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Démarreur pour moteurs à combustion interne.
La présente invention concerne les démarreurs pour moteurs à combustion interne.
Les démarreurs en usage notamment sur les véhicules automobiles, comportent un moteur électrique alimenté par une batterie d'accumulateurs ou par une autre source de courant continu, un pignon pouvant être amène en prise avec la denture du volant du moteur à lancer, et un accouplement à roue libre pour accoupler le moteur électrique au pignon en vue de lancer le moteur à combustion et à permettre au pignon de tourner plus vite que le moteur électrique quand le moteur combustion [\est lancé.
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Le type le plus répandu d'accouplement à roue libre, employé avec des démarreurs à moteur électrique comporte un organe entraîne relié au pignon et présentant la forme d'une cuvette à surface intérieure cylindrique, et un organe en- traîneur relié au moteur électrique, situé à l'intérieur de l'organe entraîné et pourvu de surfaces de serrage de galets, chacune de ces surfaces coopérant avec la surface cylindrique de la cuvette pour former un évidement à parois convergentes entre lesquelles un galet est serré ou coincé par un disposi- tif à ressort, ce qui oblige les galets à occuper, normale- ment, une position dans laquelle ils sont capables de trans- mettre un Qouple moteur de l'organe entraîneur à l'organe en- traîné.
Lorsque le moteur à combustion lancé se met en marche, il fait tourner l'organe entraîné à une vitesse dépassant celle que le moteur électrique imprime à l'organe entraîneur.
L'organe entraîné tend donc, à partir de ce moment, à dépasser l'organe entraîneur. Chaque galet tend à revenir vers la par- tie la plus large de son logement, contre l'action du dispo- sitif à ressort qui tend à pousser le galet vers la partie la plus étroite du logement. Le mouvement de chaque galet allant vers la partie la plus large du logement est limité par une surface de butée ménagée sur l'organe entraîneur. Cette sur- face peut faire partie de l'organe entraîneur lui-même, ou être ménagée sur une pièce de retenue du galet, fixée à l'or- gane entraîneur par l'intermédiaire du dispositif à ressort.
Des accouplements à roue libre du type mentionné, employés avec des démarreurs à moteur électrique, manquent parfois de se débrayer et de dépasser la vitesse du moteur électrique, au moment où le moteur à combustion se met à tournerper ses propres moyens. Ce défaut de fonctionnement est attribué au fait que les galets de l'accouplement subissent une force centrifuge relativement grande lorsque le moteur à combustion commence à tourner.
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Quand l'organe entraîné commence à dépasser l'orga- ne entraîneur, ce qui soulage de sa charge le moteur électri- que, la vitesse de celui-ci peut atteindre jusqu'à 7000 tours par minute. Les galets subissent alors une force centrifuge relativement grande, et exercent une pression considérable sur la paroi cylindrique intérieure de l'organe entraîne de l'accouplement. Cet organe entraîne les galets avec lui et les pousse ainsi contre leurs surfaces de butée respecti- ves, ménagées sur l'organe entraîneur, et il s'ensuit que l'organe entraîné fait tourner l'organe entraîneur. En d'autres mots, l'accouplement à roue libre qui doit se dé- brayer, devient à grande vitesse un accouplement à friction qui transmet un couple de l'organe normalement entraîné à l'organe normalement entraîneur.
On a pu constater que même dans les organes entraîneur dont les surfaces de butée pour les galets sont trempées, ces surfaces sont fortement usées par les galets, chaque surface présentant alors une rainure assez profonde due à ce que les accouplements ne se débraient pas et ont tendance à fonctionner comme accouplements à friction, de la manière exposée.
La présente invention est destinée à remédier à ce défaut, et suivant l'invention, on utilise à cet effet, avec un moteur électrique de démarrage et un pignon pouvant venir en prise avec une denture du moteur à faire démarrer, un ac- couplement à roue libre dans lequel la surface cylindrique est formée par l'organe intérieur de l'accouplement (au lieu de l'organe extérieur comme dans les accouplements précédemment employés avec les démarreurs à moteur électrique), et dans lequel l'organe extérieur porte les surfaces de serrage des galets et les surfaces de butée.
