Brevet FR2256575A1 — publié le 19750725

On sait que l'alimentation électrique des véhicules automobiles est souvent assuree par un alternateur de petite puissance comportant un rotor inducteur tournant à l'intérieur d'un stator induit. Le courant est amené au bobinage inducteur du rotor par I'intermédiaire d'un collecteur comportant deux bagues sur lesquelles frottent des balais disposés à l'intérieur d'un support solidaire du stator, lesdits balais étant susceptibles d'être changés facilement et étant connectés à l'alimentation électrique du bobinage inducteur. Dans les alternateurs de type connu, le collecteur porté par l'axe du rotor est disposé entre les deux flasques avant et arriere de l'alternateur, c'est-à-dire entre les deux roulements qui supportent l'arbre du rotor dans la zone ou il traverse les deux flasques.Cette disposition présente l'inconvé- nient de placer le collecteur dans 7a zone de ventilation de l'alternateur et d'exposer en conséquence ledit collecteur d'une part à un encrassement relativement rapide, d'autre part à une oxydation et enfin à une possibilité d'aspersion venant de l'exterieur. La présente invention a pour but de décrire un alternateur ne comportant pas l'inconvénient précité, ledit alternateur permettant au contraire de protéger les bagues de collecteur et les balais qui s'appuient sur elles et permettant, en outre, d'obtenir des avantages importants pour le fonctionnement de l'alternateur et pour son montage. La présente invention a pour objet le produit industriel nouveau que constitue un alternateur de petite puissance destiné en particulier à l'alimentation électrique des véhicules automobiles, ledit alternateur comportant, en premier lieu, un stator et, en deuxieme lieu, un rotor, le rotor portant deux bagues de collecteur sur chacune desquelles s'appuie un balai disposé dans un support de balai solidaire du stator, le rotor pouvant tourner par tapport au stator grâce à l'interposition d'un argane de roulement ou de tourillonnement dans la zone ou l'arbre de rotor traverse les flasques avant et arriere du stator, caractérisé par le fait que les bagues de collecteur portees par l'arbre de rotor sont disposées à l'extérieur de la zone délimitee sur ledit arbre par les deux organes de roulement ou de tourillonnement. Dans un mode preféré de réalisation, les deux bagues de collecteur sont disposées au voisinage l'une de l'autre, a proximité du même flasque du stator les organes de roulement ou de tourillonnement sont des roulements et, de préférence, des roulements à billes ; les deux bagues de collecteur ont un diametre extérieur au plus égal au diamètre extérieur de la partie de l'arbre du rotor qui est au droit de l'organe de roulement ou de tourillonnement le plus rapproché du collecteur ; le roulement à billes disposé entre l'arbre de rotor et celui des flasques du stator, qui est le plus proche des bagues de collecteur, est place dans une cuvette d'etancheité-en matière plastique, ladite cuvette enserrant la cage extérieur du roulement et se logeant dans un évidement cor respondant du flasque de stator ; les bagues de collecteur sont placées en bout de l'arbre du rotor et sont disposées dans un logement etanche vis- -vis de l'extérieur-délimité par le support porte-balais, ledit support comportant un puits au droit de chaque bague de collecteur, ledit puits renfermant l'un des balais qui cooperent avec le collecteur ; le support porte-balais comporte deux puits parallèles pour les deux balais, la zone ou lesdits puits débouchent vers l'ex térieur étant recouverte par un couvercle, et il est fixé sur celui des flasques du stator qui est le plus proche du collecteur de façon que le logement du collecteur soit en vis- -vis de la cuvette d'étanchéité du roulement dudit flasque, la fixation sur le flasque etant étanche vis-à-vis de l'extérieur ; le support porte-balais est réalisé en matière plastique. I1 est clair que l'alternateur selon l'invention permet de parfaitement protéger les bagues de collecteur de l'alternateur, puisque lesdites bagues se trouvent disposees à l'intérieur du support porte-balais, dans un logement qui est étanche vis-à-vis de l'extérieur en raison de l'appui du support de balai sur le flasque correspondant de l'alternateur et de la présence de la cuvette en matière plastique qui recouvre le roulement dispose au voisinage du collecteur. L'ouverture de ce logement sur l'extérieur ne s'effectue que par les deux puits où sont disposés les balais et là encore, il y a étanchéité en raison de la présence du couvercle qui recouvre les deux puits où sont disposés les deux balais.Le collecteur se trouve donc ainsi parfaitement protége d'une part de l'oxydation, d'autre part des poussières amenees par la ventilation de refroidissement de l'alternateur et enfin des