L'invention porte sur un contacteur électromagnétique de puissance muni d'une tige de commande à butée d'arrêt. La présente invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine des contacteurs électromagnétiques pour circuit de puissance, notamment pour un moteur électrique d'un démarreur de moteur à combustion interne, en particulier de véhicule automobile.

En particulier, l'invention est mise en œuvre avec les démarreurs utilisés avec les véhicules équipés de la fonction d'arrêt et de re-démarrage automatique du moteur thermique (fonction dite "stop and start" en anglais).

De façon connue en soi, un contacteur a deux rôles, d'une part déplacer le lanceur supportant le pignon du démarreur par le biais d'un levier pivotant de manière à permettre l'engrenage du pignon sur la couronne du moteur thermique à démarrer, et d'autre part alimenter le moteur électrique du démarreur permettant d'entraîner le pignon en rotation.

A cet effet, comme cela est montré sur la figure 1 , le contacteur 1 est doté d'un noyau fixe 2, d'un noyau mobile 3, et d'un carter métallique 5 dans lequel est agencé un jeu de bobines 6a, 6b montées sur un support annulaire isolant 9.

Une extrémité du noyau mobile 3 est reliée au levier pivotant 10. L'autre extrémité du noyau mobile 3 est destinée à agir sur l'extrémité arrière d'une tige de commande 13 par poussée à travers un alésage central 16 du noyau fixe 2 dans lequel la partie arrière de la tige 13 est montée coulissante. La tige de commande 13 porte une plaquette de contact 17 montée coulissante sur la tige de commande 13. La plaquette de contact 17 s'étend transversalement pour pouvoir coopérer avec deux bornes électriques 18, 19 d'un circuit électrique de puissance et établir entre elles un contact électrique. La tige de commande 13 porte un ressort d'écrasement 21 agencé entre un épaulement 131 et la plaquette de contact 17. Le contacteur 1 comporte également un ressort de rappel 22 agencé entre le capot 25 et une butée 132 de la tige de commande 13. Le noyau mobile 3 est mobile entre une position, dite position de repos, dans laquelle le noyau mobile 3 est dans une position éloignée du noyau fixe 2 et une position, dite position aimantée, dans laquelle le noyau mobile 3 est en contact avec le noyau fixe 2 suite à l'activation du jeu de bobines 6a, 6b générant un champ magnétique d'attraction du noyau mobile 3 vers le noyau fixe 2.

Par ailleurs, la tige de commande 13 déplacée par le noyau mobile 3 est mobile entre une position de repos et une position d'alimentation dans laquelle la plaquette de contact 17 établit un contact avec les bornes électriques 18, 19 lorsque le noyau mobile 3 est en position aimantée. Afin d'augmenter la longévité du contacteur 1 pour les applications de type "stop and start" dans lesquelles le démarreur est fortement sollicité, le document FR2994504 enseigne l'utilisation d'un contacteur 1 muni d'une tige de commande 13 comportant un épaulement 131 faisant butée contre le noyau fixe 2 lorsque la tige 13 est dans la position repos. Les contraintes sont ainsi réparties sur la tige 13 et non sur la plaquette de contact 17 comme cela est le cas avec d'autres types de dispositifs.

Le problème d'une telle configuration est que l'épaulement 131 obture le flux d'air généré par le déplacement du noyau mobile 3, ce qui se traduit par un ralentissement de la vitesse de déplacement du noyau 3 de la position de repos vers la position aimantée. La figure 2 montre ainsi qu'au moment de l'établissement du contact de la plaquette de contact 17 avec les bornes 18, 19, la vitesse du noyau mobile 3 en fin de course est de l'ordre de 0.8m/s (cf. point 01 ). Or, une telle vitesse n'est pas suffisante pour casser la glace susceptible de s'être formée sur les bornes électriques 18, 19 en cas de basse température. L'invention vise à remédier efficacement à cet inconvénient en proposant un contacteur électromagnétique de puissance, notamment pour un moteur électrique d'un démarreur de moteur à combustion interne, comportant :

- un premier noyau magnétique,

- un second noyau magnétique mobile par rapport audit premier noyau magnétique, ledit second noyau étant mobile entre une position repos et une position aimantée dans laquelle ledit second noyau magnétique est en contact avec ledit premier noyau magnétique,

- une tige de commande mobile entre une position repos et une position d'alimentation,

- une plaquette de contact montée sur ladite tige de commande apte à établir un contact avec des bornes électriques lorsque ladite tige de commande se trouve dans la position d'alimentation,

dans lequel ladite tige de commande comprend un épaulement et en ce que, en position repos, ledit épaulement comprend une face en contact avec ledit premier noyau magnétique, ledit premier noyau magnétique et ladite tige de commande en positon repos séparant une première chambre s'étendant entre le premier et le second noyaux magnétiques et une seconde chambre dans laquelle est située ladite plaquette de contact, et

- au moins une ouverture réalisée entre ladite première chambre et ladite seconde chambre permettant le transfert d'air de ladite première chambre vers ladite seconde chambre lorsque ledit second noyau magnétique se déplace de la position de repos vers la position aimantée.

