FR3039860A1

FR3039860A1 - Dispositif de demarreur de moteur a combustion interne

Info

Publication number: FR3039860A1
Application number: FR1657485A
Authority: FR
Inventors: Rainer Stoeckl
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: SEG Automotive Germany GmbH
Priority date: 2015-08-04
Filing date: 2016-08-02
Publication date: 2017-02-10
Anticipated expiration: 2036-08-02
Also published as: CN106438152B; CN106438152A; FR3039860B1; DE102015214810A1; BR102016017389A2; BR102016017389A8

Abstract

Dispositif de démarreur de moteur à combustion interne comportant un pignon de démarreur (2) mobile axialement sur un arbre d'entraînement entre une position hors de prise et une position en prise avec la couronne dentée (3) du moteur à combustion interne (4) en étant entraîné par un moteur (11), et une liaison arbre-bague de butée dans le chemin de transition entre l'arbre du moteur d'entraînement (11) et un arbre (14) portant le pignon de démarreur (2). La bague de butée (13) forme un anneau fermé et elle est réalisée en un matériau à mémoire de forme ; la bague de butée (13) dans sa position de consigne, axiale, sur l'arbre (14) correspond à la phase stable de son matériau.

Description

Domaine de l’invention

La présente invention se rapporte à un dispositif de démarreur de moteur à combustion interne comportant un pignon de démarreur mobile axialement sur un arbre d’entraînement entre d’une part une position hors de prise et une position en prise avec la couronne dentée du moteur à combustion interne en étant entraîné par un moteur, et d’autre part une liaison arbre-bague de butée dans le chemin de transmission entre l’arbre du moteur d’entraînement et un arbre portant le pignon de démarreur.

Etat de la technique

Les dispositifs de démarreur de moteur à combustion interne, par exemple selon le document DE 10 2010 041 797 Al sont équipés d’un pignon de démarreur porté de manière mobile axialement sur un arbre d’entraînement. Ces pignons sont déplacés par le relais de démarreur entre une position hors prise, en retrait et une position axiale avancée, en prise avec la couronne dentée du moteur à combustion interne. En position de prise, le pignon de démarreur est entraîné par le moteur électrique du démarreur dont le mouvement d’entraînement est démultiplié par une transmission épicycloïdale. Le mouvement d’avancée axiale produit par le relais de démarreur est transmis à l’organe d’entraînement d’un embrayage en roue libre qui est relié en une seule pièce à l’arbre du porte-pignon du pignon de démarreur. L’organe d’entraînement est porté par l’arbre d’entraînement auquel il est couplé par un filetage à pas rapide. Le mouvement d’avancée axiale déplace l’organe d’entraînement le long du filetage à pas rapide pour que l’organe d’entraînement et le pignon de démarreur exécutent un mouvement de rotation qui facilite l’engrènement dans la couronne dentée. Le mouvement d’avancée axiale du pignon de démarreur est limité par une bague de butée solidaire axialement de l’arbre d’entraînement.

Exposé et avantages de l’invention

La présente invention a pour objet un dispositif de démarreur du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que la bague de butée forme un anneau fermé et elle est réalisée en un matériau à mémoire de forme, la bague de butée dans sa position de consigne, axiale sur l’arbre correspondant à la phase stable de son matériau.

En d’autres termes, l’invention a pour objet un dispositif de démarreur pour un moteur à combustion interne ayant un pignon de démarreur mobile sur un arbre d’entraînement, suivant un mouvement axial entre une position hors prise et une position en prise avec la couronne dentée du moteur à combustion interne. Ce pignon est entraîné par un moteur électrique. Le dispositif de démarreur comporte en outre une liaison arbre-bague de butée dans le chemin de transmission entre l’arbre du moteur électrique et l’arbre portant le pignon de démarreur. La bague de butée est une bague fermée réalisée en un matériau à mémoire de forme. Dans sa position axiale de consigne sur l’arbre, le matériau de la bague de butée est dans sa phase stable.

Le dispositif de démarreur selon l’invention a l’avantage que la bague fermée soit fixée de manière stable sur l’arbre, même aux vitesses de rotation élevées et à l’opposé des bagues de butée ouvertes, il n’y a aucun risque d’élargissement radial sous l’effet des forces centrifuges si bien que malgré les vitesses de rotation élevées, la liaison entre la bague de butée et l’arbre reste assurée. Cette solution évite tout moyen de protection contre l’élargissement et qui est nécessaire dans le cas des bagues ouvertes ou éviter qu’elles ne s’élargissent dans la direction radiale ; un tel dispositif de protection contre l’élargissement entoure radialement la bague de butée dans les solutions connues. Contrairement à cela, le dispositif de démarreur selon l’invention réduit le nombre de composants nécessaires à la réalisation de la liaison arbre-bague de butée.

