Brevet FR2321209A1 — publié le 19770311

La présente invention est relative à un perfectionnement apporté à la réalisation des machines électriques tournantes de petite puissance et en particulier, à la réalisation des alternateurs destinés à l'alimentation électrique des véhicules automobiles. On sait qu'un alternateur de véhicule automobile est constitué d!un rotor entrarné en rotation autour de son axe par rapport à un stator dans lequel il est supporté par l'intermédiai- re de deux paliers ; les paliers sont disposés sur l'arbre du rotor, de part et d'autre des dents polaires et ils sont maintenus dans les flasques avant et arrière du stator.Pour assurer un montage convenable du rotor par rapport au stator, il est nécessaire de positionner convenablement les dents polaires du rotor par rapport au stator : pour ce faire, on positionne l'un des éléments du rotor sur l'arbre de rotor de façon précise, on assemble le rotor sur l'arbre en se repérant par rapport à l'élément prépositionné, on met en place le rotor dans le palier du flasque arrière du stator et on assemble ensuite le flasque avant, le ventilateur de refroidissement et la poulie d'entraSnement du rotor ; le maintien du roulement, qui constitue le palier du flasque avant du stator et le maintien du ventilateur et de la poulie d'entra- nement sont effectués par serrage axial en bout de l'arbre du rotor et dans ces conditions, pour assurer le positionnement du roulement, il faut que limage intérieure dudit roulement vienne en butée contre un élément du rotor ou de son arbre qui soit parfaitement positionné par rapport à l'élément prépositionné du rotor. Pour réaliser ce positionnement, on a déjà proposé de ménager sur l'arbre du rotor un épaulement obtenu par usinage, épaulement contre lequel le roulement du flasque avant vient en butée. Ce type de réalisation exige un usinage de l'arbre du rotor, ce qui n'est pas souhaitable sur le plan économique. Dans les réa listions connues, la mise en butée est effectuée directement ou encore indirectement par l'intermédiaire d'une entretoise rigide dans ces conditions, la longévité et le bruit de fonctionnement du roulement sont fonction de la précision de l'usinage des pièces qui l'entourent. Dans un mode de réalisation connu, le rotor est constitué de deux plateaux identiques disposés en regard Irun de l'autre et portant chacun à leur périphérie des dents polaires perpendiculaires au plan du plateau, les dents polaires de l'un des plateaux étant décalées circonférentiellement par rapport aux dents polai res de l'autre plateau, les deux plateaux définissant entre eux un volume où se trouve placé le bobinage du rotor. Dans ce mode de réalisation, il est connu de solidariser les plateaux du rotor avec l'arbre du rotor /en refoulant la matière constitutive de la zone centrale des pla- teaux dans des gorges pratiquées dans l'arbre du rotor au droit desdits plateaux.Cette opération permet une réalisation économi que du rotor et un bon positionnement des plateaux dans la mesure où l'un des éléments du rotor a été convenablement positionné. Si un noyau indépendant est interposé entre les deux plateaux, au tour de l'arbre du rotor, on effectue le prépositionnement du noyau sur l'arbre en emmanchant à force ledit noyau sur une zone de l'arbre qui porte des stries ou des cannelures.Si le noyau qui sépare les deux plateaux est constitué de deux parties identiques solidaires de chacun des deux plateaux, il suffit de positionner l'un des plateaux par rapport à l'arbre du rotor, l'autre plateau étant alors automatiquement positionné lorsque son demi-noyau vient en contact avec le demi-noyau du plateau initialement mis en place. Dans un tel mode de réalisation, la zone centrale des plateaux du rotor se trouve déformée en raison du refoulement de matière qui permet le sertissage des plateaux sur l'arbre du ro tor ; il en résulte qu'il n'est plus possible de prendre appui sur cette zone centrale pour effectuer un calage précis du roulement de flasque avant, du ventilateur et de la poulie au moment du ser rage de l'écrou associé à l'arbre du rotor. On est donc ramené à l'utilisation d'un épaulement prévu sur l'arbre du rotor malgré les inconvénients de ce type de réalisation.On a également propo sé de disposer sur l'arbre du rotor une butée rapportée constituant l'épaulement nécessaire, mais cette technique exige un usinage sup plémentaire pour la gorge de fixation de la butée et la mise en place de ladite butée au cours du montage, ce qui au total cons titue également un inconvénient économique gênant. La