Brevet FR2813105A1 — publié le 20020222

La présente invention concerne un assemblage d'une poulie d'entraînement avec le rotor d'une machine électrique tournante équipant un véhicule automobile. L'invention concerne notamment un assemblage d'une poulie d'alternateur de véhicule automobile. La poulie permet d'entraîner en rotation le rotor de l'alternateur à l'aide d'une courroie d'entraînement. L'invention concerne plus particulièrement un assemblage d'une poulie d'alternateur, de véhicule automobile, dépourvu de dispositif de découplage du type "roue libre" un tel dispositif permettant la transmission du couple que dans un seul sens de rotation. A cet effet, on connaît des assemblages du type dans lequel la poulie comporte une zone fonctionnelle périphérique destinée à coopérer avec une courroie et un moyeu central comportant un trou axial pour le passage de l'arbre du rotor. Afin de lier la poulie en rotation à l'arbre du rotor, le moyeu central de la poulie est monté libre à l'extrémité de l'arbre, c'est-à-dire que ce dernier comporte un tronçon lisse qui traverse un tronçon complémentaire du trou axial du moyeu de la poulie, et le moyeu central est serré ou pincé axialement entre la bague intérieure d'un roulement de guidage en rotation de l'arbre du rotor et un écrou de serrage qui est monté vissé sur un tronçon taraudé d'extrémité libre de l'arbre du rotor. Une rondelle peut être interposée axialement entre la poulie et l'écrou et la valeur du couple résistant au glissement de la poulie sur l'arbre résulte de la valeur du couple de serrage de l'écrou. Toutefois, la valeur de ce couple est limitée par la résistance des matériaux, à la compression ou à l'allongement, des différents composants de l'assemblage, ainsi que des états de surfaces des parties des composants en contact mutuel. On constate toutefois des phénomènes de desserrage de la poulie dans le cas de certaines applications dans lesquelles un couple très important doit être transmis par l'assemblage et/ou celui-ci est soumis à des contraintes exceptionnelles résultant de la tension de la courroie. De tels desserrages peuvent aussi se produire en cas d'acyclismes du couple à transmettre résultant du fonctionnement du moteur à combustion. Les poulies pourvues de dispositifs à roue libre sont beaucoup moins sensibles à ces phénomènes de desserages de par leur constitution qui autorise la transmission du couple rotatif que dans un seul sens. Afin de remédier à ces inconvénients, l'invention propose un assemblage du type mentionné précédemment, caractérisé en ce que la poulie comporte un taraudage central pour son vissage sur un filetage complémentaire de l'arbre du rotor. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - le moyeu de la poulie comporte une face transversale annulaire avant de butée axiale qui est destinée à coopérer avec une surface de butée en vis-à-vis pour déterminer la position axiale vissée de la poulie sur l'arbre. - le taraudage est usiné dans le moyeu de la poulie. - le taraudage appartient à une pièce rapportée sur la poulie. - le trou axial du moyeu de la poulie comporte un tronçon lisse avant qui se prolonge par le taraudage coaxial, puis par des moyens pour l'entraînement en rotation de la poulie en vue de son vissage sur l'arbre du rotor. - le trou axial du moyeu comporte successivement le tronçon lisse avant, un tronçon intermédiaire taraudé et un tronçon arrière d'entraînement. - le tronçon arrière d'entraînement est cannelé intérieurement pour recevoir un outil complémentaire de vissage comportant un tronçon d'extrémité libre avant cannelé extérieurement. - le taraudage appartient à un écrou rapporté sur la poulie. - l'écrou est fixé à la poulie par soudage. - l'écrou comporte une face annulaire transversale d'extrémité avant qui prend appui axialement contre une surface annulaire arrière en vis-à-vis formée dans la poulie. - l'écrou comporte une portée cylindrique convexe avant de centrage qui est reçue dans un lamage formé dans la poulie. - des moyens de collage ou de freinage sont interposés entre le taraudage de la poulie et le filetage de l'arbre du rotor. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe axiale partielle d'un premier mode de réalisation préféré d'un assemblage d'une poulie et d'un arbre de rotor conforme aux enseignements de l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe axiale partielle qui illustre un deuxième mode de réalisation d'une poulie pour un assemblage conforme aux enseignements de l'invention, comportant un écrou taraudé, et qui est représenté en association avec des moyens de fabrications ; - la figure 3 est une vue similaire à celle de la figure 2 qui illustre un troisième mode de réalisation d'une poulie ; - la figure 4 est une vue en coupe axiale partielle d'un quatrième mode de réalisation d'une poulie pour un assemblage conforme aux enseignements de l'invention, sur laquelle l'écrou taraudé est illustré en position éclatée avant sa fixation par soudage sur la poulie. Dans la description qui va suivre, des composants identiques, analogues ou similaires seront désignés par les mêmes chiffres de référence. Afin de faciliter la compréhension de la description et des revendications, on adoptera (à titre non limitatif) une orientation d'avant en arrière, de droite à gauche en considérant notamment la figure 1. On a représenté à la figure 1 un assemblage 10 comportant une poulie 12 pour l'entraînement en rotation d'un arbre de rotor 14 dont on a seulement représenté le tronçon d'extrémité libre arrière à la figure 1. L'arbre 14 est l'arbre de rotor d'une machine électrique tournante qui est par exemple un alternateur de véhicule automobile. L'arbre 14 comporte un corps 16, d'axe de rotation X-X qui comporte notamment un tronçon intermédiaire qui délimite une portée cylindrique convexe 18 qui se prolonge, vers l'arrière, par un tronçon d'extrémité libre arrière fileté 20. Le tronçon fileté 20 est délimité par rapport au tronçon intermédiaire lisse 18 par un épaulement transversal d'orientation radiale 22 orienté axialement vers l'arrière. La poulie 12 comporte une partie massive de corps 24 réalisée sous la forme d'un disque épais qui se prolonge, à sa périphérie externe radiale, par une jupe cylindrique annulaire 26 d'orientation axiale et d'axe X-X, vers l'arrière, et dont le tronçon d'extrémité libre arrière 28 comporte une surface radiale extérieure 30 profilée 30 pour coopérer avec une courroie d'entraînement, non représentée, selon une conception connue. Dans l'exemple représenté à la figure 1, à titre non limitatif, la zone active 28, 30 de la poulie 12 destinée à coopérer avec la courroie est profilée de manière à coopérer avec une courroie rainurée, même elle pourrait aussi être lisse ou dentée pour coopérer avec une courroie vissée ou crantée respectivement. La poulie 12 est réalisée par exemple par moulage en une seule pièce, et son corps 24 se prolonge, à sa périphérie radiale intérieure, par un moyeu de poulie 32 qui se présente sous la forme d'une douille épaisse d'orientation axiale qui s'étend globalement axialement vers l'arrière par rapport au corps transversal 24. Le moyeu annulaire en forme de douille 32 délimite ainsi globalement un trou axial débouchant 34 qui le traverse et qui comporte trois tronçons fonctionnels successifs 36, 38 et 40. Le tronçon d'extrémité libre avant 36 est un tronçon lisse d'axe X-X qui est destiné à recevoir, selon un ajustage précis, le tronçon lisse complémentaire 18 de l'arbre 14. Le tronçon lisse concave 36 du trou axial 34 est délimité axialement vers l'avant c'est-à-dire vers la droite en considérant la figure 1, par un épaulement transversal avant 42 formé à l'extrémité libre avant d'un prolongement axial 44 de diamètre réduit du moyeu 32, cet épaulement 42 étant susceptible de venir axialement en butée contre une surface de butée agencée en vis-à-vis sur l'arbre qui est par exemple constituée par la face transversale d'extrémité axiale arrière 46 d'une bague intérieure 44 d'un roulement à billes de guidage en rotation de l'arbre de rotor 14 comme