La position axiale fixe de la bague de butée sur l’arbre résulte des propriétés de la bague de butée fermée reposant sur sa réalisation comme pièce à mémoire de forme qui, dans sa position de consigne, axiale est rétractée radialement en exerçant une force radiale de serrage importante sur l’arbre. La bague de butée réalisée dans un matériau à mémoire de forme présente au moins une phase stable et le cas échéant deux phases stables du matériau. Dans sa position axiale de consigne sur l’arbre, la bague de butée est dans sa phase stable. Cela a pour effet le maintien permanent de la bague de butée dans sa position de consigne en phase stable et ainsi la force de serrage exercée par la bague de butée sur l’arbre reste permanente. Dans toute phase stable, la bague de butée a une position géométrique définie.

De plus, on réalise le passage en phase stable au montage soit automatiquement, soit avec des moyens simples.

Lorsqu’on arrive dans la phase stable du matériau, une force radiale de serrage, importante maintient de façon stable la bague de butée dans sa position axiale de consigne sur l’arbre. Dans la phase stable de la matériau que prend la bague de butée pour sa position axiale de consigne sur l’arbre, la bague de butée a un diamètre intérieur réduit par rapport à celui de la phase non stable de manière à garantir la force radiale de serrage, importante, voulue sur l’arbre.

La bague de butée peut être agrandie avant le montage et être glissée dans cet état sur l’arbre jusqu’à la position axiale de consigne ; ensuite, on fait passer la bague de butée dans sa phase stable à diamètre réduit. Cette réalisation convient notamment pour des bagues de butée en un matériau à mémoire de forme ayant deux phases stables, la bague de butée étant dans un état élargi radialement dans une première phase stable pour permettre son emmanchement. On maintient cette phase stable jusqu’à la position axiale de consigne et à ce moment on fait passer la bague de butée dans sa seconde phase stable à diamètre réduit. Le passage se fait par exemple en chauffant la bague de butée, par exemple avec le l’air chaud.

Selon une variante avantageuse, la bague de butée se glisse sur l’arbre à l’état non élargi et on l’élargit radialement pendant cette mise en place. On utilise ainsi un effet de pseudo élasticité du matériau à mémoire de forme ; selon cet effet, la bague de butée, par comparaison avec tout autre matériau, peut être élargie élastiquement très fortement. Lorsqu’on arrive dans la position axiale de consigne dans laquelle le segment d’arbre concerné a, de préférence un diamètre extérieur réduit, la bague de butée prend sa phase stable correspondant au diamètre réduit. Le passage en phase stable se fait de préférence automatiquement sans intervention externe.

Selon un développement avantageux, le segment d’arbre qui correspond à la position axiale de consigne de la bague de butée a un diamètre extérieur réduit par rapport au segment voisin de l’arbre. Le segment d’arbre concerne est par exemple réalisé sous la forme d’une gorge périphérique pour recevoir la bague de butée. Il est également possible de limiter le segment d’arbre pour la position axiale de consigne uniquement d’un côté par une paroi périphérique qui correspond, par exemple à la surface frontale d’un élargissement conique de l’arbre que la bague de butée doit passer pour son emmanchement sur l’arbre.

Dans la mesure où le segment d’arbre correspondant à la position axiale de consigne n’a pas de diamètre réduit, la liaison entre la bague de butée et l’arbre se fera uniquement avec des forces de serrage importantes exercées par la bague de butée sur l’arbre du fait de la phase stable de sa matériau. Pour augmenter le frottement, on peut, le cas échéant, rendre rugueuse la surface de l’arbre dans la zone du segment d’arbre correspondant à la position axiale de consigne.

Selon un développement avantageux, l’arbre a une gorge pour recevoir la bague de butée. Au montage on arrive dans la rainure, soit avec une bague de butée préalablement élargie, soit par un élargissement pendant l’emmanchement sur l’arbre et ensuite la bague de butée prend automatiquement son diamètre réduit ou sous un effet extérieur pour passer en phase stable. La rainure a l’avantage de tenir la bague de butée axialement dans les deux directions par une liaison par la forme sur l’arbre. De plus, la bague de butée exerce une force radiale de serrage sur l’arbre.

