Brevet FR2658959A1 — publié le 19910830

La présente invention concerne d'une manière générale, un dispositif de refroidissement pour machine tournante électrique, plus particulièrement pour alternateur de véhicule automobile. La méthode la plus utilisée pour assurer un refroidissement correct d'une machine tournante électrique consiste en l'adjonction d'un ou de plusieurs ventilateurs internes ou externes sur l'arbre du rotor de ladite machine. En dehors de l'augmentation de coût qui en résulte, cette méthode ne permet pas toujours un refroidissement suffisant en particulier pour les alternateurs de véhicule automobile dont les performances sont de plus en plus élevées dans un encombrement de plus en plus réduit Le problème est encore accru, quand, dans un même boîtier, il est nécessaire d'implanter un alternateur double pour satisfaire aux conditions de puissance exigée. Une autre méthode permettant d'obtenir un refroidissement plus efficace consiste à ménager des canaux dans les pièces à refroidir et d'y faire circuler, en circuit fermé, un fluide collecteur de calories, de l'eau ou de l'huile par exemple. Si cette méthode donne des résultats satisfaisants, elle augmente considérablement le coût d'une telle machine, sa conception devenant très complexe, les canaux ainsi ménagés devant être parfaitement étanches. De plus, l'encombrement d'un tel alternateur est augmenté de manière incompatible avec la place disponible qui lui est allouée dans un compartiment moteur de véhicule automobile. Pour remédier à cet inconvénient, l'ensemble de l'alternateur est contenu dans une enveloppe métallique étanche, munie à sa périphérie externe de nervures longitudinales et radiales, ladite enveloppe étant ensuite fixée sur un carter comprenant les moyens d'amenée et d'évacuation du fluide de refroidissement. L'agencement de l'ensemble fait que les nervures de l'enveloppe coopèrent avec les parois internes du carter de manière telle qu'elles ménagent avec ledit carter des chicanes de circulation permettant au fluide de refroidissement de suivre un parcours sur toute la périphérie externe de l'enveloppe et d'obtenir ainsi une évacuation maximum des calories produites. En général, une enveloppe étanche du type mentionné ci-dessus est réalisée en au moins trois parties: une première partie est constituée d'un boîtier dans lequel se loge l'alternateur et qui comporte à sa périphérie des nervures longitudinales et sur sa face arrière des nervures radiales, une seconde partie faisant office de couvercle du boîtier, une troisième partie permettant la fixation de l'ensemble sur le carter et entre ces deux parties sont aménagés des canaux pour la circulation du fluide Cette conception, du fait en particulier du nombre d'éléments la constituant conduit à un coût inacceptable, en particulier quand il s'agit de production en grande série comme par exemple dans le domaine de l'automobile. La présente invention résoud ces problèmes et propose à cet effet un dispositif de refroidissement d'une machine tournante électrique, en particulier alternateur de véhicule automobile, comprenant un carter dans lequel sont aménagées des conduites d'amenée et d'évacuation d'un liquide de refroidissement, un boîtier dans lequel est intégré l'alternateur, ledit boîtier comportant à sa périphérie externe des nervures coopérant avec les parois internes dudit carter de manière telle à ménager des chicanes de circulation dudit liquide et un couvercle monobloc, caractérisé en ce que ledit couvercle comprend un premier flasque constituant des moyens de fermeture et d'étanchéité du boîtier un second flasque constituant des moyens de fermeture et d'étanchéité du carter un moyeu central reliant les deux flasques dans lequel est ménagé un logement destiné à recevoir un roulement constituant l'un des paliers de l'alternateur des moyens de circulation du liquide de refroidissement ménagés entre les deux flasques et le moyeu central. Selon un autre aspect de l'invention, des parois radiales ménagées, entre les deux flasques et le moyeu central, sont réparties angulairement de manière uniforme. De manière à constituer des chicanes de circulation du liquide de refroidissement, lesdites parois sont alternativement pleines et ajourées dans leur partie médiane. Un couvercle du type ci-dessus, constitué d'un matériau conducteur de la chaleur tel que l'aluminium, est réalisé par le procédé bien connu de moulage sous pression, l'obtention de certaines formes, telles celles des parois nécessitant l'utilisation de noyaux. Si un tel procédé ne pose pas de problème particulier pour les parois pleines, il n'en va pas de même pour celles qui doivent présenter un passage médian. En effet, à l'endroit dudit passage, les deux noyaux permettant leur réalisation ne