FR2796991A1 - Starter for car comprises engagement spring placed inside mobile magnetic core, and having non-linear elastic stiffness - Google Patents
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Abstract
Description
"Démarreur de véhicule automobile muni d'un élément élastique d'engrènement de raideur élastique non linéaire" L'invention concerne un démarreur de véhicule automobile. L'invention concerne plus particulièrement un démarreur de véhicule automobile, du type comportant un contacteur muni d'une bobine magnétique susceptible d'exercer une force d'attraction magnétique sur un noyau magnétique mobile pour le faire coulisser à l'intérieur de la bobine, du type comportant un lanceur muni d'un pignon susceptible d'engrener avec une couronne d'entraînement d'un moteur thermique lorsque le lanceur est déplacé axialement, du type dans lequel les déplacements du noyau magnétique mobile commandent les déplacements du lanceur avec interposition d'un élément élastique d'engrènement pour permettre au noyau magnétique mobile de continuer à coulisser lorsqu'une dent du pignon vient en butée axiale contre une dent de la couronne d'entraînement. The invention relates to a motor vehicle starter. The invention relates to a motor vehicle starter with a nonlinear elastic stiffness meshing element. The invention more particularly relates to a motor vehicle starter, of the type comprising a contactor provided with a magnetic coil capable of exerting a magnetic attraction force on a movable magnetic core to slide it inside the coil, of the type comprising a launcher provided with a pinion capable of meshing with a driving ring of a heat engine when the launcher is moved axially, of the type in which the displacements of the movable magnetic core control the movements of the launcher with interposition of an elastic meshing element to allow the movable magnetic core to continue to slide when a tooth of the pinion abuts axially against a tooth of the drive ring.
Au cours de son coulissement axial à l'intérieur de la bobine, le noyau magnétique mobile doit lutter contre les forces de rappel d'éléments élastiques agencés dans le démarreur. During its axial sliding inside the coil, the mobile magnetic core must fight against the restoring forces of elastic elements arranged in the starter.
<B>Il</B> est connu d'agencer dans un démarreur des éléments élastiques qui exercent des forces antagonistes au déplacement du noyau magnétique mobile. On utilise en général des ressorts. <B> It </ B> is known to arrange in a starter elastic elements which exert opposing forces to the displacement of the mobile magnetic core. In general springs are used.
Dans ce type de démarreur, le noyau magnétique mobile lutte, au cours de son déplacement, successivement contre les forces de rappel de plusieurs ressorts appelés ressort de noyau mobile, ressort d'engrènement, ressort de contact et ressort de palette. In this type of starter, the movable magnetic core struggles, during its displacement, successively against the restoring forces of several springs called movable core spring, meshing spring, contact spring and pallet spring.
On a représenté sur la figure 2 la courbe CP des forces portantes disponibles du contacteur et la courbe C1 des efforts à fournir pour lutter contre les forces de rappel des différents ressorts. FIG. 2 shows the curve CP of the available load-bearing forces of the contactor and the curve C1 of the forces to be provided to fight against the restoring forces of the different springs.
L'axe des abscisses représente la course du noyau magnétique mobile vers son point de butée en millimètres. The x-axis represents the stroke of the movable magnetic core towards its stop point in millimeters.
L'axe des ordonnées représente la valeur des forces en Newtons. La figure se lit de la droite vers la gauche selon la course du noyau magnétique mobile qui se rapproche de sa butée. The y-axis represents the value of the Newtons forces. The figure is read from the right to the left according to the race of the mobile magnetic core which is close to its stop.
La courbe CP a sensiblement la forme d'une asymptote à l'axe des ordonnées et à l'axe des abscisses. La courbe C1 est une succession de segments qui forment des paliers représentant la compression des ressorts. On a numéroté les points qui bornent les segments. The curve CP has substantially the form of an asymptote at the y-axis and the abscissa axis. The curve C1 is a succession of segments which form bearings representing the compression of the springs. The points that bound the segments have been numbered.
Du point PO au point P1, le noyau mobile comprime dans son déplacement le ressort de noyau mobile. From point PO to point P1, the movable core compresses in its displacement the movable core spring.
Le segment P1-P2 représente l'effort supplémentaire que le noyau magnétique mobile doit fournir pour comprimer le ressort d'engrènement. Du point P2 au point P3 le noyau magnétique mobile comprime à la fois le ressort de noyau mobile et le ressort d'engrènement. The P1-P2 segment represents the additional effort that the mobile magnetic core must provide to compress the meshing spring. From point P2 to point P3 the movable magnetic core compresses both the movable core spring and the meshing spring.
Le segment P3-P4 représente l'effort supplémentaire que le noyau magnétique mobile doit fournir pour comprimer le ressort de contact. Du point P3 au point P5 le noyau magnétique mobile comprime à la fois le ressort de noyau mobile, le ressort d'engrènement et le ressort de contact. The P3-P4 segment represents the extra effort that the moving magnetic core must provide to compress the contact spring. From point P3 to point P5 the movable magnetic core compresses both the movable core spring, the meshing spring and the contact spring.
Le segment P5-P6 représente l'effort supplémentaire que le noyau magnétique mobile doit fournir pour comprimer le ressort de palette. Du point P6 au point P7 le noyau magnétique mobile comprime à la fois le ressort de noyau mobile, le ressort d'engrènement, le ressort de contact et le ressort de palette. The P5-P6 segment represents the extra effort that the moving magnetic core must provide to compress the pallet spring. From point P6 to point P7 the movable magnetic core compresses both the movable core spring, the meshing spring, the contact spring and the pallet spring.