Comme matériau à mémoire de forme on peut envisager différentes matériaux telles qu’un alliage à mémoire de forme, notamment d’un alliage nickel titane (NiTi). On peut également envisager d’autres matériaux ou alliages à mémoire de forme, par exemple cuivre-zinc, cuivre-zinc-aluminium, cuivre-zinc-nickel ou fer-nickel-aluminium.

Comme matériau à mémoire de forme on peut, en outre, réaliser la bague de butée en un bimétal qui a également une ou de préférence deux phases stables du matériau.

Selon un autre développement avantageux, la bague de butée permet de limiter axialement le mouvement du pignon de démarreur du dispositif de démarreur. Selon un premier mode de réalisation avantageux, la bague de butée est installée sur l’arbre de pignon et limite le mouvement axial du pignon de démarreur sollicité par un ressort sur l’arbre. L’arbre de pignon avec le pignon de démarreur chargé par un ressort et coulissant axialement sur l’arbre se déplace entre une position en prise et une position hors prise. Le mouvement axial relatif du pignon de démarreur sur l’arbre amortit le choc pour une position dent contre dent entre le pignon de démarreur et la couronne dentée du moteur à combustion interne. Le pignon de démarreur est poussé contre la bague de butée de l’arbre de pignon axialement par l’élément de ressort agissant sur le pignon et dans le cas d’une position dent contre dent avec la couronne dentée, il pourra s’échapper axialement contre la force développée par l’élément de ressort.

Selon un autre développement avantageux, l’arbre qui reçoit la bague de butée est l’arbre entraîné en rotation par le moteur. Le pignon de démarreur, le cas échéant, avec l’arbre de pignon est mobile axialement sur l’arbre d’entraînement entre une position hors prise et une position en prise avec la couronne dentée du moteur à combustion interne ; ce mouvement axial d’avancée est limité par la bague de butée de l’arbre.

Selon un autre développement avantageux, la face frontale du pignon de démarreur comporte une rainure ou gorge axiale par laquelle le pignon de démarreur chevauche la bague de butée en position de prise. Cela permet de réaliser un dispositif de démarreur compact dans la direction axiale car le pignon de démarreur est certes limité dans son mouvement axial par la bague de butée, mais du fait du chevauchement, la bague de butée ne demande pas de place supplémentaire.

De façon avantageuse, en phase de butée, la face frontale du pignon de démarreur est à niveau avec la face frontale de l’arbre de sorte que, d’une part, on a une course axiale suffisante pour le pignon de démarreur sur l’arbre, pour compenser dans le cas d’une position dent contre dent et d’autre part, il n’y a aucun encombrement supplémentaire qui serait nécessaire à la bague de butée sur l’arbre de pignon.

Selon un autre développement avantageux, l’arbre de la liaison bague de butée-arbre est l’arbre du moteur électrique d’entraînement. La bague de butée fixe l’arbre axialement dans le boîtier du moteur. Cette fixation se fait notamment dans la région du palier de l’arbre dans le boîtier de sorte que ce palier exerce la fonction d’un palier fixe. La fixation axiale de l’arbre du moteur peut en outre ou en variante limiter le mouvement axial du pignon de démarreur sur l’arbre (l’arbre de pignon et/ou l’arbre d’entraînement).

Dessins

La présente invention sera décrite ci-après, de manière plus détaillée, à l’aide d’un mode de réalisation du dispositif de démarreur représenté dans les dessins annexés dans lesquels les mêmes éléments portent les mêmes références.

Ainsi : la figure 1 est le schéma d’un moteur à combustion interne équipé d’un pignon de démarreur mobile axialement par le relais de démarreur et entraîné en rotation par un moteur électrique, la figure 2 est une vue de face de la bague de butée en un matériau à mémoire de forme, installé sur l’arbre de pignon du dispositif de démarreur, la figure 3 est une vue en coupe axiale de la bague de butée,

La figure 4 est une coupe axiale de l’arbre de pignon portant le pignon de démarreur dont le mouvement axial relatif par rapport à l’arbre de pignon est limité par la bague de butée réalisée dans un matériau à mémoire de forme.