présente invention a pour but de palier les inconvénients précités en proposant une machine électrique tournante et en particulier un alternateur pour véhicule automobile dans la quelle l'appui de serrage du roulement avant, du ventilateur et de la poulie est réalisé sur le plateau avant du rotor sans qu'il soit besoin de prévoir une butée usinée ou rapportée sur l'arbre de ro tor. Selon l'invention, on vient prendre appui non pas sur la zone centrale du plateau de rotor mais sur une zone plus éloignée de l'axe. Selon l'invention, on utilise un organe d'appui susceptible d'une certaine déformation élastique, de sorte que ledit organe permet une répartition des efforts de serrage au moment du serrage axial.Par ailleurs, l'organe d'appui utilisé selon l'in- vention assure élastiquement le positionnement du roulement du flasque avant du stator, de sorte que le maintien de ce roulement est assuré de façon plus satisfaisante ce qui améliore sa longévite et son silence de fonctionnement, en diminuant le prix de revient. La présente invention a donc pour objet le produit industriel nouveau que constitue une machine électrique tournante et en particulier un alternateur pour l'alimentation électrique des véhicules automobiles, cette machine comportant d'une part un rotor constitué de deux plateaux monté-s perpendiculairement sur un arbre de rotor, les deux plateaux comportant à leur périphérie des dents parallèles à l'axe et décalés circonférentiellement, l'un au moins des deux plateaux étant solidarisé axialement avec l'arbre de rotor, et d'autre part, un stator comportant un flasque avant et un flasque arrière porteurs chacun d'au moins un palier qui supporte l'arbre de rotor, le roulement du flasque avant du stator étant positionné longitudinalement par rapport à l'ar- bre du rotor par serrage axial, caractérisdepar le fait qu'entre le palier du flasque avant et le plateau du rotor, qui en est le plus proche, est interposée une entretoise à collet élastique dont le collet entoure l'arbrUdu rotor, la périphérie dudit collet s'appuyant sur ledit plateau du rotor au moins dans une zone non adjacente à l'arbre de rotor. Dans un mode préféré de réalisation, la machine électrique tournante selon l'invention comporte, à l'extérieur du stator et en avant du flasque avant dudit stator, un ensemble tournant solidaire de l'arbre du rotor et constitué d'un ventilateur-et d'une poulie, une deuxième entretoise à collet étant interposée entre le roulement du flasque avant du stator et l'ensemble tournant précité ; le collet de l'une au moins des première et deuxième entretoises se prolonge radialement par rapport à l'axe de l'entretoise sous la forme d'une rondelle ; la deuxième entretoise à collet est interposée entre le roulement du flasque avant du stator et le ventilateur de l'ensemble tournant ; la deuxième entretoise à collet s'appuie par son collet sur le ventilateur de l'ensemble tournant et par son autre extrémité sur le roulement du flasque avant de stator ; on peut également prévoir qu'une troisième entretoise à collet soit interposée entre le ventilateur et la poulie de l'ensemble tournant, ladite troisième entretoise s'appuyant par son collet sur le ventilateur et par son autre extrémité sur la poulie ; dans un tel cas, la troisième entretoise à collet a une sectiondont au moins une partie n'est pas circulaire dezfaçon à ménager un logement pour le passage d'une clavette destinée au clavetage de l'ensemble tournant sur l'arbre du rotor. Dans une réalisation avantageuse, le plateau du rotor qui est le plus proche du flasque avant est serti sur l'arbre du rotor par refoulement de matière dans une gorge dudit arbre. On constate alors que, pour la machine électrique tournante selon l'invention, la déformation de la zone centrale du plateau du rotor sur lequel s'appuie la rondelle à collet n'a plus aucune importance puisque ladite rondelle prend appui sur une zone du plateau qui n'a pas été perturbée par le refoulement de matière grâce-auquel on a effectué le sertissage du plateau sur l'arbre du rotor. On peut donc ainsi utiliser comme butée de serrage pour le roulement du flasque avant du stator l'extrémité du collet de l'entretoise à collet ce qui évite de prévoir un épaulement usiné ou rapporté sur l'arbre de rotor ; on peut alors réaliser l'arbre de rotor par tronçonnage d'une barre de métal, sans qu'il soit nécessaire d'effectuer un décolletage pour faire apparaître un épaulement usiné. Dans une première variante, le rotor est constitué de deux plateaux ayant des dents imbriquées et