Du fait que c'est l'organe extérieur qui porte les surfaces de serrage des galets et les surfaces de butée, les forces agissant sur ces galets au
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moment où le moteur à combustion commence à tourner par ses propres moyens, poussent ces galets seulement contre des sur- faces de la partie extérieure de l'accouplement et les écar- tent ainsi des surfaces de la partie intérieure, ce qui évite le défaut de débrayage que l'on constate dans les accouplements à roue libre ayant leurs surfaces de serrage des galets sur l'organe intérieur de l'accouplement.
De cette façon, la force centrifuge qui se manifeste au moment du démarrage du moteur à combustion au lieu de contrarier le fonctionnement comme dans le cas des accouplements précédemment employés dans les démarreurs à moteur électrique, apporte une aide positive au bon fonctionnement de l'accouplement.
D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront de la description donnée'ci-après avec ré- férence aux dessins annexés qui représentent la forme préfé- rée de réalisation de l'invention et dans lesquels:
Fig. 1 est une vue en élévation, partiellement en coupe, d'un démarreur comprenant un moteur électrique et un mécanisme de démarrage suivant l'invention;
Fig. 2 est une vue de côté, partiellement en éléva- tion, du montage du pignon d'entraînement du démarreur suivant l'invention;
Fig. 3 est une vue suivant la flèche 3 de la fig.2;
Fig. 4 est une vue suivant la flèche 4 de la fig. 2;
Fig. est une coupe transversale partielle suivant la. ligne 5-5 de la. fig.2, mais à plus grande échelle.
Fig. 6 est une coupe transversale partielle d'un ac- couplement employé jusqu'à présent dans les mécanismes de dé- marrage.
Sur la fig.l, un moteur électrique 10 à excitation- série comporte une culasse 11 qui supporte et contient les bobines de champ 12. Une des extrémités du circuit d'excitation
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est connectée à une borne 13 isolée'de la culasse Il$ et l'au- tre extrémité du circuit d'excitation est connectée à un balai isolé 14 frottant sur le commutateur 15 auquel est con- necté l'enroulement de l'induit 16. Le commutateur 15 et l'induit 16 sont montés sur un arbre d'induit 20 supporté par des flasques-paliers 17 et 18 assemblés à la culasse 11 à l'aide de boulons 19. Un balai de commutation, non représenté, frotte sur le commutateur 15 et est mis à la masse,en assurant ainsi un retour par la masse vers une batterie d'accumulateurs ou une autre source appropriée de courant.
La borne non mise à la masse de la batterie ou autre source de courant est connectée à une borne 81 d'un interrupteur 80 monté sur la culasse 11 du moteur électrique.
Les contacts fixes de l'interrupteur 80 sont formés par la tête 82 duboulon 81, et par la tête 83 du boulon constituant la borne 13. Le contact mobile de l'interrupteur est indiqué en 84 et est monté sur un plongeur 85 dont il est électrique- ment isolé. Le plongeur 85 maintient normalement le contact ouvert, sous l'action d'un ressort 86. Le plongeur est actionné par un levier 87 relié à une pédale, non représentée, qui est à la portée du conducteur. Le levier 87 est monté à pivot sur un arbre 88 porté par le flasque 18 du moteur électrique. Un ressort à boudin 89 retient élastiquement le levier 87 dans la position représentée sur la fig. 1. La partie inférieure du levier 87 est fourchue de façon à former deux bras 90 dont chacun porte un doigt ou ergot 91.
Les ergots 91 sont dans l'alignement et se trouvent de part et d'autre de l'axe de l'arbre 20 ; ces ergots coopèrent avec le mécanisme de démarrage qui va être décrit maintenant.
L'arbre 20 présente des cannelures 21 qui maintiennent, tout en lui permettant de coulisser, un manchon 22 qui porte,
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par un coussinet 23, sur la partie lisse de l'arbre 20. Un disque 24 et une bague d'accouplement 26 sont soudés sur le manchon 22. La bague d'accouplement 26 présente des enco- ches dont chacune contient un galet 28. L'encoche 27 est li- mitée par des surfaces latérales approximativement radiales
29 et 30 et par une surface de serrage 31 pour les galets, cette surface étant excentrique par rapport à l'axe A de l'accouplement et ayant son centre de courbure en B, sur la fig. 5. Les galets 28 transmettent le mouvement entre la bague
26 et une bague 32 soudée sur le moyeu d'un pignon 33 qui engrène avec la denture 100 du volant du moteur à faire démarrer. Le pignon 33 porte sur l'arbre 20 par ses paliers
34.
