Brevet FR2468032A1 — publié le 19810430

1.- Linvention part d'un accouplement entre un système d'entraînement, notamment mun moteur de véhicule automno- bile, et un équipement annexe, not-mment un ventilateur d'un alternateur, accouplement comportant une partis d'accouplement c8té entralnerment, une partie de transmission et une partie d'accouplement c8té entrainé. Surtout dans les véhicules automobiles, une série d'équipements annexes, par exemple le générateur électri- que, le ventilateur du moteur à combustion interne, la pompe à eau et la pompe à huile, sont entra nés à la vitesse de rota- tion fortement variable du moteur à combustion interne, bien que pour un fonctionnement optimal de ces équipements, une vi- tesse de rotation constante serait souhaitable. Par les docu- ments DE-PS 20 53 263 et DE-OS 28 22 638, on conna t des accou- plements fonctionnant avec des masselottes centrifuges et qui, lorsqu'une gamme supérieure déterminée de vitesse de rotation est atteinte, diminuent le contact entre la partie de l'accou- plement c8té entra nement et la partie de l'accouplement c8té entraîné, et empochent ainsi que la vitesse de rotation de la partie de l'accouplement c8té entrainé continue à augmenter. Dans ces accouplements connus, les parties de transmission sont soumises à un frottement d'oZ il résulte une usure importante et une forte sollicitation thermique. Ces accouplements sont, de ce fait, sujets à des pannes et doivent être entretenus de façon régulière. L'invention a pour but d'éviter ces inconvé- nients et concerne à cet effet, un accouplement caractérisé en ce que la partie de transmission est constituée par un palier avec un moyen de lubrification, une portée de ce palier étant reliée avec la partie côté entraînement, tandis que son autre portée est reliée à la partie c8té entraîné. L'accouplement conforme à l'invention défini ci-dessus présente par rapport aux solutions connues l'avantage qu'un entretien pendant la durée de vie de cet accouplement n'est plus nécessaire. Du fait que l'équipement annexe n'est plus entra né à la vitesse de rotation maximale, la puissance d'entraînement nécessaire est réduite, ce qui a pour conséquence une amélioration avantageuse du rendement. Un autre avantage ré- side en ce que, du fait de la vitesse de rotation maximale plus basse du ventilateur et de la puissance d'entraînement nécessaire 2.- plus réduites par rapport aux dispositions classiques, on obtient une économie d'énergie. Dans le cas d'un entratnement avec des courroies trapézoïdales, un autre avantage est la durée de vie accrue des courroies. En outre, le niveau sonore est plus réduit que dans les dispositions connues. Enfin, du fait de l'accéléra- tion réduite de l'équipement annexe, la sollicitation du système d'entraînement est plus faible et ainsi la durée de vie de l'é- quipement annexe plus élevée. D'autres caractéristiques de l'invention per- mettent d'envisager d'autres formes avantageuses et des amélio- rations de l'accouplement défini ci-dessus. Notamment des équi- pements annexes existants peuvent être équipés à posteriori avec l'accouplement conforme à l'invention. L'invention va être expliquée plus en détail en se référant à des exemples de réalisation représentés sur les dessins ci-joints, dans lesquels: - la figure 1 représente en coupe un alterna- teur avec un premier exemple de réalisation de l'accouplement conforme à l'invention, - la figure 2 représente un second exemple de réalisation avec un palier radial, - la figure 3 représente un troisième exemple de réalisation avec un palier axial, - la figure 4 montre un exemple de réalisation de l'inventiorn en combinaison avec un ventilateur - tambour sur un générateur, - la figure 5 illustre une possibilité d'équi- pement à postériori, - la figure 6 est un graphique. Sur la figure 1 est représentée la coupe trans- versale d'un alternateur. Le bottier de ce générateur comprend côté entra nement, un flasque de palier 11 et côté bagues col- lectrices un flasque de palier 12. Sur le flasque de palier 11 côté entraînement, est formé un bras de support et/ou un bras oscillant 13. A l'aide de vis 14, un paquet de t8les de stator est bridé entre les flasques de palier 11 et 12. Dans les deux flasques de palier 11 et 12 sont placés des paliers 16 et 17 dans lesquels est monté un arbre de moteur 18. Le stator porte un enroulement de stator 19. A la suite de cet enrou- lement de stator 19 est branché un redresseur monté essentielle- ment sur un corps de refroidissement 20. L'arbre 18 du moteur porte un rotor 21 avec un enroulement