FR2995132A1 - Relais de demarreur - Google Patents

Abstract

Relais de démarreur de véhicule automobile comportant des goujons de contact (116, 118) reliés par un pont de contact (110) mobile, lors de l'actionnement des relais de démarreur (100). Le pont de contact (110) a un contact principal (114) et au moins un contact précurseur (112) élastique.

Description

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un relais de démar- reur de véhicule automobile ainsi qu'un pont de contact d'un tel relais de démarreur et aussi à un démarreur équipé d'un tel relais.

Etat de la technique Il est connu de démarrer les moteurs thermiques avec des démarreurs ou des moyens d'entraînement alimentés en énergie par une source différente autre que le carburant. Pour cela on utilise par exemple des moteurs électriques alimentés par une batterie et de ma- nière caractéristique la batterie du véhicule. Dans de nombreux cas, on utilise des moteurs à courant continu dont le pignon d'entraînement s'engrène dans la couronne dentée du moteur thermique pour faire démarrer le moteur thermique. Le document DE 39 01 953 Al décrit un démarreur ou un dispositif de démarrage d'un moteur thermique comportant un frein de fin de mouvement avec un frein commuté qui, pendant la phase de fin de mouvement du démarreur, relie les lignes électriques des balais du moteur de démarreur par une résistance. A la fin de l'opération de démarrage, le pignon du démar- reur se dégage de la couronne du moteur thermique. Pour cela, on uti- lise des relais communs ou un disjoncteur commun pour la phase d'engrènement et en même pour commuter le courant principal entraînant le moteur électrique. De tels relais de démarreur ont généralement des goujons de contact reliés électriquement par un pont de contact.

Comme de fortes intensités passent, il faut que le relais de démarreur soit réalisé comme commutateur pour courant fort. Or, il faut tenir compte des arcs électriques qui constituent des difficultés pour la fiabilité, le bruit et le glaçage des contacts. En particuliers, de tels dispositifs ont l'inconvénient de générer non seulement des arcs électriques mais également des rebondissements de contact se traduisant par collage ou un soudage des contacts de commutation. Il faut en outre savoir que la durée de vie des relais de démarreur dépend essentiellement de la qualité des goujons ou broches de contact et du pont de contact. Une condition fondamentale est liée au choix de la matière pour une géométrie optimale.

Les démarreurs sont actuellement réalisés généralement en un seul étage, ce qui signifie que le courant principal du démarreur traverse complètement le relais de démarrage au moment de son actionnement. Mais cela se traduit par une forte sollicitation de la matière du système de contact. On connaît également des systèmes à deux étages comportant une résistance intermédiaire mais qui est elle très fortement sollicitée du point de vue thermique. En outre, la résistance intermédiaire est un composant supplémentaire qui se traduit par un travail de io câblage supplémentaire. Le document DE 43 01 056 A 1 décrit un commutateur électromagnétique servant de relais de démarreur de moteur thermique et ayant un pont de contact principal coopérant avec les surfaces de contact des contacts principaux, le pont de contact et les contacts prin- 15 cipaux ayant des surfaces de contact inclinées par rapport à la direction axiale et qui sont élastiques dans la direction radiale. Garantissant une pression de contact régulière. La figure 1 montre un relais de démarreur selon l'état de la technique qui porte globalement la référence 10. Ce relais de démar- 20 reur 10 comporte un boîtier 12 avec un pont de contact 14, un axe de commutation 16, un induit de relais 18 et une broche 20 comme liaison avec un levier à fourche. Le relais comporte un premier goujon de contact 24 pour la première borne et un second goujon de contact 26 pour la seconde. 25 Le pont de contact 14 est déplacé par l'induit 18 du relais pour venir contre les goujons de contact 24, 26 et les relier électriquement. Dans le cas du relais de démarreur 10 représenté, il s'agit d'un relais de démarreur 10 à un étage qui après actionnement, fournit un courant fixé par la résistance électrique du pont de contact 14. 30 La figure 2 montre un pont de contact 50 et les goujons de contact 52 à la fin de leur durée d'utilisation. Les arcs électriques et le sens prédéfini du courant génère sur la première borne des goujons de contact, un dépôt de matière et dans le cas de l'autre borne, il s'agit d'un enlèvement de matière. Sur le pont de contact 50, cet effet est 35 exactement inversé.

