- Généralités
- Les démarreurs sont étudiés pour le lancement des moteurs à explosion ou combustion. Ils assument donc deux fonctions :
- - électrique : lancement.
- mécanique : engrènement et désengrènement pignon-couronne de démarrage
- Le lancement de ces moteurs demande une faible vitesse de rotation (environ 150 tr/mn), mais des couples importants, d'où la forte consommation de courant des démarreurs.
Ce courant est le même dans l'inducteur (généralement tétrapolaire) et dans l'induit puisque l'excitation est du type série.
- 3 types de démarreurs
- A - Démarreur à inertie :
- Ce type de démarreur est relié directement à la batterie par l'intermédiaire d'un relais commandé à partir du tableau de bord.
Lors de sa mise sous tension, la brusque rotation de l'induit projette le pignon vers la couronne, ceci grâce aux cannelures hélicoïdales du pignon et de la douille.
Cette douille est solidaire de l'arbre d'induit par l'intermédiaire d'un fort ressort absorbant les chocs et le couple de torsion au moment de l'engrènement.
Une vitesse circonférentielle de la couronne plus grande que celle du pignon renvoie celui-ci en arrière où un fin ressort le maintient.
- B - Démarreur à contacteur dit à commande positive manuelle :
- Le déplacement du levier de démarreur s'obtient par câble et ressort.
Ce levier permet les deux fonctions du démarreur :
- - mécanique : solidaire de la fourchette, assure l'engrènement puis le désengrènement pignon-couronne.
- électrique : associé au contacteur, il met en fin de course le démarreur sous tension.
- Le protection du démarreur s'obtient par :
- - le lanceur à "roue libre" : solidaire de l'induit par des cannelures (généralement droites), il empêche l'entraînement pignon-induit grâce aux galets de la roue libre pignon-lanceur.
- le jeu de patin de fourchette-poulie de commande : ce jeu permet, en cas de blocage du pignon dans la couronne, un recul suffisant du levier libérant le contacteur.
- C - Démarreur à commande électromagnétique dit "à solénoïde" :
- Ce type de démarreur tend à se généraliser en raison de sa simplicité d'emploi et de sa grande résistance au gommage et aux vibrations.
Nous insisterons donc sur ses caractéristiques et son mode de fonctionnement.
- Principes généraux de fonctionnement du démarreur à solénoïde
- Le démarreur à solénoïde comprend trois parties principales :
- - le solénoïde et son noyau plongeur qui assurent les deux fonctions du démarreur :
- - mécanique: par l'intermédiaire de la fourchette commandent l'engrènement et le désengrènement pignon-couronne.
- électrique : ferment le circuit d'alimentation du démarreur lorsque le noyau plongeur arrive en fin de course.
- - la fourchette : elle transmet le mouvement du noyau plongeur à l'ensemble du lanceur. Cette fourchette, qui était en acier, est maintenant en maranyl (plastique) pour limiter la transmission des vibrations démarreur-solénoïde.
- le lanceur : il comprend le pignon, le ressort, la poulie et la roue libre. Il se différencie des lanceurs pour commande manuelle par ses cannelure hélicoïdales.
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Fonctionnement théorique du solénoïde
- Dans le démarreur à commande positive électromagnétique, la fourchette (13) est actionnée par un électro-aimant à noyau plongeur (5). Ce noyau est solidaire de la tige (1) et supporte la plaquette de contact (8). Le solénoïde comporte deux enroulements distincts :
L'enroulement d'appel ou d'attraction (7) en gros fil, branché en série avec les inducteurs du démarreur et pour lequel :
- I = U / (R + r)
R = résistance des inducteurs + contact + induit
r = résistance de l'enroulement d'appel
- L'enroulement de maintien (5), en fil fin, branché en parallèle, pour lequel :
- i = U / r1
r1 = résistance de l'enroulement de maintien
- En agissant sur le bouton de démarrage, on ferme le circuit d'alimentation du solénoïde. Il y a création d'une force magnétomotrice, dont le champ magnétique attire le noyau plongeur (l'effort nécessaire à l'attraction est inversement proportionnel au carré de la distance à parcourir par le noyau).