Au voisinage du point P7 le noyau magnétique mobile arrive en butée contre le noyau magnétique fixe, et le pignon engrène avec la couronne d'entraînement. In the vicinity of point P7 the movable magnetic core abuts the fixed magnetic core, and the pinion meshes with the drive ring.
La première contrainte qui porte sur la courbe C1 est qu'elle doit toujours se situer sous la courbe CP sinon le noyau mobile resterait bloqué dans sa course. The first constraint on the curve C1 is that it must always be under the CP curve otherwise the mobile core will remain blocked in its race.
Par ailleurs, il est nécessaire que les points P2 et P6 soient le plus haut possible. In addition, it is necessary that the points P2 and P6 are as high as possible.
En effet, le point P2 détermine la valeur de l'effort qu'il faut fournir pour comprimer le ressort d'engrènement qui est interposé entre le noyau magnétique mobile et le lanceur. Or il faut que la valeur de cet effort soit importante, d'une part, pour limiter le déphasage entre le déplacement du noyau magnétique mobile et le déplacement du lanceur et, d'autre part, pour que la valeur de la force d'appui axial du pignon contre la couronne d'entraînement soit importante. Indeed, the point P2 determines the value of the effort that must be provided to compress the meshing spring which is interposed between the mobile magnetic core and the launcher. However, the value of this effort must be important, on the one hand, to limit the phase shift between the displacement of the mobile magnetic core and the movement of the launcher and, on the other hand, so that the value of the support force axial axis of the pinion against the driving ring is important.
Si l'on a un déphasage important entre les deux déplacements, le contact électrique peut se produire dans le démarreur avant que le pignon engrène avec la couronne d'entraînement. Le contact électrique met en marche un moteur électrique qui entraîne en rotation le pignon. Le pignon tournera alors trop vite pour pouvoir engrener avec la couronne d'entraînement. If there is a significant phase shift between the two displacements, the electrical contact can occur in the starter before the pinion meshes with the drive ring. The electrical contact turns on an electric motor that rotates the pinion. The pinion will then turn too fast to mesh with the drive crown.
Si l'on a une force d'appui axial insuffisante, lorsqu'une dent du pignon se trouvera en vis-à-vis d'un creux de la couronne d'entraînement, le pignon n'aura pas assez de force de propulsion pour engrener complètement avec la couronne. La portée d'une dent du pignon contre une dent de la couronne sera alors faible ce qui provoquera une usure prématurée des dents du pignon et/ou de la couronne d'entraînement. If there is insufficient axial bearing force, when a tooth of the pinion will be opposite a hollow of the driving ring, the pinion will not have enough propulsion force for mesh completely with the crown. The range of a tooth of the pinion against a tooth of the crown will then be low which will cause premature wear of the teeth of the pinion and / or the drive ring.
Le point P6 détermine la valeur de l'effort qu'il faut fournir pour comprimer le ressort de palette. La valeur de cet effort conditionne aussi la valeur de la force d'appui axial du pignon contre la couronne d'entraînement avant l'engrènement. Point P6 determines the amount of effort required to compress the pallet spring. The value of this force also conditions the value of the axial bearing force of the pinion against the drive ring before meshing.
En effet, la compression du ressort de palette oblige le noyau mobile à continuer de comprimer le ressort d'engrènement tant que l'engrènement du pignon avec la couronne d'entraînement n'est pas réalisé. Indeed, the compression of the pallet spring forces the movable core to continue to compress the meshing spring as the meshing of the pinion with the drive ring is not realized.
Plus le point P6 est élevé, plus la vitesse de pénétration de la dent du pignon dans un creux de la couronne d'entraînement est grande. Comme on peut le voir sur la figure 2, le point P4 est très proche de la courbe CP. Cela signifie que la marge de sécurité est faible à ce point de la course du noyau magnétique mobile, entre la valeur des forces portantes disponibles et la valeur des forces antagonistes. The higher the point P6, the greater the speed of penetration of the tooth of the pinion in a hollow of the driving ring is large. As can be seen in Figure 2, the point P4 is very close to the CP curve. This means that the margin of safety is low at this point of the moving magnetic core stroke, between the value of the available bearing forces and the value of the opposing forces.
Par exemple, si le noyau magnétique mobile perd de la force au cours du temps, notamment pour cause d'usure, la courbe CP risque de passer sous le point P4 et le noyau mobile sera bloqué dans sa course. For example, if the mobile magnetic core loses strength over time, especially due to wear, the CP curve may pass under point P4 and the mobile core will be blocked in its race.
De plus, le démarreur selon l'état de la technique ne permet pas de relever le point P2, c'est à dire d'augmenter l'effort nécessaire pour comprimer le ressort d'engrènement, puisque cela entraînerait une élévation du point P4 qui passerait alors au-dessus de la courbe CP. In addition, the starter according to the state of the art does not make it possible to raise the point P2, that is to say to increase the force necessary to compress the meshing spring, since this would cause an elevation of the point P4 which would then go over the CP curve.