Pour les démarreurs de moteur fonctionnant en mode marche/arrêt et de façon générale pour les commutateurs de courant fort, il faut un nombre de commutation de plus en plus élevé. Les exigences de commutation se situent à plus de 500 000 manceuvres.

L'enlèvement de matière tel que représenté, limite la durée de vie de ces interrupteurs à courant fort. Dans ces conditions, on cherche à augmenter la durée de vie des commutateurs à courant fort. Exposé et avantages de l'invention La présente invention a pour objet un relais de démar- io reur pour un démarreur de véhicule automobile comportant des gou- jons de contact reliés par un pont de contact mobile lors de l'actionnement du relais de démarreur, le pont de contact ayant un contact principal et en plus au moins un contact précurseur, élastique. L'invention a également pour objet un pont de contact 15 pour un relais de démarreur et aussi un démarreur de véhicule auto- mobile équipé d'un tel relais. Le relais de démarreur selon l'invention comporte un pont de contact qui, à côté du contact principal, comporte un contact précurseur élastique. Le pont de contact reliant les goujons pour réali- 20 ser la liaison électrique est constitué selon l'invention, de façon qu'en actionnant le relais de démarreur, le contact précurseur réalise d'abord la liaison électrique et ensuite à la fin d'une courte période, le contact principal relie les goujons de contact ce qui est rendu possible par l'élasticité du contact précurseur et en ce que le pont de contact pris 25 globalement peut continuer à se déplacer une fois la liaison réalisée par le contact précurseur jusque vers les goujons de contact ; le contact précurseur élastique cède alors jusqu'à ce que le contact principal réalise la liaison. On a ainsi un relais de démarreur à deux étages, dont le 30 premier étage est assuré par le contact précurseur et le second étage par le contact principal. On peut également envisager un relais de démarreur à plusieurs étages et dans ce cas, il comporte plus d'un contact précurseur. Dans ce cas, les contacts précurseurs sont réalisés et/ou disposés pour réaliser successivement le contact. En variante ou en complément, on peut également avoir simultanément plusieurs contacts précurseurs installés dans des positions réparties. Par exemple, par le choix de matières différentes pour le contact principal et le contact précurseur, on règle la résistance élec- trique de la liaison et ainsi l'intensité du courant qui passe. En variante ou en complément, on obtient ce résultat également par des dimensions différentes des contacts. Le contact précurseur est qualifié d'élastique. Selon un développement, cela signifie que le contact précurseur est un élément à ressort ce qui signifie que la forme et la matière du contact précurseur garantissent l'élasticité ou la caractéristique de ressort de celui-ci et permettent également au contact principal de réaliser le contact à la fin d'une période prédéfinie. Dès que la liaison est établie entre le contact principal et les goujons de contact, le contact précurseur peut s'écarter pour ne plus être en contact avec les goujons de contact. Mais on peut également prévoir que le contact principal et le contact précurseur restent tous deux en contact avec les goujons de contact. En variante, le contact précurseur comporte un élément de contact ou une plaque de contact coopérant avec un élément élas- tique ou un ressort ce qui rend également élastique le contact précur- seur, indépendamment de ce que la plaque de contact prise isolément soit elle-même élastique. Un tel contact précurseur permet au contact principal de réaliser la liaison entre les goujons de contact du relais de démarreur.