enserrant entre eux un bobinage alimenté électriquement par une bague collectrice, so- lidaire de l'arbre du rotor et disposée du côté du plateau arrière dudit rotor ; dans une autre variante, le rotor est constitué de deux plateaux, dont les dents polaires ne sont pas imbriquées, le bobinage dudit rotor tant supporté par des attaches calées dans les encoches de stator.Dans les deux cas, les deux plateaux du rotor sont espacés grtce à un noyau cylindrique disposé autour de l'arbre du rotor, entre les deux plateaux; ce noyau peut être indépendant des deux plateaux auquel cas on le positionne par emmanchement à force sur une zone striée ou cannelée de l'arbre, ce qui permet ultérieurement de positionner les deux plateaux par rapport audit noyau ; on peut également prévoir de réaliser-ce noyau en deux parties, chacune des deux parties étant solidaire de la zone centrale de l'un des plateaux du rotor, le plateau arrière du rotor étant alors positionné sur une zone striée ou cannelée de l'arbre par emmanchement à force, le positionnement du plateau avant s'effectuant par mise en appui de son demi-noyau contre le demi-noyau du plateauarrière. Pour mieux faire comprendre l'objet de l'invention, on va en décrire maintenant, à titre d'exemples purement illustratifs et non limitatifs, deux modes de réalisation représentés sur le dessin annexé. Sur ce dessin - la figure 1 représente la coupe générale axiale d'un alternateur selon l'invention destiné à l'alimentation des véhicules automobiles - la figure 2 représente, en coupe axiale, l'entretoise à collet interposée entre le plateau avant du rotor et le roulement du flasque avant du stator de l'alternateur de la figure 1 - la figure 3 représente, en coupe axiale, l'entretoise à collet disposée entre le roulement du flasque avant du stator et le ventilateur de l'alternateur de la figure 1 ;; la la figure 4 représente une coupe générale axiale d'un autre type d'alternateur selon l'invention, également destiné à l'alimentation électrique des véhicules automobiles, cet alternateur comportant trois entretoises à collet - la figure 5 représente, en plan, la troisième entretoise à collet de l'alternateur de la figure 4, c'est-à-dire celle qui est interposée entre le ventilateur et la poulie dudit alternateur ; - la figure 6 représente une coupe selon VI-VI de la figure 5. En se référant aux figures 1 à 3, on voit que l'alternateur selon l'invention est constitué d'une couronne de stator I entourée d'un flasque avant 2 et d'un flasque arrière 3. Avec le stator coopère un rotor solidaire d'un arbre de rotor 4. Le rotor est constitué de deux plateaux 5 perpendiculaires à l'arbre 4, les plateaux 5 étant sensiblement identiques et comportant à leur périphérie des dents polaires axiales 6. L'espacement entre les plateaux 5 est maintenu grâce à un noyau 7 qui entoure la zone centrale de l'arbre 4. La zone centrale de l'arbre 4 est cannelée ou striée, ce qui permet un positionnement du noyau 7 sur l'arbre 4 par emmanchement à force.Dans l'espace compris entre les plateaux 5, le noyau 7 et les dents 5, on a disposé le bobinage de rotor 8, qui est alimenté électriquement grâce à la bague collectrice 9 disposée sur l'arbre 4 au droit du flasque arrière 3. La bague 9 coopère avec un dispositif porte-charbons 10. Les plateaux 5 du rotor sont fixés de part et d'autre du noyau 7 par refoulement de l'acier, dont ils sont constitués, dans des gorges 13 ménagées de part et d'autre de la partie striée ou cannelée, sur laquelle est fixé le noyau 7. Cette opération de sertissage des plateaux sur l'arbre de rotor s'effectue en appliquant de part et d'autre du rotor une force importante pour assurer une parfaite cohésion entre les différentes pièces du rotor puis en refoulant le métal de la zone centrale des plateaux dans les gorges 13. L'arbre 4 du rotor est supporté, de part et d'autre de l'ensemble 5-7, par deux roulements 11 et 12 portés chacun respectivement par les flasques 3 et 2. Une entretoise à collet 14 est interposée entre le plateau avant 5 du rotor et le roulement 12. Une deuxième entretoise à collet 15 est interposée entre le roulement 12 et la zone centrale d'une roue de ventilateur 16 disposée sur l'arbre-4, à l'extérieur et en avant du flasque 2. Une poulie 17 est placée en avant du ventilateur 16 et les éléments 14, 12, 15, 16 et 17 constituent un empilement qui est serré contre le plateau avant 5 au moyen de l'écrou 18 qui coopère avec un filetage approprié pratiqué au bout de l'arbre 4. Le ventilateur 16 et la poulie 17 sont clavetés sur l'arbre 4 grâce à une