Pour remédier à ces inconvénients, l'invention propose un démarreur de véhicule automobile du type décrit précédemment, caractérisé en ce que la raideur élastique de l'élément élastique d'engrènement est non linéaire. Grâce à l'invention, il est notamment possible d'optimiser économiquement les caractéristiques électromagnétiques du contacteur et/ou d'augmenter la vitesse de pénétration du pignon dans la couronne d'entraînement. To overcome these drawbacks, the invention proposes a motor vehicle starter of the type described above, characterized in that the elastic stiffness of the elastic meshing element is non-linear. Thanks to the invention, it is possible in particular to economically optimize the electromagnetic characteristics of the contactor and / or increase the speed of penetration of the pinion in the drive ring.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention - la raideur élastique de l'élément élastique d'engrènement augmente avec la course du noyau magnétique mobile quand le noyau magnétique mobile est attiré par la bobine ; - la raideur élastique de l'élément élastique d'engrènement prend une première valeur jusqu'à un point déterminé de la course du noyau magnétique mobile à partir duquel ledit noyau pousse une tige de contact mobile axialement, puis la raideur élastique prend une seconde valeur supérieure à la première valeur ; - l'élément élastique d'engrènement est agencé à l'intérieur du noyau magnétique mobile ; - dans un démarreur du type dans lequel le noyau magnétique mobile entraîne dans son déplacement une première extrémité d'un levier de commande dont la deuxième extrémité déplace axialement le lanceur, l'élément élastique d'engrènement est agencé entre le lanceur et l'extrémité inférieure du levier de commande ; - l'élément élastique d'engrènement est un ressort hélicoïdal. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un démarreur réalisé conformément aux enseignement de l'invention ; - la figure 2 est un diagramme représentant la valeur des forces disponibles et la valeur des efforts antagonistes en fonction de la course du noyau magnétique mobile d'un démarreur selon l'état de la technique ; - la figure 3 est un diagramme représentant la valeur des forces disponibles et la valeur des efforts antagonistes en fonction de la course du noyau magnétique mobile d'un démarreur réalisé conformément aux enseignements de l'invention. According to other features of the invention - the elastic stiffness of the meshing elastic member increases with the stroke of the movable magnetic core when the movable magnetic core is attracted by the coil; the elastic stiffness of the elastic meshing element takes a first value up to a determined point of the stroke of the movable magnetic core from which said core pushes a movable contact rod axially, then the elastic stiffness takes a second value greater than the first value; the elastic meshing element is arranged inside the movable magnetic core; in a starter of the type in which the movable magnetic core causes in its displacement a first end of a control lever whose second end axially displaces the launcher, the elastic meshing element is arranged between the launcher and the end lower control lever; the elastic meshing element is a helical spring. Other features and advantages of the invention will appear on reading the detailed description which follows for the understanding of which reference will be made to the accompanying drawings in which - Figure 1 is an axial sectional view of a starter produced in accordance with teaching of the invention; FIG. 2 is a diagram representing the value of the available forces and the value of the antagonistic forces as a function of the stroke of the movable magnetic core of a starter according to the state of the art; FIG. 3 is a diagram representing the value of the available forces and the value of the antagonistic forces as a function of the stroke of the movable magnetic core of a starter produced in accordance with the teachings of the invention.
Dans la description qui va suivre, des chiffres de référence identiques désignent des pièces identiques ou ayant des fonctions similaires. On a représenté à la figure 1 un démarreur 10 de véhicule automobile réalisé conformément aux enseignements de l'invention. In the following description, like reference numerals designate like parts or having similar functions. There is shown in Figure 1 a starter 10 of a motor vehicle made according to the teachings of the invention.
Le démarreur 10 comporte dans une partie inférieure un lanceur 12 et un moteur électrique 14, et dans une partie supérieure, un contacteur 16. The starter 10 comprises in a lower part a launcher 12 and an electric motor 14, and in an upper part, a contactor 16.
Le lanceur 12 et le moteur 14 sont montés axialement, respectivement d'avant en arrière, c'est à dire de la gauche vers la droite sur la figure, sur un arbre d'induit 18 du moteur 14. The launcher 12 and the motor 14 are mounted axially, respectively from front to back, ie from left to right in the figure, on an armature shaft 18 of the motor 14.
Le lanceur 12 comporte à l'avant un pignon 20 qui est monté sur un entraîneur 22 placé à l'arrière du lanceur 12. L'arrière de l'entraîneur 22 comporte une gorge 24. The launcher 12 has at the front a pinion 20 which is mounted on a driver 22 placed at the rear of the launcher 12. The rear of the driver 22 has a groove 24.
Le pignon 20 est prévu pour engrener par une dent 21 de pignon avec une dent 23 de couronne d'entraînement 19, lorsqu'il se déplace vers l'avant. The pinion 20 is provided to mesh with a pinion tooth 21 with a drive crown tooth 23 as it moves forward.
Le contacteur 16 comprend un boîtier 25 qui contient notamment une bobine 26 sensiblement cylindrique parallèle à l'arbre d'induit 18. L'ouverture axiale arrière du boîtier 25 est fermée par un capot 27. Le capot 27 porte sur sa face transversale avant deux bornes de contact électrique 29, ici l'une au-dessus de l'autre. The contactor 16 comprises a housing 25 which contains in particular a substantially cylindrical coil 26 parallel to the armature shaft 18. The rear axial opening of the housing 25 is closed by a cover 27. The cover 27 bears on its transverse face before two electrical contact terminals 29, here one above the other.
L'ouverture axiale avant du boîtier 25 délimite une cheminée 31 de diamètre intérieur égal au diamètre intérieur de la bobine 26. The forward axial opening of the housing 25 delimits a chimney 31 of internal diameter equal to the inside diameter of the coil 26.
