Brevet FR2883429A1 — publié le 20060922

Dispositif de support et de protection d'un roulement, garniture de protection et procédé de reprise d'usinage. La présente invention concerne le domaine de la fabrication des machines électriques tournantes, notamment des alternateurs utilisés pour l'alimentation en énergie électrique d'un véhicule automobile. De façon générale, une machine électrique tournante comprend un stator et un rotor pourvu d'un arbre, de bobinage et de bagues collectrices coopérant avec les balais du stator pour l'alimentation des bobinages du rotor en énergie électrique. L'arbre est généralement supporté par deux roulements disposés de part et d'autres du bobinage. Les documents FR-A-2 710 200 et FR-A-2 851 090 décrivent des alternateurs pour véhicules automobiles. L'invention concerne plus particulièrement la fabrication du rotor, qui pose des difficultés particulières pour obtenir des bagues collectrices ayant une surface extérieure parfaitement concentrique à l'arbre du rotor et ce sans nuire aux autres éléments situés au voisinage. Une bonne concentricité des bagues collectrices permet d'augmenter la fiabilité du dispositif ainsi que la durée de vie des balais du stator. L'invention propose un dispositif de support et de protection d'un roulement monté sur un rotor de machine électrique pour une reprise d'usinage de bagues collectrices du rotor. Le dispositif de support et de protection comprend un support pourvu d'un alésage formant un espace intérieur capable de recevoir le roulement, et une garniture de protection du roulement disposée dans ledit support. La garniture de protection comprend une paroi annulaire séparant ledit espace en une première chambre pour le roulement et une deuxième chambre pour les bagues collectrices. Lesdites première et deuxième chambres peuvent être isolées de façon étanche lorsque le roulement monté sur le rotor est disposé dans l'alésage du support. En d'autres termes, la garniture de protection possède une ouverture centrale laissant un passage pour l'arbre, de façon que ladite garniture de protection se trouve disposée axialement entre le roulement situé d'un côté et les bagues collectrices situées de l'autre côté. Les bagues collectrices peuvent être disposées sur une extrémité de l'arbre du rotor en porte-à-faux par rapport audit roulement. Les bagues collectrices peuvent présenter un diamètre extérieur inférieur ou égal à celui de l'arbre. La garniture de protection forme un flasque empêchant ou minimisant l'entrée de particules en direction du roulement ou la fuite de lubrifiant en provenance du roulement. Dans un mode de réalisation, la garniture de protection comprend une armature rigide pourvue d'une ouverture centrale et une lèvre souple supportée par l'armature rigide au niveau de l'ouverture centrale et destinée à venir en appui axial contre le roulement. Lorsque le roulement est disposé dans l'alésage du support, la lèvre souple assure une étanchéité par contact contre la bague intérieure du roulement. La lèvre souple peut être vulcanisée ou surmoulée sur l'armature. Avantageusement, la garniture de protection comprend une oreille en saillie radiale à l'extérieur du tube pour la préhension de ladite garniture de protection. On facilite le nettoyage ou le remplacement de la garniture. Dans un mode de réalisation, la garniture de protection est montée de façon amovible dans le support. Alternativement, la garniture de protection peut être fixée à demeure sur le support. Dans un mode de réalisation, le support présente une forme générale tubulaire. Dans un mode de réalisation, le support comprend une fente radiale pour introduire la garniture de protection. La garniture de protection peut se présenter sous la forme d'un tiroir que l'on introduit dans la fente par un mouvement radial par rapport à l'axe du support. Dans un mode de réalisation, le support comprend une cloison radiale annulaire de renforcement de la garniture de protection. Alternativement, la cloison radiale annulaire forme l'armature de la garniture de protection. On bénéficie ainsi d'un outil très bien adapté pour le tournage final de précision des bagues collectrices d'un rotor sur lequel un roulement a été emmanché. Le rotor est introduit dans le dispositif par un mouvement axial, de telle sorte que les bagues collectrices et une portion de l'arbre passent dans l'ouverture de la garniture