (69) sont inclinées l'une par rapport à l'autre.
  8. Démarreur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif (80) d'absorption des chocs par compression monté entre la couronne et la plaque de support pour être sollicité uniquement lorsque la couronne (46) dépasse un seuil (K1) de déplacement angulaire de manière à limiter la contrainte subie par le dispositif (61) d'absorption des chocs par cisaillement.
  9. Démarreur selon la revendication 8, caractérisé en ce que le seuil (K1) de déplacement angulaire est compris entre 15 et 25 degrés.
  10. Démarreur selon les revendications 2 et 8 ou 9, caractérisé en ce que le dispositif (80) d'absorption des chocs par compression comporte au moins un amortisseur (81) solidaire en rotation avec un des éléments parmi la paroi transversale (58) de la couronne (46) et la plaque de support (62) ainsi qu'au moins un élément compresseur (82) correspondant solidaire en rotation avec l'autre élément destiné à venir en appui contre l'amortisseur (81) lors du déplacement angulaire de la couronne (46) au-delà du seuil (K1) de déplacement angulaire.
  11. Démarreur selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'amortisseur (81) est solidaire en rotation avec la plaque de support (62) tandis que l'élément compresseur (82) appartient à la paroi transversale (58) de la couronne (46).
  12. Démarreur selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce qu'une partie de l'amortisseur (81) est insérée dans une cage de réception (84) rigide située du côté opposé par rapport à l'élément compresseur (82) formant une butée.
  13. Démarreur selon l'une des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que l'amortisseur (81) présente des angles biseautés du côté de l'élément compresseur (82).
  14. Démarreur selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le dispositif (61) d'absorption des chocs par cisaillement comporte deux éléments élastiques (69) diamétralement opposés ayant une forme de portion d'anneau.
  15. Démarreur selon les revendications 10 et 14, caractérisé en ce que le dispositif (80) d'absorption des chocs par compression comporte deux amortisseurs (81) situés chacun entre deux extrémités des éléments élastiques (69) en regard l'une de l'autre et deux éléments compresseur (82) situés chacun entre un élément élastique (69) et un amortisseur (81).
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