Le retour du courant de l'enroulement d'attraction s'effectue par l'intermédiaire des inducteurs, de l'induit et des balais.
Nota - Le collecteur encrassé, les balais ainsi que les ressorts en mauvais état peuvent être la source du mauvais fonctionnement du solénoïde.
En fin de course, la plaquette contact (8) du noyau plongeur (5) assure la fermeture du circuit principal, en reliant les bornes +BAT et +DEM. L'enroulement d'attraction est court-circuité puisqu'il n'y a plus de différence de potentiel entre les bornes EXC. et DEM.
La plaquette est maintenue en position par l'enroulement de maintien, agissant sur le noyau et le ressort de contact (16) qui permettent la jonction plaquette-borne, quel que soit le réglage de la butée de lanceur (9).
Pendant l'attraction, le ressort de rappel (4) se comprime, la fourchette (13) pivote autour de son axe (15) et le pignon (11) avance vers la couronne moteur (10).
Lorsque l'on coupe le circuit de démarrage, le flux d'induction magnétique cesse, le noyau est rappelé à sa position d'origine par le ressort (4) et le contact + DEM. + BAT. est rompu.
Nota - Le ressort de rappel (4) doit être plus fort que le ressort (3) d'où nécessité d'un tarage précis de ces deux éléments.
Le ressort (3) de la tige d'entraînement de la fourchette permet également d'avoir, au repos, une pression constante du lanceur sur l'entretoise (14) lorsque le véhicule roule, évitant ainsi le battement du pignon sur l'arbre, ce battement pouvant détériorer le lanceur.
- Fonctionnement pratique du solénoïde
- Au cours de l'avance du noyau, deux cas sont à considérer :
- a) Le pignon (11) engrène directement dans la couronne (10). En fin de course, la plaquette de contact (8) du noyau plongeur réalise la liaison électrique borne BAT. et borne DEM.
b) Une dent du pignon bute contre une dent de la couronne. Il faut tout de même assurer la liaison électrique +BAT. +DEM. C'est le rôle du ressort de lanceur (12) qui permet la poursuite de l'avance du noyau plongeur, puisque ce ressort se comprime (la poulie pouvant coulisser sur l'arbre). Il est donc nécessaire que ce ressort ait un tarage bien déterminé. (Voir paragraphe "Tarage du ressort (12)"). La plaquette de contact (8) ferme le circuit Batterie-Démarreur. Le démarreur entre en rotation et permet au pignon d'entrer dans la couronne.
- En fin de fonctionnement :
- Si le pignon reste coincé dans la couronne, la coupure du contact d'alimentation est assurée par le retour en arrière de l'ensemble tige de réglage du noyau, qui coulisse à l'intérieur de l'écrou de réglage (2).
- Le tarage du ressort
- Il faut que le tarage de ce ressort soit :
- - ni trop fort, le solénoïde ayant une force d'attraction limitée,
- ni trop faible, car le pignon ne resterait pas dans la couronne.
- En conclusion, la liaison électrique est rendue possible :
- - dans un sens par le ressort (12) du lanceur,
- dans l'autre sens par le ressort (3) et l'écrou de réglage (2).
- Cette double liaison, brevetée "DUCELLIER" a pour but :
- - d'assurer le contact si le pignon bute sur la couronne,
- de permettre la coupure si le pignon reste coincé dans la couronne.
- Nota - Certains démarreurs peuvent être équipés d'un solénoïde à fixation inversée (voir paragraphe "Démarreurs particuliers") dont le principe de fonctionnement reste identique.
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Lanceur à roue libre
- Dès que le noyau plongeur est attiré, une action est exercée sur la fourchette du démarreur ; le lanceur est avancé sur les cannelures de l'arbre vers la couronne dans laquelle le pignon vient s'engrener.
Si on laisse le démarreur sous tension alors que le moteur du véhicule commence à fonctionner, le pignon, donc l'induit du démarreur, sera soumis à une vitesse de rotation très élevée (si le moteur thermique tourne à 3 000 tr/mn, il entraîne le pignon à 25 000 tr/mn, le rapport de démultiplication couronne-moteur étant de 8/1 à 16/1).