de protection, le roulement venant en contact par une face frontale avec ladite garniture de protection. Le rotor est ensuite mis en rotation et un outil de tournage peut être introduit dans le support par une lumière formée axialement sensiblement au niveau des bagues collectrices et venant en contact avec lesdites bagues collectrices. Pendant le tournage, une aspiration dans la deuxième chambre peut être mise en oeuvre pour attirer les copeaux, en général de cuivre, provenant des bagues collectrices et enlevés par l'outil de tournage à l'opposé du roulement, et ce en diminuant les risques de fuite de lubrifiant en provenance du roulement et provoqués par la dépression de l'aspiration. Alternativement, l'on peut prévoir une opération de tournage sans aspiration, la garniture de protection empêchant alors des copeaux provenant des bagues collectrices de venir en contact avec le roulement. Le procédé de reprise d'usinage de bagues collectrices de rotor de machine électrique, un roulement étant monté sur le rotor, comprend les étapes suivantes - on dispose une garniture de protection comprenant une paroi annulaire dans un support, la paroi annulaire séparant ledit espace en une première chambre et une deuxième chambre; et - on amène le roulement dans la première chambre du support, les bagues collectrices venant dans la deuxième chambre, les première et deuxième chambres étant isolées de façon étanche de façon que le roulement soit protégé contre la perte de lubrifiant et l'intrusion de copeaux. Ensuite, on peut usiner les bagues collectrices. Dans un mode de réalisation, lors du montage du roulement dans la première chambre du support, la garniture de protection vient couvrir une face frontale du roulement. La garniture de protection peut venir en contact avec une face frontale de petit diamètre du roulement, le roulement étant en contact avec le support par une bague extérieure. Avantageusement, la garniture de protection est en contact axial avec le roulement. Après l'usinage des bagues collectrices et le retrait du rotor équipé de son roulement, la garniture de protection peut être démontée et selon les cas, réutilisée après un éventuel nettoyage ou bien être remplacée par une garniture neuve. La garniture de protection est destinée à un roulement disposé dans un support de reprise d'usinage de bagues collectrices de rotor, le rotor étant supporté par le roulement. La garniture comprend une paroi annulaire séparant l'espace dans lequel est disposé le roulement en une première chambre pour le roulement et une deuxième chambre pour les bagues collectrices. Avantageusement, la garniture comprend une ouverture centrale pourvue d'une lèvre souple. La lèvre souple assure une excellente étanchéité. Dans un mode de réalisation, la garniture comprend une oreille de préhension. Un opérateur peut facilement saisir l'oreille pour vérifier ou remplacer la garniture. Dans un mode de réalisation, la garniture comprend une portion semicirculaire de positionnement. La portion de positionnement peut coopérer avec le support de reprise d'usinage. Dans un mode de réalisation, la garniture comprend une surface intérieure de centrage sur le roulement. On garantit un positionnement précis de la garniture sur le roulement, d'où une étanchéité satisfaisante. La présente invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'un rotor associé à un roulement; - la figure 2 est une vue schématique du rotor de la figure 1 en cours de tournage dans un dispositif de support et de protection; la figure 3 est une vue en perspective d'un dispositif de support et de protection; -la figure 4 est une vue en coupe axiale du dispositif de la figure 3; - la figure 5 est une vue de détail de la figure 4; -la figure 6 est une vue de détail de la garniture de protection; - la figure 7 est une vue de face en élévation de la garniture de protection; et - la figure 8 est une vue de face en élévation du dispositif de support et de protection. Comme on peut le voir sur la figure 1, le rotor 1 est associé à un roulement 2. Le rotor 1 comprend un arbre 3 pourvu d'une extrémité de petit diamètre 3a supportant des bagues collectrices 4. Le rotor 1 comprend également un corps 5 comprenant des pièces polaires et un bobinage. Le roulement 2 est emmanché sur l'arbre 3 entre l'extrémité 3a et le corps 5. L'extrémité de l'arbre 3 opposée à l'extrémité 3a de petit