FR2930001A1 - STARTING DEVICE FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE, IN PARTICULAR A MOTOR VEHICLE. - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif de démarrage pour moteur à combustion, notamment de véhicule automobile, comportant :- un lanceur (19) agencé pour démarrer le moteur à combustion, notamment par l'intermédiaire d'une couronne (33),- un moteur électrique agencé pour entraîner en rotation le lanceur,- un contacteur (17) présentant un axe longitudinal (X) et comportant des premier et deuxième éléments de contact électrique (58, 59) agencés pour commander l'alimentation électrique du moteur électrique permettant à celui-ci de fonctionner successivement dans une première phase de pré-rotation et une deuxième phase de plein régime, chacun des premier et deuxième éléments de contact (58, 59) étant mobile suivant l'axe longitudinal entre un état ouvert et un état fermé.The invention relates to a starting device for a combustion engine, particularly a motor vehicle, comprising: - a launcher (19) arranged to start the combustion engine, in particular by means of a ring gear (33), - an engine electrical arranged to rotate the launcher, - a contactor (17) having a longitudinal axis (X) and having first and second electrical contact elements (58, 59) arranged to control the power supply of the electric motor to the one operating successively in a first phase of pre-rotation and a second phase of full speed, each of the first and second contact elements (58, 59) being movable along the longitudinal axis between an open state and a closed state.
Description
L'invention concerne notamment un dispositif de démarrage pour moteur à combustion interne, notamment de véhicule automobile. On connaît par le brevet FR 2 174 421 un contacteur électromagnétique pour démarreur électrique de véhicule automobile. Ce contacteur comprend un équipage mobile composé d'un noyau plongeur sur lequel est fixé une tige portant à l'une de ses extrémités une plaquette de contact montée coulissante. Cette plaquette est initialement en appui, notamment par l'action de ressorts, sur des contacts d'un circuit électrique comprenant une résistance de bobinage de sorte que, dans une première phase de démarrage, le démarreur tourne à faible vitesse. Dans une deuxième phase de démarrage, cette même plaquette de contact ferme un circuit électrique permettant au démarreur de délivrer son couple maximum. Le brevet FR 2 827 341 décrit un contacteur électromagnétique avec une résistance de puissance pour permettre une pré-rotation du lanceur. The invention relates in particular to a starting device for an internal combustion engine, especially a motor vehicle. Patent FR 2 174 421 discloses an electromagnetic contactor for a motor vehicle electric starter. This contactor comprises a mobile unit composed of a plunger core on which is fixed a rod carrying at one of its ends a sliding mounted contact plate. This plate is initially supported, in particular by the action of springs, on contacts of an electrical circuit comprising a winding resistor so that, in a first startup phase, the starter rotates at a low speed. In a second start-up phase, this same contact plate closes an electrical circuit allowing the starter to deliver its maximum torque. Patent FR 2 827 341 describes an electromagnetic contactor with a power resistor to allow pre-rotation of the launcher.
La demande de brevet FR 2 881 479 décrit un dispositif de commande d'un démarreur doté d'un moteur électrique. Celui-ci comprend un bobinage inducteur à quatre enroulements formant deux groupes en parallèle chacun de deux enroulements en série. Un interrupteur électromagnétique à action différée est prévu pour permettre, dans une première phase, l'activation seulement de l'un des groupes d'enroulements et, dans une deuxième phase, l'activation des deux groupes d'enroulements. Par ailleurs des développements récents sur des moteurs Diesel ayant un couple résistant à froid élevé nécessitent des démarreurs pouvant produire un pic de couple élevé pour démarrer ce type de moteur. The patent application FR 2 881 479 describes a control device of a starter with an electric motor. This comprises an inductor winding with four windings forming two groups in parallel each of two windings in series. A deferred electromagnetic switch is provided to allow, in a first phase, the activation of only one of the groups of windings and, in a second phase, the activation of the two groups of windings. Moreover, recent developments on diesel engines having a high cold-resistant torque require starters that can produce a high peak torque to start this type of engine.
Cependant plus le pic de couple est élevé, plus le risque de fraisage entre un lanceur du démarreur et la couronne d'entraînement du moteur à combustion est élevé. L'invention vise notamment a resoudre l'inconvénient précité de manière simple. However, the higher the peak torque, the greater the risk of milling between a starter starter and the drive ring of the combustion engine is high. The invention aims in particular to solve the aforementioned disadvantage in a simple manner.
L'invention a ainsi pour objet un dispositif de démarrage pour moteur à combustion, notamment de véhicule automobile, comportant : - un lanceur agencé pour démarrer le moteur à combustion, notamment par l'intermédiaire d'une couronne, - un moteur électrique agencé pour entraîner en rotation le lanceur, - un contacteur présentant un axe longitudinal et comportant des premier et deuxième éléments de contact électrique agencés pour commander l'alimentation électrique du moteur électrique permettant à celui-ci de fonctionner successivement dans une première phase de pré-rotation et une deuxième phase de plein régime, chacun des premier et deuxième éléments de contact étant notamment mobile suivant l'axe longitudinal entre un état ouvert et un état fermé. Grâce à l'invention, les premier et deuxième éléments de contact électrique peuvent être aisément disposés, si on le souhaite, dans un boîtier unique, ce qui permet d'éviter d'avoir deux boîtiers de contacteur comme décrit notamment dans la demande de brevet FR 2 881 479. Les premier et deuxième éléments de contact électriques peuvent, si on le souhaite, être pilotés en fonction de déplacements d'éléments du dispositif, indépendamment de constantes de temps prédéterminées. The invention thus relates to a starting device for a combustion engine, especially a motor vehicle, comprising: - a launcher arranged to start the combustion engine, in particular by means of a ring gear, - an electric motor arranged to rotating the launcher, - a contactor having a longitudinal axis and comprising first and second electrical contact elements arranged to control the electrical power supply of the electric motor allowing it to operate successively in a first phase of pre-rotation and a second phase of full speed, each of the first and second contact elements being in particular movable along the longitudinal axis between an open state and a closed state. Thanks to the invention, the first and second electrical contact elements can be easily arranged, if desired, in a single housing, which avoids having two contactor housings as described in particular in the patent application. FR 2 881 479. The first and second electrical contact elements can, if desired, be controlled as a function of displacements of elements of the device, independently of predetermined time constants.