d'excitation 22. les ex- trémités de cet enroulement d'excitation 22 sont raccordées aux bagues collectrices 23 montées également sur l'arbre 18 du moteur. Des balais de carbone guidés dans un support de balais 24 sont en liaison fonctionnelle avec les bagues collectrices 23. Le support de balais 24 est rassemblé en une unité consti- tutive avec un régulateur de tension 25. Sur l'arbre 18 et en dehors du bottier 11, 12 sont enfilées, côté entraînement, deux autres paliers à billes avec des bagues internes 26, 28 et des bagues externes 27, 29. En outre, l'arbre 18 porte une poulie 31. Entre la bague interne 32 du palier 16 et la bague interne 28, entre la bague interne 28 et la bague interne 26, ainsi qu'entre la bague interne 26 et la poulie 31, sont respectivement insérées des bagues entre- toises 33. A l'aide d'un écrou 34, la poulie 31, les bagues en- tretoises 33 et les bagues internes 26 et 28, sont serrées con- tre la bague interne 32 du palier 16. Par l'intermédiaire des billes 35 les bagues externes 27, 29 sont à priori susceptibles de tourner librement. Sur les bagues internes 27, 29 est placée une roue de ventilateur 36. L'une des deux bagues externes,de préférence la bague externe 29 tournée vers le palier 16, est montée à la presse dans le moyeu de la roue de ventilateur 36. L'autre bague externe 27 est alors disposée de façon à pouvoir coulisser axialement dans le moyeu de la roue de ventilateur 36. I moyeu de la roue de ventilateur 36 sert ainsi de support pour les bagues externes 27 et 29. A l'aide d'un élément élas- tique 37, qui prend appui sur la bague externe 29, les deux ba- gues externes 27 et 29 sont sollicitées à l'écartement. L'effort avec lequel ces deux bagues externes 27 et 29 sont ainsi solli- citées à l'écartement est entre autre réglable à l'aide de l'é- paisseur de la bague entretoise 33a disposée entre les bagues internes 26 et 28. Dans le premier exemple de réalisation re- présenté, l'élément élastique 37 est réalisé par deux ressorts à coupelles dont l'un s'applique par son bord externe sur la bague externe 29 et l'autre par son bord externe sur la bague externe 27, tandis que ces deux ressorts s'appliquent l'un sur l'autre par leurs bords internes. Entre la bague externe 27 susceptible de coulisser et le moyeu de la roue de ventilateur 36, est inséré avantageusement, un anneau torique 38. 3.- L'accouplement conforme à l'invention a pour effet que la roue de ventilateur 36 qui aspire l'air de refroi- dissement à travers le générateur, est entra née, non pas direc- tement, mais avec le couple de frottement du palier 26/35/27 et 28/35/29. Lorsque l'arbre 18 du moteur commence à tourner, la roue de ventilateur 36 commence également progressivement à tourner. Si la vitesse de rotation nw de l'arbre 18 du moteur reste faible et constante, la roue de ventilateur 38 atteint après un court laps de temps cette vitesse de rotation nw de l'arbre 18 du moteur. Jusqu'à une valeur maximale n1, qui est susceptible d'être prédéterminée essentiellement par les cons- tantes des ressorts en coupelles 37 et la largeur de la bague entretoise 33a, la roue de ventilateur 36 tourne alors en syn- chronisme avec l'arbre 18. Cette valeur n1 de la vitesse de ro- tation est déterminée par le couple M essentiellement constant, nécessaire pour surmonter le frottement du palier à billes. Si maintenant la vitesse de rotation nw de l'arbre 18 continue à s'élever au-delà de la valeur prédéterminée n1, la vitesse de rotation rnL de la roue du ventilateur 36 ne continue à s'tle- ver que de façon insignifiante. Sur le graphique de la figure 6, est représenté le couple E nécessaire pour surmonter le frotte- ment du palier, ainsi que l'évolution du couple M, utilisé pour l'entra nement du ventilateur. Pour la valeur précitée n1 de I vitesse de rotation, les deux couples sont de même valeur, c'est- à-dire que M= ML = M. On peut en conséquence dans une gamme de vitesses 0 nw - n1 parler d'un fonctionnement synchrone, pour lequel nI nw et ML = MK, et pour des vitesses de l'arbre du moteur nw> n1 d'un fonctionnement asynchrone, pour lequel nL nw et > MK. Comme élément élastique 37 on peut au lieu des ressorts à coupelles, utiliser par exemple un ressort ondulé ou bien un ressort hélicoïdal ou bien un autre élément analogue. Avec de tels éléments on peut égalementpar le choix des cons- tantes élastiques, déterminer la vitesse de rotation jusqu'à laquelle la roue 36 du ventilateur tournera en synchronisme avec l'arbre 18. Comme les paliers à billes 26, 27; 28, 29 pour une vitesse de rotation constante de l'arbre 