Un noyau magnétique mobile 30 coulisse axialement dans la cheminée 31 du boîtier 25 et dans le tronçon avant de la bobine 26. A movable magnetic core 30 slides axially in the chimney 31 of the housing 25 and in the front section of the coil 26.
Un noyau magnétique fixe 28 est emmanché dans un tronçon arrière de la bobine 26. Le noyau magnétique fixe 28 guide en coulissement axial une tige de contact 32. A fixed magnetic core 28 is fitted into a rear section of the coil 26. The fixed magnetic core 28 guides a contact rod 32 in axial sliding mode.
La tige de contact 32 comporte un tronçon intermédiaire 34 de diamètre supérieur au diamètre général de la tige 32. The contact rod 32 comprises an intermediate section 34 of diameter greater than the general diameter of the rod 32.
Le tronçon intermédiaire 34 est délimité à l'arrière par la surface d'épaulement 36 qu'il forme avec le tronçon arrière de la tige de contact 32, et il est délimité à l'avant par un collet radial 38 de diamètre supérieur au diamètre du tronçon intermédiaire 34 formant une surface d'épaulement 40 avec le tronçon intermédiaire 34. Le collet radial 38 comporte aussi une face arrière tronconique 41 qui est inclinée vers l'axe de la tige de contact 32. Une rondelle de butée 42, dont le diamètre extérieur est supérieur au diamètre du tronçon intermédiaire 34, est enfilée sur le tronçon arrière de la tige de contact 32. La rondelle de butée 42 est en appui axial par sa face transversale avant sur la surface d'épaulement 36. The intermediate section 34 is delimited at the rear by the shoulder surface 36 which it forms with the rear section of the contact rod 32, and is delimited at the front by a radial collar 38 of diameter greater than the diameter. intermediate section 34 forming a shoulder surface 40 with the intermediate section 34. The radial collar 38 also has a frustoconical rear face 41 which is inclined towards the axis of the contact rod 32. A thrust washer 42, the outer diameter is greater than the diameter of the intermediate section 34, is threaded on the rear section of the contact rod 32. The thrust washer 42 is axially supported by its front transverse face on the shoulder surface 36.
Une palette de contact mobile 44 qui a sensiblement la forme d'une plaque rectangulaire orientée verticalement, est montée transversalement en coulissement axial sur l'extrémité arrière du tronçon intermédiaire 36. A movable contact paddle 44 which is substantially in the form of a vertically oriented rectangular plate is transversely mounted in axial sliding on the rear end of the intermediate section 36.
En position de repos, la palette de contact mobile 44 est en appui axial par sa face transversale arrière sur la face transversale avant de la rondelle de butée 42, et par sa face transversale avant sur la face transversale arrière du noyau magnétique fixe 28. In the rest position, the movable contact plate 44 is axially supported by its rear transverse face on the front transverse face of the thrust washer 42, and by its front transverse face on the rear transverse face of the fixed magnetic core 28.
Un ressort 46 de palette est en appui axial par son extrémité axiale avant sur la surface d'épaulement 40 et par son extrémité axiale arrière sur la face transversale avant de la palette de contact mobile 44. A pallet spring 46 is axially supported by its forward axial end on the shoulder surface 40 and by its rear axial end on the front transverse face of the movable contact pallet 44.
L'équipage mobile 48 constitué par la tige de contact mobile 32 munie du ressort 46 de palette, par la palette de contact mobile 44 et par la rondelle de butée 42, est maintenu en position de repos par un ressort de contact 50. The moving element 48 constituted by the movable contact rod 32 provided with the pallet spring 46, by the movable contact plate 44 and by the thrust washer 42, is held in the rest position by a contact spring 50.
Le ressort de contact 50 prend appui axialement par son extrémité axiale arrière sur le fond d'un trou 52 non débouchant ménagé au centre de la face transversale avant du capot 27, entre les deux bornes de contact électrique 29. Son extrémité axiale avant prend appui axialement sur la face sensiblement transversale arrière de la rondelle de butée 42. The contact spring 50 is supported axially by its rear axial end on the bottom of a hole 52 not opening formed in the center of the front transverse face of the cover 27, between the two electrical contact terminals 29. Its forward axial end is supported axially on the substantially transverse rear face of the thrust washer 42.
En position de repos, le ressort de contact 50 exerce une force de rappel sur la tige de contact 32 dirigée vers l'avant du démarreur 10 de sorte que la palette de contact 44 est plaquée contre la face transversale arrière du noyau magnétique fixe 28. In the rest position, the contact spring 50 exerts a restoring force on the contact rod 32 directed towards the front of the starter 10 so that the contact paddle 44 is pressed against the rear transverse face of the fixed magnetic core 28.
Le noyau magnétique mobile 30 est de forme sensiblement cylindrique. Son ouverture axiale arrière est fermée par une plaque de butée 54 et son ouverture axiale avant délimite une surface d'épaulement 56 orientée vers l'arrière à l'intérieur du noyau 30. The movable magnetic core 30 is substantially cylindrical in shape. Its rear axial opening is closed by an abutment plate 54 and its front axial opening delimits a shoulder surface 56 oriented rearwardly inside the core 30.