présentent jamais une surface parfaitement jointive ce qui provoque, lors du moulage sous pression, des infiltrations de métal en fusion Il en résulte, lors du démoulage la présence de bavures importantes au droit des passages, bavures qui nuisent considérablement à un écoulement correct du liquide et donc à ses capacités d'évacuation des calories. Pour remédier à ces inconvénients et selon un autre aspect de l'invention, les parois devant présenter un passage médian sont réalisées à l'aide de tenons amovibles, venant se positionner entre les deux flasques et maintenus en position par simple pincement du couvercle sur le boîtier. La description qui va suivre en regard des dessins annexés fera mieux comprendre comment l'invention peut être réalisée. la figure 1 est une vue schématique d'ensemble illustrant le circuit du liquide de refroidissement; la figure 2 est une vue suivant la flèche F de la figure 1 d'un couvercle selon l'invention; la figure 3 est une vue en coupe du couvercle suivant la ligne brisée I-I de la figure 2; la figure 4 est une vue en coupe du couvercle suivant la ligne II-II de la figure 3. On se réfère à la figure 1 sur laquelle on a représenté un boîtier 10 réalisé par moulage en matériau conducteur tel que l'aluminium à l'intérieur duquel vient se loger une machine tournante électrique, tel un alternateur 11 pour véhicule automobile dont il faut assurer le refroidissement. Les parties constitutives d'un tel alternateur bien connues en soi n'ont pas été représentées dans un but de simplification des dessins à l'exception de l'arbre rotorique 12 et du roulement 13 formant le palier avant dudit alternateur. Sur l'arbre rotorique 12 est fixée une poulie 14 servant à l'entraînement de l'alternateur. Le boîtier 10 comporte à sa périphérie externe, ménagées de matière, des nervures 15 réparties angulairement de manière uniforme et qui, au nombre de huit dans l'exemple représenté, se prolongent radialement sur la face externe du fond 16 du boîtier 10. L'ensemble ainsi constitué est introduit dans un carter 17 qui est muni de conduites d'amenée 18 et d'évacuation 19 d'un liquide de refroidissement tel que de l'eau ou de l'huile. Les nervures 15 sont agencées de manière à ménager avec les parois internes du carter 17 des chicanes de circulation 20 du liquide de refroidissement. Les flèches représentées sur la figure 1 expliquent le cheminement du liquide de refroidissement dans lesdites chicanes 20 et montrent que toute la périphérie externe du boîtier 10 est parcourue par ledit liquide, assurant ainsi une évacuation maximum des calories générées par l'alternateur en fonctionnement. Dans une telle configuration le problème à résoudre est de réaliser de manière économique les fonctions d'étanchéité de l'alternateur il et du carter 17 tout en ménageant côté du roulement 13 à l'avant de l'alternateur 11 des chicanes de circulation du liquide de refroidissement. Suivant l'invention, ces différentes fonctions sont remplies par un couvercle 21 monobloc réalisé par moulage de matériau conducteur de la chaleur tel l'aluminium et dont les détails de réalisation sont illustrés par les figures 2 à 4. Le couvercle 21 est constitué d'un premier flasque 22 de forme générale circulaire dans lequel est ménagée une gorge 23 destinée à recevoir un joint 24 (figure 1) constituant les moyens d'étanchéité de l'alternateur 11. Le flasque 22 comporte également à sa périphérie des oreilles 25, au nombre de quatre dans l'exemple représenté, réparties angulairement de manière uniforme. Les oreilles 25 situées à la périphérie du flasque 22 sont munies de trous cylindriques 26 destinés au passage de vis (non représentées) assurant la fixation du couvercle 21 sur le boîtier 10. Le couvercle 21 comporte un second flasque 27 également de forme générale circulaire dans lequel est ménagée une gorge 28 destinée à recevoir un joint 29 (figure 1) constituant les moyens d'étanchéité du carter 17. Le second flasque 27 comporte également une pluralité d'oreilles 30, au nombre de dix dans l'exemple représenté, réparties angulairement de manière uniforme. Toutefois, il va de soi que le nombre des oreilles 30 peut être différent; de même leur répartition angulaire peut être non uniforme, ces différents éléments dépendant de la configuration du châssis moteur sur lequel l'alternateur est fixé. Les oreilles 30 situées à la périphérie externe du flasque 27 sont munies de trous cylindriques 31 destinés au passage de vis (non représentées) assurant la fixation du couvercle 21 et donc de l'alternateur 11 équipé de son boîtier 10 sur le carter 17. Les deux flasques 22,27 du couvercle 21 sont reliés de matière par un moyeu central 32 dans lequel est ménagé un logement cylindrique 33 destiné à recevoir le roulement 13. Ainsi le couvercle 