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🧰 Le coup d'écrou #5 - Le démarreur

🧰 Le coup d'écrou #5 - Le démarreur

Le dƩmarreur

Le dĆ©marreur est un moteur Ć©lectrique qui sert Ć  lancer le moteur thermique du vĆ©hicule et Ć  l’entraĆ®ner jusqu’à ce que se produisent les premiĆØres explosions. Le lancement d’un moteur, surtout s’il est d’une puissance Ć©levĆ©e, nĆ©cessite un effort important pour vaincre les rĆ©sistances de frottement, l’inertie des piĆØces, mais aussi la rĆ©sistance opposĆ©e par le gaz comprimĆ© dans les cylindres.
Pour des raisons de poids et d’encombrement, le systĆØme d’accouplement du dĆ©marreur et du moteur thermique doit avoir une dĆ©multiplication importante.

Note : Le rapport de dƩmultiplication varie de 1/8 Ơ 1/20

Principe de fonctionnement

L'entraiĢ‚nement du moteur thermique se fait pas l’engreĢ€nement d’un pignon solidaire en rotation de l’arbre du démarreur avec une couronne dentée fixée sur le volant du moteur.

L’engreĢ€nement ne peut eĢ‚tre maintenu apreĢ€s que le moteur thermique ait commencé tourner de lui-meĢ‚me car l’induit du démarreur serait alors entraiĢ‚né aĢ€ une vitesse excessive, aĢ€ laquelle il ne pourrait résister. Pour cette raison, le systeĢ€me d’accouplement entre le démarreur et le moteur est toujours conçu de telle manieĢ€re que l’engreĢ€nement du pignon du démarreur et de la couronne du volant cesse deĢ€s que le moteur commence tourner de lui-meĢ‚me. C’est notamment par la nature de leur systeĢ€me de lancement que les démarreurs diffeĢ€rent entre eux.

Les caractƩristiques du moteur de dƩmarrage

Un moteur électrique aĢ€ courant continu constitue la partie électrique du démarreur. Sa tension peut eĢ‚tre de 6, 12 ou 24 volts selon les véhicules. Les moteurs employés comme démarreurs sont du type série. Ils sont caractérisés par le mode d’excitation des inducteurs qui sont parcourus par la totalité du courant d’alimentation. Les moteurs série tournent treĢ€s vite aĢ€ vide et leur vitesse diminue treĢ€s rapidement quand leur charge augmente. Par contre, ils ont un couple de démarrage treĢ€s élevé, ce qui justifie pleinement leur emploi comme démarreurs de moteurs thermiques dans lesquelles les résistances aĢ€ vaincre pour les entraiĢ‚ner sont treĢ€s importantes.

Il existe différents type de démarreur et nous allons en voir quelques-uns.

Système de lancement type Bendix :

La partie de l’arbre de l’induit qui sort du démarreur est en deux parties engagées l’une dans l’autre et réunies par un ressort jouant le roĢ‚le d’un amortisseur de torsion.

Bendix

Sur la partie filetée se visse le pignon du lanceur muni d’une masse destinée aĢ€ détruire son équilibrage et qui augmente l’inertie de l’ensemble

Fonctionnement :

DeĢ€s que le courant est envoyé dans le démarreur, l’induit se met aĢ€ tourner aĢ€ treĢ€s grande vitesse et, avec lui, la douille filetée qui en est solidaire par le ressort.

Etant donné que le pignon a une grande inertie aĢ€ cause de sa masse excentrée, il reste immobile au lieu de tourner et la douille filetée tend aĢ€ se dégager du pignon par dévissage. Comme la douille ne peut se déplacer suivant son axe, ses filets réagissent sur ceux du pignon qui se met aĢ€ tourner en se déplaçant vers l’extrémité de l’arbre. Le pignon vient ainsi engrener de front avec la couronne du volant et finit par heurter la butée située aĢ€ l’extrémité de la partie filetée. A partir de ce moment, le pignon, toujours entraiĢ‚né en rotation avec l’induit, fait tourner la couronne du volant.

