Brevet FR2611357A1 — publié le 19880902

Mécanisme de fixation d'un alternateur pour un véhicule La présente invention concerne un mécanisme de fi- xation d'un alternateur pour un véhicule, ce mécanisme pouvant être aisément monté sur un moteur et être fixé à ce dernier de manière que l'alternateur ne puisse pas entrer en résonance sous l'effet de vibrations provenant du moteur, dans la direc- tion de l'arbre de ce dernier. La figure 1, annexée à la présente demande, repré- sente une vue en coupe verticale d'un mécanisme classique de fixation d'un alternateur, et la figure 2, annexée à la pré- tente demande, représente une vue en élévation de l'alterna- teur de la figure 1, dans le cas o ce dernier est monté sur le moteur. En se référant aux figures 1 et 2, on voit que cha- cun des stators 3 comporte un noyau statorique 3a et une bobi- ne statorique 3b enroulée autour du noyau statorique 3a. Un couple de première et seconde consoles (1,2) en forme de bols sont appliquées, au niveau des extrémités respectives de leurs ouvertures, entre les deux bords extérieurs de chaque stator 3 et sont fixées par des boulons de serrage 20. Par conséquent les stators 3 sont maintenus entre les première et seconde consoles 1 et 2. Les première et secon- de consoles 1 et 2 sont solidaires de paliers 4 et 5r qui sont alignés l'un sur l'autre. Un arbre 6 est supporté de manière à pouvoir tourner dans les paliers 4 et 5. Des noyaux induc- teurs 7 et 8, du type à encoches sont situés à l'intérieur des stators 3 et sont fixés à l'arbre 6. Une bobine d'induction 9 est intercalée entre les pourtours intérieurs des noyaux in- ducteurs 7 et 8. Les ventilateurs 10a et 10b sont montés respecti- vement à deux extrémités des noyaux inducteurs 7 et 8 et sont adaptés de manière à tourner de concert avec les noyaux induc- teurs 7 et 8, sous l'effet de la rotation de l'arbre 6. Une bague de glissement 12 est fixée à l'arbre 6. Par conséquent un rotor 11 est constitué par l'arbre 6, les noyaux inducteurs 7 et 8, la bobine d'induction 9, les ventilateurs 10a et 10b et la bague de glissement 12. Un balai 13a est conçu de manière à établir un con- tact glissant avec la bague de glissement 12. Le balai 13a est logé et retenu dans la partie d'extrémité intérieure de la se- conde console 2, ce qui forme un collecteur de courant 13 per- mettant l'envoi d'un courant. Le courant est envoyé par l'intermédiaire du balai 13a et de la bague de glissement 12 à la bobine inductrice 9 de manière à faire tourner les noyaux inducteurs 7 et 8 et la bobine inductrice 9 de concert avec l'arbre 6. Une poulie 15 est montée sur l'arbre 6 et est adaptée de manière à être en- traînée en rotation avec cet arbre. Il en résulte qu'un courant alternatif est induit dans la bobine statorique 3b et que ce courant est ensuite con- verti en un courant continu par un redresseur 14. La première console 1 comporte, dans la partie su- périeure de son pourtour, une bride supérieure la et comporte, de façon similaire, à la partie inférieure de son pourtour ex- térieur, une bride inférieure lb. D'autre part la seconde con- sole 2 comporte une bride 2a au niveau de la partie inférieure de son pourtour extérieur. Une console de montage 40 du moteur est enserrée entre la bride inférieure lb de la première console 1 et la bride 2a de la seconde console 2, et l'alternateur est fixé au moteur au moyen de l'engrènement d'un boulon de fixation 17 et d'un écrou de fixation 18. Un manchon 19 est inséré dans la bride 2a et est déplacé lors de l'engrènement du boulon de fixation 17 avec l'écrou de fixation 18 de manière à supprimer des jeux de mon- tage entre la console de montage 40 et la bride inférieure lb et entre la console de montage 40 et la bride 2a. Comme cela ressort à l'évidence sur la figure 2, la bride supérieure la est fixée, de manière à pouvoir être réglée en position, sur une extrémité d'une plaque de réglage 30 au moyen d'un boulon de fixation 16. L'autre extrémité de la plaque de réglage 30 est fixée au moteur. Les première et seconde consoles 1 et 2 sont fixées l'une à l'autre par une pluralité de boulons 20. D'une manière générale, le niveau de vibrations du moteur dans le véhicule est élevé dans la direc- tion de déplacement d'un piston, c'est-à-dire dans une direc- tion radiale de