Brevet FR2469812A1 — publié le 19810522

L'invention concerne un dispositif pour la fixation de bagues collectrices sur des pièces tournantes, en particulier sur l'arbre du rotor des gdnératrices à pales à griffes des véhicules à moteur. On contact déjà des dispositifs de ce genre, dans lesquels la douille porte-bagues collectrices s'appuie sur toute sa longueur, par ajustage serré, sur la pièce tournante (DE-OS 25 39 091). Cette disposition permet une fixation stable des bagues collectrices sur la pièce tournante, et une mise simple en contact qui satisfont en outre aux exigences d'un service dur dans un véhicule à moteur.Dans cette disposition, il ntest cependant pas possible d'éviter, lors de l'emmanchement par pression de la douille sur la pièce tournante et après cet emmanchement, l'application, sur les bagues collectrices, de forces radiales considdribless, qui devraient cependant être maintenues aussi faibles que possible, quand les bagues collectrices sont en un matériau fragile, par exemple le graphite ou un métal fritté. Dans ce but, les dispositions de l'état actuel de la technique prévoient de bloquer en position les bagues collectrices sur la douille, par un assemblage par frottement et/ou géométrique, grtce à des bagues de serrage agissant dans le sens axial (DE-OS 28 08 347). Cette disposition exige cependant des pièces sup- plémentaires et, le cas échéant, une opération de fabrication supplémentaire, quand les bagues de serrage ne sont pas emmachées par pression sur la douille en mQme temps qu'on opère l'emman- chement de la douille sur la pièce tournante. On connait en outre un dispositif dans lequel les bagues collectrices en graphite sont garnies d'un rev8tement métal lique, qui absorbe les contraintes tangentielles qui se créent du fait de l'emmanchement par pression des bagues collectrices sur la pièce tournante, ou en raison d'un balourd aux grandes vitesses de rotation. Dans une autre méthode de l'état actuel de la technique, les bagues collectrices en graphite sont assemblées à la pièce tournante uniquement par collage, sans pièces mStalç liques emmanchées. Le dispositif selon l'invention prévoit que la douille n'est ajustée par un ajustement serré à la pièce tournante que dans des zones disposées axialement à c8té des bagues col- lectrices, les autres zones de la douille étant formées de telle sorte que les contraintes provoquées par l'ajustement serré dans la douille ne puissent être transmises sous la forme de forces radiales aux bagues collectrices que dans une mesure extrêmement diminuée. Ce dispositif présente par rapport à l'état actuel de la technique, l'avantage que l'on peut avoir, meme si on utilise des bagues collectrices en un matériau fragile, un assemblage à ajustement serré, pouvant résister à toutes les contraintes en cours de marche, entre la douille et la pièce tournante, et ce, sans que les bagues collectrices ne soient soumises à des contraintes exagéres, ou bien qu'il ne soit nécessaire d'avoir des bagues de serrage supplémentaires destinées à serrer en position, dans le sens axial, les bagues collectrices sur la douille. Simultanément, il est possible d'atteindre un centrage sans jeu entre les bagues collectrices et l'axe de la génératrice. On trouvera plus loin et dans la description ciaprès d'autres modifications avantageuses de l'invention. Une réalisation particulièrement avantageuse relie les zones du dispositif serré de la douille avec la ou les zones portant les bagues collectrices, grâce à des tronçons de paroi réducteurs de contrainte. Dans ce cas, les zones de la douille portant les bagues collectrices peuvent elles-mêmes être suffisamment rigides pour maintenir les bagues collectrices dans la position axiale prescrite. Les tronçons de paroi réducteurs de contrainte peuvent être formés par une déformation de la douille sans en vement de copeaux, par exemple grâce à des moulures, ou bien au moyen de déformations par enlèvement de copeaux, par exemple par une ou plusieurs rainures annulaires aménagées dans la douille. Les rainures annulaires peuvent alors présente entre elles une distance axiale très faible, et partir alternativement de la surface latérale extérieure du cylindre et de la paroi intérieure de la douille. On peut aussi obtenir une réduction des contraintes, ou bien on peut aider à la réduction des contraintes obtenue grâce à des tronçons