Dans la première phase de pré-rotation, le couple développé par le moteur électrique est plus faible que celui développée dans la deuxième phase de plein régime. Eventuellement, à partir de l'enclenchement de la clé de contact du véhicule et avant la première phase de pré-rotation, le moteur électrique peut déjà être au moins en partie alimenté avec un courant électrique destiné à un enroulement d'appel du contacteur. Ceci peut, le cas échéant, résulter en une faible rotation du moteur électrique. Le contacteur est avantageusement agencé de manière à ce que, dans la première phase de pré-rotation, le premier élément de contact électrique est dans l'état fermé et le deuxième élément de contact électrique dans l'état ouvert, et dans la deuxième phase de plein régime, les premier et deuxième éléments de contact sont dans un état fermé. De préférence, le contacteur comporte un ensemble mobile agencé pour déplacer le lanceur par l'intermédiaire d'une fourchette pivotante, l'ensemble mobile comprenant un élément d'actionnement agencé pour provoquer la fermeture du deuxième élément de contact électrique. Le contacteur selon l'invention peut ainsi présenter un encombrement réduit. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, l'ensemble mobile du contacteur peut comporter un noyau mobile, l'élément d'actionnement étant monté déplaçable par rapport à ce noyau mobile à l'encontre de l'effort exercé par un élément de rappel élastique, notamment un ressort. Le deuxième élément de contact électrique peut être solidaire, notamment avec une possibilité de coulissement, d'une tige de commande et l'élément d'actionnement de l'ensemble mobile peut être agencé pour s'appliquer contre la tige de commande de manière à pouvoir pousser celle-ci pour provoquer le passage du deuxième élément de contact électrique de l'état ouvert à l'état fermé. Le premier élément de contact est avantageusement porté, notamment avec une possibilité de coulissement, par un support mobile et le deuxième élément de contact peut être guidé en déplacement dans ce support du premier élément de contact. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, le contacteur comporte un noyau fixe, et un élément de rappel élastique, notamment un ressort, est interposé entre le deuxième élément de contact et le support mobile du premier élément de contact électrique de manière à permettre, au moins lorsque le premier élément de contact est activé et avant l'activation du deuxième élément de contact, d'appliquer le deuxième élément de contact électrique contre le noyau fixe du contacteur. De préférence, le dispositif comporte une première borne électrique reliée à une source de stockage d'énergie, notamment une batterie, une deuxième borne de puissance intermédiaire et une troisième borne de pleine puissance. In the first phase of pre-rotation, the torque developed by the electric motor is lower than that developed in the second phase of full speed. Optionally, from the ignition of the ignition key of the vehicle and before the first phase of pre-rotation, the electric motor can already be at least partially supplied with an electric current for a contact winding of the contactor. This can, if necessary, result in a small rotation of the electric motor. The contactor is advantageously arranged in such a way that, in the first pre-rotation phase, the first electrical contact element is in the closed state and the second electrical contact element is in the open state, and in the second phase at full speed, the first and second contact elements are in a closed state. Preferably, the contactor comprises a movable assembly arranged to move the launcher by means of a pivoting fork, the moving assembly comprising an actuating element arranged to cause the closing of the second electrical contact element. The contactor according to the invention can thus have a small footprint. In an exemplary implementation of the invention, the mobile assembly of the contactor may comprise a movable core, the actuating element being movably mounted relative to this movable core against the force exerted by a elastic return element, in particular a spring. The second electrical contact element may be integral, in particular with the possibility of sliding, of a control rod and the actuating element of the moving assembly may be arranged to be applied against the control rod so as to being able to push the latter to cause the passage of the second electrical contact element from the open state to the closed state. The first contact element is advantageously carried, in particular with a possibility of sliding, by a movable support and the second contact element can be guided in displacement in this support of the first contact element. In an exemplary implementation of the invention, the contactor comprises a fixed core, and an elastic return element, in particular a spring, is interposed between the second contact element and the movable support of the first electrical contact element so as to to allow, at least when the first contact element is activated and before the activation of the second contact element, to apply the second electrical contact element against the fixed core of the contactor. Preferably, the device comprises a first electrical terminal connected to an energy storage source, in particular a battery, a second intermediate power terminal and a third full power terminal.
Avantageusement, dans la première phase de pré-rotation, le premier élément de contact vient en contact avec la première borne électrique et la deuxième borne de puissance intermédiaire et, dans la deuxième phase de plein régime, le deuxième élément de contact électrique vient en contact avec les première et troisième bornes électriques. Le cas échéant, la première borne reliée à une source de stockage d'énergie peut être étagée de manière à permettre aux premier et deuxième éléments de contact de s'appuyer simultanément sur cette première borne, notamment à différentes hauteurs de ladite borne. Advantageously, in the first pre-rotation phase, the first contact element comes into contact with the first electrical terminal and the second intermediate power terminal and, in the second full-power phase, the second electrical contact element comes into contact. with the first and third electrical terminals. If necessary, the first terminal connected to a source of energy storage can be staggered so as to allow the first and second contact elements to simultaneously bear on this first terminal, in particular at different heights of said terminal.
Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, le dispositif comprend un stator, ou inducteur, comportant un bobinage inducteur, ledit bobinage inducteur comprenant au moins des premier et deuxième enroulements, et le contacteur peut être agencé pour commander, dans la première phase de pré-rotation, une alimentation électrique seulement du premier enroulement du bobinage inducteur, et dans la deuxième phase de plein régime, une alimentation électrique à la fois des premier et deuxième enroulements du bobinage inducteur. En variante, le dispositif comporte au moins une résistance de puissance agencée de manière à ce que, dans la première phase de pré-rotation, le bobinage inducteur est alimenté électriquement à travers la résistance de puissance notamment de manière à limiter le pic de courant dans le moteur électrique et, dans la deuxième phase de plein régime, le bobinage inducteur est alimenté électriquement en court-circuitant la résistance de puissance. De préférence le contacteur est agencé de manière à ce que le deuxième élément de contact électrique est dans l'état ouvert tant que le lanceur est en position dent contre dent sur la couronne d'entraînement du moteur à combustion. L'invention permet notamment de réduire le pic de couple tant que le lanceur est en position dent contre dent sur la couronne dentée, et ainsi de supprimer le risque de fraisage. L'invention peut également permettre de supprimer des ré-ouvertures par retour du noyau mobile qui peuvent apparaître dans le cas d'une position dent contre dent au moment de la conjonction (cas dans lequel une chute de tension due au pic de courant du moteur électrique et une mise en court-circuit d'un enroulement d'appel de ce contacteur peuvent induire une insuffisance de force pour permettre le noyau mobile de venir au collage magnétique). In an exemplary implementation of the invention, the device comprises a stator, or inductor, comprising an inductor winding, said inductor coil comprising at least first and second windings, and the contactor can be arranged to control, in the first pre-rotation phase, a power supply only of the first winding of the inductor winding, and in the second phase of full speed, a power supply of both the first and second windings of the inductor winding. As a variant, the device comprises at least one power resistor arranged in such a way that, in the first pre-rotation phase, the induction coil is electrically powered through the power resistor, in particular so as to limit the current peak in the electric motor and, in the second phase of full speed, the inductor coil is electrically powered by short-circuiting the power resistance. Preferably the contactor is arranged so that the second electrical contact element is in the open state as long as the launcher is in the tooth against tooth position on the drive ring of the combustion engine. The invention makes it possible in particular to reduce the torque peak as long as the launcher is in the tooth against tooth position on the ring gear, and thus to eliminate the risk of milling. The invention may also make it possible to eliminate re-openings by return of the movable core which may appear in the case of a tooth against tooth position at the time of the conjunction (in which case a voltage drop due to the peak current of the motor electrical and short-circuiting of a contact winding of this contactor can induce a lack of strength to allow the movable core to come to magnetic bonding).
Dans la première phase, le pic de courant est limité dans le moteur électrique, ce qui permet de réduire l'usure électrique de balais présents dans le moteur électrique. La limitation du pic de couple permet de réduire l'usure mécanique du pignon contre la couronne dentée. L'un au moins des premier et deuxième éléments de contact électrique peut comporter une plaquette électriquement conductrice. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, le dispositif comporte : - un stator, ou encore appelé inducteur, comportant un bobinage inducteur, ledit bobinage inducteur comprenant au moins des premier, deuxième et troisième enroulements tous mis électriquement en parallèle, - un rotor, encore appelé induit, associé audit stator, et présentant un axe longitudinal, - le contacteur étant agencé pour commander, dans la première phase de pré-rotation, une alimentation électrique seulement du premier enroulement du bobinage inducteur, et dans la deuxième phase de plein régime succédant à la première phase, une alimentation électrique des premier, deuxième et troisième enroulements du bobinage inducteur. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, l'inducteur comporte un bobinage à quatre enroulements en parallèle, correspondant à quatre voies d'inducteur, ce qui permet une coupure des pointes de courant et de couple de manière importante. L'invention a également pour objet une machine électrique tournante, notamment un démarreur ou un alternateur réversible de véhicule automobile, comportant un dispositif tel que décrit ci-dessus. L'invention a encore pour objet un procédé pour démarrer un moteur à combustion, notamment de véhicule automobile, à l'aide d'un dispositif de démarrage pourvu d'un moteur électrique dont une alimentation électrique est commandée par des premier et deuxième éléments de contact électrique, le dispositif de démarrage comprenant en outre un lanceur apte à s'engager sur une couronne dentée solidaire du moteur à combustion, le procédé comportant les étapes suivantes : - dans une première phase de pré-rotation, commander le fonctionnement du moteur électrique avec une puissance électrique limitée, - puis dans une deuxième phase de plein régime débutant seulement lorsque le lanceur est engagé dans la couronne dentée au-delà de la position dent contre dent, commander le fonctionnement du moteur électrique en plein régime. L'invention a encore pour objet un dispositif de démarrage pour moteur à combustion, notamment de véhicule automobile, comportant : - un stator, ou inducteur, comportant un bobinage inducteur, ledit bobinage inducteur comprenant au moins des premier, deuxième et troisième enroulements tous mis électriquement en parallèle, - un rotor associé audit stator, et présentant un axe longitudinal, - un lanceur pouvant être entraîné en rotation par le rotor, - un contacteur agencé pour commander, dans une première phase de pré-rotation, une alimentation électrique seulement du premier enroulement du bobinage inducteur, et dans une deuxième phase de plein régime succédant à la première phase, une alimentation électrique des premier, deuxième et troisième enroulements du bobinage inducteur. In the first phase, the peak current is limited in the electric motor, which reduces the electrical wear of brushes present in the electric motor. The limitation of the torque peak makes it possible to reduce the mechanical wear of the pinion against the ring gear. At least one of the first and second electrical contact elements may comprise an electrically conductive wafer. In an exemplary implementation of the invention, the device comprises: a stator, or else called an inductor, comprising an inductor winding, said inductor coil comprising at least first, second and third windings all electrically connected in parallel, a rotor, also called an armature, associated with said stator, and having a longitudinal axis, the contactor being arranged to control, in the first phase of pre-rotation, a power supply only of the first winding of the inductor winding, and in the second phase at full speed following the first phase, a power supply of the first, second and third windings of the inductor winding. In an exemplary implementation of the invention, the inductor comprises a winding with four windings in parallel, corresponding to four inductor channels, which allows cutting current peaks and torque significantly. The invention also relates to a rotating electrical machine, including a starter or a reversible alternator of a motor vehicle, comprising a device as described above. The invention also relates to a method for starting a combustion engine, particularly a motor vehicle, with the aid of a starting device provided with an electric motor whose power supply is controlled by first and second elements of electrical contact, the starting device further comprising a launcher adapted to engage a ring gear integral with the combustion engine, the method comprising the following steps: in a first pre-rotation phase, controlling the operation of the electric motor with a limited electrical power, then in a second phase of full power starting only when the launcher is engaged in the ring gear beyond the tooth against tooth position, control the operation of the electric motor at full speed. The invention also relates to a starting device for a combustion engine, particularly a motor vehicle, comprising: a stator, or inductor, comprising an inductor winding, said inductor coil comprising at least first, second and third windings all set electrically in parallel, - a rotor associated with said stator, and having a longitudinal axis, - a launcher being rotatable by the rotor, - a contactor arranged to control, in a first phase of pre-rotation, a power supply only of the first winding of the inductor winding, and in a second full-power phase succeeding the first phase, a power supply of the first, second and third windings of the inductor winding.