l'alternateur. En particulier dans un moteur à plusieurs cylindres, étant donné qu'il existe une différence de phase dans le déplacement vertical des différents pistons, il tend à apparaître une vibration le long de l'arbre de l'al- ternateur, et le niveau de vibrations augmente lorsque la vi- tesse du moteur augmente. La figure 3, annexée à la présente demande, montre une illustration schématique d'un modèle de vibrations le long de l'arbre de l'alternateur classique d'un véhicule, en tant que système de vibrations à deux degrés de liberté. La figure 4, annexée à la présente demande, représente des fréquences naturelles f1 et fla de vibrations dans le système de vibra- tions le long de l'arbre de l'alternateur classique. Sur la figure 4, f2 et f2a désignent les fréquences de résonance le long de l'arbre de l'alternateur dans la présente invention. Les fréquences naturelles f et fa sont obtenues à partir de 1 las la relation suivante: fa 2 2MHMRMHB + MR(KH1 + KB) +V {MHKB - MR(KH1 + KB) 2 + 4MHMRKB2} En se référant à la figure 3, KH1 désigne la constan- te d'élasticité d'un système de consoles réalisé avec la struc- ture de montage classique (la constante d'élasticité inclut les rigidités des consoles et des brides, la rigidité des con- soles de montage et la rigidité de la plaque de réglage) et KH2 désigne une constante d'élasticité d'un système de console dans la structure de montage de l'alternateur conforme à la présente invention, que l'on va décrire ci-après (la constante d'élasticité inclut les rigidités des consoles et des branches de montage et la rigidité des consoles de montage). En outre KB désigne la constante d'élasticité des paliers (la constante d'élasticité est commune à l'art anté- rieur et à la présente invention), MH désigne la masse du sys- tème des consoles et MR désigne la masse du rotor. La fréquence naturelle inférieure f1 le long de l'ar- bre dans le mécanisme de fixation de l'alternateur classique se situe dans la gamme d'excitation le long de l'arbre du mo- teur en association avec un accroissement de la vitesse de ce dernier. C'est pourquoi l'alternateur classique entre quelque- fois en résonance le long de son arbre, ce qui entraîne une perturbation comme par exemple une rupture de la console et de l'enroulement. En outre, bien que la console de montage 40 soit enserrée entre la bride inférieure lb et la bride 2a par l'in- termédiaire d'un manchon 19 et que ces éléments soient fixés l'un à l'autre par le boulon de fixation 17, la première con- sole 1 et la seconde console 2 sont fixées l'une à l'autre & travers les stators 3, uniquement par les différents boulons 20. C'est pourquoi la résistance de fixation des deux consoles est faible. Pour résoudre ce problème, la structure de l'art antérieur est agencée de telle sorte que les épaisseurs de la bride inférieure lb et de la bride 2a le long de l'arbre, l'épaisseur de la bride supérieure la le *long de l'arbre et l'épaisseur de la plaque de réglage 30 sont accrues, ce qui accroît la constante d'élasticité du système de la console dans la structure de montage. Ainsi la fréquence naturelle fl est cen- sée être isolée de la gamme de la fréquence d'excitation le long de l'arbre du moteur. Comme mentionné précédemment, afin d'empêcher l'ap- parition de la résonance le long de l'arbre de l'alternateur dans la structure de l'art antérieur, on a augmenté l'épais- seur de la console le long de l'arbre et l'épaisseur de la bri- de afin d'accroître la rigidité de la console et la rigidité du montage. Cependant il subsiste un problème consistant en ce qu'on obtient un effet moins important de réduction de la résonance dans le cas d'un accroissement remarquable du poids de la console. La présente invention a été conçue en vue de résou- dre le problème mentionné plus haut et un but de l'invention est de fournir un alternateur pour un véhicule, qui puisse être aisément monté et dans lequel la console et la structure de montage possèdent une rigidité accrue le long de l'arbre de- l'alternateur, de manière à empêcher la résonance de la fré- quence d'excitation le long de l'arbre du moteur et éliminer de ce fait toute perturbation comme par exemple une rupture de la console et de l'enroulement. Ce problème est résolu à l'aide d'un mécanisme de fixation d'un