de paroi de transition convenablement réalisés, si les zones de la douille supportant les bagues collectrices présentent une épaisseur de paroi plus faible, et, par référence aux forces radiales, une courbe caractéristique d'élasticité plus plate que les zones à ajustement serré de la douille. Grâce à la diminution de l'épaisseur de la paroi, il est possible de créer entre la douille et la pièce tournante un passage annulaire qui sera, d'une manière avantageuse, rempli d'une substance présentant un module d'élasticité peu élevé Ce dernier amortit les oscillations des bagués collectrices, oscillations provoquées, en cours de marche, par le balourd des bagues.La substance introduite entre la douille et la pièce tournante peut aussi, d'une manière avantageuse , présenter des propriétés d'isolant électrique, et donc faciliter l'amenée du courant aux bagues collectrices. De plus, il est possible, de cette manière, de protéger les points de contact contre la corrosion. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés, qui représentent des exemples de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels - la figure 1 présente le rotor d'une génératrice à pôles à griffes destinée à des véhicules à moteur, avec un premier exemple de réalisation de la fixation de bagues collectrices selon l'invention - la figure 2 présente en détail des pièces de la figure 1, fortement agrandies - les figures 3 à 6 présentent les dispositifs de fixation de bagues collectrices selon les exemples d'application 2 à 5 chaque vue étant en coupe et agrandie. Le rotor selon la figure 1 possède un arbre il, sur lequel sont fixés un noyau polaire 12 et deux roues 13 et 14 de p8les à griffes, entre lesquelles se trouve un bobinage d'excitation 15. La puissance d'excitation est amenée au bobinage d'excitation par l'intermédiaire de balais frottant non représentés et de deux bagues collectrices 16 et 18, lesquelles sont fixées sur l'arbre 11 d'une manière qui sera décrite plus en détail ci-après, et qui sont reliées au bobinage d'excitation 15 par l'intermédiaire de fils de raccordement 20 et 22. La fixation des bagues collectrices 16 et 18 sur l'arbre 11 est assurée par une douille-24 en tôle apte à l'emboutissage, tout d'abord assemblée aux bagues collectrices, puis emmanchée par pression sur l'arbre. La douille 24 possède dans ce but deux zones terminales 26 (figure 2), dont le diamètre intérieur dl est tel, par rapport au diamètre de l'arbre 11, que l'on obtient, pour tous les écarts de tolérance, un ajustement serré, qui assure, quelles que soient les contraintes survenant en cours de marche, une assise solide de la douille 24 sur l'arbre 11. Les zones terminales 26 sont liées par l'intermédiaire de tronçons de paroi 28 réducteurs de contrainte, exécutés sous la forme de moulures circulsires, liées à une zone intermédiaire 30 de la douille 24, laquelle zone porte les bagues collectrices 16 et 18. 'a zone intermédiaire 30 a un diamètre intérieur d2 tel par rapport au diamètre de l'arbre 11, qu'il se crée dans tout le domaine de tolérances, et meme dans les cas extrêmes un léger serrage entre la zone intermédiaire 30 et l'arbre 11. Lors du montage des bagues collectrices 16 et 18 sur la douille 24, cette dernière n'est tout d'abord pas encore garnie de la moulura 28 sur son extrémité du côté de l'emmanchement, de sorte que les bagues collectrices 16 et 18 peuvent être emmanchées sans difficulté jusqu'à la zone intermédiaire 30 de la douille 24. Bulles sont alors reliées à la douille d'une manière telle qu'aucune force radiale importante n'est exercée sur les bagues collectrices 16 et 18. Cet assemblage peut être obtenu par exemple par collage, par brasage ou par un emmanchement sous pression si les pièces sont convenablement ajustées.Dans ce dernier cas, il est cependant recommandé de veiller à ce que la douille 24 possède dans sa zone intermédiaire 30 et par référence aux forces radiales, une ligne caractéristique d'élas ticité qui soit suffisamment plate, les tolérances de la zone intermédiaire 30 étant telles que le diamètre de cette zone intermédiaire 30 ne soit an aucun cas inférieur à celui de l'arbre 11. C'est après la fixation des bagues collectrices 16 et 18 sur la douille 24 qu'est formée la moulure 28 du côté emmanchement, cette formation étant réalisée par exemple par le fait que la douille possède, à l'emplacement de