Les surfaces de serrage 31 ne sont pas nécessairement des surfaces circulaires, mais peuvent être quelconques, pourvu qu'elles puissent serrer et coincer les galets contre les surfaces 32a de l'organe entraîné.
Les deux parties de l'accouplement sont maintenues ensemble par une cuvette 35 qui comporte une bride annulaire
36 avec une ouverture centrale (à gauche sur la fig.2) laissant passer le pignon 33 et une partie de la bague 32; le diamètre de cette bague est légèrement inférieur à celui de la surface
32a qui sert d'appui aux galets, de sorte qu'entre cette sur- face et la partie annulaire 36 est formé un épaulement dans lequel se trouve une rondelle 37. La rondelle présente éga- lement une ouverture centrale laissant passer le pignon 33 et une partie de la bague 32. La cuvette 35 a une partie conique 38 voisine d'une partie 39 taillée en biseau et molle- tée, de l'anneau 36.
Le centre de courbure de la surface de serrage 31 étant situé en B (fig. 5) tandis que le centre de la surface cylindrique extérieure 32a est en A, il est clair que l'espace entre les surfaces 31 et 32a est le plus large près de la sur--
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face 30 de la bague 26, et le plus étroit près de la surface 29 de la bague 26. Cette différence est illustrée par le fait que le cercle 32a est coupé par un cercle 28b tangent aux surfaces 29 et 31 de la bague 26, le diamètre de ce cercle 28b étant égal à celui du galet 28. Par conséquent, le bague 32 est entraînée par la bague 26 du fait que les galets 28 sont coincés entre les surfaces convergentes 31 et 32a.
Chaque galet 28 tend à se placer dans la position active d'entraînement entre les surfaces 31 et 32a (position indiquée en traits pleins), sous l'action d'un plongeur 40 coulissant dans une cavité 41 de la bague 26 et poussé par un ressort 42 qui est logé dans le creux du plongeur 40 et est comprimé entre celui-ci et la cuvette 35.
Le mécanisme de démarrage représenté sur les figs.
1 et 2 est déplacé le long de l'arbre 20 au moyen d'un collet 50 porté par le manchon 22 et pourvu de brides 51 et 52 qui ménagent une rainure annulaire 53 dans laquelle s'engagent les ergots ou doigts diamétralement opposés 91 des bras 90 du levier de commande fourchu 87. Le collet 50 déplace le manchon 22 du mécanisme de démarrage par l'intermédiaire d'un ressort de compression 54 maintenu avec une compression initiale entre le disque 24 et le collet 50. Ce dernier est retenu sur le manchon 22 par une rondelle fendue 56 insérée dans une gorge 57 du manchon 22.
Dans le cas où. les dents du pignon de démarrage 33 viennent heurter en bout la denture 100 (fig.l) du volant du moteur à faire démarrer, avant de venir engrener effective- ment avec cette denture, le conducteur de la voiture continue à pousser la pédale qui actionne le levier de commande 87 et déplace ainsi le collet 50 sans déplacer le manchon 22. De cette façon l'interrupteur 80 qui commande le moteur électrique de démarrage 10 peut être fermé avan t que le pignon 33 de dé-
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marrage soit effectivement en prise avec la denture 100 du volant.
Le moteur 10, en tournant, amène le pignon 33 dans la position angulaire correspondant à celle de la denture 100 et à ce moment le ressort 54, qui a été comprimé au-delà de sa compression initiale, se détend brusquement et pousse le pignon 33 en prise avec la denture 100 du volant du moteur à faire démarrer.
L'arbre d'induit 20 tourne dans le sens des aiguilles d'une montre (vu sur la fig.5 et suivant la flèche 3 sur la fig.2). La bague entraîneuse 26 tend à devancer la bague en- traînée 32 et produit ainsi le coincement des galets 28 entre les surfaces de serrage 31 de la bague 26, et la surface 32a de la bague 32. De cette façon le couple du moteur démarreur 10 est transmis de l'arbre 20 au pignon 33. Quand le moteur à combustion commence à tourner par ses propres moyens, la bague 32 est entraînée à une vitesse plus grande que celle à laquelle le moteur électrique 10 entraîne la bague 26. Par conséquente chacun des galets 28 devient dans la position 28a indiquée en traits mixtes sur la fig.5, contre la poussée du plongeur à ressort 40. Chaque galet est ainsi pressé contre une surface de butée 30 de la bague 26.