diamètre fait saillie au-delà du corps 5. Le roulement 2 comprend une bague intérieure 8 pourvue d'un alésage en contact avec l'arbre 3 et d'une surface extérieure pourvue d'un chemin de roulement 8a creux, une bague extérieure 9 pourvue d'une surface extérieure axiale et d'un alésage pourvu d'un chemin de roulement 9a creux, et une rangée d'éléments roulants 10, ici des billes, disposés entre les chemins de roulement 8a et 9a. Les chemins de roulement 8a et 9a peuvent être formés par usinage avec enlèvement de copeaux. Le roulement 2 comprend en outre une cage 11 en matériau synthétique maintenant un espacement circonférentiel régulier des éléments roulants 10 et deux joints d'étanchéité 12 symétriques par rapport à un plan radial passant par le centre des éléments roulants 10, montés chacun dans une rainure 13 de la bague extérieure 9 et comprenant une armature 14 et une partie souple 15 surmoulée sur l'armature 14, emmanchée dans ladite rainure 13 et formant une lèvre 15a en contact de frottement avec la bague intérieure 8 et également un labyrinthe avec ladite bague intérieure 8. Les bagues intérieure 8 et extérieure 9 sont pourvues de surfaces frontales radiales 8b et 91), 8c et 9c situées dans les mêmes plans radiaux. Comme illustré sur la figure 2, le rotor 1 est supporté par une machine d'usinage comprenant un support 16 de forme générale tubulaire se terminant par une surface annulaire radiale 16a et pourvu d'une lumière ou fenêtre 17 située à distance de la surface frontale 16a. La machine d'usinage comprend également un outil de tournage 18 pourvu d'une partie coupante 19 et passant dans la lumière 17 pour venir en contact avec la surface extérieure des bagues collectrices 4. La machine d'usinage comporte également au moins deux galets 20, dont un seul est visible sur la figure 2, qui sont en contact avec la surface extérieure de l'arbre 3 à proximité de l'extrémité opposée à l'extrémité de petit diamètre 3a. La bague extérieure 9 du roulement 2 est emmanchée dans l'alésage 161) du support tubulaire 16 entre la surface frontale 16a et la lumière 17. Le rotor 1 est ainsi supporté d'un côté par les galets 20, et de l'autre côté par le support tubulaire 16 par l'intermédiaire du roulement 2. Le rotor 1 est ensuite entraîné en rotation par des moyens appropriés non représentés. Puis, l'outil de tournage passant par la lumière 17 est approché et mis en contact avec les bagues collectrices 4 qui sont alors en rotation, ce qui permet d'effectuer un tournage fin de la surface extérieure des bagues collectrices 4 avec formation de copeaux 21. Le support 16 est en outre équipé d'une garniture de protection 22 disposée dans son alésage 16b tout en étant en contact avec le roulement 2. Plus particulièrement visible sur la figure 2, la garniture de protection 22 est disposée axialement entre le roulement 2 et la lumière 17 et comprend une armature 23 comportant une ouverture centrale circulaire et une lèvre souple 24 fixée sur l'ouverture centrale. La garniture de protection 22 présente une forme générale annulaire. L'armature 23, par exemple réalisée en métal, présente une faible épaisseur axiale et est en contact par une surface radiale 23a avec la surface frontale radiale 8b de la bague extérieure 8 du roulement 2. La lèvre souple 24 est fixée sur l'armature 23, par exemple par vulcanisation ou surmoulage et est en contact frottant avec la surface frontale radiale 9b de la bague intérieure 9. La partie souple 24 est légèrement écartée de la surface extérieure de l'arbre 3 et présente un alésage de diamètre légèrement sunérieur à l'alésage de la bague intérieure 8. La lèvre souple 24 est oblique et est orientée axialement vers le roulement et radialement vers l'extérieur. L'armature 23 est écartée du joint d'étanchéité 12 au moyen d'un redan ou raccord 23b, de telle sorte que l'armature 23 présente une portion de grand diamètre 23c et une portion de petit diamètre 23d d'épaisseur légèrement inférieure à la portion de grand diamètre. Une éventuelle interférence entre la garniture de protection 22 et le joint d'étanchéité 12 disposé du côté des bagues collectrices 4, est ainsi évitée. La garniture de protection 22 forme un flasque de protection venant en supplément du joint d'étanchéité 12 au cours de l'opération d'usinage et présente en raison de l'épaisseur de l'armature 23 une rigidité élevée. Par conséquent, des copeaux 