alternateur pour un véhicule, caractérisé en ce qu'il comporte une première console en forme de bol, possédant unpourtour intérieur en contact avec lepourtour extérieur d'un stator situé dans ledit alternateur, et ce sur l'ensemble de la largeur dudit stator, ladite première console étant cons- tituée par des brides tubulaires supérieure et inférieure com- portant des trous de fixation de boulons, disposés perpendi- culairement à la direction longitudinale de l'arbre, dans le- dit alternateur, une seconde console dont est solidaire une bride pourvue d'un trou de fixation s'étendant parallèlement à la direction longitudinale dudit arbre, et un boulon de fi- xation servant à fixer ladite bride de ladite seconde console à au moins l'une desdites brides supérieure et inférieure de ladite première console, ledit stator étant maintenu entre la- dite première console et ladite seconde console. D'autres caractéristiques et avantages de la pré- sente invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1, dont il a déjà été fait mention, représente une vue en coupe verticale du mécanisme de fixation d'un alternateur classique pour un véhicule - la figure. 2, dont il a déjà été fait mention, représente une vue en élévation de l'alternateur de la figure 1, dans le cas o ce dernier est monté sur un moteur; - la figure 3, dont il a déjà été fait mention, est une illustration montrant un modèle de vibrations le long de l'arbre, intervenant dans les mécanismes de fixation d'alternateursde l'art antérieur et de la présente invention; - - la figure 4, dont il a déjà été fait mention, représente un graphique caractéristique des fréquences natu- relles le long de l'arbre des mécanismes de fixation d 'al- ternateurs de l'art antérieur et de la présente invention; - la figure 5 représente une vue en coupe verticale d'une première forme de réalisation du mécanisme de fixation d'un alternateur pour un véhicule, conforme à la présente in- vention; - la figure 6 représente une vue en élévation à plus grande échelle d'une partie du mécanisme de fixation de la première forme de réalisation préférée, dans laquelle une bride inférieure est fixée à une autre bride; - la figure 7 représente une vue en élévation de l'alternateur de la première forme de réalisation préférée, dans le cas o il est fixé à un moteur; et - les figures 8 et 9 représentent des vues en coupe verticale de seconde et troisième formes de réalisation préfé- rées de la présente invention. Ci-après on va décrire certaines formes de réalisa- tion préférées de l'alternateur conforme à la présente inven- tion. La figure 5 représente une vue en coupe verticale d'une première forme de réalisation préférée de la présente invention: la figure 6 représente une vue en élévation à plus grande échelle d'une partie du mécanisme de fixation de la pre- mière forme de réalisation, dans laquelle une bride inférieure est fixée à une autre bride: et la figure 7 représente une vue en élévation de l'alternateur de la première forme de réa- lisation, dans le cas o ce dernier est fixé au moteur. Sur les figures 5 à 7, les mêmes éléments que ceux représentés sur les figures 1 et 2 sont désignés par les mê- mes chiffres de référence de manière à simplifier l'exolica- tion, et la description donnée ci-après se référera uniquement aux éléments qui diffèrent de ceux des figures 1 et 2. Comme cela ressort d'une comparaison avec les fi- gures 1 et 2, les éléments désignés par les chiffres de réfé- rence 3-15,19 et 20 sont identiques ou correspondent aux élé- ments de l'alternateur de l'art antérieur représenté sur les figures 1 et 2, et l'agencement décrit ci-après diffère de l'art antérieur et constitue la caractéristique de la première forme de réalisation de la présente invention. En référence à la figure 5, on voit que le pourtour extérieur d'un stator 3 est appliqué contre le pourtour inté- rieur d'une première console 51, sur toute la largeur du sta- tor 3. La première console 51 possède sensiblement la forme d'un bol. La première console 51 comporte une bride supérieu- re tubulaire 51a, qui en est solidaire et s'étend perpendicu- lairement à l'arbre 6, et une bride inférieure tubulaire 51b, qui est solidaire de la console et possède une forme ellip- tique en coupe. La bride supérieure 51a comporte un