La réalisation d'une telle ouverture permet d'augmenter la vitesse de déplacement du noyau mobile et donc de la plaquette de contact, ce qui favorise le cassage de la glace susceptible de s'être formée sur les bornes électriques en cas de faibles températures.

Selon une réalisation, ladite ouverture est réalisée dans une zone de contact entre ledit premier noyau magnétique et la face dudit épaulement lorsque ladite tige de commande est en position repos.

Selon une réalisation, au moins un évent

dans la face dudit l'épaulement. Selon une réalisation, deux évents sont réalisés dans la face dudit épaulement.

Selon une réalisation, trois évents sont réalisés dans la face dudit épaulement. Selon une réalisation, ladite ouverture présente une entrée d'air réalisée dans une face radiale de ladite tige de commande située dans ladite première chambre.

Selon une réalisation, ladite ouverture présente une sortie d'air réalisée dans une face radiale de ladite tige de commande située dans ladite seconde chambre.

Selon une réalisation, ladite ouverture présente une sortie d'air réalisée dans une périphérie externe de ladite tige de commande.

Selon une réalisation, ladite ouverture est réalisée dans ledit premier noyau magnétique. Selon une réalisation, ladite ouverture est dimensionnée en sorte que la vitesse dudit second noyau magnétique est comprise entre 0,9 et 1 ,1 m/s.

Selon une réalisation, lesdites bornes électriques présentent des surfaces de contact avec ladite plaquette de contact munies de picots.

Selon une réalisation, ladite plaquette de contact est maintenue est appui contre une butée par un ressort d'écrasement positionné entre ledit épaulement et ladite butée.

Selon une réalisation, ladite butée est constituée par une rondelle immobilisée axialement par des griffes aptes à s'ancrer dans ladite tige de commande. Selon une réalisation, ladite butée est constituée par une collerette venant de matière avec la tige de commande, un clip de fermeture rapporté présentant une encoche radiale recevant une portion de ladite tige de commande est en butée sur ledit épaulement de ladite tige de commande. Selon une réalisation, un ressort de rappel étant agencé entre un capot et ladite butée, un effort dudit ressort d'écrasement sur ladite plaquette de contact est supérieur d'au moins vingt Newtons à un effort dudit ressort de rappel sur ladite tige de commande en position active. On limite ainsi les rebonds de la plaquette lors de l'activation du contacteur.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention.

La figure 1 , déjà décrite, représente une vue en coupe longitudinale d'un contacteur électromagnétique selon l'état de la technique à l'état repos;

La figure 2, déjà décrite, montre l'évolution, en fonction du temps, de différents paramètres du contacteur de la figure 2 lors de son passage d'un état de repos à un état activé;

La figure 3 est une vue en coupe longitudinale d'un contacteur électromagnétique selon la présente invention à l'état repos ;

La figure 4 est une vue en perspective de la tige de commande et des éléments associés appartenant au contacteur de la figure 3;

Les figures 5a et 5b sont respectivement des vues en perspective et de face d'un autre mode de réalisation de la tige de commande appartenant au contacteur de la figure 3;

La figure 6 montre une vue en perspective de la tige de commande seule munie d'évents pour le passage de l'air;

Les figures 7a et 7b montrent les vues de faces de la tige de commande de la figure 6 munie respectivement de deux et trois évents; La figure 8 montre l'évolution, en fonction du temps, de différents paramètres du contacteur de la figure 3 lors de son passage d'un état de repos à un état activé; La figure 9 montre l'évolution de la vitesse du noyau mobile en fonction de la section de l'ouverture autorisant le passage de l'air entre la première et la seconde chambre du contacteur selon la présente invention.

Dans la description qui suit les termes relatifs "arrière" et "avant" correspondent à une orientation de gauche à droite sur la figure 3, une partie arrière d'une pièce étant située du côté gauche et une partie avant d'une pièce étant située du côté droit.