clavette 19. Le serrage réalisé grâce à l'écrou 18 met en appui la zone périphérique 14a de l'entretoise 14 contre le plateau 5. Cette zone périphérique 14a s'appuie contre une zone du plateau 5, qui n'a pas été perturbée par le refoulement de matière dans la gorge 13. Etant donné que le noyau 7 a été prépositionné sur l'arbre 4,on peut considérer que la face avant du plateau avant 5 est positionnée par rapport à l'arbre 4 et que, par conséquent, ltentretoise à collet 14 vient en appui contre une face parfaitement positionnée par rapport à l'arbre 4 du rotor.Au moment du serrage par l'écrou 18,la cage intérieure du roulement 12 vient en appui contre l'extrémité 14b de l'entretoise 14 et cette cage intérieure est enserrée entre feRrémitX 14b et l'extrémité 15b de l'entretoise à collet 15. La bordure périphérique 15a de l'entretoise à collet 15 vient en appui contre la zone centrale de la roue de ventilateur 16, qui est elle-mame en appui contre la poulie 17, l'empilement étant maintenu avec une force d'environ une tonne par le serrage de l'écrou 18. Sous cette force de serrage, les entretoises à collet 14 et 15 sont susceptibles de se déformer légèrement ce qui constitue un élément favorable à deux points de vue d'une part, on réalise ainsi un frein d'écrou évitant le desserrage de 11 écrou 18 et d'autre part, on maintient le roulement 12 entre deux entretoises à déformation élastique, ce qui améliore son positionnement et sa longévité tout en diminuant son bruit de fonctionnement.On voit que cette façon de procéder permet d'éviter la présence d'un épaulement pour assurer le positionnement des éléments soumis au-serrage de l'écrou 18. On peut donc tronçonner l'arbre 4 dans une barre de métal, sans entre obligé de procéder à un décolletage pour obtenir un épaulement. La réalisation selon l'invention est donc beaucoup plus économique. Les figures 4 à 6 représentent un autre mode de réalisation d'un alternateur selon l'invention. Dans cette réalisation, l'alternateur est constitué d'une couronne de stator 21 entourée d'un flasque avant 22 et d'un flasque arrière 23. Dans les flasques 22 et 23 tourillonne un arbre de rotor 24, sur lequel on a fixé deux plateaux 25 dont la réunion constitue le rotor proprement dit. Les plateaux 25 comportent sur leur périphérie des dents polaires axiales 26 et dans leur zone centrale un demi-noyau 27. Lorsque les deux plateaux 25 sont mis en vis-à-vis, les deux deminoyaux 27 viennent en appui l'un contre l'autre, ce qui délimite, entre les plateaux 25, les demi-noyaux 27 et les dents 26, un espace où est logé le bobinage de rotor 28. Le bobinage 28 est sup pttepar des attaches 28a solidaires de talons d'accrochage qui sont engagés dans les encoches du stator. Le bobinage 28 est donc supporté par le stator et les attaches 28a passent entre les extrémités des dents 26. Le plateau arrière 25 est serti sur l'arbre 24 par refoulement du métal de sa zone centrale dans une gorge 33, après que le demi-noyau 27 ait été positionné sur l'arbre 4 par emmanchement à force sur une zone striée ou cannelée dudit arbre 4.Le positionnement du plateau avant 25 s'effectue en appliquant ledit plateau contre le plateau arrière prépositionné. L'arbre 24 du rotor est supporté dans les flasques 22 et 23 par des roulements 32 et 31 respectivement.Entre le plateau avant 25 du rotor et le roulement 32, on a interposé une entretoise à collet 34 identique à l'entretoise 14 décrite dans la première; re variante. Sur l'arbre 24 se trouve disposée, en avant et à l'extérieur du flasque 22, une roue de ventilateur 36 et une poulie d'entraînement 37. Une entretoise à collet 35 est interposée entre le roulement- 32 et la roue de ventilateur 36 ; ltentretoise 35 est identique à l'entretoise 15 de la première variante. Entre la roue de ventilateur 36 et la poulie 37, on a interposé une troisième entretoise à collet 40.L'ensemble des éléments plateau avant 25, 34, 32, 35, 36, 40 et 37 est serré contre le plateau arrière 25 du rotor au moyen de l'écrou 38. La poulie 37 et la roue de ventilateur 36 sont clavetées sur l'arbre 24 au moyen d'une clavette non représentée sur le dessin mais identique à la clavette 19 de la première variante ;il est donc nécessaire de laisser un passage pour la clavette dans la zone de l'arbre 24, qui est recouverte par l'extrémité 40b de l'entretoise 40.La forme adoptée pour l'extrémité 40b de l'entretoise 40 est représentée en détail sur la figure 5 : on voit que la section de l'extrémité 40b n'est circulaire, pour entourer l'arbre 24, que sur un certain angle et que, dans