Le bord extérieur de l'extrémité axiale avant du noyau magnétique mobile 30 délimite une surface d'épaulement 58 orientée vers l'arrière. Un ressort 60 de noyau mobile prend appui par son extrémité axiale arrière sur un bord transversal avant 62 de la cheminée 31, et par son extrémité axiale avant sur la surface d'épaulement 58. The outer edge of the forward axial end of the movable magnetic core 30 defines a shoulder surface 58 facing rearwardly. A spring 60 movable core is supported by its rear axial end on a front transverse edge 62 of the chimney 31, and its forward axial end on the shoulder surface 58.
Le ressort 60 de noyau mobile exerce une force de rappel dirigée vers l'avant qui s'oppose au coulissement axial du noyau magnétique mobile 30 vers l'arrière. The movable core spring 60 exerts a forward biasing force which opposes the axial sliding of the movable magnetic core 30 aft.
Une tige de commande 64 est insérée dans l'ouverture axiale avant du noyau magnétique mobile 30 et vient en butée, en position de repos, sur la face transversale avant de la plaque de butée 54 par son extrémité axiale arrière. A control rod 64 is inserted in the front axial opening of the movable magnetic core 30 and abuts, in the rest position, on the front transverse face of the abutment plate 54 by its rear axial end.
L'extrémité axiale arrière de la tige de commande 64 est munie d'une pièce 66 en forme de champignon, dont le chapeau délimite une surface d'appui 68 orientée vers l'avant. The rear axial end of the control rod 64 is provided with a piece 66 in the form of a mushroom, the cap defines a bearing surface 68 facing forward.
Un ressort d'engrènement 70, aussi appelé ressort de dent contre dent , est agencé à l'intérieur du noyau magnétique mobile 30. II prend appui par son extrémité axiale avant sur la surface d'épaulement 56 et par son extrémité axiale arrière sur la surface d'appui 68. A meshing spring 70, also referred to as a tooth-to-tooth spring, is arranged inside the movable magnetic core 30. It is supported by its forward axial end on the shoulder surface 56 and by its rear axial end on the support surface 68.
Le ressort d'engrènement 70 exerce une force de rappel dirigée vers l'arrière qui tend à maintenir la pièce 66 de la tige de commande 64 en butée contre la plaque de butée 54. The meshing spring 70 exerts a rearward-biased restoring force which tends to hold the workpiece 66 of the control rod 64 abutting against the abutment plate 54.
Un levier de commande 72 est agencé verticalement dans le démarreur 10 de façon à transmettre le mouvement du noyau magnétique mobile 30 au lanceur 12. Le levier de commande 72 est monté sur un pivot central 74 solidaire du démarreur 10. A control lever 72 is arranged vertically in the starter 10 so as to transmit the movement of the movable magnetic core 30 to the launcher 12. The control lever 72 is mounted on a central pivot 74 integral with the starter 10.
L'extrémité supérieure du levier de commande 72 est reliée par un axe transversal 76 à l'extrémité axiale avant de la tige de commande 64. L'extrémité inférieure du levier de commande 72 comporte une fourchette 78 qui pénètre dans la gorge 24 de l'entraîneur 22 et coopère avec ses bords, de sorte que tout déplacement de la fourchette 78 vers l'avant ou l'arrière induit un déplacement de l'entraîneur 22 dans le même sens. The upper end of the control lever 72 is connected by a transverse axis 76 to the front axial end of the control rod 64. The lower end of the control lever 72 has a fork 78 which penetrates into the groove 24 of the 22 and cooperates with its edges, so that any movement of the fork 78 forward or backward causes a displacement of the driver 22 in the same direction.
On expliquera maintenant le fonctionnement classique d'un démarreur 10. We will now explain the conventional operation of a starter 10.
Lorsque l'on alimente la bobine 26, le noyau magnétique mobile 30 est attiré vers le noyau magnétique fixe 28. Dans son déplacement axial, le noyau magnétique mobile 30 commence par comprimer le ressort 60 de noyau mobile. Dans le même temps il entraîne la tige de commande 64 vers l'arrière donc il fait pivoter le levier de commande 72 autour du pivot central 74. When the coil 26 is energized, the movable magnetic core 30 is attracted to the fixed magnetic core 28. In its axial displacement, the movable magnetic core 30 begins by compressing the movable core spring 60. At the same time it drives the control rod 64 backwards so it pivots the control lever 72 around the central pivot 74.
Le pivotement du levier de commande 72 déplace la fourchette 78 vers l'avant ce qui a pour effet de déplacer également l'entraîneur 22 et le pignon 20, c'est à dire le lanceur 12, vers l'avant, vers la couronne d'entraînement 19. The pivoting of the control lever 72 moves the fork 78 forwards which has the effect of also moving the driver 22 and the pinion 20, that is to say the launcher 12, towards the front, towards the crown. training 19.
Si une dent 21 du pignon 20 se trouve en vis-à-vis d'une dent 23 de la couronne d'entraînement 19, le lanceur 12 se trouve bloqué dans son déplacement vers l'avant. Le levier de commande 72 est alors bloqué lui aussi, de même que la tige de commande 64. If a tooth 21 of the pinion 20 is vis-à-vis a tooth 23 of the drive ring 19, the launcher 12 is blocked in its forward movement. The control lever 72 is then locked as well as the control rod 64.
Le noyau magnétique mobile 30 va continuer à coulisser axialement vers l'arrière mais en comprimant le ressort d'engrènement 70. The movable magnetic core 30 will continue to slide axially backwards but by compressing the meshing spring 70.