par exemple visible à la figure 1 du document FR A-2,774,524 dans laquelle la poulie 10 vient en appui contre le roulement 11 porté par le demi-palier la. Sans sortir du cadre de l'invention, l'épaulement 42 de la poulie 12 pourrait aussi venir en butée contre un épaulement correspondant formé directement sur l'arbre de rotor 14. Conformément aux enseignements de l'invention, le tronçon intermédiaire 38 du moyeu 32 de la poulie 12 est un tronçon taraudé intérieurement dont le filetage est complémentaire de celui du tronçon d'extrémité libre arrière fileté 20 de l'arbre 14 de manière à permettre un assemblage de la poulie 12 par vissage de son moyeu 32 sur l'arbre 14. Le vissage s'effectue jusqu'à la venue en butée axiale des épaulements opposés 42 et 46, avec un serrage suffisant. Le sens du filetage 20 et du taraudage 38 sont de préférence choisis de manière, qu'en fonctionnement de l'alternateur, la rotation de la poulie et du rotor, avec les couples résistants correspondants, ait tendance à visser l'assemblage vissé entre la poulie 12 et l'arbre 14. Au voisinage de son extrémité libre arrière, le moyeu 32 comporte enfin un tronçon d'extrémité arrière 40 qui est ici un tronçon cannelé intérieurement qui est prévu pour recevoir un outil complémentaire, cannelé extérieurement (non représenté) de manière à permettre, lors de l'assemblage, d'entraîner en rotation la poulie 12 par rapport à l'arbre 14, ou d'immobiliser en rotation la poulie 12 tandis que l'on visse l'arbre de rotor 14 dans le moyeu 32. La poulie 12 comporte ainsi, dans ce premier mode de réalisation, un taraudage 38 intégré au moyeu 32 de la poulie dans lequel il est réalisé par usinage après le moulage de la poulie. Afin de garantir une plus grande fiabilité à l'assemblage vissé de la poulie 12 sur l'arbre de rotor 14, il est possible de prévoir, lors de l'assemblage initial, un collage complémentaire entre le filetage 20 et le taraudage 38, ou tous moyens équivalents de frein de filet selon une technique connue, par exemple dans le domaine des freins d'écrous. Grâce à l'agencement selon l'invention, le couple maximal qui peut être transmis par l'assemblage n'est plus dépendant du pinçage axial de la poulie, c'est-à-dire du couple de serrage de l'écrou selon l'état de la technique. La qualité de l'assemblage et la valeur du couple maximal transmissible ne dépendent pas non plus des états de surfaces des différents composants en contact avec la poulie. Lors de l'assemblage initial, le couple de vissage du moyeu 32 de la poulie sur l'arbre 14 est réduit, et les différents matériaux ne sont plus sollicités à l'allongement, ni à la compression. Le vissage avec intervention d'une butée positive constituée par les surfaces d'épaulement 42 et 46 interdit un desserrage dans le sens de rotation normal de la poulie. Le couple résistant au desserrage, aussi appelé couple de décollement, assure une bonne tenue et une bonne résistance aux efforts transitoires de desserrage résultant notamment du fonctionnement acyclique du moteur à combustion. La présence de colle, ou d'un frein de filet, entre le filetage et le taraudage permet d'accroître de manière importante cette valeur du couple résistant au desserrage. Sans sortir du cadre de l'invention, les cannelures du tronçon d'entraînement peuvent être remplacées par exemple par des méplats ou des dentures, toutes ces formes pouvant aussi être réalisées, à titre de variante, à la périphérie radiale extérieure convexe du tronçon d'extrémité axiale arrière du moyeu 32. II est aussi possible de réaliser des trous ou des encoches, pour un outil complémentaire, dans la face transversale annulaire d'extrémité arrière 48 du moyeu 32. On décrira maintenant le deuxième mode de réalisation illustré à la figure 2. Dans ce mode de réalisation, le taraudage 38 pour l'assemblage par vissage de la poulie 12 sur un arbre de rotor du type de celui représenté à la figure 1, appartient à un élément rapporté 50 qui est ici réalisé sous la forme d'un écrou taraudé intérieurement qui est fixé par soudage