deux zones diamétralement opposées désignées par 40c, l'extrémité 40b présente des méplats éloignés de l'arbre 24, ce qui ménage un passage suffisant pour la clavette assurant la solidarisation de la poulie 37 et de la roue de ventilateur 36 avec l'arbre 24. Lorsque l'on réalise le serrage de l'écrou 38, l'empilement de toutes les pièces comprises entre le plateau arrière 25 du rotor et ledit écrou 38 s'effectue en prenant appui sur le plateau arrière 25. Par ailleurs, sous l'effort de serrage dd à l'écrou 38, les entretoises 34, 35 et 40 sont susceptibles de déformation élastique de sorte que d'une part on réalise un frein d'écrou et d'autre part, on assure un positionnement élastique du roulement 32, avec les mimes avantages que précédemment indiqué. Il est bien entendu que les modes de réalisation ci-dessus décrits ne sont aunement limitatifs et pourront donner lieu à toutes modifications désirables, sans sortir pour cela du cadre de l'invention ; en particulier l'entretoise à collet peut comporter une partie cylindrique et une partie tronconique non prolongée radialement par une rondelle. REVEND I CATI ON S 1 - Machine électrique tournante et, en particulier, alternateur pour l'alimentation électrique des véhicules automobiles, cette machine comportant d'une part un rotor constitué de deux plateaux montés perpendiculairement sur un arbre de rotor, les deux plateaux comportant à leur périphérie des dents parallèles à 11 axe et décalées circonférentiellement, ltun au moins des plateaux étant solidarisé axialement avec l'arbre de rotor, et d'autre part, un stator comportant un flasque ------------------- avant et un flasque arrière porteurs chacun d'au moins un palier qui supporte l'arbre de rotor, le roulement du flasque avant du stator étant positionné longitudinalement par rapport à l'arbre du rotor par serrage axial, caractérisE par le fait qu'entre le palier du flasque avant et le plateau du rotors qui en est le plus proche, est interposée une entretoise à collet élastique dont le collet entoure l'arbre du rotor, la périphérie dudit collet s'appuyant sur ledit plateau du rotor au moins dans une zone non adjacente à l'arbre de rotor. 2 - Machine selon la revendication 1, qui comporte, à l'extérieur du stator et en avant du flasque avant dudit stator, un ensemble tournant solidaire de l'arbre de rotor et constitué d'un ventilateur et d'une poulie, caractérisée par le fait qutune deuxième entretoise à collet est interposée entre le roulement du flasque avant du stator et ledit ensemble tournant. 3 - Machine selon lune des revendications I ou 2, caractérisée par le fait que le collet de l'une au moins des première et deuxième entretoises se prolonge radialement par rapport à l'axe de l'entretoise sous la forme d'une rondelle. 4 - Machine selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisée par le fait que la deuxième entretoise à collet est interposée entre le roulement du flasque avant du stator et le ventilateur de l'ensemble tournant. 5 - Machine selon la revendication 4, caractérisée par le fait que la deuxième entretoise à collet s'appuie par son collet sur le ventilateur de l'ensemble tournant et par son autre extrémité sur le roulement du flasque avant de stator. 6 - Machine selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisée par le fait qu'une troisième entretoise à collet est interposée entre le ventilateur et la poulie de l'ensemble tournant, ladite troisième entretoise s'appuyant par son collet sur le venti lateur et par son autre extrémité sur la poulie. 7 - Machine selon la revendication 5, caractérisée par le fait que la troisième entretoise à collet a une section dont au moins une partie n'est pas circulaire, de façon à ménager un logement pour le passage d'une clavette destinée au clavetage de l'ensemble tournant -sur l'arbre du rotor. 8 - Machine selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée par le fait que le plateau du rotor qui est le plus proche du flasque avant est serti sur l'arbre du rotor par refoulement de matière dans une gorge dudit arbre. 9 - Machine selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée par le fait que les deux plateaux du rotor sont espacés grâce à un noyau cylindrique emmanché à force sur l'arbre du rotor entre les deux plateaux. 10 - Machine selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée par le fait que les deux plateaux du rotor sont solidaires chacun d'un demi-noyau disposé autour de l'arbre du rotor, l'espace des deux plateaux étant réalisé par la mise en appui des deux demi-noyaux.