Poursuivant sa course, le noyau magnétique mobile 30 vient ensuite en contact par la plaque de butée 54 avec l'extrémité axiale avant de la tige de contact 32, et il commence à pousser celle-ci vers l'arrière. Continuing its course, the movable magnetic core 30 then comes into contact with the abutment plate 54 with the forward axial end of the contact rod 32, and begins to push it backwards.
A partir de ce point de sa course le noyau magnétique mobile 30 comprime le ressort de contact 50, tout en continuant à comprimer le ressort 60 de noyau mobile et le ressort d'engrènement 70. From this point of its travel the movable magnetic core 30 compresses the contact spring 50, while continuing to compress the movable core spring 60 and the meshing spring 70.
En poussant la tige de contact 32, le noyau magnétique mobile 30 déplace l'ensemble de l'équipage mobile 48 vers l'arrière, jusqu'à ce que la palette de contact mobile 44 soit en contact avec les deux bornes de contact électrique 29. By pushing the contact rod 32, the movable magnetic core 30 moves the entire moving assembly 48 backwards until the movable contact plate 44 is in contact with the two electrical contact terminals 29 .
A ce point de sa course, le noyau magnétique mobile 30 n'est pas encore en butée contre la face transversale avant du noyau magnétique fixe 28. Le noyau magnétique mobile 30 continue donc de pousser la tige de contact 32 vers l'arrière jusqu'à ce qu'il arrive en butée contre la face transversale avant du noyau magnétique fixe 28. At this point of its travel, the movable magnetic core 30 is not yet in abutment against the front transverse face of the fixed magnetic core 28. The movable magnetic core 30 thus continues to push the contact rod 32 rearwardly in that it comes into abutment against the front transverse face of the fixed magnetic core 28.
Comme la palette de contact mobile 44 est en contact avec les deux bornes de contact électrique 29, elle ne peut plus se déplacer avec la tige de contact 32. La tige de contact 32 coulisse alors à travers la palette de contact mobile 44 en comprimant, en plus des autres ressorts, le ressort de contact 46. Le ressort de contact 46 sert à maintenir une pression de contact suffisante entre la palette de contact mobile 44 et les bornes de contact électrique 29 pour compenser les jeux dus à l'usure des pièces. As the movable contact plate 44 is in contact with the two electrical contact terminals 29, it can no longer move with the contact pin 32. The contact rod 32 then slides through the movable contact plate 44 by compressing, in addition to the other springs, the contact spring 46. The contact spring 46 serves to maintain a sufficient contact pressure between the movable contact plate 44 and the electrical contact terminals 29 to compensate for play due to wear of the parts. .
Lorsque la palette de contact mobile 44 est en contact avec les deux bornes de contact électrique 29, le circuit électrique de puissance du démarreur 10 est fermé. Le moteur électrique 14 est alors mis en marche ce qui fait tourner l'arbre d'induit 18. When the movable contact plate 44 is in contact with the two electrical contact terminals 29, the electric power circuit of the starter 10 is closed. The electric motor 14 is then started which rotates the armature shaft 18.
Sous l'effet du ressort d'engrènement 70 en état de compression maximale, la dent 21 du pignon 20 est en appui axial contre la dent 23 en vis-à-vis de la couronne d'entraînement 19. Under the effect of the meshing spring 70 in a state of maximum compression, the tooth 21 of the pinion 20 bears axially against the tooth 23 opposite the driving ring 19.
Dès que l'arbre d'induit 18 commence à tourner, le pignon 20 tourne aussi et la dent 21 du pignon 20 se retrouve en face d'un creux de la couronne d'entraînement 19. La dent 21 du pignon 20 pénètre alors dans le creux en vis-à-vis de la couronne d'entraînement 19 en utilisant la force de rappel du ressort d'engrènement 70. As soon as the armature shaft 18 begins to rotate, the pinion 20 also rotates and the tooth 21 of the pinion 20 is found opposite a hollow of the drive ring 19. The tooth 21 of the pinion 20 then enters the hollow vis-à-vis the drive ring 19 using the return force of the meshing spring 70.
L'engrènement du pignon 20 avec la couronne d'entraînement 19 entraîne le déplacement du lanceur vers l'avant. La fourchette 78 du levier de commande 72 se déplace aussi et le levier de commande 72 pivote en entraînant le déplacement de la tige de commande 64 vers l'arrière. The meshing of the pinion 20 with the driving ring 19 causes the launcher to move forward. The fork 78 of the control lever 72 also moves and the control lever 72 pivots by causing the control rod 64 to move rearwardly.
La tige de commande 64 se trouve finalement en butée par sa pièce 66 contre la plaque de butée 54 du noyau magnétique mobile 30. Selon les caractéristiques habituelles des démarreurs, le ressort de noyau mobile 60, le ressort de contact 50 et le ressort de palette 46 sont des ressorts hélicoïdaux dont la raideur élastique est sensiblement linéaire et la raideur élastique du ressort de noyau mobile 60 est plus faible que sur les autres ressorts. The control rod 64 is finally abutted by its part 66 against the abutment plate 54 of the movable magnetic core 30. According to the usual characteristics of the starters, the movable core spring 60, the contact spring 50 and the pallet spring 46 are helical springs whose elastic stiffness is substantially linear and the elastic stiffness of the movable core spring 60 is lower than on the other springs.
On expliquera maintenant le fonctionnement du démarreur 10 réalisé conformément à l'invention. We will now explain the operation of the starter 10 made according to the invention.