Le pont de contact tel que défini ci-dessus s'applique aux relais de démarreur. Le démarreur décrit coopère avec un tel relais de démarreur. Celui-ci s'applique par exemple dans un véhicule automobile, au démarrage du moteur thermique assurant l'entraînement. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de relais de démarreur selon l'invention représentés dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 montre un relais série selon l'état de la technique. - La figure 2 montre l'usure des ponts de contact et des goujons de contact. - La figure 3 montre un mode de réalisation de relais de démarreur selon l'invention. - La figure 4 montre une partie d'un autre mode de réa- lisation de relais de démarreur. - La figure 5 montre une partie d'un autre mode de réalisation de relais de démarreur. - La figure 6 montre une partie d'un autre mode de réa- lisation de relais de démarreur. - La figure 7 montre le mécanisme de contact de relais de démarreur de la figure 6. - La figure 8 montre un autre mode de réalisation de relais de démarreur. - La figure 9 montre le mécanisme de contact de relais de démarreur de la figure 8. - La figure 10 montre un contact intermédiaire. Description de modes de réalisation de l'invention La figure 3 montre un mode de réalisation du relais de démarrage selon l'invention qui porte globalement la référence 100. La figure montre un boîtier 102 avec un axe de commutation 104, un induit de relais 106 et une broche 108. La figure montre également un pont de contact 110 composé d'un contact précurseur 112 et d'un contact principal 114. Le contact principal 114 est constitué par une plaque de contact qui garantit un contact en surface. Le contact pré- curseur 112 est en forme d'élément à ressort, c'est-à-dire qu'il est élastique (ou à ressort) de par la propriété de sa matière et/ou de sa forme. La figure montre également un premier goujon de contact 116 et un second de goujon de contact 118. La surface de contact du premier goujon de contact 116 est constituée par une pastille de contact 120. La pastille de contact 120 est par exemple en cuivre et garantit un bon contact ou encore elle est par exemple fixée par matage au premier goujon de contact 116 lui-même en acier. Le second goujon de contact 118 porte de manière correspondante une seconde pastille de contact 122.

A la fermeture du pont de contact 110, le contact précurseur 112, souple, arrive d'abord sur la pastille de contact 120 ou 122 et ensuite seulement le contact principal 114, plat. Cela est rendu possible en ce que le contact précurseur 112 est élastique et peut ainsi céder lorsque le mouvement du pont de contact 110 continue vers les goujons de contact 116, 188. Le contact précurseur 112, souple, réalisé par un élé- ment à ressort améliore ainsi par sa construction permettant l'adaptation, le glaçage du contact et des caractéristiques de rebondis- sement ainsi que la tendance au soudage ou au collage. Le contact principal 114 plate en forme de plaque de contact, assure en même temps les avantages d'un robuste contact de surface. La combinaison de l'élément à ressort, souple et de la plaque de contact plate qui garantit le contact est une combinaison particulièrement avantageuse.

Un autre avantage est celui de la possibilité, le cas échéant, de réaliser le contact précurseur 112 au moins en une matière telle que du cuivre à conductivité plus faible ou plus élevée que celle du contact plat. Le choix entre une matière faiblement ohmique ou forte- ment ohmique dépend de l'application. Comme matière fortement oh- mique, on utilise par exemple du manganèse, de l'aluminium, du zinc, di nickel, du fer et pour limiter l'intensité du courant et ainsi le brulage au cours des premières millisecondes en diminuant de cette manière l'apparition des arcs électriques ou en les supprimant complètement.