trou de fixation 51c dans lequel s'engage par vissage un boulon de fi- xation 22, comme représenté sur la figure 7. La bride inférieure 51b comporte des trous de fi- xation 51d et 51e, dans lesquels s'engagent par vissage des boulons 23 comme représenté sur la figure 7. Une seconde console 52 comporte une extrémité ou- verte dans laquelle s'engage une partie du stator 3. La secon- de console 52 comporte une bride 52a, qui en est solidaire et est fixée par l'intermédiaire d'un manchon 19 à la bride inférieure 51b par un boulon 21, comme représenté sur les fi- gures 5 et 6. On va maintenant expliquer -l'opération de fixation dans le cas de la première forme de réalisation préférée. Etant donné que la première console 51 possède sensiblement la forme d'un bol, la rigidité de cette console est grande. La bride supérieure tubulaire 51a est placée directement en butée con- tre le bloc-cylindres, sans l'utilisation de la plaque de ré- glage 30 possédant une faible rigidité, telle qu'utilisée dans l'art antérieur, et est fixée au bloc-cylindres au moyen du boulon de fixation 22. De façon similaire la bride inférieure 51b, qui possède une rigidité supérieure, est placée directe- ment en butée contre le bloc-cylindres et y est fixée à l'aide des deux boulons de fixation 23 pénétrant dans les trous de fixation 51d et 51e. Par conséquent la rigidité de montage est accrue et les intervalles de montage au niveau de la bride su- périeure 51a et de la bride inférieure 51b peuvent être ré- duits, ce qui améliore plus encore la rigidité de la console. En outre la bride 52a de la seconde console 52 est fixée directement au moyen du boulon sur la bride inférieure 51b de la première console 51, dans l'interposition de la con- sole de montage 40, du type utilisé dans l'art antérieur. Par conséquent la rigidité des première et seconde consoles 51 et 52 dans leur ensemble est accrue. En utilisant le mécanisme de fixation mentionné précédemment, on a accru de façon remarquable la rigidité de la console et la rigidité de montage par rapport à celles ob- tenues dans l'art antérieur. C'est pourquoi, la fréquence na- turelle le long de l'arbre a été accrue d'environ 15 %, ce qui permet de l'isoler complètement de la gamme de la fréquence d'excitation le long de l'arbre du moteur, et d'éliminer toute perturbation telle qu'une rupture de la console et de l'enrou- lement. En outre, étant donné que l'alternateur conforme à la présente invention est fixé au moyen des boulons de fixa- tion 22 et 23 perpendiculairement au bloc-cylindres, l'opéra- tion de montage s'en trouve facilitée. Bien que la bride supérieure 51a de la première console 51 comporte un trou unique de fixation 51c permettant l'insertion du boulon de fixation 22 dans la première forme de réalisation, la bride supérieure 51 peut comporter deux trous de fixation 51c comme cela est représenté sur. la figure 8, qui représente une seconde forme de réalisation préférée de la présente invention. Par conséquent deux boulons de fixa- tion s'engagent dans les trous de fixation 51c de la bride su- périeure 51a et deux boulons de fixation s'engagent dans les trous de fixation 51d et 51e de la bride inférieure 51b, dans la seconde forme de réalisation préférée. La figure 9 représente une troisième forme de réa- lisation préférée de la présente invention, dans laquelle la seconde console 52 comporte des brides supérieure et inférieu- re 52a et 52b. Les brides supérieure et inférieure 52a et 52b sont fixées par l'intermédiaire de manchons 19 et 19a aux bri- des supérieure et inférieure 51a et 51b de la première console 51, à l'aide de boulons respectifs 21 et 21a. Comme cela a été décrit ci-dessus, conformément à la présente invention, la première console possède la forme d'un bol possédant une grande rigidité, et le pourtour inté- rieur de la première console est en contact avec le pourtour extérieur du stator sensiblement sur la totalité de la lar- geur de ce dernier. Les brides tubulaires supérieure et infé- rieure de la première console sont placées directement en bu- tée contre le bloc-cylindres et sont fixées grâce à la fixa- tion des boulons de fixation au bloc-moteur, dans une direc- tion perpendiculaire à la direction longitudinale de l'arbre. En outre la bride de la seconde console est fixée par