21, générés par l'outil de tournage 18 à partir des bagues collectrices 4, sont empêchés de façon efficace de venir agresser le joint 12. Par ailleurs, il est possible de mettre en oeuvre un dispositif d'aspiration, non représenté, provoquant une dépression à partir de l'extrémité du support 16 opposée à la surface frontale 16a et tendant à aspirer les copeaux 21, mais pouvant également provoquer une déformation au niveau de la lèvre frottante 15a du joint 12 situé du côté de l'aspiration avec pour conséquence un risque de fuite du lubrifiant disposé à proximité des éléments roulants 10 du roulement 2. La garniture d'étanchéité 22 est capable à la fois de limiter fortement les risques d'entrée de particules étrangères dans le roulement 2, de réduire les risques d'agression du joint 12 par des copeaux 21, et enfin d'éviter les risques de fuites de lubrifiant dues à une déformation de la lèvre frottante 15a du joint d'étanchéité 12 par aspiration et à la mise en dépression. Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 3 à 5, le support 16 a été représenté dans l'état où il se trouve lorsqu'il vient coiffer le roulement monté sur l'arbre du rotor, ledit arbre n'étant pas représenté pour la clarté du dessin. Une fente 25 est ménagée dans le support 16 et occupe sensiblement un secteur angulaire de 180 . La fente 25 est définie par deux plans radiaux légèrement espacés l'un de l'autre. La garniture de protection 22 est disposée dans ladite fente 25 en en occupant la majeure partie. La garniture de protection 22 comprend en outre une portion semi-circulaire 26, d'épaisseur égale à la dimension axiale de la fente 25 et se prolongeant radialement vers l'extérieur par une oreille 27 dans laquelle est ménagée une ouverture 28 pour faciliter la préhension de la garniture d'étanchéité. En d'autres termes, la portion semi-circulaire 26 et l'oreille 27 sont monoblocs avec l'armature 23 et prolongent ladite armature 23 vers l'extérieur tout en étant convenablement maintenues axialement par les bords de la fente 25. La portion semi-circulaire 26 comporte une surface intérieure concave 23f venant par complémentarité de forme en appui radial contre la bague extérieure 9, assurant ainsi le centrage radial de la garniture sur le roulement. Le support 16 comprend en outre une cloison annulaire 29, de forme générale radiale, disposée dans l'alésage 16b, dans le prolongement de la paroi de la fente 25 du côté opposé au roulement 2. Comme on le voit particulièrement sur la figure 5, la cloison intermédiaire 29 est en contact avec l'armature 23 de la garniture de protection et réduit ainsi une éventuelle déformation axiale de l'armature 23 qui peut s'appuyer sur ladite cloison annulaire 29. La cloison annulaire 29 présente une épaisseur nettement supérieure à celle de la portion de petit diamètre 23d de l'armature 23 et assure ainsi un renforcement considérable de ladite garniture de protection 22. La cloison annulaire 29 est légèrement chanfreinée à son extrémité libre pour laisser l'espace suffisant à la lèvre d'étanchéité 24 qui possède un léger rebord du côté de ladite cloison annulaire 29. Bien entendu, on pourrait prévoir une cloison 29, de forme différente, par exemple légèrement plus courte radialement ou encore tronconique au lieu d'être sensiblement radiale. Comme on le voit plus particulièrement. sur la figure 8, la cloison de renforcement 29, monobloc avec le corps tubulaire du support 16, présente une encoche 30 formée au droit de la lumière 17. On peut ainsi procéder à un tournage fin d'une extrémité d'arbre, sur lequel un palier à roulement a été monté en position définitive, ladite extrémité d'arbre étant en saillie par rapport audit palier à roulement. On peut obtenir une extrémité d'arbre extrêmement bien centrée sur l'axe de rotation dudit arbre. L'extrémité de l'arbre peut former des bagues collectrices permettant un passage d'énergie ou de signal électrique. Le dispositif de support et de protection du roulement évite un endommagement du roulement par des copeaux ou des particules diverses ainsi qu'une fuite ou un suintement de lubrifiant et permet donc au roulement de conserver le lubrifiant disposé entre les deux joints d'étanchéité 12 et par conséquent d'avoir une durée de vie élevée. La garniture de protection 22 est une pièce de forme simple et donc économique à fabriquer. Cette garniture est en outre facile