La figure 3 illustre un contacteur 1 se montant en lieu et place du contacteur de la figure 1 . Ce contacteur 1 est par exemple utilisé pour commander l'actionnement d'un moteur électrique d'un démarreur de moteur à combustion interne. Le contacteur 1 est doté d'un noyau fixe 2, d'un noyau mobile 3, tous deux en matériau ferromagnétique, et d'un carter métallique 5 dans lequel est agencée un jeu de bobines 6a, 6b montées sur un support annulaire isolant 9. Le noyau mobile 3 est apte à se déplacer entre une position de repos représentée sur la figure 3, dans laquelle le noyau mobile 3 est dans une position éloignée du noyau fixe 2, et une position aimantée dans laquelle le noyau mobile 3 vient en contact avec le noyau fixe 2.

A cet effet, le jeu de bobines 6a, 6b comprend une bobine d'appel 6a et une bobine de contact 6b. Les deux bobines 6a, 6b sont alimentées pour déplacer le noyau mobile 3 de sa position de repos à sa position aimantée puis le maintien en position aimantée du noyau 3 est assuré par la seule bobine de contact 6b de manière à limiter la consommation du jeu de bobines. Une extrémité arrière du noyau mobile 3 est reliée, via une tige de liaison 1 1 à un levier pivotant 10 (représenté partiellement) qui entraîne le déplacement d'un lanceur de pignon (non représenté) du démarreur vers la couronne de démarrage du moteur thermique à démarrer lorsque le noyau mobile 3 se déplace vers sa position aimantée. Un ressort dents-contre-dents 12 est comprimé en cas de non pénétration directe du pignon du lanceur (non représenté) dans la couronne de démarrage. La tige de liaison 1 1 et le ressort 12 sont montés à l'intérieur d'une cavité en matière électriquement isolante. Cette cavité est fermée par l'extrémité avant du noyau mobile 3 constituée par une rondelle 14.

En outre, le déplacement du noyau mobile 3 en position aimantée entraîne le déplacement en translation par rapport au carter 5 d'une tige de commande 13 entre une position de repos et une position d'alimentation. A cet effet, l'extrémité avant du noyau mobile 3 agit sur la tige de commande 13, en poussant l'extrémité arrière de la tige 13 à travers un alésage central 16 du noyau fixe 2 dans lequel la tige 13 est montée coulissante.

Cette tige de commande 13 est munie d'un épaulement 131 et d'une butée 132 solidaire en translation de la tige de commande 13. Une plaquette de contact 17 est montée sur la tige de commande 13. Le passage en position d'alimentation de la tige de commande 13 provoque la mise en contact de la plaquette de contact 17 avec les bornes électriques 18, 19 pour alimenter le moteur électrique (non représenté) entraînant la rotation du pignon. La plaquette de contact 17 réalisée dans un matériau électriquement conducteur est ainsi mobile par rapport à la tige de commande 13 entre une position initiale dans laquelle la tige de commande 13 est dans une position de repos et une position finale dans laquelle la tige de commande 13 est en position active. En position initiale, la plaquette de contact 17 est en appui contre la butée 132 et en position finale, un jeu est formé entre la butée 132 et la plaquette de contact 17 du fait du contact avec les bornes électriques 18, 19.

Les deux bornes 18, 19 sont fixes et sont portées par un capot 25 en matériau électriquement isolant, qui est fixé par sertissage dans une partie avant du carter 5. Une des bornes 18 est destinée à être reliée à la borne positive de la batterie, tandis que l'autre borne 19 est destinée à être reliée au moteur électrique du démarreur comme décrit par exemple dans le document FR2795884 précité. De préférence, les bornes électriques 18, 19 présentent des surfaces de contact avec la plaquette de contact 17 munies de picots 28 pour faciliter la casse de la glace susceptibles de s'être formée sur les bornes en cas de faibles températures. Un ressort d'écrasement 21 , monté sur la tige de commande 13, est destiné à maintenir la plaquette de contact 17 en appui sur la butée 132 lorsque la plaquette de contact 17 n'est pas en contact avec les bornes électriques 18, 19 et à se comprimer lorsque la plaquette de contact 17 entre en contact avec les bornes électriques 18, 19. A cet effet, le ressort d'écrasement 21 précontraint est agencé entre l'épaulement 131 et la plaquette de contact 17.

Par ailleurs, un ressort de rappel 22 est destiné à faciliter le retour de la tige de commande 13 en position de repos lorsque les bobines 6a, 6b ne sont plus alimentées. A cet effet, le ressort de rappel 22 est agencé entre le capot 25 et la butée 132 pour rappeler la tige 13 et la plaquette de contact 17, en sorte qu'une partie avant de la tige 13 est en partie positionnée à l'intérieur du ressort 22.