La commande des enroulements du bobinage inducteur peut, si on le souhaite, être assurée par des interrupteurs, notamment électroniques, du contacteur. Ces interrupteurs comportent par exemple au moins un transistor ou un thyristor. En variante, la commande des enroulements du bobinage inducteur peut être assurée par le déplacement d'éléments mobiles du contacteur. The control of the windings of the inductor winding can, if desired, be provided by switches, including electronic switches of the contactor. These switches comprise for example at least one transistor or thyristor. As a variant, the control of the windings of the inductor winding can be ensured by the displacement of moving elements of the contactor.
Selon un exemple de l'invention, dans la phase de pré-rotation, une partie seulement des enroulements du bobinage inducteur est alimentée, par exemple la moitié ou un quart du bobinage inducteur, tandis que dans la deuxième phase de plein régime, tous les enroulements du bobinage inducteur sont alimentés. According to an example of the invention, in the pre-rotation phase, only a part of the windings of the inductor winding is fed, for example half or a quarter of the inductor winding, while in the second phase of full power, all windings of the inductor winding are fed.
Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, le bobinage inducteur peut comporter quatre enroulements formant deux groupes en parallèle chacun de deux enroulements en série. L'invention a encore pour objet un dispositif de démarrage pour moteur à combustion, notamment de véhicule automobile, comportant : - un stator, ou inducteur, comportant un bobinage inducteur, ledit bobinage inducteur comprenant une pluralité d'enroulements, notamment tous mis électriquement en parallèle, - un rotor associé audit stator, et présentant un axe longitudinal, - un lanceur pouvant être entraîné en rotation par le rotor, - un contacteur agencé pour commander, dans une première phase de pré-rotation, une alimentation électrique seulement d'une partie des enroulements du bobinage inducteur, et dans une deuxième phase de plein régime succédant à la première phase, une alimentation électrique de la totalité des enroulements du bobinage inducteur, le nombre d'enroulements activés dans la deuxième phase étant strictement plus grand ou plus petit que le double du nombre d'enroulements activés dans la première phase. Par exemple, il est possible d'activer un seul enroulement dans la première phase et six enroulements dans la deuxième. En variante, il est possible d'activer quatre enroulements dans la première phase et six dans la deuxième. L'invention concerne encore un dispositif de démarrage pour moteur à combustion, notamment de véhicule automobile, comportant : - un stator, ou inducteur, comportant un bobinage inducteur, ledit bobinage inducteur comprenant plus de quatre d'enroulements, notamment tous mis électriquement en parallèle, - un rotor associé audit stator, et présentant un axe longitudinal, - un lanceur pouvant être entraîné en rotation par le rotor, - un contacteur agencé pour commander, dans une première phase de pré-rotation, une alimentation électrique seulement d'une partie des enroulements du bobinage inducteur, et dans une deuxième phase de plein régime succédant à la première phase, une alimentation électrique de la totalité des enroulements du bobinage inducteur, le nombre d'enroulements activés dans la deuxième phase étant égal au double du nombre d'enroulements activés dans la première phase. Par exemple, il est possible d'activer trois enroulements dans la première phase et six dans la deuxième. L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'exemples de mise en oeuvre non limitatifs de l'invention, et à l'examen du dessin annexé, sur lequel : - la figure 1 représente, schématiquement et partiellement, un dispositif de 15 démarrage conforme à un exemple de mise en oeuvre de l'invention, - les figures 2 à 4 représentent, schématiquement et partiellement, trois exemples de bobinage inducteur de moteur électrique du dispositif de démarrage de la figure 1, - la figure 5 illustre schématiquement l'évolution du couple et du courant en 20 fonction du temps lors d'un fonctionnement du moteur électrique de la figure 3, - la figure 6 représente, schématiquement et partiellement, un moteur électrique de dispositif de démarrage conforme à un autre exemple de mise en oeuvre de l'invention, et - les figures 7 à 13 illustrent, schématiquement et partiellement, différentes 25 étapes du fonctionnement d'un contacteur de moteur électrique conforme à un exemple de mise en oeuvre de l'invention. On a représenté sur la figure 1 un dispositif de démarrage 1 pour moteur à combustion interne de véhicule automobile. In an exemplary implementation of the invention, the inductor winding may comprise four windings forming two groups in parallel each of two series windings. The subject of the invention is also a starting device for a combustion engine, in particular a motor vehicle, comprising: a stator, or inductor, comprising an inductor winding, said inductor winding comprising a plurality of windings, in particular all electrically powered by parallel, - a rotor associated with said stator, and having a longitudinal axis, - a launcher rotatable by the rotor, - a contactor arranged to control, in a first phase of pre-rotation, a power supply only of a part of the windings of the inductor winding, and in a second phase of full power succeeding the first phase, a power supply of all the windings of the inductor winding, the number of windings activated in the second phase being strictly greater or smaller than twice the number of windings activated in the first phase. For example, it is possible to activate a single winding in the first phase and six windings in the second. Alternatively, it is possible to activate four windings in the first phase and six in the second. The invention also relates to a starting device for a combustion engine, in particular a motor vehicle, comprising: a stator, or inductor, comprising an inductor winding, said inductor winding comprising more than four windings, in particular all electrically connected in parallel a rotor associated with said stator, and having a longitudinal axis, a launcher which can be rotated by the rotor, a contactor arranged to control, in a first pre-rotation phase, a power supply only of a part windings of the inductor winding, and in a second phase of full power succeeding the first phase, a power supply of all the windings of the inductor winding, the number of windings activated in the second phase being equal to twice the number of windings activated in the first phase. For example, it is possible to activate three windings in the first phase and six in the second. The invention will be better understood on reading the following detailed description of examples of non-limiting embodiments of the invention, and on examining the appended drawing, in which: FIG. schematically and partially, a starting device according to an exemplary implementation of the invention, - Figures 2 to 4 show, schematically and partially, three examples of inductive motor winding of the starting device of Figure 1 FIG. 5 schematically illustrates the evolution of the torque and the current as a function of time during an operation of the electric motor of FIG. 3; FIG. 6 shows, schematically and partially, an electric motor of a starting device. according to another example of implementation of the invention, and - Figures 7 to 13 illustrate, schematically and partially, different 25 stages of operation of a contactor d e electric motor according to an exemplary implementation of the invention. FIG. 1 shows a starting device 1 for an internal combustion engine of a motor vehicle.