aspersions éventuelles provenant de l'extérieur. I1 convient cependant de remarquer que le fait de disposer le collecteur comme indiqué ci-dessus, permet de bénéficier, en outre, de plusieurs avantages importants : en premier lieu, le collecteur étant établi en bout d'arbre, il n'y a aucun inconvénient à diminuer le diamètre de l'arbre au droit du collecteur ce qui permet de diminuer le diamètre extérieur des bagues de collecteur et par conséquent, pour une vitesse de rotation donnée du rotor, de diminuer la vitesse périphérique des bagues de collecteur d'ou une diminution de l'usure des balais, qui frottent sur ces bagues ; en second lieu, le fait de disposer le collecteur a l'extérieur de la zone comprise entre les deux roulements permet de rapprocher l'un de l'autre les deux roulements, ce qui diminue les risques de faux-rond lors de la rotation de l'arbre et diminue les vibrations en cours de fonctionnement ; enfin, en troisième lieu, dans la mesure ou le diamètre extérieur des bagues de collecteur peut être au plus egal au diametre extérieur de la partie de l'arbre de rotor qui traverse le roulement le plus proche du collecteur, on peut sans ditficulté réaliser le montage de l'alternateur de fa çon économique en premier lieu, en préparant d'une part, un premier sous-ensem ble constitue de l'arbre de rotor sur lequel sont montes la poulie d'entratne- ment, le ventilateur de l'alternateur, le flasque avant et les pôles inducteurs du rotor équipés de leur bobinage inducteur et, d'autre part, un deuxième sousensemble constitué du flasque arrière du stator de l'alternateur solidaire de la couronne centrale du stator ou sont disposés les pales induits et les bobinages Induits, ce flasque arriere portant le support de balai, les organes redresseurs et les bornes de sortie du courant induit, et en second lieu, en assemblant les deux sous-ensembles précités, le collecteur traversant alors au montage le roulement du flasque arriere pour venir se placer dans son logement ménagé dans le support de balai On volt que la disposition selon l'invention présente donc sioultanement un grand nombre d'avantages. La présente invention a donc également pour objet un procédé de montage d'un alternateur a collecteur tel que ci-dessus defini, dans lequel le diamètre extérieur-des bagues de collecteur est inférieur au diametre de l'arbre de rotor au droit du roulement le plus voisin dudit collecteur, caracterise par le fait que 1 lton prépare séparément, drune part, un premier sous-ensemble constitué de l'arbre de rotor, sur lequel sont disposés la poulie d'entraînement, le ventilateur de l'alternateur, le flasque-avant de l'alternateur équipé de son rou lement, les pâles inducteurs du rotor quipos de leur bobinage inducteur, les bagues de collecteur reliées chacune a une extrémité dudit bobinage inducteur et, d'autre part, un deuxième sous-ensemble constitue du flasque arrière de l'al- ternateur équipe de son roulement à cuvette en matière plastique, de son support de balais extérieur, de la couronne de stator qui porte les pales induits et les bobinages induits, des organes redresseurs et des bornes de sortie du courant induit ; et que l'on assemble-ensuite les deux sous-ensembles précités en fntroduisant l'extrémité de l'arbre de rotor, qui porte les bagues de collecteur, dans l'orifice central du roulement du flasque arriere du stator, le collecteur zonant se placer dans un logement prévu a cet effet a l'intérieur du support porte-balais, les balait etant ensuite mis en place dans ledit support porte balais a l'intérieur de deux puits pratiqués au droit des bagues du collecteur. Pour miteux faire comprendre l'objet de l'invention, on va en décrire maintenant, a titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, un mode de réalisation represente sur le dessin annexé. Sur ce dessin - la figure 1 représente en coupe axiale un alternateur selon l'inven- tion ; - la figure 2 represente une vue en élévation, selon II-I1 de la figure 1. En se référant au dess-in, on voit que l'on a designe par 1 l'arbre de rotor & l'alternateur selon l'invention. Le rotor de l'alternateur est consti tue de deux flasques 2 et 3, comportant des dents imbriquées 4. Entre les deux flasques 2 et 3 qui sont traversés par l'arbre 1, on a disposé, dans un logement prévu a cet effet, un bobinage inducteur 5 dont les deux extrémités sont reliées par des conducteurs 6 aux deux bagues 7 et 8 d'un collecteur disposé en bout de l'arbre 1, les deux bagues 7 et 8 etant isolées de l'arbore 1 par un manchon 35. Le stator de l'alternateur est constitue d'un flasque avant .9 et d'un flasque arrière 10 assemblés de part et d'autre d'une couronne centrale 11. La couronne il est constituée par un empilement de tôles magnétiques et définit les piles induits du stator autour desquels sont