à manipuler, à mettre en place et à retirer du support 16, ce qui permet de vérifier fréquemment son état et de la nettoyer ou de la remplacer si nécessaire. Le dispositif de support et de protection présente une forme relativement simple et peut être utilisé de façon économique, avec ou sans l'assistance d'une aspiration. REVENDICATIONS 1-Dispositif de support et de protection d'un roulement (2) monté sur un rotor de machine électrique pour la reprise d'usinage de bagues collectrices du rotor, le dispositif comprenant un support (16) pourvu d'un alésage formant un espace intérieur capable de recevoir le roulement (2), et une garniture (22) de protection du roulement disposée dans ledit support, la garniture (22) comprenant une paroi annulaire séparant ledit espace en une première chambre pour le roulement et une deuxième chambre pour les bagues collectrices. 2-Dispositif selon la revendication 1, dans lequel lesdites première et deuxième chambres sont isolées de façon étanche lorsque le roulement monté sur le rotor est disposé dans l'alésage du support. 3-Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la garniture de protection (22) comprend une armature rigide (23) pourvue d'une ouverture centrale et une lèvre souple (24) supportée par l'armature rigide (23) au niveau de l'ouverture centrale et destinée à venir en appui axial contre le roulement (2). 4-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la garniture de protection (22) comprend une oreille (27) en saillie radiale à l'extérieur du support (16) pour la préhension de ladite garniture de protection. 5-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la garniture de protection (22) est montée de façon amovible dans le support. 6-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le support (16) présente une forme générale tubulaire. 7-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le support (16) comprend une fente (25) radiale pour introduire la garniture de protection (22). 8-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le support (16) comprend une cloison (29) de renforcement de la garniture de protection. 9-Procédé de reprise d'usinage de bagues collectrices (4) d'un rotor (1) de machine électrique, un roulement (2) étant monté sur ledit rotor, dans lequel: - on dispose une garniture de protection comprenant une paroi annulaire dans un support, la paroi annulaire séparant ledit espace en une première chambre et une deuxième chambre; et - on amène le roulement dans la première chambre du support, les bagues collectrices venant dans la deuxième chambre, les première et deuxième chambres étant isolées de façon étanche de façon que le roulement soit protégé contre la perte de lubrifiant et l'intrusion de copeaux. 10-Procédé selon la revendication 9, dans lequel on usine ensuite les bagues collectrices. 11-Procédé selon la revendication 9 ou 10, dans lequel, lors du montage du roulement dans la première chambre du support, la garniture de protection vient couvrir une face frontale du roulement 12-Procédé selon la revendication 11, dans lequel la garniture de protection vient en contact avec une surface frontale de petit diamètre du roulement, le roulement étant en contact avec le support par une bague extérieure. 13-Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, dans lequel la garniture de protection est en contact axial avec le roulement. 14-Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 13, dans lequel, après l'usinage des bagues collectrices et le retrait du roulement, la garniture de protection est démontée et nettoyée ou remplacée. 15-Garniture (22) de protection de roulement dans un support de reprise d'usinage de bagues collectrices de:rotor supporté par le roulement, caractérisé par le fait que la garniture comprend une paroi annulaire séparant l'espace dans lequel est disposé le roulement en une première chambre pour le roulement et une deuxième chambre pour les bagues collectrices. 16-Garniture selon la revendication 15, comprenant une ouverture centrale pourvue d'une lèvre souple (24). 17-Garniture selon la revendication 15 ou 16, comprenant une oreille (27) de préhension. 18-Garniture selon la revendication 15, 16 ou 17, comprenant une portion semi-circulaire de positionnement. 19-Garniture selon l'une quelconque des revendications 15 à 18, comprenant une surface intérieure de centrage sur le roulement.