Ce dispositif 1 comprend, d'une part, un rotor 2, encore appelé induit, pouvant tourner autour d'un axe X, et d'autre part, un stator 3, encore appelé inducteur, autour du rotor 2. Ce stator 3 comporte une culasse sur laquelle sont fixées une ou plusieurs pièces polaires 4 pour la mise en place d'un bobinage inducteur 5. Le rotor 2 comporte un corps de rotor 7, et un bobinage d'induit 8 enroulé dans des encoches du corps de rotor 7. Ce bobinage d'induit 8 forme, de part et d'autre du corps de rotor 7, un chignon avant 9 et un chignon arrière 10. This device 1 comprises, firstly, a rotor 2, also called armature, rotatable about an axis X, and secondly, a stator 3, also called inductor, around the rotor 2. This stator 3 comprises a yoke on which are fixed one or more pole pieces 4 for the introduction of an inductor winding 5. The rotor 2 comprises a rotor body 7, and an armature winding 8 wound in notches of the rotor body 7 This armature winding 8 forms, on either side of the rotor body 7, a front bun 9 and a rear bun 10.
Le rotor 2 est pourvu, à l'arrière, d'un collecteur 12 comprenant une pluralité de pièces de contact connectées électriquement aux éléments conducteurs, formés dans l'exemple considéré par des fils, du bobinage d'induit 8. Un groupe de balais 13 et 14 est prévu pour l'alimentation électrique du bobinage d'induit 8, l'un des balais 13 étant relié à la masse du dispositif 1 et un autre des balais 14 étant relié à un contacteur 17. Les balais sont par exemple au nombre de quatre. Les balais 13 et 14 viennent frotter sur le collecteur 12 lorsque le rotor 2 est en rotation. Le dispositif de démarrage 1 comporte en outre un lanceur 19 monté de manière coulissante sur un arbre d'entraînement 18 et pouvant être entraîné en rotation autour de l'axe X par le rotor 2. Un ensemble réducteur de vitesses 20 peut être interposé entre le rotor 2 et l'arbre d'entraînement 18, de manière connue en soi. Le lanceur 19 comporte un élément d'entraînement formé par un pignon 21 et 25 destiné à s'engager sur un organe d'entraînement 33 du moteur à combustion. Cet organe d'entraînement est par exemple une couronne dentée. Le lanceur 19 comprend en outre une roue libre 22 et une rondelle poulie 23 définissant entre elles une gorge 24 pour recevoir l'extrémité 25 d'une fourchette 27. The rotor 2 is provided, at the rear, with a collector 12 comprising a plurality of contact pieces electrically connected to the conductive elements, formed in the example in question by wires, of the armature winding 8. A group of brushes 13 and 14 is provided for the power supply of the armature winding 8, one of the brushes 13 being connected to the ground of the device 1 and another of the brushes 14 being connected to a contactor 17. The brushes are for example at the number of four. The brushes 13 and 14 rub on the collector 12 when the rotor 2 is rotating. The starting device 1 further comprises a launcher 19 slidably mounted on a drive shaft 18 and being rotatable about the X axis by the rotor 2. A gear reduction unit 20 can be interposed between the rotor 2 and the drive shaft 18, in a manner known per se. The launcher 19 comprises a driving element formed by a pinion 21 and 25 intended to engage on a drive member 33 of the combustion engine. This drive member is for example a ring gear. The launcher 19 further comprises a freewheel 22 and a pulley washer 23 defining between them a groove 24 for receiving the end 25 of a fork 27.
Cette fourchette 27 est réalisée par exemple par moulage d'une matière plastique. La fourchette 27 est actionnée par le contacteur 17 pour déplacer le lanceur 19 par rapport à l'arbre d'entraînement 18, suivant l'axe X, entre une première position dans laquelle le lanceur 19 entraîne le moteur à combustion par l'intermédiaire du pignon 21, et une deuxième position dans laquelle le lanceur 19 est désengagé de la couronne dentée 33. Le contacteur 17 comprend une borne 29 reliée via un élément de liaison électrique, notamment un fil 30, à une alimentation électrique du véhicule, 10 notamment une batterie 26. On va maintenant décrire différents exemples de réalisation du bobinage inducteur 5 conformément à l'invention. Dans l'exemple illustré à la figure 2, le bobinage inducteur 5 comporte quatre enroulements 40 à 43 formant deux groupes en parallèle chacun de deux 15 enroulements 40, 41 et 42, 43 en série. Le contacteur 17 comporte deux interrupteurs 45 et 46. Le premier interrupteur 45 est monté en série avec les deux groupes d'enroulements 40, 41 et 42, 43, et le deuxième interrupteur 46 est monté en série avec les enroulements 40, 41 et en parallèle avec les enroulements 42, 43. 20 Le contacteur 17 est agencé de manière à ce que, dans une phase de pré-rotation, l'interrupteur 45 soit fermé et celui 46 soit ouvert afin de permettre l'alimentation électrique par la batterie 26 seulement des enroulements 42, 43. Autrement dit seule la moitié du bobinage inducteur 5 est activée. L'invention permet de réduire le pic de couple tant que le lanceur 19 est en 25 position dent contre dent sur la couronne dentée 33, et ainsi de supprimer le risque de fraisage, comme expliqué plus loin. Lorsque le lanceur 19 est engagé dans la couronne dentée 33 dans une deuxième phase de plein régime, au-delà de la position dent contre dent, le contacteur 17 commande l'alimentation électrique de l'ensemble des enroulements 40 à 43 du bobinage inducteur 5 pour provoquer le démarrage du moteur à combustion. Dans cette deuxième phase de plein régime, les deux interrupteurs 45 et 46 sont à l'état fermé. This fork 27 is made for example by molding a plastic material. The fork 27 is actuated by the switch 17 to move the launcher 19 relative to the drive shaft 18, along the X axis, between a first position in which the launcher 19 drives the combustion engine via the pinion 21, and a second position in which the launcher 19 is disengaged from the ring gear 33. The switch 17 comprises a terminal 29 connected via an electrical connection element, in particular a wire 30, to a power supply of the vehicle, in particular a Battery 26. Different embodiments of the inductor coil 5 according to the invention will now be described. In the example illustrated in FIG. 2, the induction coil 5 comprises four windings 40 to 43 forming two groups in parallel each of two windings 40, 41 and 42, 43 in series. The switch 17 comprises two switches 45 and 46. The first switch 45 is connected in series with the two groups of windings 40, 41 and 42, 43, and the second switch 46 is connected in series with the windings 40, 41 and parallel with the windings 42, 43. The switch 17 is arranged so that, in a pre-rotation phase, the switch 45 is closed and the switch 46 is opened in order to allow the power supply by the battery 26 only windings 42, 43. In other words only half of the inductor coil 5 is activated. The invention makes it possible to reduce the torque peak as long as the launcher 19 is in the tooth against tooth position on the ring gear 33, and thus to eliminate the risk of milling, as explained below. When the launcher 19 is engaged in the ring gear 33 in a second phase of full speed, beyond the tooth against tooth position, the switch 17 controls the power supply of all the windings 40 to 43 of the inductor coil 5 to cause the start of the combustion engine. In this second phase of full speed, the two switches 45 and 46 are in the closed state.