Conformément à l'enseignement de l'invention, le ressort d'engrènement 70 a une raideur élastique R non linéaire. According to the teaching of the invention, the meshing spring 70 has a nonlinear elastic stiffness R.
Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, la raideur élastique R augmente avec la course du noyau magnétique mobile 30 vers le noyau magnétique fixe 28. According to the preferred embodiment of the invention, the elastic stiffness R increases with the stroke of the movable magnetic core 30 towards the fixed magnetic core 28.
Toujours selon le mode préféré de réalisation, pour la course correspondant à la venue du noyau magnétique mobile 30 en contact avec la tige de contact mobile 32, la raideur élastique R du ressort d'engrènement 70 prend une première valeur R1 inférieure à la valeur de la raideur R d'un ressort d'engrènement 70 selon l'état de la technique. Still according to the preferred embodiment, for the stroke corresponding to the coming of the movable magnetic core 30 in contact with the movable contact rod 32, the elastic stiffness R of the meshing spring 70 takes a first value R1 less than the value of the stiffness R of a meshing spring 70 according to the state of the art.
Puis, au point de sa course pour laquelle le noyau magnétique mobile 30 entre en contact avec la tige de contact mobile 32, la raideur R prend une seconde valeur R2 supérieure à la valeur de la raideur R d'un ressort d'engrènement 70 selon l'état de la technique. Then, at the point of its stroke for which the movable magnetic core 30 comes into contact with the movable contact pin 32, the stiffness R takes a second value R2 greater than the value of the stiffness R of a meshing spring 70 according to the state of the art.
Dans une variante de réalisation de l'invention, on peut utiliser un ressort d'engrènement 70 dont la raideur élastique R prend plus de deux valeurs au cours du déplacement du noyau magnétique mobile 30. Par exemple la raideur élastique peut augmenter progressivement et prendre une infinité de valeurs de raideur Rn. Avec ce type de ressort d'engrènement 70 on peut ajuster la forme de la courbe C2 entre les points P2 et P7 pour qu'elle soit sensiblement parallèle à la courbe CP. In an alternative embodiment of the invention, it is possible to use a meshing spring 70 whose elastic stiffness R takes more than two values during the displacement of the movable magnetic core 30. For example, the elastic stiffness can increase gradually and take a infinity of stiffness values Rn. With this type of meshing spring 70 one can adjust the shape of the curve C2 between the points P2 and P7 so that it is substantially parallel to the curve CP.
Selon le mode préféré de réalisation de l'invention, le ressort d'engrènement 70 est un ressort hélicoïdal. According to the preferred embodiment of the invention, the meshing spring 70 is a helical spring.
La non-linéarité de la raideur élastique R est obtenue par des procédés connus de fabrication des ressorts, par exemple en modifiant l'écartement des spires sur un tronçon du ressort ou en modifiant localement les caractéristiques du fil à ressort. The non-linearity of the elastic stiffness R is obtained by known methods for producing the springs, for example by modifying the spacing of the turns on a section of the spring or by locally modifying the characteristics of the spring wire.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le ressort d'engrènement 70 est remplacé par un autre élément élastique qui possède une raideur élastique R non linéaire, par exemple une pièce de forme adaptée en matière élastomère synthétique ou naturelle. According to another embodiment of the invention, the meshing spring 70 is replaced by another elastic element which has a nonlinear elastic stiffness R, for example a suitably shaped piece of synthetic or natural elastomeric material.
On a déjà expliqué par la figure 2 le fonctionnement d'un démarreur équipé d'un ressort d'engrènement connu de l'état de la technique. It has already been explained in Figure 2 the operation of a starter equipped with a meshing spring known from the state of the art.
On expliquera maintenant, en référence à la figure 3, le fonctionnement du démarreur 10 équipé d'un ressort d'engrènement 70 conforme au mode préféré de réalisation de l'invention. We will now explain, with reference to Figure 3, the operation of the starter 10 equipped with a meshing spring 70 according to the preferred embodiment of the invention.
La figure 3 utilise le même mode de représentation que la figure 2 décrite ci-dessus. La courbe CP est identique à celle de la figure 2, et du point PO au point P2, la courbe C2 est identique la courbe C1. Figure 3 uses the same mode of representation as Figure 2 described above. The curve CP is identical to that of FIG. 2, and from the point PO to the point P2, the curve C2 is identical to the curve C1.
On note que la pente de chaque segment incliné représente une valeur de raideur élastique cumulée des ressorts en état de compression. La pente du segment P2-P3 est plus faible sur la courbe C2 que sur la courbe C1. Cette pente représente la raideur élastique R1 du ressort d'engrènement 70 superposée à la faible raideur élastique du ressort de noyau mobile 60. It is noted that the slope of each inclined segment represents a cumulative elastic stiffness value of the springs in the compression state. The slope of segment P2-P3 is lower on curve C2 than on curve C1. This slope represents the elastic stiffness R1 of the meshing spring 70 superimposed on the low elastic stiffness of the movable core spring 60.
Comme on a conservé la même raideur élastique pour les autres ressorts, la longueur du segment P3-P4 de la courbe C2 est identique à celle de la courbe C1. Cela signifie qu'il faut fournir le même effort supplémentaire pour comprimer le ressort de contact 50 dans le démarreur selon l'invention et dans le démarreur selon l'état de la technique. Since the same elastic stiffness has been maintained for the other springs, the length of the segment P3-P4 of the curve C2 is identical to that of the curve C1. This means that it is necessary to provide the same additional effort to compress the contact spring 50 in the starter according to the invention and in the starter according to the state of the art.