sur le corps 24 de la poulie 12. A cet effet, le moyeu 32, si on le compare au premier mode de réalisation, est raccourci axialement vers l'arrière et, dans sa zone radialement intérieure, la face transversale arrière 25 du corps 24 comporte une surface transversale arrière annulaire 52, réalisée à la faveur d'un lamage, pour l'appui axial de la face transversale en vis-à-vis 54 de l'écrou 50. On a aussi représenté, à la figure 2, un élément 56 appartenant à l'outillage pour la réalisation du sous-ensemble constitué de la poulie 12 et de l'écrou 50. L'élément 56 se présente sous la forme d'un tronçon arbre comportant une portée cylindrique lisse 58, analogue à la portée 18 de l'arbre de rotor 14, qui est délimitée axialement vers l'avant par un épaulement transversal arrière 60 et qui se prolonge axialement vers l'avant par un tronçon d'extrémité libre filetée 62 permettant le montage par vissage du taraudage 38 de l'écrou 50. Le montage et la fixation de l'écrou 50 sur la poulie 12 s'effectue de la manière suivante. Après avoir introduit le tronçon lisse 58 de l'arbre 56 dans le tronçon d'extrémité libre avant lisse 36 du moyeu 32 de la poulie 24, on vient ensuite visser l'écrou 50 avec un léger serrage de manière qu'il n'existe plus de jeu axial entre les différents composants. Du fait de l'assemblage grâce à l'arbre 56, l'écrou 50 se trouve ainsi en position centrée par rapport à la poulie 12 et la fixation de l'écrou 50 est ensuite assurée, par exemple par soudage au moyen d'un faisceau laser F illustré schématiquement à la figure 2. Après soudage, il n'y a plus qu'à dévisser l'arbre 56 de l'outillage pour disposer d'une poulie 12 comportant un taraudage central 38 appartenant à l'écrou rapporté 50, en vue de permettre l'assemblage de la poulie 12 par vissage sur un arbre de rotor 14. Le mode de réalisation représenté à la figure 3 est globalement analogue au précédent, c'est-à-dire que le taraudage 38 appartient à un écrou rapporté 50 qui comporte, à son extrémité axiale avant, une collerette radiale extérieure 64 délimitant d'une part sa face transversale d'extrémité avant 54 et d'autre part une surface cylindrique annulaire convexe 66 de centrage qui est reçue dans la surface cylindrique concave complémentaire 68 du lamage formé à cet effet dans la face transversale arrière 25 du corps 24 de la poulie 12. Le centrage et la coaxialité du taraudage 38 par rapport au tronçon 10 avant 36 du moyeu 32 résultent ainsi du centrage de l'écrou 50 par rapport au corps 24. Ainsi, il n'est plus nécessaire de prévoir un tronçon d'extrémité libre filetée à l'arrière de l'arbre 56 de l'outillage qui est simplement introduit axialement dans le tronçon lisse 36. En vue de la fixation de l'écrou 50, préalablement centré dans le lamage 52, 68, le moyeu 32 est serré axialement entre l'épaulement 60 de l'arbre 56 et l'écrou 50, et l'on procède ensuite à un soudage de l'écrou par un faisceau de soudage F qui est par exemple un faisceau laser. Enfin, dans le troisième mode de réalisation représenté à la figure 4, le taraudage 38 es toujours réalisé dans un écrou rapporté 50 qui est centré par rapport au corps 24 de la poulie 12 par sa collerette 64 reçue dans le lamage 52, 68. L'opération de fixation de l'écrou 50 sur la poulie 12 est ici une opération de soudage électrique par passage de courant à travers l'assemblage et, à cet effet, la face transversale d'extrémité avant 54 de l'écrou 50 peut comporter une série de picots 70. L'assemblage est de préférence effectué sur une presse à souder qui permet le centrage de l'écrou par sa collerette radiale extérieure 64, puis l'opération de soudage électrique par passage du courant. Les modes de réalisation illustrés aux figures 2 à 4 dans lesquels on a intégré au centre de la poulie un moyeu taraudé réalisé ici sous la forme d'un écrou rapporté permet de choisir les matériaux utilisés selon la fonction qu'ils assurent. Ainsi, le matériau choisi pour l'écrou taraudé permet d'assurer une bonne tenue de l'assemblage fileté tandis qu'il est possible