La matière faiblement ohmique telle que de l'argent ou des alliages d'argent, réduit le glaçage du contact. Pour un contact robuste, on utilisera par exemple du platine ou des contacts nobles analogues tels que par exemple du tungstène. La figure 4 montre une partie d'un autre mode de réalisa- tion du relais de démarreur 150. La figure montre un boîtier 152, un axe de commutation 154, un premier goujon de contact 156 et un second goujon de contact 158. Chacun des goujons de contact 156, 158 est combiné à un contact intermédiaire 160, 162. Une plaque de contact 164 servant de contact principal est également représentée. Un premier ressort 170 est associé aux contacts intermédiaires 160. De fa- çon correspondante, un second ressort 172 est associé au second contact intermédiaire 162. Les ressorts 170, 172 donnent l'effet élastique ou à ressort aux contacts intermédiaires 160, 16 2 lors de l'actionnement du relais de démarreur 150. Les contacts intermédiaires 160, 162 avec les ressorts associés 170, 172 constituent des contacts précurseurs. Dans le mode de réalisation représenté, les contacts in- termédiaires 160, 162 ferment d'abord le contact par la plaque de contact 164 avec les goujons de contact 156, 158. Peu de temps après, la lo plaque de contact 164 arrive sur les goujons de contact 156, 158. Ceux- ci sont suspendus par d'autres ressorts 176, 178 pour ne pas être détruits par le contact complet. La figure 5 montre une autre variante de réalisation du relais de démarreur 180. La figure montre un boîtier 182, un axe de 15 commutation 184 et un premier goujon de contact 186 ainsi qu'un se- cond goujon de contact 188. Un contact intermédiaire 190, 192 est associé à chacun des goujons de contact 156, 158. Une plaque de contact 194 servant de contact principal est également représentée. Les contacts intermédiaires 190, 192 ont une forme élastique et constituent 20 chacun un contact précurseur. Dans le cas du mode de réalisation de la figure 5, les contacts intermédiaires 190, 192 ferment simultanément le contact avec les goujons de contact 186, 188 par la plaque de contact ou encore avec les pastilles de contact des goujons de contact 186, 188. Peu de temps 25 après, la plaque de contact 194 arrive sur les goujons de contact 186, 188. Ces goujons sont suspendus latéralement par des ressorts 196, 198 pour ne pas être détruits au moment du contact complet. La figure 6 montre un autre mode de réalisation du relais de démarreur 200. La figure montre un boîtier 202 avec un axe de 30 commutation 204, une plaque de contact 206 comme contact principal, un élément à ressort 208 comme contact précurseur, un premier goujon de contact 210 et un second goujon de contact 212. L'élément de ressort 208 fortement ohmique arrive au moment du démarrage contre les pastilles de contact 214 et 216 car cet 35 élément est en saillie de quelques millimètres ; ces pastilles de contact sont par exemple en cuivre et sont matées sur les goujons de contact 210, 212. Les contacts des relais à savoir les goujons de contact 210, 212 sont d'abord fermés par l'élément de ressort 208 ce qui évite un arc électrique. Lorsque le chevauchement de contact par la plaque de con- tact 206 est total, l'élément de ressort 208 peut s'escamoter dans l'espace libre de la plaque de contact 206. L'élément de ressort 208 peut être tenu en position active par un ressort ou, comme représenté, il peut être élastique et ainsi trouver toujours devant la plaque de contact comme contact principal et ne commuter qu'ensuite pour le passage de l'intensité principale à travers le cuivre. A la coupure, le principe s'inverse et on évite ou on réduit les arcs électriques dangereux par une coupure en deux étapes. Il faut veiller à ce que la force développée par l'élément de ressort 208 soit plus faible que la force de fermeture du relais de commutation 200.