cette moulure, un tronçon de paroi affaibli, lequel peut se déformer, lors de la compression de la douille, pour donner la moulure. Les deux moulures 28 peuvent aussi être formées de cette manière après que les bagues collectrices ont été fixées sur la douille. Le composant ainsi préfabriqué est emmanché alors par pression sur l'arbre 11. Lors de cette opération, les moulures 28 empêchent les contraintes tangentielles créées lors de leemmanchement par force dans les zones 26 de se propager jusqu'à la zone inter médiaire 30,- au risque dans cette zone, d'appliquer sur les bagues collectrices des forces radiales.Les moulures 28 protègen la zone intermédiaire 30 de la douille 24 contre des contraintes tangentielles de ce genre, de selle sorte qu'il est possible de fixer d'une manière stre sur l'arbre 11 et sans risque de rupture meme des bagues collectrices en un matériau fragile. La mise en contact des bagues collectrices 16 et 18 dépend du dispositif utilisé pour leur fixation sur l'arbre 11. Dans l'exemple de réalisation selon les figures 1 et 2, la douille 24 sert, comme il est courant, à évacuer le courant électrique de la bague collectrice 18, laquelle est en contact métallique avec cette douille, qui est intérieurement isolée de l'arbre Il par un revatement 32 isolant électrique La douille 24 possède à une extrémité une bride 34 garnie de deux encoches 36 et 38, dor l'une, l'encoche 36, sert de plot à fourche pour le fil de raccordement 22 de la bague collectrice 18 L'encoche 38 assure le guidage du fil de raccordement 20, qui est soudé directement à l'autre bague collectrice 16, dans une encoche 42 aménagée dans un épaulement dirculaire 40.La douille 24 porte à l'extérieur une deuxième couche isolante 44, qui va jusqueenB dessous de la bague collectrice 16 et isole cette dernière de la douille 24 et de l'autre bague collectrice 18. Dans l'exemple de réalisation selon la figure 3, une douille 50 possède une zone unique 52 à ajustement serré, zone reliée à une zone 56 de la douille, zone portant les bagues collectrices 16 et 18, par l'intermédiaire d'un tronçon de paroi 54 réducteur de contrainte et réalisé sous la forme d'une moulure4 Cette dernière zone possède une paroi moins épaisse que celle de la zone 52 à ajustement serré et elle est dimensionnée de telle sorte qu'il y ait entre elle et l'arbre 11 un passage annulaire 58.Le passage annulaire 58 est empli d'une matière plas- tique 60, qui possède un faible module d'élasticité et qui amortit le système oscillant formé de la zone 56 de la douille 50 et des bagues collectrices 16 et 18, de telle sorte que les bagues collectrices, en cours de marche, ne puissent conduire à des oscillations ayant une influence négative sur le transfert parfait du courant électrique0 la matière plastique 60 peut être formée dans le pas sage annulaire 58 par injection ou par mous sage, ou bien il est possible de la mettre en place dans le passage annulaire 58 sous la forme d'un élément préfabriqué et de forme bien déterminée, en l'y fixant en position grâce à des moyens convenables.L'opération d'injection ou de moussage après-coup de la matière plastique dans le passage annulaire 58 est recommandée quand les fils de raccordement arrivent aux bagues collectrices à travers l'arbre 11, auquel cas la matière plastique mise en place après-coup peut simultanément servir d'isolant et de moyen de fixation, résistant aux secousses, des fils de raccordement. La fabrication du composant préfabriqué comprenant la douille et les bagues collectrices est plus simple que dans la réalisation selon la figure 1, car il n'est plus nécessaire de réaliser après-coup la deuxième moulure.La disposition à une seule moulure peut cependant être aussi prévue quand la douille, comme c'est le cas dans l'exemple de réalisation selon les figures 1 et 2, s'appuie directement sur l'arbre il dans la zone intermédiaire portant les bagues collectrices, et ce, sans insertion d'une matière plastique. L'exemple de réalisation selon la figure 4 présente une douille 60 garnie de plusieurs rainures annulaires 62 et 64, qui sont disposées axialement les unes à côté des autres et qui partent alternativement de la surface latérale extérieure et de la paroi intérieure de la douille et qui forment une zone de paroi 66, pouvant subir une déformation élastique, et qui relie une zone 68 à paroi épaisse et à ajustement serré