Description de modes de réalisation

Selon la figure 1, le dispositif de démarreur 1 d’un moteur à combustion interne comporte un pignon de démarreur 2 mis en prise avec la couronne dentée 3 du moteur à combustion interne pour démarrer le moteur à combustion interne 4. Le pignon de démarreur 2 est monté coulissant axialement sur l’arbre d’entraînement 5 comme l’indique la double flèche ; le pignon de démarreur 2 est par exemple relié à l’arbre d’entraînement 5 par un filetage à pas rapide. Le pignon de démarreur 2 est déplacé entre une position hors service, en retrait et une position avancée en prise avec la couronne dentée 3 du moteur à combustion interne 4 par le relais de démarreur 6. Ce relais est un relais électromagnétique ayant un enroulement 7 alimenté et un induit coulissant 8. Lorsque l’enroulement 7 est alimenté, l’induit est rétracté axialement dans l’enroulement. L’induit coulissant 8 est couplé cinéma-tiquement au pignon de démarreur 2 par un levier d’engrènement 9, de sorte que le mouvement axial de déplacement de l’induit coulissant 8 entre sa position de repos et sa position actionnée correspond à un mouvement de réglage axial du pignon de démarreur 2 entre la position hors service et la position en prise (position engrenée).

Le mouvement d’entraînement en rotation de l’arbre d’entraînement 5 ou du pignon de démarreur 2 est assuré par un moteur électrique 11 couplé par une transmission épicycloïdale 12 à l’arbre d’entraînement 5. Lorsque le moteur électrique 11 est activé, l’arbre d’entraînement 5 et avec lui le pignon de démarreur 2 sont mis en rotation. La transmission épicycloïdale 12 et l’arbre d’entraînement 5 peuvent être reliés par une installation à roue libre pour découpler le pignon de démarreur par rapport au moteur électrique une fois que le moteur à combustion interne a démarré.

Le dispositif de démarreur 1 est complété par un appareil de régulation ou de commande 10 qui commande le fonctionnement du relais de démarreur 6 et celui du moteur électrique 11.

Dans le cas d’un mouvement d’actionnement axial de l’induit coulissant 8 lorsque le relais de démarreur 6 est activé, en arrivant dans la position réglée, le couplage dynamique de l’organe de commutation sur le mouvement d’actionnement de l’induit coulissant 8 établit l’alimentation électrique du moteur de démarreur 11 qui se met en mouvement et entraîne en rotation l’arbre 5 et le pignon de démarreur 2.

Les figures 2 et 3 montrent une bague de butée 13 installée sur l’arbre de pignon 14 comme le montre la figure 4 ; cette bague de butée limite le mouvement axial relatif du pignon de démarreur 2 sur l’arbre de pignon 14. L’arbre de pignon 14 est porté par l’arbre d’entraînement 5 (figure 1) en étant relié à celui-ci par un filetage à pas rapide. Lors du mouvement d’avancée de l’arbre de pignon 14 produit par le relais de démarreur 6, l’arbre de pignon 14 exécute un mouvement relatif de rotation par rapport à l’arbre d’entraînement du fait de son couplage par le filetage rapide ce qui facilite l’engrènement dans la couronne dentée du moteur à combustion interne.

Le pignon de démarreur 2 est mobile axialement, de façon relative sur l’arbre de pignon par une collerette ; un élément de ressort 15 pousse le pignon de démarreur entre la bague de butée 13 du côté de la collerette de l’arbre 14 au voisinage de sa face frontale. L’arbre de pignon 14 comporte une gorge au voisinage de la face frontale pour recevoir la bague de butée 13.

Lors du mouvement d’avancée de l’arbre de pignon 14 avec le pignon de démarreur 2 en direction de la couronne dentée du moteur à combustion interne, le pignon de démarreur 2 peut s’échapper vers l’arrière au cas où il arrive qu’entre la couronne dentée dans une position de dent contre dent, ce mouvement se faisant contre la force développée par l’élément de ressort 15 et à partir de sa position d’appui contre la bague de butée 13. Après engrènement, le pignon de démarreur 2 est de nouveau poussé axialement par l’élément de ressort 15 contre la bague de butée 13.