27 remplit la fonction de palier avant de l'alternateur 11. Le moyeu central 32 comporte également un trou cylindrique central 34 destiné au passage de l'arbre rotorique 12 de l'alternateur 11. Pour obtenir une circulation correcte du liquide de refroidissement, il faut ménager entre les deux flasques 22,27 du couvercle 21 des parois radiales alternativement pleines et ajourées coopérant avec les nervures 15 du boîtier 10, de manière à agencer entre les deux flasques 22,27 des chicanes de circulation comme l'illustrent les flèches de la figure 4. Les parois pleines 35 radiales sont obtenues directement de moulage avec le couvercle 21 et relient en quelque sorte les oreilles 25 du flasque 22 au moyeu central 32. Dans deux de ces parois pleines 35, des trous cylindriques 36 permettent le passage de manière étanche des liaisons électriques de l'alternateur 11. Pour les parois ajourées, il est impossible de les obtenir directement de moulage avec le couvercle 21, tout au moins dans le cadre d'une fabrication en grande série comme c'est le cas dans le domaine de l'automobile. En effet les passages 37 ne pourraient être obtenus directement de moulage qu'en utilisant deux noyaux adjacents Au droit des passages 37, les surfaces communes des deux noyaux doivent être parfaitement jointives de manière à empêcher toute infiltration de métal en fusion qui aurait pour résultat la présence de bavures voire même de parois très minces au droit des passages 37, empêchant ainsi le liquide de circuler librement. Suivant la présente invention, on résoud le problème en réalisant les parois ajourées à l'aide de tenons amovibles 38. Ces tenons amovibles 38 sont de forme générale parallélépipèdique et présentent une embase élargie 39 venant coopérer avec un logement 40 (figure 2) prévu à cet effet dans le flasque 22 du couvercle 21. Ainsi qu'on le remarquera sur la figure 1 les tenons amovibles 38 sont maintenus en place par simple coincement entre le couvercle 21 et le boîtier 10. On remarquera également que les chicanes de circulation ainsi agencées dans le couvercle 21 obligent le liquide de refroidissement à parcourir toute la face avant de l'alternateur, face avant o se situent en particulier les éléments redresseurs de courant, gros générateurs de calories. REVENDICATIONS 1) Dispositif de refroidissement d'une machine tournante électrique, en particulier alternateur de véhicule automobile, comprenant un carter ( 17) dans lequel sont aménagées des conduites d'amenée ( 18) et d'évacuation ( 19) d'un liquide de refroidissement, un boîtier ( 10) dans lequel est intégré l'alternateur ( 11), ledit boîtier ( 10) comportant à sa périphérie externe des nervures ( 15) coopérant avec les parois internes dudit carter ( 17) de manière telle à ménager des chicanes de circulation ( 20) dudit liquide et un couvercle ( 21) monobloc, caractérisé en ce que ledit couvercle ( 21) comprend un premier flasque ( 22) constituant des moyens de fermeture ( 26) et d'étanchéité ( 24) du boîtier ( 10) un second flasque ( 27) constituant des moyens de fermeture ( 31) et d'étanchéité ( 29) du carter ( 17) un moyeu central ( 32) reliant les deux flasques ( 22,27) dans lequel est ménagé un logement ( 33) destiné à recevoir un roulement ( 13) constituant l'un des paliers de l'alternateur ( 11) des moyens de circulation ( 35,37,38) du liquide de refroidissement ménagés entre les deux flasques ( 22,27) et le moyeu central ( 32). 2) Dispositif de refroidissement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de circulation du liquide de refroidissement sont constitués de parois radiales ( 35,38) réparties angulairement de manière uniforme en regard des nervures ( 15) du boîtier ( 10). 3) Dispositif de refroidissement suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les parois radiales ( 35,38) sont alternativement pleines ( 35) et ajourées ( 38) de manière à constituer entre les deux flasques ( 22,27) du couvercle ( 21) des chicanes de circulation du liquide de refroidissement. 4) Dispositif de refroidissement suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les parois pleines ( 35) sont obtenues directement de moulage avec le couvercle ( 21). ) Dispositif de refroidissement suivant la revendication 4, caractérisé en ce que certaines parois pleines ( 35) comprennent des trous ( 36) assurant le passage étanche des liaisons électriques de l'alternateur ( 11). 6) Dispositif de refroidissement suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les parois ajourées ( 38) sont constituées de tenons amovibles. 7) Dispositif de refroidissement suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les tenons amovibles ( 38) comportent une embase élargie ( 39) coopérant avec un logement ( 40) ménagé dans le flasque ( 22) du couvercle ( 21).