18 du moteur ne tournent pas Jusqu'à la vitesse limite précitée, et au-dessus de cette vitesse limite, la vitesse de rotation des paliers à billes c'est-à-dire la vitesse de rotation de la roue de venti- 4- e- 2468032 lateur 36 est en permanence plus petite que la vitesse de la rotation de l'arbre 18, les paliers à billes 26, 27; 28, 29 peu- vent résister à la sollicitation résultant des pertes par frot- tement plus élevées des paliers à billes. Si l'on souhaite une valeur limite plus élevée pour la vitesse de synchronisme de la roue de ventilateur 36, on peut obtenir ce résultat grâce aux dispositions déjà décrites par un "branchement en parallèle" de plusieurs paliers entre l'arbre 18 du moteur et la roue de ventilateur 36, ou bien à l'aide d'un dispositif à courant de Foucault. Un tel dispositif à courant de Foucault est re- présenté sur la figure 2. Sur la figure 2a un anneau d'aimant permanent 41 est disposé de façon telle sur la poulie 31 qu'il se situe avec un entrefer réduit en face de la partie en forme de disque de la roue de ventilateur 36. Pour une vitesse de ro- tation plus élevée, la poulie 31 a tendance a entrainer la roue de ventilateur 36 de façon en soi connue. Sur la figure 2b un anneau aimanté 42 revêtant la forme d'une enveloppe cylindrique circulaire est disposé dans la poulie 31. Cet anneau magnétique 42 est susceptible de tourner sur le moyeu de la roue de ventila- teur 36 avec interposition d'un faible entrefer. Dans les exemples de réalisation selon les fi- gures 1 et 2, la partie côté entraînement est constituée par l'arbre 18 du moteur et les bagues internes 26 et 28, la partie de transmission par les bagues internes 26 et 28 t les billes et les bagues externes 27 et 29, tandis que la partie de l'accouplement c8té entraîné est constituée par les bales ex- ternes 27 et 29 et le moyeu de la roue de ventilateur 36. Les portées de roulement nécessairement obliques des paliers à bil- les 26, 27; 28, 29 sont réalisées ici par des paliers à billes obliques en soi connus. Dans le cas de l'exemple de réalisation selon la figure 3, on utilise comme partie de transmission un palier axial à action bilatérale. Les fonctions des bagues internes 26 et 28 sont assumées par les bagues circulaires 126 et 128, les fonctions des bagues externes 27, 29, par les bagues circulaires 127 et 129. Dans l'exemple de réalisation, les bagues 127 et 129 sont d'une seule pièce et sont reliées avec la partie côté entra né 136. L'accroissement du frottement est en principe réa- lisé à nouveau par un ressort à coupelles agissant comme élément Elastique 137. Mais, dans le cas du troisième exemple de réa- lisation, le ressort à coupelles 137 prend appui sur une partie solidaire de l'arbre 118 du moteur et presse la bague circulaire 128 sur le palier axial 126, 127, 128, 129. Dans le cas de cet exemple de réalisation également, d'autres dispositions telles que par exemple un entra nement à courant de Foucault, sont pos- sibles. Dans l'exemple de réalisation selon la figure 4, est représenté un ventilateur - tambour monté sur le c8té bagues collectrices d'un générateur. Les parties constitutives identi- ques à ce lles du premier exemple selon la figure 1, sont affec- tées des mêmes références. Comme paliers 26 à 29 sont utilisés des paliers à billes à rainures. Le ventilateur-tambour 236 tourne dans un bottier de ventilateur 43 vissé sur le flasque de palier 12 du générateur côté bagues collectrices. Le ventila- teru-tambour est d'un type de construction en soi connu, et il n'y a pas lieu de le décrire plus en détail. Pour mun refroi- dissement supplémentaire du moyeu du ventilateur-tambour 236 et donc des paliers 26 à 29, d'autres ailettes de ventilateur 44 peuvent être prévues. Dans les exemples de réalisation des figures 1 à 4, ont été uniquement indiqués comme paliers, des paliers à billes dans lesquels les bagues servent de portées. Bais l'in- vention peut être également réalisée à l'aide d'autres types de paliers, par exemple avec des paliers à aiguilles. Il est en outre possible, au lieu de paliers à billes à rouleaux ou à aiguilles, d'utiliser des paliers à glissement, par exemple des paliers frittés. Enfin, pcur chacun des exemples de réali- sation, des paliers de type différents peuvent être utilisés. Sur la figure 5 est représentée une possibilité d'équipement à postériori, dans laquelle est utilisé Lun palier à billes et à aiguilles de série. Un tel équipement à posteriori peut tre monté sur des arbres de moteurs 18 existants, et com- porte uniquement les trois parties-roue de ventilateur 36, pou- lie 31 et paliers à billes à rainures 326. 