Dans un autre exemple de mise en oeuvre de l'invention décrit en référence à la figure 3, les enroulements 40 à 43 sont disposés tous en parallèle formant quatre voies parallèles. L'interrupteur 46 est disposé en série avec le groupe de trois enroulements 41 à 42 en parallèle. In another example of implementation of the invention described with reference to Figure 3, the windings 40 to 43 are arranged all in parallel forming four parallel paths. The switch 46 is arranged in series with the group of three windings 41 to 42 in parallel.
Ainsi dans la première phase de pré-rotation, seul l'enroulement 43 est activé tandis que, dans la deuxième phase de plein régime, les quatre enroulements 40 à 43 sont tous activés. Le bobinage inducteur 5 à quatre voies parallèle permet de réduire, outre le pic de couple, également le pic de courant, comme illustré schématiquement sur la figure 5. En particulier, par rapport à un démarreur fonctionnant avec un seul contact de puissance, le pic de courant peut être divisé par un facteur compris entre 1 et 3, notamment par un facteur 2 environ. Dans les exemples décrits en référence aux figures 2 et 3, le contacteur 17 comporte des interrupteurs 45 et 46 de type électro-mécanique ou mécanique. En variante, les interrupteurs 45 et 46 peuvent être de type électronique, comme illustré sur la figure 4. Par exemple, les interrupteurs 45 et 46 comportent des transistors ou des thyristors, contrôlés par un module électronique de commande 47, par exemple un processeur ou un micro-contrôleur. Dans les exemples qui viennent d'être décrits, la phase de pré-rotation est commandée par une mise en fonctionnement décalée dans le temps de différents enroulements du bobinage inducteur 5. En variante, comme illustré sur la figure 6, le bobinage inducteur 5 comporte un unique enroulement alimenté par la batterie 26 via des interrupteurs 45 et 46. Thus, in the first phase of pre-rotation, only the winding 43 is activated while, in the second phase of full speed, the four windings 40 to 43 are all activated. The parallel four-way inductor winding 5 serves to reduce, in addition to the peak torque, also the peak current, as illustrated schematically in FIG. 5. In particular, with respect to a starter operating with a single power contact, the peak current can be divided by a factor of between 1 and 3, in particular by a factor of about 2. In the examples described with reference to FIGS. 2 and 3, the switch 17 comprises switches 45 and 46 of the electromechanical or mechanical type. In a variant, the switches 45 and 46 may be of electronic type, as illustrated in FIG. 4. For example, the switches 45 and 46 comprise transistors or thyristors, controlled by an electronic control module 47, for example a processor or a micro-controller. In the examples which have just been described, the pre-rotation phase is controlled by a time-shifted operation of different windings of the inductor winding 5. In a variant, as illustrated in FIG. 6, the inductor winding 5 comprises a single winding powered by the battery 26 via switches 45 and 46.
Le bobinage inducteur 5 est mis en série avec une résistance de puissance 50. L'interrupteur 45 est placé entre la borne positive 29 du contacteur 17 reliée à la batterie 26 et une borne de puissance intermédiaire 51 reliée, dans le cas présent, à la résistance de puissance 50. The inductor winding 5 is put in series with a power resistor 50. The switch 45 is placed between the positive terminal 29 of the contactor 17 connected to the battery 26 and an intermediate power terminal 51 connected, in this case, to the power resistance 50.
Lorsque plusieurs voies en parallèle 40 à 43 sont utilisées, la borne 51 est reliée aux voies qui sont activées dans la première de pré-rotation. L'interrupteur 46 est placé, en parallèle avec l'interrupteur 45, entre la borne 29 reliée à la batterie 26 et une borne électrique de plein régime 52 pour pouvoir, dans le cas présent, court-circuiter la résistance de puissance 50. When several parallel channels 40 to 43 are used, the terminal 51 is connected to the channels that are activated in the first pre-rotation. The switch 46 is placed, in parallel with the switch 45, between the terminal 29 connected to the battery 26 and a full power terminal 52 to be able, in this case, to bypass the power resistance 50.
La résistance de puissance 50 est disposée entre les bornes de puissance intermédiaire 51 et de plein régime 52. Dans la première phase de pré-rotation, l'interrupteur 45 est fermé et celui 46 est ouvert permettant d'alimenter le bobinage inducteur 5 a travers la résistance de puissance 50 de manière à réduire le pic de couple. The power resistor 50 is arranged between the intermediate power terminals 51 and full speed 52. In the first phase of pre-rotation, the switch 45 is closed and the 46 is open to supply the inductor coil 5 through the power resistance 50 so as to reduce the peak torque.