La bague de butée 13 est réalisée en un matériau à mémoire de forme, par exemple, en un alliage nickel-titane (NiTi) ayant au moins une phase stable de matériau et de préférence deux phases stables correspondant à des diamètres intérieurs différents de la bague de butée 13. Pour monter la bague de butée 13 sur l’arbre de pignon 14, on élargit tout d’abord radialement la bague de butée 13 et dans cet état élargi qui correspond de préférence à une phase stable du matériau, on glisse la bague de butée sur l’arbre de pignon 14 jusque dans la position axiale de consigne au niveau de la rainure. A l’état élargi, le diamètre intérieur de la bague de butée 13 est avantageusement plus grand que le diamètre extérieur de l’arbre de pignon 14, ce qui permet d’emmancher librement la bague de butée 13 sur l’arbre de pignon 14.

Une fois arrivée dans la position axiale de consigne, on fait passer la bague de butée dans sa seconde phase stable dans laquelle la bague de butée a un diamètre intérieur réduit. Cette opération de rétraction au passage dans la seconde phase stable du matériau se fait par exemple en chauffant la bague de butée 13 avec de l’air chaud dans la seconde phase stable du matériau, le diamètre de la bague de butée 13 est réduit et notamment il est suffisamment réduit pour exercer une force radiale de serrage sur le fond de la gorge qui reçoit la bague de butée sur l’arbre de pignon 14. De plus, la liaison par la forme est limitée dans les deux directions par les parois de la gorge.

NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 1 Dispositif de démarreur 2 Pignon de démarreur 3 Couronne dentée du moteur à combustion interne 4 Moteur à combustion interne 5 Arbre d’entrainement 6 Relais de démarreur 7 Enroulement du relais 8 Induit coulissant 9 Levier d’engrènement 10 Appareil de régulation et de commande 11 Moteur électrique d’entraînement 12 Transmission épicycloïdale 13 Bague de butée 14 Arbre porte pignon 15 Elément de ressort

Claims

REVENDICATIONS 1°) Dispositif de démarreur de moteur à combustion interne comportant un pignon de démarreur (2) mobile axialement sur un arbre d’entraînement entre une position hors de prise et une position en prise avec la couronne dentée (3) du moteur à combustion interne (4) en étant entraîné par un moteur (11), et une liaison arbre-bague de butée dans le chemin de transition entre l’arbre du moteur d’entraînement (11) et un arbre (14) portant le pignon de démarreur (2), dispositif caractérisé en ce que la bague de butée (13) forme un anneau fermé et elle est réalisée en un matériau à mémoire de forme, la bague de butée (13) dans sa position de consigne, axiale sur l’arbre (14) correspondant à la phase stable de son matériau.
2°) Dispositif de démarreur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’arbre (14) comporte une gorge pour recevoir la bague de butée (13).
3°) Dispositif de démarreur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la bague de butée (13) est fabriquée dans un alliage à mémoire de forme, par exemple un alliage nickel-titane (NiTi).
4°) Dispositif de démarreur selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la bague de butée (13) de la liaison arbre-bague de butée limite le mouvement axial du pignon de démarreur (2).
5°) Dispositif de démarreur selon la revendication 4, caractérisé en ce que l’arbre de la liaison arbre-bague de butée est un arbre porte-pignon (14) et la bague de butée (13) limite le mouvement axial du pignon de démarreur (2) sollicité par un ressort sur l’arbre à pignon (14).
6°) Dispositif de démarreur selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que la face frontale du pignon de démarreur (2) comporte une rainure de réception par laquelle le pignon de démarreur (2) chevauche la bague de butée (13) en position de prise.
7°) Dispositif de démarreur selon la revendication 6, caractérisé en ce qu’ en position de butée, la face frontale du pignon de démarreur (2) vient à niveau avec la face frontale de l’arbre à pignon (14).
8°) Dispositif de démarreur selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l’arbre de la liaison bague de butée-arbre est l’arbre du moteur d’entraînement et la bague de butée (13) bloque axialement l’arbre dans le boîtier du moteur d’entraînement.
9°) Procédé de fixation d’une bague de butée (13) sur un arbre (14) dans un dispositif de démarreur (1) selon l’une des revendications 1 à 8, procédé selon lequel on glisse la bague de butée (13) sur l’arbre (14) et lorsqu’on arrive dans la position axiale de consigne sur l’arbre (14) on chauffe pour réduire le diamètre de la bague de butée (13).
10°) Procédé de fixation d’une bague de butée (13) sur un arbre (14) dans un dispositif de démarreur (1) selon l’une des revendications 1 à 8, procédé selon lequel on élargit la bague de butée (13) pour la glisser sur l’arbre (14) et lorsqu’on est dans la position axiale de consigne, on revient au diamètre extérieur stable.