DeĢ€s que le moteur du véhicule a démarré, le conducteur cesse d’agir sur la commande du démarreur et l’induit s’immobilise. La couronne du volant, qui tourne, imprime au pignon du lanceur un rapide mouvement de rotation. Sous cette impulsion, le pignon se visse, sur le filetage de l’arbre, se dégageant ainsi de la couronne du volant. La masse de déséquilibrage du pignon, en s’opposant aĢ€ la rotation de celui-ci pendant la marche du véhicule, sous l’effet des cahots, empeĢ‚che le pignon de venir en prise avec la couronne.

Le pignon vient donc en prise avec la couronne du volant en s’éloignant de l’induit. Le systeĢ€me est alors dit aĢ€ pignon sortant. Sur d’autres modeĢ€les de démarreurs, le pignon vient en prise avec la couronne en se rapprochant de l’induit. Le systeĢ€me est alors dit aĢ€ pignon rentrant. Le principe du fonctionnement reste le meĢ‚me dans les deux cas. Seuls varient les pas des filets de l’arbre et du pignon qui sont inversés.

SysteĢ€me de lancement Roux-Clémencet

TreĢ€s proche du systeĢ€me Bendix dans le foctionnement, il s’en différencie toutefois dans sa construction.

Roux-ClƩmencet

Sur l’arbre de l’induit est clavetée une bague dans la face latérale de laquelle sont usinées trois encoches équidistantes. Dans chacune de ces encoches s’engage l’extrémité d’un ressort hélicoidal. Ces trois ressorts sont comparables aux filets d’une vis sans fin (vis aĢ€ trois filets). Le pignon du lanceur, libre sur l’axe de l’induit, porte également trois ressorts de manieĢ€re identique aĢ€ ceux décrit précédemment. Lorsque l’induit est au repos, les ressorts solidaires du pignon sont engagés entre les spires des ressorts solidaires de la bague fixée sur l’induit.

Fonctionnement :

Lorsque l’arbre de l’induit se met aĢ€ tourner rapidement, les trois ressorts qui en sont solidaires en rotation tendent aĢ€ se dégager, par dévissage, de ceux du pignon. Comme les ressorts solidaires de l’induit ne peuvent reculer sur leur axe, ils réagissent sur les ressorts solidaires du pignon et ce sont ces derniers qui se dévissent en se déplaçant vers l’extrémité de l’arbre, avec le pignon. Celui-ci vient alors engrener avec la couronne du volant. Le pignon étant alors en butée en bout de l’arbre et ne pouvant plus se déplacer axialement, l’action des ressorts solidaires de l’induit oblige le pignon aĢ€ tourner avec l’ensemble de l’induit.

Lorsque le moteur thermique est lancé, le conducteur coupe l’alimentation du démarreur et l’induit s’immobilise. La couronne imprime alors au pignon du lanceur une vive impulsion. Les ressorts solidaires du pignon, devenus immobiles, se vissent dans ceux de l’induit et le pignon reprend sa position premieĢ€re.

Le démarreur aĢ€ commande positive

Dans les systeĢ€mes de lancement précédents, le pignon du lanceur vient engrener avec la couronne du volant alors qu’il est déjaĢ€ animé d’un mouvement de rotation. De ce fait, les dents du pignon et de la couronne s’usent aĢ€ la longue de par les chocs qui en résultent. Un risque de coincement du pignon contre la couronne peut également parfois apparaiĢ‚tre.

Dans le démarreur aĢ€ commande positive, ces inconvénients sont supprimés par le mode d’engreĢ€nement qui se fait avant que le pignon du démarreur soit entraiĢ‚né en rotation.

Commande positive

Le pignon est monté, par une roue libre aĢ€ rouleaux, sur un manchon cannelé intérieurement pouvant coulisser sur l’arbre cannelé de l’induit. Sur ce manchon est montée une douille portant une gorge circulaire dans laquelle s’engage le levier aĢ€ fourche de commande. Le levier aĢ€ fourche est articulé en son milieu sur le baĢ‚ti du démarreur. Il est actionné soit par une tirette, soit par une pédale, et commande, lorsqu’il est dans une position déterminée, le contacteur de démarrage.