Dans la deuxième phase de plein régime, encore appelée phase de pleine puissance, les deux interrupteurs 45 et 46 sont fermés et la résistance de puissance 50 est court-circuitée, ce qui permet d'alimenter le bobinage inducteur 5 en pleine puissance. On va maintenant décrire plus en détail, en référence aux figures 7 à 13, un exemple de contacteur 17 conforme à l'invention, pouvant être associé par exemple au bobinage inducteur 5 des exemples de mise en oeuvre des figures 2, 3 ou 6. Le contacteur 17 comprend des premier et deuxième éléments de contact électrique 58 et 59 destinés à définir respectivement les premier et deuxième interrupteurs 45 et 46. Le contacteur 17 comporte en outre un ensemble mobile 60 agencé pour déplacer le lanceur 19 par l'intermédiaire de la fourchette pivotante 27, l'ensemble mobile 60 comprenant un élément d'actionnement 61 agencé pour provoquer la fermeture du deuxième élément de contact électrique 59, comme cela sera mieux expliqué plus loin. In the second phase of full speed, also called full power phase, the two switches 45 and 46 are closed and the power resistor 50 is short-circuited, which allows to supply the inductor coil 5 at full power. We will now describe in greater detail, with reference to FIGS. 7 to 13, an example of contactor 17 according to the invention, which can be associated, for example, with the induction winding 5 of the exemplary embodiments of FIGS. 2, 3 or 6. The contactor 17 comprises first and second electrical contact elements 58 and 59 intended to define respectively the first and second switches 45 and 46. The switch 17 further comprises a movable assembly 60 arranged to move the launcher 19 via the pivoting fork 27, the movable assembly 60 comprising an actuating element 61 arranged to cause the closing of the second electrical contact element 59, as will be explained further below.
L'élément d'actionnement 61 est pourvu d'une tige 62 fixée à une extrémité à la fourchette 27 et présentant à son extrémité opposée une tête 63. L'ensemble mobile 60 du contacteur 17 comporte un noyau mobile 65, l'élément d'actionnement 61 étant monté dedans, déplaçable par rapport à ce noyau mobile 65 à l'encontre de l'effort exercé par un ressort 64 à spires. Ce ressort 64 est monté autour de la tige 62 de l'élément d'actionnement 61 et s'applique à une extrémité contre la tête 63 de celui-ci. Le noyau mobile 65 est déplaçable dans le contacteur 17 par l'action d'un champ magnétique généré par une bobine, non représentée, du contacteur 17. The actuating element 61 is provided with a rod 62 fixed at one end to the fork 27 and having at its opposite end a head 63. The movable assembly 60 of the contactor 17 comprises a movable core 65, the element d actuation 61 being mounted therein, displaceable with respect to this movable core 65 against the force exerted by a coil spring 64. This spring 64 is mounted around the rod 62 of the actuating element 61 and is applied at one end against the head 63 thereof. The mobile core 65 is movable in the contactor 17 by the action of a magnetic field generated by a coil, not shown, of the contactor 17.
Cette bobine peut comporter, si on le souhaite, un enroulement d'appel et un enroulement de maintien ou, en variante, un seul enroulement. Le deuxième élément de contact électrique 59 est solidaire avec une possibilité de coulissement, d'une tige de commande 68, par exemple en matière plastique, et l'élément d'actionnement 61 de l'ensemble mobile 60 est agencé pour s'appliquer contre la tige de commande 68 de manière à pouvoir pousser celle-ci pour provoquer le passage du deuxième élément de contact électrique 59 de l'état ouvert à l'état fermé. Le premier élément de contact 58 est porté, avec une possibilité de coulissement, par un support mobile 70 et le deuxième élément de contact 59 est guidé en déplacement dans ce support 70 du premier élément de contact 58. Deux ressorts 78 et 79 sont prévus de part et d'autre du premier élément de contact 58, de manière conventionnelle. Le support 70 comporte deux branches de guidage 77 s'étendant de part et d'autre du deuxième élément de contact 59. This coil may comprise, if desired, a call winding and a holding winding or, alternatively, a single winding. The second electrical contact element 59 is integral with a sliding possibility, a control rod 68, for example a plastic material, and the actuating element 61 of the mobile assembly 60 is arranged to be applied against the control rod 68 so as to push it to cause the passage of the second electrical contact element 59 from the open state to the closed state. The first contact element 58 is slidably carried by a mobile support 70 and the second contact element 59 is guided in displacement in this support 70 of the first contact element 58. Two springs 78 and 79 are provided with both sides of the first contact element 58 in a conventional manner. The support 70 comprises two guide branches 77 extending on either side of the second contact element 59.
Le contacteur 17 comporte un noyau fixe 72, et un ressort à spires 73, encore dit ressort d'écrasement, est interposé entre le deuxième élément de contact 59 et le support mobile 70 du premier élément de contact électrique 58 de manière à permettre, au moins lorsque le contacteur est au repos, d'appliquer le deuxième élément de contact électrique 59 contre le noyau fixe 72 du contacteur 17. The contactor 17 comprises a fixed core 72, and a coil spring 73, also known as a crushing spring, is interposed between the second contact element 59 and the mobile support 70 of the first electrical contact element 58 so as to enable the less when the contactor is at rest, to apply the second electrical contact element 59 against the fixed core 72 of the contactor 17.