La figure 7 montre un mécanisme de contact 240 utilisé dans le mode de réalisation de la figure 6. La figure montre le premier goujon de contact 210, le second goujon de contact 212, la plaque de contact 206 et l'élément de ressort 208 servant ici de contact précurseur. La plaque de contact 206 et l'élément de ressort 208 constituent un pont de contact 230. La figure 8 montre un autre mode de réalisation du relais de démarreur portant la référence 250. Cette figure montre un boîtier 252, un axe de commutation 254, une plaque de contact 256, cintrée constituant le contact principal, un premier goujon de contact 260 et un second goujon de contact 262 tous deux munis d'une pastille de contact 264. Un premier contact intermédiaire 270 est associé au premier goujon de contact 260 et un second contact intermédiaire 272 est associé au second goujon de contact 262. Les contacts intermédiaires 270, 272 et la plaque de contact 256 forment un premier pont de con- tact 280. Dans ce mode de réalisation, les contacts intermédiaires 270, 272 sont associés en opposition sous les goujons de contact 260, 262. Cela correspond à une réalisation et un montage simple du pont de contact 280. Le contour élastique des contacts intermédiaires 270, 272 est adapté à la propriété spécifique de la matière des contacts. Des ma- tières cassantes telles que du manganèse nécessitent le cas échéant un contour élastique par exemple une forme d'onde. Dans le cas de l'acier à ressort ou du fer, on simplifie ce contour. Le mécanisme de contact 300 comme celui des relais de démarreur 250 de la figure 8 est présenté à la figure 9. La figure montre le pont de contact 280 avec la plaque de contact 256 et des deux con- tacts intermédiaires 270, 272. La figure montre en outre le premier goujon de contact 260 et le second goujon de contact 262 ayant chacun une pastille de contact 264. Lorsque le mécanisme de contact 300 est actionné, la plaque de contact 256 se déplace vers la droite jusqu'à ce que les con- tacts intermédiaires 272 soient touchés et par ceux-ci la plaque de contact 256 reliant les goujons de contact 260 et 262. La résistance électrique de la liaison est celle de la plaque de contact 256 et des deux contacts intermédiaires 270 et 272.

Lorsque la plaque de contact 256 se déplace plus vers la droite, les extrémités de contact 290, 292 s'échappent élastiquement, de sorte que la plaque de contact 256 se rapproche des goujons de contact 260 et 262. Le mouvement se poursuit jusqu'à ce que la plaque de contact 256 arrive comme contact principal sur les pastilles de contact 260 et 262. La résistance électrique est alors définie essentiellement par la plaque de contact 256 car celle-ci a une résistance électrique inférieure à celle des contacts intermédiaires 270, 272. La figure 10 montre le contact intermédiaire 272 de la fi- gure 9 qui comporte un corps intermédiaire 300 avec un orifice 302 re- cevant un goujon de contact. Une surface de contact 304 est formée sur le corps de contact 300 et son extrémité est réalisée comme extrémité de contact 292. La forme bombée de ce contact 292 fait qu'il peut glisser le long d'une plaque de contact qui, à la figure 8, est la plaque de contact 256; à ce moment, la surface de contact 304 bascule élastiquement vers le bas.

NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 10 Relais de démarreur 12 Boîtier 14 Pont de contact 16 Axe de commutation 18 Induit de relais 20 Broche 24 Goujon de contact 26 Goujon de contact 50 Pont de contact 52 Goujon de contact 100 Relais de démarreur 102 Boîtier 104 Axe de commutation 106 Induit de relais 108 Broche 110 Pont de contact 112 Contact précurseur 114 Contact principal 116 Goujon de contact 118 Goujon de contact 120 Pastille de contact 122 Pastille de contact 150 Relais de démarreur 152 Boîtier 154 Axe de commutation 156 Goujon de contact 158 Goujon de contact 160 Contact intermédiaire 162 Second contact intermédiaire 164 Plaque de contact 170 Ressort 172 Second ressort 180 Relais de démarreur 182 Boîtier 184 Axe de commutation 186 Goujon de contact 188 Goujon de contact 190 Contact intermédiaire 192 Contact intermédiaire 194 Plaque de contact 200 Relais de démarreur 202 Boîtier io 204 Axe de commutation 206 Plaque de contact 208 Elément de ressort 210 Goujon de contact 212 Goujon de contact 15 214 Pastille de contact 216 Pastille de contact 230 Pont de contact 240 Mécanisme de contact 250 Relais de démarreur 20 252 Boîtier 254 Axe de commutation 256 Plaque de contact 260 Goujon de contact 262 Goujon de contact 25 264 Pastille de contact 270 Contact intermédiaire 272 Contact intermédiaire 280 Pont de contact 300 Mécanisme de contact 30 (100, 150, 180, 200, 250) Relais de démarreur (116, 118, 156, 158, 186, 188, 210, 212, 260, 262) Goujon de con- tact 35