bobinés des enroulements induits 12. L'assemblage des deux flasques 9 et 10 et de la couronne 11 est assure gré- ce a trois vis 13 disposees a 1200 l'une de l'autre. Le flasque avant 9 compor- te deux pattes de fixation 14 et 15 permettant de solidariser l'alternateur avec le moteur, qui est destiné à assurer son entraînement. L'arbre 1 porte, claveté sur lui, une poulie d'entraînement 16 et une roue de ventilateur 17 comportant des pales 18. Dans la zone o0 l'arbre 1 traverse le flasque 9, on a interpose entre l'arbre 1 et le flasque 9 un roulement à billes 19. De la méme façon, entre le flasque 10 et l'arbre 1, on a interpose un roulement à billes 24. Le roulement' 20 est disposé à l'intérieur d'une cuvette en matière plastique 21 qui enserre sa cage extérieure et qui vient s'encliqueter, par un bourrelet 22 dans un cylindre de raccordement 23 solidaire du flasque 10, le cylindre 23 ayant un axe sensiblement parallele à celui de l'arbre 1. Le diamètre extérieur des bagues 7 et 8 est inférieur au diamètre de arbre 1 dans la zone ou il traverse le roulement 20. Sur l'extrémité du cylindre de raccordement 23, qui est disposée al'ex- trieur de l'alternateur, vient s'appuyer la bordure d'un support porte-balais designé par 24 dans son ensemble. Le support 24 est une pièce en matière plas- 'tique moulée, par exemple en une matière plastique connue sous le nom commer cipal de gmacrolon", ladite pièce comportant un logement sensiblement cylin disque 25 qui communique avec l'extérieur par deux puits paralleles 26.Les deux puits 26 sont pratiques & l'intérieur d'une zone cylindrique 27 du support 24 et, a l'endroit ou les puits 26 débouchent vers l'extérieur, la zone cylindrique 27 est recouverte d'un couvercle 28, qui porte deux bornes de raccordement 29. Chaque borne 29 est raccordée par un fil souple 30 à un balai en graphite 31 qui s'appuie sur l'une des bagues 7 ou 8 du collecteur, a l'intérieur du lo gemment 25. Un moyen de pression non représenté est menagé entre le balai 31 et le couvercle 28 pour régler la pression d'appui du balai 31 sur la bague de collecteur correspondante. Le bouchon 28 est encliqueté par un bourrelet 2a sur la surface extérieure-de la zone cylindrique 27 du support 24.L'appui étanche du support de balai 24 sur l'extrémité du cylindre de raccordement 23 est as suré grâce à trois vis 32 disposées à 1200 l'une de l'autre. Sur le flasque 10 est disposé un boîtier 33 à l1intérieur duquel sont placées les diodes redresseuses 34 qui permettent de transformer le courant alternatif produit par les bobinages induits 12 en courant continu. Les bornes de sortie du courant induit redresse ont été désignées par 34a sur la figure 2. On constate que les bagues de collecteur 7 et 8 se trouvent enfermées de façon étanche à l'intérieur du logement 25 pratiqué dans le support 24. En effet, on a ménagé un appui étanche entre le support 24 et le cylindre de raccordement 23 et, en outre, la cuvette 21 assure, dans la zone du roulement 2U, une bonne étanchéité vis- -vis.de de l'intérieur de l'alternateur ; la cuvette 21 permet, en outre, d'amortir les vibrations dues a la rotation de l'arbre 1, ce qui améliore le fonctionnement de l'alternateur. Le collecteur est ainsi pro tégé de la ventilation interne de l'alternateur, qui est assurée par les pales 18 du ventilateur ; le collecteur est également protégé des aspersions extérieures accidentelles, ce qui améliore la fiabilité de l'appareil.Par ailleurs, le collecteur peut avoir un diametre extérieur plus faible, puisque le diamètre de l'arbre peut être considérablement réduit dans cette zone ou ne s'exerce aucune contrainte : il en résulte une plus faible usure des balais 31. Le fait'd'avoir disposé le collecteur 7 et 8 a l'extérieur de la zone délimitée par les roulements 19 et 20, a permis de rapprocher l-'un de l'autre les deux roulements 19 et 20 et, par consequent, de diminuer les vibrations dues à un éventuel faux-rond de l'arbre 1. Enfin, le-montage d'un tel alternateur est simplifie par rapport a la technique connue car, on peut introduire les bagues de collecteur montées en bout d'arbre à travers la zone centrale du roulement 20 ; il en résulte que l'on peut monter, en un premier sous-ensemble, l'arbre de rotor 1 équipe de son collecteur 7-8, de sa poulie 16, de son ventilateur 17, du flasque avant 9 muni de son roulement 19, et des flasques a dents imbriquées 2 et 3 enserrant le bobinage inducteur 5 ; on peut monter également, en un deuxieme sous-ensemble, le flasque arrière 10 équipé de la couronne et des bobinages induits 12, ledit flasque arrière comportant son roulement 20, son support porte-balais 24 et son compartiment de diodes 33. Pour assembler ces deux sous-ensembles, il suffit d'enfoncer l'extremité de l'arbre 1, qui porte les bagues 7 et 8, à travers le