Brevet FR2620876A1 — publié le 19890324

La présente invention concerne une machine électrique tournante, notamment un alternateur de véhicule automobile, et plus particulièrement un palier à roulement à billes d'une telle machine. Un alternateur de véhicule automobile est constitué d'un rotor, se composant d'un arbre sur lequel est disposé, un noyau magnétique de part et d'autre duquel sont disposées, en vis à vis, deux roues polaires à griffes. Une bobine inductrice est disposée sur le noyau central entre les roues polaires à griffes et est alimentée par un collecteur constitué d'un support isolant emmanché sur l'arbre et accolé à une des roues polaires à griffes, sur lequel sont disposées deux bagues collectrices. Un ventilateur, généralement constitué d'un disque à la périphérie duquel sont ménagées une pluralité de pales de ventilation, est accolé à l'autre roue polaire à griffes. Le rotor tourne à l'intérieur d'un stator réalisé par un empilage de tôles découpées, comportant sur toute sa périphérie interne une pluralité d'encoches également réparties permettant de loger le bobinage statorique. Le stator est pincé entre deux flasques d'extrémité l'un avant et l'autre arrière, lesquels logent des roulements à billes recevant les extrémités de l'arbre du rotor. Le flasque arrière a sa partie axiale en forme de cuvette, tandis que le flasque avant comporte sur son axe, une ouverture permettant le passage de l'arbre sur l'extrémité libre duquel est fixée une poulie d'entraînement. Dans les alternateurs modernes, l'immobilisation axiale du roulement à billes dans son logement ainsi que l'étanchéité, sont obtenues grâce à une plaquette de tôle fixée sur la face interne du flasque d'extrémité, et comportant sur son axe, une ouverture circulaire d'un diamètre très légèrement supérieur au diamètre de l'arbre afin de permettre le passage de celui-ci, constituant ainsi une chambre sensiblement étanche dans laquelle se loge le roulement. Un bourrelet circulaire ménagé coaxialement et en saillie vers le flasque d'extrémité prend appui sur la face latérale de la bague externe du roulement, de manière à maintenir celui-ci immobile. Cette réalisation, bien que donnant des résultats satisfaisant, est coûteuse et longue à mettre en oeuvre, surtout lors d'une fabrication de grande diffusion. En effet, la fixation d'une telle plaquette sur la face interne d'un flasque d'extrémité, requiert l'adjonction de vis de fixation et conséquemment la réalisation de trous filetés, ou tout autre organe de fixation. De plus, les opérations nécessaires à la réalisation d'un tel dispositif en grêvent d'autant le coût de production. Une solution consistant à supprimer les vis de fixation et par là même, les trous filetés dans le flasque a fait l'objet d'une demande de brevet FR-A-2 508 249, en proposant d'immobiliser une plaquette, telle que précédemment décrite, par engagement de pattes ménagées sur sa périphérie dans des moyens de retenu ménagés sur la face interne du flasque et prévus à cet effet. Un tel dispositif a l'inconvénient de nécessiter un moulage complexe du flasque. De plus, la plaquette pourrait se dégager de son logement sous l'effet des vibrations incessantes du véhicule sur lequel est monté un tel alternateur. Une autre solution connue, et visant à simplifier un montage de roulement, consiste à disposer le roulement à billes dans la cuvette prévue pour le recevoir et à le sertir en déformant la matière sur le bord de l'ouverture de ladite cuvette. Cette solution à cependant le double inconvénient, de ne pas disposer le roulement dans une chambre sensiblement étanche, d'une part, et de nécessiter une frappe à proximité du roulement pouvant déformer légèrement la bague externe du roulement, occasionnant ainsi, un serrage des billes susceptible d'écourter la vie du roulement, ainsi immobilisé, d'autre part. La présente invention propose un montage de roulement économique, réalisé par sertissage d'une pièce