Brevet FR2440109A1 — publié le 19800523

La présente invention concerne.un procédé d'usinage de surfaces frontales bombées d'arbre d'induit de petites machines électriques, en particulier dans des appareils électroménagers tels que, par exemple, des batteurs-mixeurs, dans lesquels l'arbre d'induit entraRne l'appareil par l'intermédiaire d'un engrenage à vis sans fin. Le procédé suivant l'invention convient également pour des objets et des domaines d'utilisation comparables, par exemple pour des moteurs d'essuie- glace dans le génie automobile et pour l'usinage de paliers d'appui axial d'arbre d'induit de moteurs à induction de faible puissance dans les techniques d'en traRneQent, de mesure, de commande et de régulation. I1 est déjà connu de réaliser le palier d'appui axial de 11 arbre d'induit de moteurs électriques par l'intermédiaire de la surface frontale bombée de l'arbre et de disques d'appui plans, de butées ou de la surface frontale de vis réglables, ou analogues (modèle d'utilité allemand N0 6938587). Comme processus d'usinage, en ce qui concerne la surface frontale bombée, il est connu d'utiliser un procédé mettant en oeuvre une technique de découpage en combinaison avec un procédé de polissage. La réalisation de la microgéométrie nécessaire est difficultueuse et technologiquement complexe. D'autres procédés d'usinage, par exemple faisant partie de la technique du formage, sont coûteux et n'ont pas été utilisés jusqu'à présent pour l'usinage de surfaces frontales bombées d'arbre d'induit. On ónnatt déjà également un procédé permettant de former librement sur un boulon une bride ou tête qui est mise en contact de frottement dans des conditions contrôlées avec une autre pièce pouvant tourner par rapport au boulon. Une forme et une microgéométrie, en particulier une rugosité de surface, correspondant à des paliers lisses axiaux, ne peuvent pas être obtenues avec ce procédé (brevet allemand 2 429 806). L'invention a pour but, dans des paliers axiaux de l'arbre d'induit de petites machines électriques, en particulier dans des appareils électroménagers tels que, par exemple, des batteurs-mixeurs, de réduire la complexité technologique de l'usinage de surfaces frontales bombées d'arbre d'induit avec une microgéométrie et, en particulier, une rugosité de surface, correspondant à des paliers lisses axiaux, et de permettre en même temps l'absorption de forces axiales plus grandes. L'invention a pour objet de créer un procédé original permettant d'usiner des surfaces frontales bombées d'arbre d'induit dans de petites machines électriques, directement avec la microgéométrie de surface correspondant à des paliers lisses axiaux et avec une étendue radiale agrandie pour l'absorption de forces axiales. A cet effet, suivant l'invention, on utilise un processus de formage à chaud original, dans lequel l'énergie nécessaire est engendrée par le frottement entre l'extrémité de l'arbre d'induit et un élément de glissement associé résistant à l'usure, par exemple en métal dur, et dans lequel cette énergie est utilisée pour assurer une déformation plastique correspondant à la concavité sphérique de l'élément de glissement associé. Compte tenu des matériaux utilisés et des formes désirées, le cycle de formage du procédé suivant l'invention est caractérisé par les opérations suivantes : - rotation de l'arbre d'induit avec son extrémité à déformer à une vitesse angulaire déterminée et application d'une force de pression axiale contre l'élément de glissement associé fixe résistant à l'usure, par exemple en métal dur, - limitation temporelle de la phase d'application de pression et de la phase de formage qui la suit et immédiatement après la déformation plastique ou ultérieurement : - refroidissement de l'extrémité d'arbre déformée par la chaleur de frottement et par le refoulement, au moyen d'un agent de refroidissement adapté au matériau à déformer. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit et à l'examen du dessin joint qui en représente, à titre d'exemples non limitatifs, deux formes d'exécution. Sur ce dessin : - la figure 1 représente un palier axial suivant l'invention dans des batteurs-mixeurs à main - la figure 2 est une vue de détail du palier axial avec un disque d'appui plan - la figure 3 est une vue de détail du palier axial avec un disque d'appui concave, et - la figure 4 représente un dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention pour l'usinage du chmapignon d'appui. La figure 1 représente l'utilisation d'un palier axial usiné suivant l'invention dans un batteurmixeur à main pour usage domestique qui comprend un engrenage à vis sans fin 1 optimalisé au point de vue rendement et, en outre, de dimensionnement minimal pour ce qui concerne le module et le diamètre d'âme, par exemple, d'un module de 0,7 mm et d'un diamètre primitif de référence de 4 à 6 mm. La vis sans fin présente un appendice cylindrique 2 de 2,5 mm à 3 mm de diamètre et le champignon d'appui 3 formé par frottement selon le procédé suivant l'invention, champignon qui présente une microgéométrie correspondant à des paliers de glis sement axiaux et un diamètre extérieur d'environ 6 mm. En combinaison avec un disque d'appui 4 en acier ou en matière plastique, de préférence revêtu d'un lubrifiant solide tel que, par exemple, un matériau composite contenant du polytétrafluoroéthylène (PIFE), disque qui est supporté dans un châssis ou bottier 5, des forces axiales comprises dans une gamme de 4 kgp à 6 kgp, correspondant à une consommation du moteur électrique de 100 W à 160 W, peuvent être absorbées. Compte tenu de la direction d'action et des conditions d'accouplement, le dispositif peut également être réalisé à l'extrémité opposée de l'arbre. te palier axial décrit assure l'absorption séparée des forces axiales lors de l'utilisation de deux paliers radiaux lisses 6. Les figures 2 et 3 représentent des détails du palier axial. Les extrémités 7 et 8 de l'arbre d'induit sont réalisées sous la forme d'un champignon d-'ap- pui 3 qui s'applique contre le disque d'appui plan 4 ou contre un fisque d'appui concave 9 dans le châssis ou bottier. L'utilisation du procédé suivant l'invention pour l'usinage du champignon d'appui 3 s'effectue de préférence sur l'induit complètement fabriqué 12 (voir figure 4). Lors du formage à chaud par déformation par frottement d'un appendice d'arbre de 2,9 mm de diamètre contre l'élément de glissement associé 13 en métal dur résistant à l'usure, on utilise par exemple les paramètres de traitement suivants - Force axiale pendant l'échauffement et la déformation FA = 70 kgp, - Durée du cycle de formage 15 à 20 secondes, - Vitesse de rotation 5500 à 6000 tours par minute, - Agent de refroidissement : air immobile,et - matériau de l'extrémité d'arbre à déformer : CE 10 Al. La figure 4 représente la construction de principe du dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention. Un guidage 10 d'introduction de la force axiale FA destinée à assurer l'application sous pression et la déformation ainsi que des guidages Il assurant le mouvement de rotation re çoivent l'induit 12 et l'élément de glissement associé 13 en métal dur résistant à l'usure avec son logement 14. L'élément de glissement associé 13 résistant à 11 usure en métal dur présente sous forme de négatif le profil bombé du champignon d'appui 3, Un accouplement 15 et un dispositif d'entrainement 16 complètent le dispositif. REVENDICAUIONS 1) Procédé d'usinage de surfaces frontales bombées d'arbre d'induit dans de petites machines électriques, en particulier dans des appareils électroménagers, avec une microgéométrie et, notamment, une rugosité de surface, correspondant à des paliers lisses axiaux, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'on utilise un processus de formage à chaud original, dans lequel l'énergie nécessaire est engendrée par frottement entre l'extrémité de l'arbre d'induit et un élément de glissement associé résistant à l'usure, par exemple en métal dur, et en ce que cette énergie est utilisée pour assurer une déformation plastique correspondant à la concavité sphérique de l'élément de glissement associé, tandis qu'il est prévu une limitation temporelle de la phase d'application de pression et de la phase de formage qui la suit et tandis qu'on effectue immédiatement après que la déformation plastique est achevée ou ultérieurement, un refroidissement de la surface frontale d'arbre d'induit déformée par la chaleur de frottement et par refoulement dans un agent de refroidissement associé.