Les galets 28 occupent donc une po- sition dans laquelle ils ne constituent plus un accouplement entre la bague 26 et la bague 32, et cette dernière est alors entraînée à grande vitesse par le moteur à combustion.
Lorsque le moteur à combustion commence à tourner par ses propres moyens le moteur électrique 10 tend à s'emballer, puisqu'il est brusquement soulagé de sa charge et qu'il s'agit d'un moteur série.
La vitesse à vide du moteur électrique peut aller jusqu'à 7000 tours par minute. Par conséquent, les galets 28 tendent à se déplacer vers l'extérieur, à cause de la force centrifuge développée par le moteur électrique. Cette tendence
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se manifeste concurremment avec la tendence des galets de se rapprocher des surfaces de butée 30 des poches 27, du fait. que la bague 32 tourne plus vite que la bague 26. Les galets tendent donc à se placer entre les surfaces de butée 30 et les surfaces de serrage 31, lesquelles sont toutes formées sur le même organe, à savoir sur la bague 26. La force cen- trifuge qui se manifeste à ce moment dans le dispositif tend à écarter chaque galet 28 de toute partie de l'accouplement autre que celle qui porte les surfaces de serrage 31 et les surfaces de butée 30.
Cette construction et une telle disposition des organes n'ont pas été appliquées dans les accouplements à roue libre utilisés jusqu'à présent dans les démarreurs à moteur électrique. La fig. 6 illustre la construction connue de tels accouplements à roue libre. Un organe entraîneur 60 actionné par le moteur électrique de démarrage est pourvu d'encoches à galets 61, limitées chacune par une surface de serrage 63 entre des surfaces terminales 62 et 64. La surface 63 est cylindrique et a son centre de courbure au point B, distinct du point A qui est le centre de courbure de la surface 65 de l'organe entraîné 66 de l'accouplement.
Dans chaque encoche 61 est logé un galet 67 pressé par un piston à ressort 68 dans la position de service entre les surfaces 65 et 63. On voit que l'espace entre les surfaces
65 et 63 est le plus large prèsde la surface 64 de l'encoche, et le moins large près de la surface 62. Le degré de convergence des surfaces 63 et 65 est sensiblement le même que celui des surfaces 31 et 32a de l'accouplement suivant l'invention. Pour le montrer, on a tracé un cercle 67b du même diamètre que le cercle 67 (et aussi du même diamètre que le cercle 28 sur la fig.5). Le cercle 67b est.tangent aux surfaces 62 et 63. On notera que le cercle 67b empiète sur la surface 65, dans la --
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même mesure que le cercle 28b empiète sur la surface 32a sur la fig. 5.
Dans l'accouplement connu, représenté sur la fig. 6, l'organe entraîneur 60 tourne dans le sens des aiguilles d'une montre, de sorte que le coincement des galets se produit entre les surfaces 63 et 65 et entraine l'organe entrafné
66 de l'accouplement. Quand le moteur à combustion commence à tourner par ses propres moyens, il entraîne l'organe entraîne
66 dans le sens des aiguilles d'une montre à une vitesse plus grande que celle à laquelle le moteur électrique peut faire tourner l'organe entraîneur 60. Par conséquent, le mouvement de débrayage qui consiste, pour chaque galet 67, à passer de la position représentée par le cercle 67, à la position re- présentée par le cercle en traits interrompus 67a, contre l'action du plongeur à ressort 68, tend à séparer les deux organes 60 et 66 de l'accouplement.
Le moteur démarreur étant soulagé de sa charge et étant un moteur-série, s'emballe rapidement et ceci engendre dans chaque galet 67 une force centrifuge telle que le galet est projeté contre la surface cylindrique intérieure 65 de l'organe entraîné 66, tout en étant pressé contre la surface de butée 64 de l'organe en- traîneur 60.