roulement 20 pour amener les bagues 7 et 8 a l'intérieur du logement 25 au droit des deux puits 26, ou l'on dispose ensuite les balais 31. La solidarisation des deux sous-ensembles est assurée par le vissage des trois vis 13. On constate donc que ce mode de construction permet de reduire au minimum l'opération de l'assemblage de l'alternateur ce qui constitue un avantage important pour le cout de fabrication. Il est bien entendu que le mode de réalisation, qui vient d'être décrit, n'est aucunement limitatif et pourra donner lieu à toutes modifications désirables, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVEN D~I~C~AT-NS I - Alternateur de petite puissance destiné en particulier à l'alimentation électrique des véhicules automobiles, ledit alternateur comportant, en premier lieu, un stator et, en deuxième iieu, un rotor, le rotor portant deux bagues de collecteur sur chacune desquelles s appuie un balai disposé dans un support de balais solidaire du stator, le rotor pouvant tourner par rapport au stator grâce à l'interposition d'un organe de roulement ou de tourillonnement dans la zone où l'arbre de rotor traverse les flasques avant et arrière du stator, caractérisé par le fait que les bagues de collecteur portées par l'arbre de rotor sont disposées à 11 extérieur de la zone délimitée sur ledit arbre par les deux organes de roulement ou de tourillonnement. 2 - Alternateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les deux bagues de collecteur sont disposées au voisinage l'une de l'autre, à proximité du mAeme flasque du stator. - ) - Alternateur selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé par le fait que les organes de roulement ou de tourillonnement sont des roulements et, de préférence des roulements à billes. 4 - Alternateur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les deux bagues de collecteur ont un diamètre extérieur au plus égal au diamètre extérieur dè la partie de 1 'ar- bre du rotor qui se trouve au droit de 1 'organe de roulement ou de tourillonnement le plus rapproché du collecteur. 5 - Alternateur selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le roulement à billes disposé entre l'arbre de rotor et celui des flasques du stator, qui est le plus proche des bogues de collecteur, est placé dans une cuvette d'étanchéité en matière plastique\ladite cuvette enserrant la cage extérieure du roulement et se logeant dans un évidement correspondant du flasque du stator. 6 - Alternateur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les bagues de collecteur sont placées en bout de l'arbre du rotor et sont disposées dans un logement étanche vis-àvis de l'extérieur délimité par le support porte-balaSs ledit support comportant un puits au droit de chaque bague de collecteur, ledit puits renfermant l'un des balais qui coopère avec le collecteur. 7 7 - Alternateur selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le support de balais comporte deux puits parallèles pour les deux balais, la zone où lesdits puits débouchent vers l'extérieur étant recouverte par.un couvercle, ledit support de balais étant fixé sur celui des flasques du stator qui est le plus proche du collecteur de façon que le logement du collecteur soit en vis-à-vis de la cuvette d'étanchéité du roulement dudit flasque, la fixation sur le flasque étant étanche vis-à-vis de l'extérieur. 8 - Alternateur selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé par le fait que le support porte-balais est réalisé en matière plastique. 9 - Procédé de montage d'un alternateur à collecteur selon les revendications 2 à 6 prises simultanément, caractérisé par le fait que l'on prépare séparément d'une part un premier sous-ensemble constitué de l'arbre de rotor sur lequel sont disposés la poulie d'entrainement, le ventilateur de l'alternateur, le flasque avant de l'alternateur équipé de son roulement, les piles inducteurs du rotor équipés de leur bobinage inducteur, les bagues de collecteur reliées chacune à une extrémité dudit bobinage inducteur et, dtautre part, un deuxième sous-ensemble constitué du flasque arrière de l'alternateur équipé de son roulement à cuvette en matière plastique, de son support-de balais extérieur, de la couronne de stator qui porte les pôles induits et les bobinages induits, des organes redresseurs et des bornes de sortie du courant induit ; et que l'on assemble ensuite les deux sousensembles précités en introduisant l'extrémité de l'arbre de rotor qui porte les bagues de collecteur dans l'orifice central du roulement du flasque arrière du stator,lè collecteur venant se placer dans un logement prévu à cet effet à l'intérieur du support porte-balais. les balais étant ensuite mis en place dans ledit support porte balais à l'intérieur de deux puits pratiqués au droit des bagues du collecteur.