métallique élastique. La présente invention propose donc de pallier cet inconvénient et concerne à cet effet une machine électrique tournante, et notamment un alternateur de véhicule automobile, constitué d'un stator pincé entre deux flasques d'extrémités, portant chacun un roulement à billes, maintenu dans un logement en forme de cuvette par une pièce de fermeture, et d'un rotor qui, supporté par les roulements à billes tourne à l'intérieur du stator par l'intermédiaire d'une poulie d'entraînement montée à l'une des extrémités de l'arbre du rotor, lequel rotor comporte entre autre au moins un ventilateur interne et à son extrémité, un collecteur réalisé par un ensemble de bagues collectrices montées sur un support isolant, caractérisé en ce qu'un élément axialement compressible est inséré entre la bague externe du roulement et la pièce de fermeture. Selon une autre caractéristique de l'invention, la pièce de fermeture est constituée d'une rondelle plane. selon une autre caractéristique de l'invention une collerette est ménagée sur la périphérie interne de la rondelle plane et coopère avec une collerette ménagée dans la partie centrale du ventilateur interne de manière àce qu'une des collerettes pénétrant dans l'autre forme une chicane d'étanchéité annulaire. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés fera mieux comprendre comment l'invention peut être réalisée, dessins selon lesquels - la figure 1 représente, en coupe, un alternateur de véhicule automobile, selon le mode préférentiel de réalisation de l'invention. - la figure 2 représente, à plus grande échelle le montage du roulement à billes de l'alternateur représenté à la figure 1. - La figure 3 représente une vue de face de la pièce de fermeture dans laquelle est emprisonné un élément compressible. L'alternateur 1 représenté à la figure 1, est constitué d'un rotor 10, lui-même constitué d'un arbre 19 comportant sur une partie de sa longueur des stries. Deux roues polaires à griffes 11 et 12 sont emmanchées à force sur la partie striée de l'arbre 19 et en vis à vis de manière à ce que leurs griffes respectives lla et 12a soient embriquées les unes dans les autres. Chacune des deux roues polaires à griffes 11 et 12 comporte, sur sa partie centrale, un demi noyau, respectivement lîb et 12k, dont les extrémités se trouvent en contact afin de former un noyau.Une bobine inductrice 13 est logée sur le noyau magnétique et entre les roues polaires à griffes 11 et 12 et est constituée d'une carcasse 13a généralement réalisée par moulage de matière isolante, sur laquelle est bobiné un fil constituant l'enroulement inducteur 13b. Un collecteur 14 est accolé à la roue polaire à griffes 11 et est réalisé à l'aide d'un support isolant 14a sur lequel sont disposées deux bagues collectrices 14k et 14c reliées chacune à une extrémité du fil constituant l'enroulement inducteur 13b. Un ventilateur 15, constitué d'un disque 15a sur la périphérie duquel sont disposées une pluralité de pales de ventilation 15k, est accolé à la roue polaire à griffes 12 et sert à la circulation de l'air de refroidissement lorsque le rotor 10 est entraîné en rotation par l'intermédiaire d'une poulie d'entraînement 16 fixée à l'extrémité filetée 19a de l'arbre 19, grâce à un écrou 16a. Le rotor 10, tourne à l'intérieur d'un stator annulaire 20, constitué d'un empilage de tôles découpées 21, comportant sur toute sa périphérie interne et également réparties, une pluralité d'encoches permettant de loger le bobinage statorique 22. Le stator 20 est maintenu, pincé entre deux flasques d'extrémité 30 et 40, l'un avant 40 et l'autre arrière 30, lesquels logent un roulement, respectivement 31 et 41 recevant chacun une des extrémités de l'arbre 19. Les flasques 30 et 40 sont maintenus entre eux grâce à une pluralité de vis 50 prévues à cet effet. Le flasque arrière 30, a sa partie axiale en forme de pot 32, comportant une ouverture 33 permettant le passage de balais 17b et 