à une zone intermédiaire 70, présentant une épaisseur de paroi plus faible, et portant les bagues annulaires 16 et 18. Le dispositif de fixation selon la figure 5 se rapproche de celui de la figure 3 sauf qu'une zone 74 à ajustement serré d'une douille 76 est reliée, par l'intermédiaire d'une moulure 78 plus épaisse, à une zone 80 portant les bagues collectrices 16 et 18, la paroi de la zone à ajustement serré 74 n'étant pas plus épaisse, la zone 80 possédant une collerette 82, dirigée vers l'intérieur, formée après que le-passage annulaire entre. la zone 80 et l'arbre il est empli d'une matière plastique 84. La zone 74 à ajustement serré de la douille 76 est raidier un collet rabattu 86, dirigé vers l'extérieur. Le tronçon de transition 88j disposé entre la moulure 78 et la zone 80 de la douille 76, peut s'appuyer sans Jeu sur l'arbre 11, ou bien se trouver à une certaine distance de l'arbre. La figure 6 présente une disposition dans laquelle une douille métallique 90 possède une zone intermédiaire 92 portant les bagues collectrices 16 et 18 et deux zones 94, à ajustement serré, retournées de 1800 vers l'intérieur, les tronçons coudés 96 entre les zones-92 et 94 réduisant fortement les contraintes provoquées par l'ajustement serré dans les zones 94. REVENDICÂTIONS 10) Dispositif pour la fixation de bagues collectrices sur des pièces tournantes, en particulier sur des arbres de rotor de génératrices à piles à griffes destinés à des véhicules à moteur, avec une douille emmanchée par pression sur la pièce tournante, douille sur laquelle sont fixées les bagues collectrices, dispositif caractérisé en ce que la douille (24, 50, 60) n'est ajustée par un ajustement serré à la pièce-tournante (11) que dans des zones (26, 52, 68) disposées axialement à côté des bagues collectrices (16, 18), les autres zones de la douille étant formées de telle sorte que les contraintes provoquées par l'ajustement serré dans la douille ne puissent être transmises sous la forme de forces radiales aux bagues collectrices que dans une mesure extrOniement diminue. 20) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les zones à ajustement serré (26, 52, 68) de la douille sont reliées à la ou aux zones (30, 56, 70) portant les bagues collectrices (16, 18) par l'intermédiaire de tronçons de paroi réducteurs de contrainte (28, 54, 66). 30) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les tronçons de paroi réducteurs de contrainte de la douille (24, 50) sont formés par des déformations obtenues sans enlèvement de copeaux, de préférence grâce à des moulures (28, 54). 40) Dispositif selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les tronçons de paroi réducteurs de con traite (28, 54) possèdent une épaisseur plus faible que l'épaisseur de paroi des zones à ajustement serré (26, 52) de la douille. 50) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les tronçons de paroi réducteurs de contrainte sont formés par une déformation de la douille (60) obtenus par enlèvement de copeaux, de préférence grâce à des rainures annulaires (62, 64). 60) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la ou les zones (56, 70) de la douille (50, 60) portant les bagues collectrices (16, 18) présentent une épaisseur plus faible que les zones à ajustement serré (52, 68) de la douille et par référence rades forces agissant dans le sens radial, une courbe caractéristique élastique plus plate que celle de ces zones (52, 68). 70) Dispositif selon l'une quelconque des revendications I à 6, caractérisé en ce que la ou les zones (30) de la douille (24) portant les bagues collectrices (16, 18) s'appuient sur la pièce tournante (11) au plus à l'aide d'un ajustement de transition. 80) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le diamètre intérieur des zones (56, 70) portant les bagues collectrices, de la douille (50, 60) est supérieur au diamètre extérieur de la pièce tournante (11) portant la douille. 90) Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le passage annulaire (58) se trouvant entre la douille (50) et la pièce tournante (11) est rempli deune substance présentant un module d'dlasticité peu élevé et de préférence, des propriétés d'isolant électrique. 100) Dispositif selon l'une quelconque des revendications i à 9, caractérisé en ce que la douille faite d'une tale apte à l'emboutissage, est revalue d'une couche isolante.