Un deuxième ressort à spires 74 est prévu entre le deuxième élément de contact 59 et un épaulement 75 de l'élément de commande 68 pour maintenir, le cas échéant, le deuxième élément de contact 59 à l'état fermé. Dans son état fermé, le premier élément de contact 58 s'applique contre les bornes 29 et 51. Dans son état fermé, le deuxième élément de contact 59 s'applique contre les bornes 29 et 52. Le contacteur 17 est agencé de manière à ce que le deuxième élément de contact électrique 59 est dans l'état ouvert tant que le lanceur 19 est en position dent contre dent sur la couronne d'entraînement 33 du moteur à combustion. La borne 29 reliée à la batterie 26 est étagée de manière à permettre aux premier et deuxième éléments de contact 58 et 59 de s'appuyer simultanément sur cette borne 29. Dans l'exemple considéré, la borne 29 présente une structure étagée par la présence d'une cosse 80 offrant une face de contact électrique 81 (voir notamment figure 8) à la même hauteur que la borne de pleine puissance 52. En variante, la structure étagée peut être obtenue par un usinage de la borne 29. Les premier et deuxième éléments de contact électrique 58 et 59 comportent chacun une plaquette électriquement conductrice. Le cas échéant, l'enroulement d'appel de la bobine du contacteur 17 n'est court-circuité qu'une fois les premier et deuxième éléments de contact 58 et 59 sont à l'état fermé notamment afin de s'assurer l'absence de réouverture par recul du noyau mobile 65. A second coil spring 74 is provided between the second contact element 59 and a shoulder 75 of the control element 68 to maintain, if appropriate, the second contact element 59 in the closed state. In its closed state, the first contact element 58 is applied against the terminals 29 and 51. In its closed state, the second contact element 59 is applied against the terminals 29 and 52. The contactor 17 is arranged so as to the second electrical contact element 59 is in the open state as long as the launcher 19 is in the tooth-to-tooth position on the drive ring 33 of the combustion engine. The terminal 29 connected to the battery 26 is stepped so as to allow the first and second contact elements 58 and 59 to bear simultaneously on this terminal 29. In the example considered, the terminal 29 has a structure staggered by the presence a lug 80 having an electrical contact face 81 (see in particular Figure 8) at the same height as the full power terminal 52. Alternatively, the stepped structure can be obtained by machining the terminal 29. The first and second electrical contact elements 58 and 59 each comprise an electrically conductive wafer. If necessary, the winding of the coil of the contactor 17 is short-circuited once the first and second contact elements 58 and 59 are in the closed state, in particular to ensure the failure to reopen the mobile nucleus 65.
On va maintenant décrire plus en détail, en référence aux figures 7 à 13, le fonctionnement du contacteur 17. We will now describe in greater detail, with reference to FIGS. 7 to 13, the operation of the contactor 17.
Phase de repos (figure 7) Les éléments de contact 58 et 59 sont dans l'état ouvert, correspondant à l'état ouvert des interrupteurs 45 et 46. Resting phase (FIG. 7) The contact elements 58 and 59 are in the open state, corresponding to the open state of the switches 45 and 46.
Phase de rattrapage des jeux (figure 8) L'ensemble mobile 60 recule légèrement vers le noyau fixe 72 sous l'effet du champ magnétique exercé par la bobine du contacteur. Retraction phase games (Figure 8) The movable assembly 60 back slightly towards the fixed core 72 under the effect of the magnetic field exerted by the coil of the contactor.
L'extrémité inférieure 25 de la fourchette 27 vient s'appliquer contre la roue libre 22. The lower end 25 of the fork 27 is applied against the freewheel 22.
Position Dent contre dent (figure 9) Le pignon 21 du lanceur 19 vient en appui dent contre dent sur la couronne 10 dentée 33. Position Dent against tooth (Figure 9) The pinion 21 of the launcher 19 bears tooth against tooth on the ring gear 10 toothed 33.
Phase de fermeture du premier élément de contact électrique (figure 10) Le pignon 21 du lanceur 19 reste en position dent contre dent sur la couronne dentée 33. 15 Le noyau mobile 65 recule contre le support 70 du premier élément de contact électrique 58, lequel support 70 est déplacé en arrière. Ce déplacement en arrière provoque la fermeture du premier élément de contact 58 qui vient en appui sur les bornes 29 et 51. Le deuxième élément de contact 59 reste plaqué contre le noyau fixe 72 grâce 20 à l'action du ressort 73. Closing phase of the first electrical contact element (FIG. 10) The pinion 21 of the launcher 19 remains in tooth-to-tooth position on the ring gear 33. The movable core 65 moves back against the support 70 of the first electrical contact element 58, which support 70 is moved back. This rearward movement causes the closing of the first contact element 58 which bears on the terminals 29 and 51. The second contact element 59 remains pressed against the fixed core 72 thanks to the action of the spring 73.
Position de collage magnétique ( figure 11) Le pignon 21 du lanceur 19 reste en position dent contre dent avec la couronne dentée 33. 25 Le support 70 continue à reculer par rapport au noyau fixe 72. Le noyau mobile 65 recule et vient en contact avec le noyau fixe 72. Le deuxième élément de contact 59 reste plaquée contre le noyau fixe 72. Phase de fermeture du deuxième élément de contact électrique (figure 12) Le pignon 21 du lanceur 19 s'engage dans la couronne dentée 33 et l'élément d'actionnement 61 recule par rapport au noyau mobile 65. En reculant, l'élément d'actionnement 61 pousse l'élément de commande 68 du deuxième élément de contact 59, lequel vient en contact avec la borne 52 et la 5 cosse 80 de la borne 29. L'interrupteur 46 est alors fermé. Magnetic Bonding Position (FIG. 11) The pinion 21 of the launcher 19 remains in the tooth-to-tooth position with the ring gear 33. The support 70 continues to retract relative to the fixed core 72. The movable core 65 moves back and comes into contact with the fixed core 72. The second contact element 59 remains pressed against the fixed core 72. Closing phase of the second electrical contact element (Figure 12) The pinion 21 of the launcher 19 engages in the ring gear 33 and the element the actuating element 61 urges the control element 68 of the second contact element 59, which comes into contact with the terminal 52 and the terminal 80 of the actuating element 61. terminal 29. The switch 46 is then closed.
Position de fin de course (figure 13) L'élément d'actionnement 61 et la tige de commande 68 reculent jusqu'à une 10 position de fin de course. Le ressort 73 est davantage comprimé. End position (FIG. 13) The actuating element 61 and the control rod 68 move back to an end position. The spring 73 is further compressed.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de mise en oeuvre qui viennent d'être décrits.Of course, the invention is not limited to the implementation examples which have just been described.
15 Par exemple, le support 70 peut présenter une forme cylindrique de révolution, coaxiale avec la tige de commande 68 qui peut coulisser à l'intérieur de ce cylindre. En variante encore, la tige 68 est creuse et le support 70 peut être agencé pour s'engager dans cette tige 68. 20 For example, the support 70 may have a cylindrical shape of revolution, coaxial with the control rod 68 which is slidable within this cylinder. In another variant, the rod 68 is hollow and the support 70 can be arranged to engage in this rod 68.
Claims (16)
Priority Applications (6)
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|---|---|---|---|
| FR0852528A FR2930001B1 (en) | 2008-04-15 | 2008-04-15 | STARTING DEVICE FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE, IN PARTICULAR A MOTOR VEHICLE. |
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