Les ressorts 21 , 22 sont des ressorts hélicoïdaux de forme cylindrique. Le ressort de rappel 22 a une raideur inférieure au ressort d'écrasement 21 . De préférence, pour limiter les rebonds de la plaquette 17 lors de l'activation du contacteur 1 , l'effort du ressort d'écrasement 21 sur la plaquette de contact 17 en position finale est supérieur d'au moins vingt Newtons à l'effort du ressort de rappel 22 sur la tige de commande 13 en position active.

Dans l'exemple de réalisation des figures 3 et 4, la butée 132 de la tige de commande 13 est constituée par une rondelle 30 immobilisée axialement par des griffes aptes à s'ancrer dans la matière plastique de la tige 13. En variante, comme cela est représenté sur les figures 5a, 5b, et 6, la butée 132 est constituée par une collerette 31 venant de matière avec la tige de commande 13. Dans ce mode de réalisation, on utilise un clip de fermeture 32 rapporté de largeur radiale supérieure ou égale au diamètre externe du ressort d'écrasement 21 . Ce clip de fermeture 32 présente une encoche radiale 33 recevant une portion de la tige 13 de commande et est en butée sur l'épaulement 131 de la tige 13. Le ressort d'écrasement 21 est alors monté comprimé entre le clip de fermeture 32 et la plaquette de contact 17 qui est en butée sur la collerette 31 .

La tige 13, ainsi que l'épaulement 131 , et le cas échéant la collerette 31 venant de matière avec la tige 13 sont réalisés en matière plastique électriquement isolante afin d'éviter tout court-circuit avec la plaquette de contact 17. La tige 13 est ainsi par exemple réalisée en matière plastique isolante renforcée éventuellement par des fibres. Elle est par exemple en PA 6-6 et est obtenue par moulage. En variante, la tige 13 est en céramique et est obtenue par exemple par frittage. Lorsque la tige de commande 13 est en position de repos, l'épaulement 131 comprend une face en contact avec le noyau fixe 2 dans une zone de contact 36 visible sur la figure 3. Cette zone de contact 36, en l'occurrence de forme tronconique permet de répartir de manière optimum les efforts subis la tige de commande 13 lors de son retour en position repos. La configuration de la tige 13 est telle que lorsque la tige de commande 13 est en position repos, il existe un jeu de l'ordre du millimètre, entre la plaquette de contact 17 et le noyau fixe 2.

En positon repos, le noyau fixe 2 et la tige de commande 13 séparent une première chambre 37 et une seconde chambre 38. La première chambre 37 s'étend entre le noyau mobile 3 et le noyau fixe 2 et est délimité également par une périphérie interne du support annulaire isolant 9. La seconde chambre 38, qui s'étend entre le capot 25 et le noyau fixe 2, correspond à la chambre de contact pour les bornes 18, 19 et la plaquette de contact 17.

Conformément à l'invention, une ouverture est réalisée entre la première chambre 37 et la seconde chambre 38 pour permettre le transfert d'air de la première chambre 37 vers la seconde chambre 38 lorsque le noyau mobile 3 se déplace de la position repos vers la position aimantée.

Ainsi, dans les modes de réalisation des figures 3, 4, 6, 7a et 7b, on réalise au moins un évent 40 dans la face de l'épaulement 131 en contact avec le noyau fixe 2 lorsque la tige 13 est en position repos. Plus précisément, dans le mode de réalisation des figures 6 et 7a, deux évents 40 diamétralement opposés sont réalisés dans l'épaulement 131 . Dans le mode de réalisation de la figure 7b, trois évents espacés angulairement entre eux de manière régulière sont réalisés dans l'épaulement 131 . Comme montré sur la figure 3, l'air issu de la première chambre 37 peut alors passer suivant la flèche F1 le long de la tige 13 entre la paroi délimitant l'alésage 16 du noyau fixe 2 et la tige de commande 13 du fait du jeu qui existe par construction entre ces deux éléments, pour ensuite passer par les évents 40 pour atteindre la seconde chambre 38.

En variante, les évents 40 pourront être réalisés dans la zone de contact 36 dans la partie du noyau fixe 2 en contact avec l'épaulement 131 de la tige de commande 13.

Dans le mode de réalisation des figures 5a et 5b, on réalise une ouverture 41 traversant axialement de part en part la tige de commande 13. On a alors une entrée d'air 42 réalisée dans une face radiale de la tige de commande 13 située dans la première chambre 37 et une sortie d'air 43 réalisée dans une face radiale de la tige de commande 13 située dans la seconde chambre 38. L'air peut ainsi traverser la tige 13 pour passer de la première chambre 37 via l'entrée d'air 42 à la seconde chambre 38 via la sortie d'air 43.

