Brevet FR2834141A1 — publié le 20030627

"Machine électrique tournante comportant des moyens de positionnement angulaire de la carcasse par rapport à la plaque porte-charbons" L'invention concerne une machine électrique tournante comportant des moyens de positionnement angulaire de la carcasse par rapport à la plaque porte-charbons. L'invention concerne plus particulièrement un moteur électrique, pour l'entraînement en balayage alterné d'un système d'essuie-glace. L'invention concerne ainsi une machine électrique tournante du type qui comporte un rotor qui tourne autour d'un axe longitudinal de rotation, et qui porte à une extrémité longitudinale arrière un collecteur alimenté électriquement par au moins deux balais qui s'étendent selon une direction sensiblement radiale et dans un plan transversal sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal de rotation, et qui sont guidés par des moyens fixés sur une plaque transversale porte-charbons, et du type qui comporte une carcasse cylindrique coaxiale de section circulaire de support de ferrites formant stator. Les moteurs conventionnels comportent chacun une carcasse annulaire cylindrique et une plaque porte-charbons. Ces deux éléments sont fixés sur un socle appartenant par exemple à une structure de liaison notamment avec le dispositif d'essuyage. Afin d'avoir un bon fonctionnement du moteur, l'axe de commutation défini par les charbons doit être positionné angulairement avec précision par rapport l'axe magnétique de la carcasse. Le montage de la carcasse sur le socle est actuellement réalisé par sertissage, ou par vissage. Le sertissage permet un montage indémontable des deux pièces, cependant, il ne permet pas de positionner la carcasse par rapport à la plaque porte-charbons avec suffisamment de précision. Le montage par vissage consiste soit à utiliser des tirants entre la carcasse et le socle, soit à visser des oreilles aménagées sur la carcasse avec des oreilles du socle. Ces deux modes de fixation sont tous les deux coûteux car ils nécessitent des aménagements particuliers de chaque pièce, et ils accroissent le temps de montage total de la machine. L'invention a pour but de proposer un montage de la carcasse sur le support qui permette de positionner angulairement la carcasse par rapport à la plaque porte-charbons avec précision, et indépendamment des moyens de fixation de la carcasse sur le socle. Dans ce but, l'invention propose une machine électrique tournante du type décrit précédemment, caractérisée en ce qu'elle comporte un socle sur une première face transversale duquel la plaque porte-charbons est fixée, et sur une seconde face transversale duquel la carcasse est fixée, et en ce que le socle comporte des moyens pour positionner angulairement la carcasse par rapport à la plaque porte-charbons par coopération de formes complémentaires. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - les moyens pour positionner angulairement la carcasse par rapport à la plaque porte-charbons comportent au moins un doigt d'indexation qui s'étend axialement vers l'avant depuis la première face transversale et qui est reçu dans au moins une encoche complémentaire de la plaque porte-charbons ; - les moyens pour positionner angulairement la carcasse par rapport à la plaque porte-charbons comportent au moins un pion d'indexation qui s'étend axialement vers l'avant depuis la seconde face transversale et qui est reçu dans un cran complémentaire de la carcasse ; - le doigt et le pion d'indexation sont disposés dans un même plan axial ; - l'extrémité axiale arrière de la carcasse comporte une collerette qui s'étend radialement vers l'extérieur et dont la face transversale arrière est en appui contre la seconde face transversale du socle, et en ce que la collerette comporte au moins un cran d'indexation ; - le socle comporte une portée annulaire cylindrique qui s'étend axialement vers l'avant depuis la seconde face transversale du socle, et dont la surface périphérique extérieure convexe est reçue dans un logement cylindrique concave de la carcasse pour la fixation de la carcasse sur le socle, et en ce qu'au moins une bague de tolérance est interposée entre la portée et le logement de la carcasse ; - la machine électrique comporte plusieurs bagues de tolérance réparties axialement d'arrière en avant et de diamètres extérieurs décroissants ; - la collerette et le pion d'indexation sont disposés radialement vers l'extérieur par rapport à la bague de tolérance. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux figures annexées parmi lesquelles : - la figure 1 est une vue schématique en perspective éclatée des principaux composants d'une machine électrique conforme aux enseignements de l'invention ; - la figure 2 est une vue similaire à celle de la figure 1, à plus grande échelle et avec arrachement, dans laquelle la plaque porte-charbons et la bague de tolérance sont représentées montées sur le socle, et dans laquelle il est possible de voir le logement cylindrique concave de la carcasse ; - la figure 3 est une vue similaire à celle de la figure 2, dans laquelle la carcasse est montée sur le socle ; et - la figure 4 est une vue axiale en bout de la machine électrique, dans laquelle la plaque porte-charbons et la bague de tolérance sont représentées montées sur le socle. Pour la description de l'invention, on adoptera à titre non limitatif les orientations verticale, longitudinale et transversale selon le repère V, L, T indiqué à la figure 1. On adoptera également une orientation axiale d'avant en arrière comme étant la direction longitudinale et de droite à gauche, en se reportant à la figure 1. Dans la description qui va suivre, des éléments identiques, similaires ou analogues seront désignés par les mêmes chiffres de référence. On a représenté à la figure 1 une machine tournante électrique 10, ici un moteur utilisé pour l'entraînement d'un mécanisme d'essuyage conventionnel (non représenté). Le moteur 10 comporte un rotor (non représenté) qui tourne autour d'un axe A longitudinal de rotation, et un stator (non représenté) monté à l'intérieur d'une carcasse ou chemise statorique 12. Le rotor porte à son extrémité axiale arrière un collecteur (non représenté) qui est alimenté électriquement par des charbons (non représentés). Pour garantir un contact constant entre les charbons (non représentés) et le collecteur, ceux-ci sont montés sur des balais (non représentés) qui s'étendent radialement dans un plan transversal perpendiculaire à l'axe de rotation du rotor. Les balais sont aptes à coulisser radialement par rapport au rotor et ils sont guidés en coulissement par des moyens de guidage 14 fixés sur une plaque dite"porte-charbons"16 qui comporte aussi des moyens (non représentés) pour l'alimentation électrique des charbons. La carcasse 12 est un élément cylindrique annulaire de section circulaire qui est coaxial au rotor. Elle est fermée à son extrémité axiale avant 18, et elle comporte en son centre un renflement 20 qui s'étend vers l'avant qui porte en son centre un palier de guidage en rotation du rotor (non représenté). Le moteur 10 comporte aussi un socle 22 qui reçoit sur une première face transversale arrière 24 la plaque porte-charbons 16 et qui reçoit sur une seconde face transversale avant 26 la carcasse 12. Les deux faces sont décalées axialement et la première face 24 est disposée en arrière de la seconde face 26 et elles délimitent un logement cylindrique 28 de section circulaire coaxial au rotor, et de longueur sensiblement égale à la longueur du collecteur du rotor. Le centre 48 de la première face 24 est ouvert et il reçoit un palier (non représenté) de guidage en rotation du rotor. La première face arrière 24 et la plaque porte-charbons 16 sont circulaires et de même diamètre égal au diamètre intérieur du logement 28, permettant ainsi le centrage de la plaque portecharbons 16 par rapport à l'axe A de rotation du rotor. La seconde face 26 est annulaire et s'étend radialement vers l'extérieur à partir de l'extrémité axiale avant du logement 28. Le socle 22 comporte une portée 30 annulaire cylindrique qui s'étend axialement vers l'avant depuis la face transversale avant 26 de sorte à prolonger le logement 28 au-delà de la seconde face transversale 26. La face cylindrique extérieure 32 convexe de la portée 30 est reçue dans un logement cylindrique concave 33 de la carcasse 12 pour la fixation de la carcasse 12 sur le socle 22. Pour que le moteur 10 fonctionne avec un meilleur rendement, il faut que son axe de commutation, défini par les charbons, soit positionné angulairement le plus précisément possible par rapport à l'axe magnétique du stator, défini par la carcasse 12. Ainsi, le montage de la carcasse 12 par rapport à la plaque porte-charbons 16 doit être effectué avec un positionnement angulaire précis. Pour cela, et conformément aux enseignements de l'invention, le socle 22 comporte des moyens pour positionner angulairement la carcasse 12 par rapport à la plaque portecharbons 16. Le socle 22 comporte tout d'abord deux doigts d'indexation 32 qui coopèrent chacun avec une encoche 36 complémentaire de la plaque porte-charbons 16, comme on l'a représenté aux figures 2 et 4. Chaque doigt 34 consiste ici en une nervure qui s'étend longitudinalement vers l'avant depuis la première face 24 du socle, et qui s'étend radialement vers l'intérieur depuis la paroi longitudinale intérieure concave du logement 28. De plus, le doigt 34 a la forme d'un triangle dont la base est sur la première face 24 du socle 22, et le sommet est au niveau de l'extrémité axiale avant du logement 28. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, les deux doigts 34 sont diamétralement opposés et symétriques par rapport à l'axe A de rotation du rotor, de sorte à définir un plan axial P1 d'indexation. Comme on l'a représenté aux figures 2 et 3, le socle 22 comporte aussi un pion d'indexation 38 qui coopère avec un cran 40 complémentaire de la carcasse 12. Le pion 38 s'étend axialement vers l'avant depuis la seconde face transversale 26. Il est ainsi disposé radialement à l'extérieur de la portée 30. De plus, selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le pion 38 est disposé dans le plan axial P1 d'indexation. L'extrémité axiale arrière ouverte de la carcasse 12 comporte une collerette annulaire 42 qui s'étend radialement vers l'extérieur et dans laquelle est formé le cran 40. La face transversale annulaire arrière 44 de la collerette 42 est en appui axial contre la seconde face transversale 26 du socle 22, permettant ainsi d'assurer un parallélisme des axes de la carcasse 12 et de la plaque porte-charbons 16. Pour assurer le positionnement ou indexation angulaire de la carcasse 12 par rapport à la plaque porte-charbons 16, les encoches 36 sont positionnées angulairement par rapport aux charbons de sorte à former un angle déterminé avec l'axe de commutation du moteur 10. De la même manière, le cran 40 est positionné angulairement sur la collerette 42 de sorte à être disposé dans un second plan axial P2 qui forme le même angle avec l'axe magnétique de la carcasse 12. Puisque le pion 38 et les doigts 34 sont disposés dans un même plan axial P1, l'égalité entre l'angle entre les encoches 36 et l'axe de commutation et l'angle entre le second plan axial P2 et l'axe magnétique de la carcasse 12 permet par exemple d'obtenir un positionnement angulaire précis de la carcasse 12 par rapport à la plaque porte-charbons 16. De ce fait, la précision du positionnement angulaire des deux éléments est indépendante des moyens de fixation de la carcasse 12 sur le socle 22. De préférence, la carcasse 12 est fixée au socle 22 par l'intermédiaire d'une bague de tolérance 46 interposée entre la portée 30 et le logement 33 de la carcasse 12. La bague de tolérance 46 est généralement constituée d'une bande ondulée en feuillard d'acier pour ressort, par exemple du type commercialisé par la société RENCOL. Les dimensions de la bague de tolérance 46, notamment sa longueur"L"et son épaisseur"e" (figure 1), sont déterminées pour assurer la fixation de la carcasse 12 sur le socle 22 en fonction des efforts subis. La bague de tolérance 46 est disposée radialement vers l'intérieur par rapport à la collerette 42 et le pion 38, ce qui permet, lors du montage, de positionner angulairement la carcasse 12 par rapport au socle 22 sans être gêné par les moyens de fixation de la carcasse 12 constitués par la bague de tolérance 46. L'utilisation de la bague de tolérance 46 permet d'augmenter les tolérances de fabrication de la porté 30 et du logement 33 de la carcasse 12. En effet, la bague de tolérance 46 autorise un certain défaut de coaxialité entre la carcasse 12 et la portée 30. Le centrage de la carcasse 12 est obtenu au montage par l'intermédiaire des différents paliers de guidage du rotor montés au centre de la première face transversale 24, et dans le renflement 20. Pour le montage de la carcasse 12 sur le socle 22, on monte d'abord le bague de tolérance 46 sur la face cylindrique extérieure 32 de la portée 30. Ensuite, le socle est emboîté dans la carcasse de sorte que la bague de tolérance 46 se loge dans le logement 33 de la carcasse 12, jusqu'à ce que la face avant 26 du socle 22 vienne en butée axiale contre la face transversale arrière de la collerette 42. Selon une variante de l'invention (non représentée), la fixation de la carcasse 12 sur le socle 22, est réalisée par l'intermédiaire de plusieurs bagues de tolérance 46. Selon un mode préféré de cette variante, les bagues de tolérance 46 sont d'épaisseurs croissantes, en se rapprochant de la seconde face transversale 26 su socle, ce qui permet de faciliter le montage et la fixation de la carcasse 12, tout en améliorant sa fixation sur le socle 22. L'étanchéité du montage est obtenue au moyen d'un joint torique ou à