Fonctionnement :

En pivotant autour de son axe sous l’action de la commande, le levier aĢ€ fourche pousse la douille aĢ€ gorge vers l’extrémité de l’axe de l’induit. La poussée de la douille se transmet au manchon portant le pignon par l’intermédiaire du ressort. Le pignon vient ainsi engrener avec la couronne. Une fois l’engreĢ€nement réalisé, le levier aĢ€ fourche agit sur le contacteur de démarrage. Si au moment de l’engreĢ€nement les dents du pignon heurtent celles de la couronne au lieu de s’engager entre celles-ci, le ressort se comprime sous la poussée de la douille aĢ€ gorge, ce qui permet au levier aĢ€ fourche de continuer son mouvement et d’actionner le contacteur. Le pignon commence alors aĢ€ tourner et un glissement se produit entre les dents en butée et le ressort, qui se détend, assurant l’engreĢ€nement des dentures.

Une fois le moteur du véhicule démarré, le pignon se met aĢ€ tourner sous l’action de la couronne sans entraiĢ‚ner l’arbre de l’induit, graĢ‚ce aĢ€ la présence de la roue libre, et ce jusqu’aĢ€ ce que le conducteur laisse le levier fourche revenir aĢ€ sa position de repos.

Le démarreur aĢ€ commande électromagnétique

Dans un démarreur aĢ€ commande positive, l’engreĢ€nement du pignon avec la couronne se fait sous l’action d’une tirette ou d’une pédale. Afin de réduire l’action du conducteur aĢ€ un geste encore plus simple, les constructeurs de démarreurs ont remplacé la commande mécanique par une commande électromagnétique.

Commande ƩlectromagnƩtique

Sur ce type de démarreur, le levier fourche qui commande le coulissement du pignon est relié par son extrémité supérieure au noyau plongeur d’un électro-aimant fixé sur le dessus duĀ démarreur. La tige du plongeur se termine par une plaque qui, apreĢ€s une certaine course de la tige, établit le contact entre les bornes du contacteur de démarrage.

Fonctionnement :

Le courant de la batterie est envoyé dans l’enroulement de l’électro-aimant par un commutateur aĢ€ poussoir placé sur le tableau de bord. DeĢ€s que l’électro-aimant est excité, le plongeur s’enfonce en actionnant le levier aĢ€ fourche. Le pignon, monté sur l’arbre de l’induit, se rapproche de la couronne en prenant, graĢ‚ce aux cannelures, un mouvement de rotation. AussitoĢ‚t que le contact est établi entre les bornes du contacteur de démarrage, l’induit se met alors aĢ€ tourner et, avec lui, le pignon qui entraiĢ‚ne la couronne du volant.

DeĢ€s que le moteur du véhicule se met aĢ€ tourner de lui-meĢ‚me, le conducteur cesse d’appuyer sur le bouton poussoir du relais de commande et le courant est coupé dans l’électro-aimant de ce dernier. Le plongeur reprend alors sa position primitive sous l’action du ressort et le levier aĢ€ fourche dégage le pignon de la couronne. Le démarreur cesse de tourner apreĢ€s que le contacteur de démarrage est ouvert.

Le démarreur aĢ€ inertie

Le lancement de certains moteurs de forte cylindrée et aĢ€ taux de compression élevé, comme les moteurs diesel ou les moteur d’aviation, nécessite un démarreur électrique de forte puissance, et donc de grandes dimensions. Pour éviter l’emploi d’un tel démarreur, on utilise parfois un démarreur mécanique aĢ€ inertie.

Inertie

Dans un carter cylindrique est logé un lourd volant qui, graĢ‚ce aĢ€ plusieurs trains d’engrenages épicycloïdaux, peut eĢ‚tre entraiĢ‚né aĢ€ treĢ€s grande vitesse soit électriquement soit par le biais d’une manivelle. Un systeĢ€me d’embrayage commandé par un levier permet d’accoupler le démarreur et le moteur lorsque le volant de démarrage a atteint une vitesse suffisante. L’embrayage se fait progressivement afin de réduire le choc qui se produit dans le démarreur au moment de l’accouplement. C’est l’énergie accumulée dans le volant du démarreur qui assure le lancement du moteur. Un limiteur de couple proteĢ€ge les organes du moteur et du démarreur en cas de retour ou de résistance anormale.
L’avantage, non négligeable, du démarreur aĢ€ inertie est qu’il permet le lancement du moteur meĢ‚me si la batterie est inexistante ou déchargée.

Merci à Alexandre Degrandcourt pour ce cinquième "coup d'écrou" ! 

Crédits photos : Documents Bendix, Paris-RhÓne, Gnome et RhÓne