17ç frottant sur les bagues collectrices 14b et 14ç, et coulissant dans un porte-balais 17 fixé sur le flasque 30. Le flasque avant 40, comporte sur toute sa périphérie des ouvertures 42 permettant le passage de l'air de ventilation, et un logement 43 permettant de disposer le roulement à billes 41. Le montage du roulement à billes 41 dans le flasque d'extrémité 40 est représenté à plus grande échelle à la figure 2, selon laquelle, un logement 43 est ménagé axialement dans le flasque d'extrémité 40 de manière à y disposer le roulement à billes 41 permettant à l'arbre 19 du rotor 1 de tourner. Selon l'invention, le roulement 41 est engagé dans son logement 43 jusqu'à ce que la bague externe 41a du roulement à billes 41 vienne en contact avec l'épaulement 43a ménagé dans le flasque 40. La profondeur du logement 43 est réalisée de manière à ce que la bague externe 41a y sorte légèrement. Un deuxième logement 44, d'un diamètre supérieur au premier logement 43 est ménagé sur le même axe que celui-ci, dans le flasque 40, de manière à ce qu'un épaulement 44a correspondant au fond du logement 44 forme une rainure 45 lorsque le roulement 41 est disposé dans le logement 43. Une pièce de fermeture 60 est constituée d'un flan annulaire 61 comportant à sa périphérie externe, une collerette 62 d'un diamètre égal à celui du logement 44 et d'une largeur correspondant à la profondeur dudit logement 44. La pièce de fermeture 60 est engagée dans le logement 44 de manière à ce que l'extrémité libre 62a de la collerette 62 prenne appui sur l'épaulement 44a. Le bord d'ouverture 44b du logement 44 est serti de manière à fixer la pièce de fermeture 60. Une rondelle conique 63 d'un diamètre légèrement inférieur au diamètre interne de la collerette 62 de la pièce de fermeture 60, est disposée à l'intérieur de ladite pièce de fermeture 60 de manière telle, à ce que l'un de ses côtés (ici le grand diamètre) prenne appui sur la face interne du flan annulaire 61 de la pièce de fermeture 60, et que l'autre côté (ici le petit diamètre) prenne appui sur l'extrémité libre de la bague externe 41a du roulement à billes 41. Une collerette 64, d'un diamètre légèrement supérieur à celui de l'arbre 19 du rotor 10, est réalisée sur l'ouverture centrale annulaire 65 ménagée axiellement dans la pièce de fermeture 60, et dirigée dans le sens opposé de la collerette 62, de manière à ce que son extrémité libre se situe à proximité de la roue polaire à griffes 12. Le disque 15a du ventilateur 15 est également muni d'une collerette 15c, dirigée dans le sens opposé de la collerette 64, de manière à ce que le diamètre interne de ladite collerette 15c soit légèrement supérieur au diamètre externe de la collerette 64, et l'extrémité libre de ladite collerette 15c se situe à proximité du flasque annulaire 61 de la pièce de fermeture 60. Cette disposition permet l'obtention d'une chicane délimitant une chambre sensiblement étanche dans laquelle est disposé le roulement à billes 41. La pièce de fermeture 60 représentée de face sur la figure 3, comporte sur sa collerette 62 une pluralité de languettes 66 repliées vers le centre de la pièce de fermeture 60 de manière à interdire à la rondelle conique 63 de sortir de la pièce de fermeture 60. Cette disposition est un avantage important lors du montage de l'alternateur 1, permettant l'apport et le positionnement d'une seule pièce, englobant la pièce de fermeture 60 et la rondelle conique 63. Le montage du roulement à billes 31 dans le flasque d'extrémité 30, est obtenu avec la même pièce de fermeture 60, l'extrémité libre de la collerette 64 étant insérée dans une rainure 14d ménagée dans le support 14a du collecteur 14 (figure 1) formant une chicane délimitant un chambre sensiblement étanche dans laquelle est disposée le roulement à billes 31. La pièce de fermeture 60 peut être obtenue à partir d'une rondelle plane1 sur laquelle les collerettes 62 et 64 seraient obtenues par étirement de matière et les languettes 66 par découpe et pliage. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, l'élément de fermeture 60, tel que précédemment décrit, pourrait être remplacé par une rondelle plane, qui serait sertie sur le bord d'ouverture 44b. Cette solution bien que mettant en oeuvre une pièce simple et classique et permettant la réalisation d'un seul logement au lieu des deux logements 43 et 44 n'aurait cependant, pas l'avantage de constituer une chambre étanche, bien que le diamètre interne de la rondelle puisse n'être que très légèrement supérieur au diamètre de l'arbre, et de plus l'élément compressible 63 ne serait plus prisonnier dans la pièce de fermeture 60. I1 est évident que l'élément compressible 63 ne se limite pas uniquement à une rondelle conique, mais également à tous types de rondelles élastiques ou, par exemple, à un anneau de matériau compressible. REVENDICATIONS 1) Machine électrique tournante, et notamment alternateur (1) de véhicule automobile, constitué d'un stator (20) pincé entre deux flasques d'extrémité (40), (30), portant chacun un roulement à billes (41), (31) maintenu dans un logement (43) en forme de cuvette (32) par une pièce de fermeture (60), et d'un rotor (10) qui, supporté par les roulements à billes (41) et (31), tourne à l'intérieur du stator (20) par l'intermédiaire d'une poulie d'entraînement montée à l'une des extrémités (19a) de l'arbre (19) du rotor (10), lequel rotor (10) comporte entre autre, au moins un ventilateur interne (15) et à son autre extrémité, un collecteur (14) réalisé par un ensemble de bagues collectrices (14h, 14c) montées sur un support isolant (14a), caractérisé en ce qu'un élément axialement compressible (63) est inséré entre la bague externe (41a) du roulement (40) et la pièce de fermeture (60). 2) Machine électrique tournante, selon la revendication 1, caractérisée en ce que la pièce de fermeture (60) est constituée d'une rondelle plane. 3) Machine électrique tournante, selon la revendication 2, caractérisée en ce que sur la périphérie interne de la rondelle plane (60) est ménagée une collerette (64) qui s'étend le long de l'arbre (19). 4) Machine électrique tournante, selon les revendications 1, 2 et 3, caractérisée en ce que la collerette (64) de la rondelle plane (60) coopère avec une collerette (15ç) ménagée dans la partie centrale du ventilateur interne (15) de manière à ce qu'une des collerettes (64, 15ç) pénétrant dans l'autre, forme une chicane d'étanchéité annulaire. 5) Machine électrique tournante, selon les revendications 1 et 3, comportant accolé sur le rotor (10) un collecteur (14) constitué d'un support isolant (14a) sur lequel sont disposées deux bagues collectrices (14b) et (14ç), caractérisée en ce que le support isolant (14a) du collecteur (14) comporte sur sa face latérale une rainure annulaire (14d) à l'intérieur de laquelle se loge l'extrémité libre de la collerette (64) de manière à former une chicane annulaire. 6) Machine électrique tournante, selon la revendication 1, caractérisée en ce que la pièce de fermeture (60) comporte, sur sa périphérie externe une seconde collerette (62) dirigée dans le sens opposé de la première collerette (64) et dont l'extrémité libre prend appui sur une face frontale (44a) du logement (43, 44) du roulement à billes (41, 31). 7) Machine électrique tournante, selon les revendications 1 et 6, caractérisée en ce que la deuxième collerette (62) de la pièce de fermeture (60) comporte à son extrémité libre, une pluralité de languettes (66) recourbées vers l'intérieur de la pièce de fermeture (60), et aptes à former une cage emprisonnant l'élément compressible (63). 8) Machine électrique tournante, selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément compressible (63) est constitué d'une rondelle élastique. 9) Machine électrique tournante, selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément compressible (63) est constitué d'un anneau de matériau compressible.