La vitesse à vide du moteur électrique peut attein- dre 7000 tours par minute. Les galets 67 subissent par consé- quent une grande force centrifuge etexercent une pression con- sidérable sur la surface cylindrique intérieure 65 de l'organe entraîné 66 de l'accouplement. L'organe entraîné 66 est suivi par les galets 67 qui sont pressés contre les surfaces de butée
64 de l'organe entraîneur 60, et il en résulte que l'organe entraîneur 60 est obligé de tourner avec l'organe entraîné 66.
/-En d'autres mots, l'accouplement à roue libre suivant la fig.6,
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qui doit se débrayer, devient à grande vitesse un accouplement à friction qui transmet un couple de l'organe 66 normalement entraînée à l'organe 60 normalement entraîneur. On a pu cons- tater que même dans les organes entraîneurs 60 dont les sur- faces de butée 64 sont trempées, ces surfaces 64 sont forte- ment usées par les galets 67, chaque surface 64 présentant alors une rainure assez profonde, due à ce que l'accouplement ne se débraie pas et a tendence à fonctionner comme accou- plement à friction, de la manière exposée.
Sur la fige .5 qui illustre, d'une manière analogue, le fonctionnement de l'accouplement perfectionné suivant l'invention, on voit que la force centrifuge qui se manifeste quand le moteur à combustion commence à tourner par ses pro- pres moyens, a pour effet de serrer les galets entre les sur- faces de butée 30 et les surfaces de serrage du même organe de l'accouplement., Par conséwuent., la force centrifuge ne peut, pendant le démarrage du moteur à combustion, causer le coincement des galets entre les organes entraîneur et en- traîné de l'accouplement; au lieu de contrarier le fonction- nement, comme dans le cas de l'ancien accouplement représenté sur la fig.6, la force centrifuge apporte, au contraire, une contribution positive au fonctionnement de l'accouplement à roue libre représenté sur la fig.5.
Ce résultat est rendu possible par la construction dans laquelle c'est l'organe extérieur de l'accouplement qui comporte les surfaces de bu- tée et de serrage, et non l'organe intérieur, conformément à la fig.5.
La présente invention procure un accouplement dans lequel le pignon 33 est solidaire d'un organe entraîné rela- tivement petit, la bagge 32. L'ensemble du pignon 33 et de la /bague 32 présente une inertie relativement faible. Ceci est
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un avantage très important en raison de la grande vitesse atteinte au moment du lancement du moteur à combustion, vi- tesse due à l'interposition, entre le moteur et le pignon, de réducteurs de vitesse au rapport 15:1 ou 16:1, qui sont nécessaires pour assurer les meilleures conditions de démar- rage.
Si le moteur à combustion se met à tourner par ses propres moyens et atteint une vitesse de 1000 tours par mi- nute avant le débrayage de son volant d'avec le pignon, le pignon est entrarné à une vitesse de 15000 ou 16000 tours par minute, de sorte qu'il est très important que l'inertie du pignon et des organes dont il est solidaire soit réduite.
Tous ces organes entourent de près l'arbre 20, de sorte que leur tendance à produire du flottement par défaut d'équilibrage n'est que très faiblir. L'espace entre l'arbre 20 et les coussi- nets 34 du pignon est nécessairement suffisant pour permettre au pignon de coulisser le long de l'arbre 20, ce qui pourrait causer un certain flottement. Cette tendance est fortement réduite par la construction suivant l'invention, dans laquelle les organes ont une masse réduite et sont disposés près de l'arbre.
Dans la forme de réalisation représentée, les sur- faces de butée 60 sont ménagées sur la bague 26 même. Cepen- dant, ces surfaces auraient pu appartenir à une cage d'espa- cernent des galets articulée à la bague 26 par l'intermédiaire d'un dispositif à ressort qui pousserait la cage dans une direction telle que les galets tendraient à prendre leur po- sition normale dans laquelle ils servent de liaison entre les bagues 26 et 32. Au moment du lancement du moteur à combustion, les galets viendraient naturellement heurter ces surfaces de butée, tout comme les galets 28 viennent heurter les sur- faces 30 représentées sur la fig. 5.
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Bien que le dessin annexé illustre la forme de réalisation préférée de la présente invention, il est entendu que d'autres formes de réalisation peuvent être adoptées, sans sortir pour cela du cadre de l'invention.
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