Mais comme la pente du segment P2-P3 est plus faible, le point P3 de la courbe C2 est plus bas que celui de la courbe C1. Le point P4 est donc plus bas sur la courbe C2, c'est à dire plus éloigné de la courbe C P. But since the slope of the segment P2-P3 is lower, the point P3 of the curve C2 is lower than that of the curve C1. The point P4 is therefore lower on the curve C2, ie further from the curve C P.
A partir du point P3 le noyau magnétique mobile 30 entre en contact avec la tige de contact 32 et commence à comprimer le ressort de contact 50. Le ressort d'engrènement 70 prend alors une valeur de raideur élastique R2 supérieure à la raideur élastique R1 et supérieure à la raideur élastique utilisée dans l'état de la technique, la raideur élastique du ressort de contact 50 n'étant pas modifiée. From the point P3 the movable magnetic core 30 comes into contact with the contact rod 32 and begins to compress the contact spring 50. The meshing spring 70 then takes a value of elastic stiffness R2 greater than the elastic stiffness R1 and greater than the elastic stiffness used in the state of the art, the elastic stiffness of the contact spring 50 is not changed.
C'est pourquoi la pente du segment P4-P5 de la courbe C2 est plus élevée que la pente du même segment sur la courbe C1. This is why the slope of the segment P4-P5 of the curve C2 is higher than the slope of the same segment on the curve C1.
Ceci permet notamment d'obtenir un point P5 plus élevé sur la courbe C2, sans avoir modifié la raideur élastique du ressort de palette 46. Ainsi on augmente la hauteur du point P6 qui représente l'effort à fournir pour comprimer le ressort de palette 46, et qui conditionne la force de propulsion du pignon 20 dans la couronne d'entraînement 19, comme cela a été expliqué auparavant. This makes it possible in particular to obtain a higher point P5 on the curve C2, without having modified the elastic stiffness of the pallet spring 46. Thus, the height of the point P6, which represents the force to be supplied to compress the pallet spring 46, is increased. , and which conditions the propulsion force of the pinion 20 in the drive ring 19, as has been explained before.
On distingue sur la figure 3 que l'utilisation du ressort d'engrènement 70 selon l'invention a permis de réduire la hauteur du point P4 par rapport à la courbe CP, sans réduire la hauteur des points P2 et P6. It can be seen in FIG. 3 that the use of the meshing spring 70 according to the invention has made it possible to reduce the height of the point P4 with respect to the curve CP, without reducing the height of the points P2 and P6.
Ceci nous permet d'avoir une plus grande marge de sécurité entre la force portante disponible pendant la course du noyau magnétique mobile 30 et les efforts antagonistes rencontrés. On peut chercher à exploiter cette marge de sécurité. Par exemple on peut augmenter la hauteur des points P2 et P6. This allows us to have a greater margin of safety between the available bearing force during the course of the movable magnetic core 30 and the antagonistic efforts encountered. We can try to exploit this margin of safety. For example we can increase the height of points P2 and P6.
En augmentant la hauteur du point P2, on augmente l'effort nécessaire entre les points P1 et P2 pour que le noyau mobile 30 continue sa course. Ceci permet de limiter au maximum le déphasage entre le déplacement du noyau mobile 30 et le déplacement du lanceur 12. By increasing the height of the point P2, the effort required between the points P1 and P2 is increased so that the mobile core 30 continues its course. This makes it possible to limit as much as possible the phase difference between the displacement of the mobile core 30 and the displacement of the launcher 12.
En augmentant la hauteur du point P6, on augmente l'effort nécessaire entre les points P5 et P6 pour que le noyau mobile 30 continue sa course. Ceci permet de maximiser la valeur de la force d'appui du pignon 20 contre la couronne d'entraînement 19 en prolongeant la compression du ressort d'engrènement 70 après le contact électrique. Ainsi le pignon 20 bénéficiera d'une force de propulsion maximale dans la couronne d'entraînement 19. By increasing the height of the point P6, the effort required between the points P5 and P6 is increased so that the movable core 30 continues its course. This makes it possible to maximize the value of the bearing force of the pinion 20 against the drive ring 19 by extending the compression of the meshing spring 70 after the electrical contact. Thus the pinion 20 will benefit from a maximum propulsion force in the driving ring 19.
On peut aussi utiliser la marge de sécurité pour optimiser les caractéristiques magnétiques du contacteur 16 afin de diminuer les coûts de fabrication. The margin of safety can also be used to optimize the magnetic characteristics of the contactor 16 in order to reduce manufacturing costs.
Par exemple, le cuivre est un matériau coûteux dans la fabrication du contacteur 16. En diminuant la quantité de cuivre utilisée on diminuera les forces portantes disponibles en ramenant la courbe CP plus près du point P4. For example, copper is an expensive material in the manufacture of the switch 16. By decreasing the amount of copper used, the available load-bearing forces will be decreased by bringing the CP curve closer to the point P4.
Dans un autre type de démarreur, le ressort d'engrènement 70 est monté coaxialement sur l'arbre d'induit 18, entre le lanceur 12 et l'extrémité inférieure du levier de commande 72. L'invention s'applique aussi à ce type de démarreur.In another type of starter, the meshing spring 70 is coaxially mounted on the armature shaft 18, between the launcher 12 and the lower end of the control lever 72. The invention also applies to this type of starter.
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