6.- REVEND I C AT I 0 N S 1.- Accouplement entre un système d'entralne- ment, notamment un moteur de véhicule automobile, et un équipe- ment annexe, notamment un ventilateur d'urn alternateur, accou- plement comportant une partie d'accouplement coté entraînement, une partie de transmission et une partie d'accouplement c8té entra né, accouplement caractérisé en ce que la partie de trans- mission est constituée par un palier (26, 27; 28, 29; 126, 127; 128, 129) avec un moyen de lubrification, une portée de ce pa- lier (26, 28; 126, 128) étant reliée avec la partie c8té en- tra nement (18, 118) tandis que son autre portée (27, 29; 127, 129) est reliée à la partie c8té entra né (36, 136). 2.- Accouplement selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que l'une des portées (26, 28) est une bague interne tandis que l'autre portée (27, 29) est une bague externe d'un palier radial. 3.- Accouplement selon la revendication 2, ca- ractérisé en ce que le palier (26, 27, 28, 29, 35) revêt la forme d'un palier oblique disposé en 0 constitué de deux pa- liers alignés, une partie (37) sollicitée élastiquement en pres- sion étant disposée entre la première bague externe (27) et la seconde bague externe (29). 4.- Accouplement selon la revendication 29 ca- ractérisé en ce que le palier (26 à 29, 35) est constitué par deux paliers à billes à rainures disposés l'un à coté de l'autre, une partie (37) sollicitée élastiquement en pression étant dis- posée entre la première bague externe (27) et la seconde bague externe (29). 5.- Accouplement selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'une bague entretoise (33) est insérée entre les deux bagues internes (26, 28). 6.- Accouplement selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que l'une des deux ba- gues externes (27) est susceptible de coulisser axialement dans son support (36). 7.- Accouplement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'une des portées du palier (126, 128) et l'autre portée du palier (127, 129) sont des parties consti- tutives d'un palier axial. 8.- Accouplement selon la revendication 7, 7- 8 2468032 caractérisé en ce que le palier axial (126, 127, 128, 129) est subdivisé en deux paliers individuels avec une seconde por- tée commune (127, 129) en face de laquelle se trouve chacune des premières portées (126, 128), tandis qu'entre l'une des premières portées (128) et l'ensemble associé à la partie côté entraînement (118) est disposée une partie (137) sollicitée élastiquement en pression. 9.- Accouplement selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que la partie élastique D (37,.137) est un ressort à coupelles. 10.- Accouplement selon la revendication 9, ca- ractérisé en ce que le ressort à coupelles (37, 137) est cons- titué de deux ressorts partiels à coupelles placés l'un contre l'autre en forme de V. 11.- Accouplement selon l'une quelconque des re- vendications 3 à 8, caractérisé en ce que la partie élastique (37, 137) est un ressort ondulé. 12.- Accouplement selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le palier (26 à 29, 126 à 129) est un palier à ) billes. 13.- Accouplement selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le palier (26à 29, 126à 129) est un palier à aiguilles. 14.- Accouplement selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le palier (26 à 29, 126 à 129) est un palier à glissement. 15.- Accouplement selon la revendication 14, carac- térisé en ce que, comme palier à glissement (26 à 29, 126 à 129) un palier fritté est utilisé. 16.- Accouplement selon la revendication 1, carac- térisé en ce que comme palier (26 à 29, 126 à 129) une combinaison de différents types de paliers en soi connus est utilisée. 17.- Accouplement selon la revendication 16, carac- térisé en ce que la combinaison est réalisée sous la forme d'une partie constitutive unique. 18.- Accouplement selon la revendication 1, carac- térisé en ce que dans une partie (31) de l'accouplement côté entraîne- ment, sont insérées des pièces d'aimants permanents (41, 42) placés en face de la partie (36) de l'accouplement côté entraîné. 19.- Accouplement selon la revendication 18, carac- 9.- 2468032 térisé en ce que les pièces d'aimants (42) sont disposées sur une enveloppe cylindrique sur une partie (31) de l'accouplement côté entraînement. 20.- Accouplement selon la revendication 18, carac- térisé en ce que les pièces d'aimants (41) sont disposées sur une surface circulaire concentrique à l'axe du système, sur une partie (31) de l'accouplement côté entraînement.