Alternativement, comme cela est représenté en traits discontinus sur la figure 5b, l'ouverture 41 présente une sortie d'air 43' située dans la seconde chambre 38 et débouchant dans une périphérie de la tige de commande 13. L'ouverture 41 comporte alors une portion axiale ainsi qu'une portion radiale en forme de cheminée qui s'étend entre la périphérie externe de la tige 13 et la portion axiale de l'ouverture.

En variante, comme cela est montré sur la figure 3, on réalise une ouverture traversante 44 représentée en traits discontinus dans le noyau fixe 2 pour mettre en communication la première 37 et la seconde chambre 38.

Comme décrit précédemment, en fonctionnement, l'alimentation du jeu de bobines 6a, 6b provoque le déplacement de la tige de commande 13 en position d'alimentation, ce qui provoque la mise en contact de la plaquette de contact 17 avec les bornes électriques 18, 19. A cet instant, le ressort d'écrasement 21 applique un effort sur la plaquette de contact 17 supérieur d'au moins 20 Newtons à l'effort exercé par le ressort de rappel 22 sur la tige de commande 13 du fait de la différence de raideur entre le ressort d'écrasement 21 et le ressort de rappel 22. Cet effort supérieur du ressort d'écrasement 21 par rapport au ressort de rappel 22 permet de limiter le jeu formé entre la plaquette de contact 17 et la butée 132 en position finale de la plaquette de contact 17, c'est-à-dire au moment du contact avec les bornes électriques 18, 19. Le rebond subi par la plaquette de contact 17 est donc réduit lors du passage en position active de la tige de commande 13, en sorte que l'alimentation du moteur électrique est réalisée sans qu'il y ait de faux contacts (cf. courbe de l'intensité parcourant le démarreur (l_démarreur) représentée par des croix sur la figure 8).

Par ailleurs, le fait que l'air puisse passer de la première chambre 37 vers la seconde chambre 38 permet d'augmenter la vitesse de déplacement de la plaquette 17, ce qui favorise le cassage de la glace susceptible de s'être formée sur les bornes 18, 19 en cas de faibles températures. En l'occurrence la vitesse du noyau mobile 3 est de l'ordre de 0.9m/s lorsque la plaquette 17 arrive en position finale contre les bornes 18, 19 (cf. point 02). Comme on peut le voir sur la figure 9, il est possible d'adapter la vitesse de déplacement du noyau mobile 3 et donc de la plaquette 17 en fonction de la section de passage de l'ouverture. De préférence, les ouvertures 40, 41 , 44 sont réalisées en sorte que la vitesse du noyau mobile 3 est comprise entre 0.9 et 1 .1 m/s.

Par ailleurs, lorsque les bobines 6a, 6b ne sont plus alimentées, le noyau mobile 3 n'est plus attiré vers le noyau fixe 2, ce qui provoque un retour du noyau mobile 3 dans la position de repos. Le ressort de rappel 22 permet de déconnecter la plaquette de contact 17 des bornes électriques 18, 19 de manière à permettre le retour de la tige de commande 13 en position de repos. L'épaulement 131 revient alors en contact avec le noyau fixe 2.

Le ressort d'écrasement 21 est également décomprimé en sorte que la plaquette de contact 17 passe de sa position finale à sa position initiale dans laquelle elle revient en appui contre la butée 132.

Alternativement, on remplace le noyau fixe 2 par un noyau de fermeture du flux qui est mobile au moins en partie par rapport au carter 5 du démarreur.

L'invention s'applique à tous les types de contacteurs 1 pour les moteurs électriques des démarreurs usuels de moteur à combustion interne. Ainsi, le contacteur 1 peut être implanté au dessus du moteur électrique du démarreur comme dans le document FR2795884. En variante, le contacteur 1 est déporté en étant par exemple implanté transversalement à l'arrière du moteur électrique du démarreur comme dans le document FR2843427.

Le ressort dents-contre-dents qui est comprimé en cas de non pénétration directe du pignon du lanceur dans la couronne de démarrage est implanté soit dans le contacteur 1 comme à la figure 3, soit à l'extérieur du contacteur 1 entre le lanceur et le levier d'actionnement comme à la figure 1 du document EP0960276.

En variante, le contacteur 1 ne comporte qu'une bobine comme décrit dans le document FR2795884. En variante, un moteur électrique spécifique est prévu pour actionner le levier, en sorte que le noyau mobile 3 est simplifié en étant dépourvu de moyens de liaison avec le levier.

Bien entendu, la description qui précède a été donnée à titre d'exemple uniquement et ne limite pas le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution par tous autres équivalents.