de choisir un autre matériau pour la réalisation de la poulie proprement dite. L'invention n'est pas limitée à la fixation par soudage de l'élément rapporté, sous la forme d'un écrou, cette fixation pouvant être assurée par exemple par brasage, par frettage, par fluo-tournage, par collage, etc-, ou par combinaison de ces différentes techniques. REVENDICATIONS 1. Assemblage d'une poulie d'entraînement (12) avec le rotor d'une machine électrique tournante équipant un véhicule automobile, notamment d'un alternateur, du type dans lequel la poulie (12) comporte une zone fonctionnelle périphérique (30) destinée à coopérer avec une courroie et un moyeu central (32) comportant un trou axial (34) pour le passage de l'arbre (14) du rotor, caractérisé en ce que la poulie (12) comporte un taraudage central (38) pour son vissage sur un filetage complémentaire (20) de l'arbre (14) du rotor. 2. Assemblage selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le moyeu (32) de la poulie comporte une face transversale annulaire avant (42) de butée axiale qui est destinée à coopérer avec une surface de butée en vis-à-vis (46) pour déterminer la position axiale vissée de la poulie (12) sur l'arbre (14). 3. Assemblage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le taraudage (38) est usiné dans le moyeu (32) de la poulie. 4. Assemblage selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le taraudage (38) appartient à une pièce (50) rapportée sur la poulie (12, 24). 5. Assemblage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le trou axial (34) du moyeu (32) de la poulie (12) comporte un tronçon lisse avant (36) qui se prolonge par le taraudage coaxial (38), puis par des moyens (40) pour l'entraînement en rotation de la poulie (12) en vue de son vissage sur l'arbre (14, 20) du rotor. 6. Assemblage selon la revendication précédente prise en combinaison avec la revendication 3, caractérisé en ce que le trou axial (34) du moyeu (32) comporte successivement le tronçon lisse avant (36), un tronçon intermédiaire taraudé (38) et un tronçon arrière d'entraînement (40). 7. Assemblage selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le tronçon arrière d'entraînement (40) est cannelé intérieurement pour recevoir un outil complémentaire de vissage comportant un tronçon d'extrémité libre avant cannelé extérieurement. 8. Assemblage selon la revendication 5 prise en combinaison avec la revendication 4, caractérisé en ce que le taraudage (38) appartient à un écrou (50) rapporté sur la poulie (12, 24). 9. Assemblage selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'écrou (50) est fixé à la poulie par soudage. 10. Assemblage selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que l'écrou (50) comporte une face annulaire transversale d'extrémité avant (54) qui prend appui axialement contre une surface annulaire arrière en vis-à-vis (52) formée dans la poulie. 11. Assemblage selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'écrou (50) comporte une portée cylindrique convexe avant (66) de centrage qui est reçue dans un lamage complémentaire (52, 68) formé dans la poulie. 12. Assemblage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que des moyens de collage ou de freinage sont interposés entre le taraudage (38) de la poulie et le filetage (20) de l'arbre (14) du rotor. 13. Alternateur, notamment de véhicule automobile, comportant une poulie d'entraînement (12), un rotor, un arbre, (14) solidaire du rotor, et présentant un tronçon d'extrémité libre fileté (20) dans lequel la poulie (12) comporte une zone fonctionnelle périphérique (30) destinée à coopérer avec une courroie et un moyeu central (32) comportant un trou axial (34) pour le passage de l'arbre (14) du rotor, caractérisé en ce que la poulie (12) d'entraînement est assemblée avec le tronçon d'extrémité fileté (20) selon l'une quelconque des revendications 1 à 12. 14. Alternateur, selon la revevendication précédente, caractérisé en ce que la poulie ne comporte pas de dispositif de découplage de type "roue libre".