l'in- termédiaire du manchon à la bride de la première console à l'ai- de d'un boulon. Cette structure permet d'accroître la rigidité le long de l'arbre du moteur, ce qui empoêche l'apparition d'une résonance due à l'excitation le long de l'arbre du moteur. REVENDICATIONS 1. Mécanisme de fixation pour un alternateur d'un véhicule, caractérisé en ce qu'il comporte une première conso- le (51) en forme de bol, possédant unpourtourintérieur en con- tact avec lepourtour extérieur d'un stator (3) situé dans le- dit alternateur, et ce sur l'ensemble de la largeur dudit sta- tor, ladite première console (51) étant constituée par des brides tubulaires supérieure et inférieure (51a,51b) compor- tant des trous (51c,51d,51e) de fixation de boulons, disposés perpendiculairement à la direction longitudinale de l'arbre, dans ledit alternateur, une seconde console (52) dont est soli- daire une bride (52a) pourvue d'un trou de fixation s'étendant parallèlement à la direction longitudinale dudit arbre, et un boulon de fixation (20,21) servant à fixer ladite bride (52a) de ladite seconde console à au moins l'une desdites brides su- périeure et inférieure (51a,51b) de ladite première console, ledit stator (3) étant maintenu entre ladite première console (51) et ladite seconde console (52). 2. Mécanisme de fixation d'un alternateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites brides su- périeure et inférieure (51a,51b) et ladite première console (51) possèdent une pluralité de trous (51c,51d,51e) de fixa- tion de boulons, permettant la fixation par vissage de boulons de fixation (23). 3. Mécanisme de fixation d'un alternateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite seconde con- sole (51) comporte deux brides (52a,52b) destinées à être fi- xées au moyen de manchons (19,19a) auxdites brides supérieure et inférieure (52a,52b) de ladite première console (51). 4. Mécanisme de fixation d'un alternateur pour un véhicule, caractérisé en ce qu'il comporte: - une première console (51) constituée par un corps en forme de bol supporté au niveau de son centre, sur un côté o une poulie (15) est montée sur un arbre de sortie (6) dudit alternateur, ledit corps en forme de bol possédant une ouver- ture dans laquelle s'engage un stator (3), au niveau du pour- tour intérieur du corps, et des brides supérieure et inférieure (51a,51b) sensiblement cylindriques, formées d'un seul tenant avec ledit corps en forme de bol, en des positions opposées par rapport audit arbre, sur le pourtour extérieur du corps, dans une direction tangente audit pourtour extérieur: - une seconde console (52) constiti.e par un corps en forme de bol supporté en son centre, du côté opposé à celui o la poulie (15) est montée sur ledit arbre de sortie (6), ledit corps en forme de bol entourant un noyau (7, 8) disposé à l'intérieur dudit stator, autour de la circonfé- rence extérieur dudit arbre de manière à recevoir un élément d'entraînement en rotation dudit alternateur en combinaison avec ladite console (51), tandis que ladite seconde console (52) comporte des brides (52a,52b) opposées auxdites brides supérieure et inférieure (51a,51b) et fixées à cette dernière par des boulons de fixation (20,21): - trois boulons allongés de fixation (23) servant à fixer ladite première console (51), qui est fixée à ladite seconde console (52) au niveau desdites brides supérieure et inférieure de la première console, à un moteur dudit véhicule. 5. Mécanisme de fixation d'un alternateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdites brides supé- rieure et inférieure (51a,51b) sensiblement cylindriques com - portent des passages allongés axialement, partiellement sec- tionnés. 6. Mécanisme de fixation d'un alternateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdites brides supé- rieure et inférieure (51a,51b) sont des parties tubulaires pos- sédant une section de forme sensiblement elliptique, chaque bride comportant deux trous de fixation (51c,51d,51e) situés dans des positions sensiblement centrées des formes ellipti- ques, et que lesdits boulons allongés (23) s'engagent dans les deux trous de fixation de ladite bride supérieure et dans les deux trous de fixation de ladite bride inférieure de manière à fixer lesdites brides supérieure et inférieure audit moteur.