lèvre (non représenté) qui est interposé entre la portée 30 et la carcasse 12. L'épaisseur de la bague de tolérance permet de disposer d'un espace entre la carcasse 12 et la portée 30, à l'intérieur duquel il est possible de loger le joint. Il n'est alors plus nécessaire d'usiner une de ces deux pièces pour réaliser un logement pour le joint qui est comprimé axialement à l'issue du montage. Il sera aussi compris que des inversions mécaniques simples peuvent constituer des variantes de réalisation de l'invention. Par exemple, la portée 30 peut être de diamètre supérieur, et la première face 24 et la seconde face 26 du socle 22 peuvent être situées dans un même plan transversal. De même, les doigts 34 et les encoches 36 peuvent définir un plan P1 décalé angulairement par rapport au plan P2 défini par le pion et le cran, l'angle formé entre ces deux plans étant connu. L'invention permet donc un montage précis du stator d'un moteur électrique par rapport à la plaque porte-charbons permettant ainsi d'améliorer le rendement du moteur. De plus, l'utilisation d'une bague de tolérance permet de réduire les usinages nécessaires pour le montage de la carcasse sur le socle, réduisant de ce fait les coûts de fabrication. REVENDICATIONS 1. Machine électrique tournante (10) du type qui comporte un rotor qui tourne autour d'un axe longitudinal de rotation (A), et qui porte à une extrémité axiale arrière un collecteur alimenté électriquement par au moins deux balais qui s'étendent selon une direction sensiblement radiale et dans un plan transversal sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal de rotation (A), et qui sont guidés par des moyens (14) fixés sur une plaque transversale porte-charbons (16), et du type qui comporte une carcasse (12) cylindrique coaxiale de section circulaire de support de ferrites formant stator, caractérisée en ce qu'elle comporte un socle (22) sur une première face transversale (24) duquel la plaque porte-charbons (16) est fixée, et sur une seconde face transversale (26) duquel la carcasse (12) est fixée, et en ce que le socle (22) comporte des moyens (34,36, 38,40) pour positionner angulairement la carcasse (12) par rapport à la plaque porte-charbons (16) par coopération de formes complémentaires. 2. Machine électrique (10) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que les moyens pour positionner angulairement la carcasse (12) par rapport à la plaque portecharbons (16) comportent au moins un doigt (34) d'indexation qui s'étend axialement vers l'avant depuis la première face transversale (24) et qui est reçu dans au moins une encoche (36) complémentaire de la plaque porte-charbons (16). 3. Machine électrique (10) selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les moyens pour positionner angulairement la carcasse (12) par rapport à la plaque porte-charbons (16) comportent au moins un pion d'indexation (38) qui s'étend axialement vers l'avant depuis la seconde face transversale (26) et qui est reçu dans un cran (40) complémentaire de la carcasse (12). 4. Machine électrique (10) selon la revendication précédente, en combinaison avec la revendication 2, caractérisée en ce que le doigt (34) et le pion d'indexation (38) sont disposés dans un même plan axial (P1). 5. Machine électrique (10) selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisée en ce que l'extrémité axiale arrière de la carcasse comporte une collerette (42) qui s'étend radialement vers l'extérieur et dont la face transversale arrière (44) est en appui contre la seconde face transversale (26) du socle (22), et en ce que la collerette (42) comporte au moins un cran d'indexation (40). 6. Machine électrique (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le socle (22) comporte une portée (30) annulaire cylindrique qui s'étend axialement vers l'avant depuis la seconde face transversale (26) du socle (22), et dont la surface périphérique extérieure (32) convexe est reçue dans un logement (33) cylindrique concave de la carcasse (12) pour la fixation de la carcasse (12) sur le socle (22), et en ce qu'au moins une bague de tolérance (46) est interposée entre la portée (30) et le logement (33) de la carcasse (12). 7. Machine électrique (10) selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu'elle comporte plusieurs bagues de tolérance (46) réparties axialement d'arrière en avant et de diamètres extérieurs décroissants. 8. Machine électrique (10) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la collerette (42) et le pion d'indexation (38) sont disposés radialement vers l'extérieur par rapport à la bague de tolérance (46).