Pour éviter la centrifugation du démarreur, il est donc nécessaire de désaccoupler l'arbre de démarreur du pignon. Cette opération est effectuée par l'intermédiaire de la roue libre.
Elle est composée de deux éléments principaux (cf. schéma) :
- 1 - La douille d'entraînement : directement liée en rotation à l'arbre d'induit, par l'intermédiaire des cannelures, dans laquelle sont taillées les rampes de travail, comprenant les ressorts de poussoirs et les "poussoirs" qui appuient sur les galets. La douille d'entraînement supporte la poulie et le ressort.
2- L'ensemble pignon comprenant: le chemin de roulement, le pignon et sa bague.
- Fonctionnement
- En position repos les ressorts et leurs poussoirs logent les galets dans la partie rétrécie des rampes de travail. Cette action permet d'assurer une bonne liaison entre la douille d'entraînement et l'ensemble pignon dès la mise sous tension du démarreur.
Lors de la rotation du démarreur, les galets viennent se caler dans la partie rétrécie des rampes de travail, et les deux éléments (la douille d'entraînement et l'ensemble pignon) deviennent solidaires, permettant au pignon d'entraîner la couronne du moteur.
Lorsque le moteur thermique est lancé et commence à tourner plus vite que le démarreur, alors que celui-ci est toujours sous tension, la couronne entraîne donc le pignon ; les galets sont refoulés dans la partie large des rampes de travail, après avoir comprimé les ressorts antagonistes.
Les deux éléments ci-dessus mentionnés ne sont plus solidaires, et l'arbre d'induit n'est plus par conséquent, entraîné par le pignon.
Si le démarreur reste sous tension, (le noyau du solénoïde est toujours attiré, la plaquette de contact ferme les bornes BAT. et DEM., le démarreur tourne et le pignon est dans la couronne) le moteur thermique fonctionnant, l'induit se trouve protégé contre les survitesses.
- Gamme des démarreurs Ducellier
- Notre gamme s'étend des diamètres 85-92 mm à 100-115 mm. La puissance de ces différents appareils varie de 0,6 à 3 CV.
Les démarreurs de diamètre 85 à 92 mm, ayant une puissance approximative de 0,6 à 1,2 CV, sont destinés à démarrer des moteurs dont la cylindrée maximale est voisine de 1 800 cm3. Ils sont prévus pour des véhicules circulant dans des pays soumis à des conditions climatiques normales.
Les démarreurs de diamètre 100 à 115 mm équipent des moteurs d'une cylindrée identique, mais du type petit Diesel ou pour des véhicules prévus pour utilisation "grand froid".
Chaque moteur ayant une fixation particulière, il est nécessaire d'étudier un palier support pour chaque type de démarreur.
Pour chaque type d'appareil les caractéristiques de vitesse - couple - puissance déterminent le nombre d'encoches et de l'induit, la longueur de fer, les résistances induit-inducteurs-balais (voir courbe de variation des caractéristiques en fonction des éléments constituants d'un démarreur).
- Mesures anti-vibratoires
- L'évolution de la technique automobile signifie des véhicules toujours plus puissants. Il en résulte une élévation des taux de compression et des régimes moteurs, par conséquent des vibrations plus importantes. Le démarreur, soumis à ces phénomènes vibratoires risque de se détériorer plus facilement. Pour éviter cet inconvénient nos bureaux d'étude ont apporté un ensemble de solutions :
- - les fourchettes précédemment en acier sont aujourd'hui en maranyl. Elles peuvent ainsi assurer une liaison élastique entre le solénoïde et le lanceur.
- le lanceur est du type "anti-vibratoire" ; il est muni de blocs caoutchouc, derrière la poulie.
- Les noix de réglage (2 fig 1) freinées auparavant par un ressort frein sont maintenant fendues et auto-serrantes.
- un bloc caoutchouc entre le solénoïde et la carcasse du démarreur protège le solénoïde des vibrations.
- l'arbre d'induit a subi des traitements spéciaux pour une plus grande résistance aux vibrations (traitement haute fréquence et portée galetée).
- les paliers commande et collecteur ont une résistance plus grande grâce à des nervures renforcées.
- Caractéristiques techniques
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