Brevet FR2894007A1 — publié le 20070601

Procédé de montage d'un organe d'entraînement, sur l'arbre, notamment d'une machine électrique tournante de véhicule automobile, et dispositif de montage pour la mise en œuvre de ce procédé . Domaine de l'invention L'invention concerne un procédé de montage d'un 10 organe d'entraînement, tel qu'une poulie d'entraînement, sur un arbre tel que l'arbre d'une machine électrique tournante, en particulier d'un alternateur ou alternodémarreur de véhicule automobile, afin d'assurer une liaison en rotation entre l'organe d'entraînement et 15 l'arbre, selon lequel on provoque un blocage axial de l'organe d'entraînement sur l'arbre au moyen d'un organe de serrage, en appui sur une face de butée solidaire de l'arbre, telle que la face frontale de la bague intérieure d'un roulement de la machine électrique 20 tournante. L'invention concerne également un dispositif de montage pour la mise en oeuvre de ce procédé. Etat de la technique 25 Il est connu dans le domaine des alternateurs ou alterno-démarreurs de véhicule automobile, de monter un organe d'entraînement sous la forme d'une poulie sur un arbre lisse. A l'extrémité de cet arbre lisse, une portée 30 cylindrique filetée permet, au moyen d'un écrou, et, le cas échéant, d'une rondelle d'appui intermédiaire, de réaliser le blocage axiale de la poulie, en appui sur la bague intérieure du roulement avant de la machine électrique tournante. La transmission du couple 35 s'effectue par flexion entre la poulie, la bague intérieure du roulement et l'écrou.5 Dans certains cas d'application, en particulier lorsqu'il convient de transmettre simultanément des couples importants, par exemple lorsque la machine électrique tournante est un alterno-démarreur, qui doit fonctionner en mode moteur électrique pour notamment démarrer le moteur thermique du véhicule automobile, et dans le cas d'acyclismes moteurs importants, la transmission du couple par embrayage/friction telle que faite actuellement s'avère insuffisante et on constate des phénomènes de glissement, voir de desserrage de la poulie. Objet de l'invention L'invention a pour but de proposer un procédé d'assemblage d'un organe d'entraînement, notamment d'une poulie, sur un arbre, tel que l'arbre d'une machine électrique tournante, et un agencement de mise en œuvre de ce procédé, qui permettent de pallier les inconvénients qui viennent d'être énoncés. Pour atteindre ce but, le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que l'on pourvoit la partie de l'arbre, destinée à la réception de l'organe d'entraînement, et l'alésage de l'organe d'entraînement pour le passage de l'arbre, de filetages complémentaires, que l'on visse tout d'abord l'organe d'entraînement sur l'arbre jusqu'à ce que l'organe d'entraînement soit en appui contre la face de butée solidaire en rotation de l'arbre, et que l'on visse ensuite l'écrou sur l'arbre à un couple provoquant au niveau des faces frontales en contact de l'organe d'entraînement et de l'écrou des forces de frottement entre les filets de l'arbre et de l'organe d'entraînement, d'une part, et entre les filets de l'arbre et de l'écrou d'autre part, qui sont orientés dans des sens opposés. Le dispositif de montage est caractérisé en ce que l'extrémité de l'arbre, destinée à recevoir l'organe d'entraînement, et l'alésage de l'organe d'entraînement sont pourvus de filets complémentaires et en ce que l'organe d'entraînement et l'écrou servant de contre-écrou sont vissés sur l'arbre. Brève description des dessins L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels: la figure 1 est une vue latérale, partiellement en coupe axiale, d'une machine électrique tournante telle qu'un alternateur ou alterno-démarreur de véhicule automobile, selon l'état de la technique, qui est équipé d'un dispositif d'assemblage de l'organe d'entraînement en forme de poulie avec l'arbre de la machine, selon l'invention; les figures 2A à 2D illustrent quatre phases déterminantes du procédé d'assemblage selon l'invention et, la figure 3 est un schéma illustrant la force de serrage F produite par le couple C appliqué, en bas par la ligne a pour le vissage de l'organe d'entraînement et, en haut, par la courbe b pour le vissage de l'écrou, lors du procédé de montage selon l'invention. Description de l'invention L'invention sera décrite ci-après, à titre d'exemple, dans son application à un organe d'entraînement sous la forme d'une poulie d'entraînement avec l'arbre menant ou mené d'une machine électrique tournante telle qu'un alternateur ou un alterno-démarreur de véhicule automobile. La figure 1 ne représente de l'ensemble d'une telle machine électrique tournante que les parties qui sont nécessaires pour placer l'invention dans son contexte, à savoir l'arbre moteur 1, le rotor 2 solidaire en rotation de l'arbre, les ventilateurs avant et arrière respectivement 3 et 4, les roulements à billes avant et arrière respectivement 5 et 6, une poulie d'entraînement 8 et les moyens d'assemblage 9 de la poulie avec l'arbre. Ainsi qu'on le sait dans ce type de machine électrique tournante l'arbre 1 est mené lorsque la machine est un alternateur ou un alternateur réversible, appelé alterno-démarreur, fonctionnant en mode alternateur pour transformer de l'énergie mécanique en énergie électrique. Cet arbre 1 est menant lorsque la machine est un alterno-démarreur fonctionnant en mode moteur électrique, notamment pour démarrer le moteur thermique ou moteur à combustion interne du véhicule et transformer de l'énergie électrique en énergie mécanique. Pour mémoire on rappellera que les roulements 5, 6 sont supportés par des paliers avant et arrière ajourés (non représentés) appartenant à un carter portant le stator bobiné (non représenté) de la machine. Ces paliers avant et arrière présentent chacun un alésage centrale pour le montage du roulement à billes respectivement 5 et 6. La poulie 8 est implantée à l'extérieur du palier avant de manière adjacente à celui-ci. De façon connue en soi, la poulie 8 est montée sur l'extrémité avant 18 de l'arbre 1 en étant solidaire en rotation de cet arbre de manière décrite ci-après. L'extrémité avant 18 s'étend à l'extérieur du palier avant de la machine et est en majeure partie filetée, le filetage de cette partie filetée s'étendant jusqu'au bout 14, ou extrémité libre, de l'arbre 1. La poulie 8 est de forme annulaire et comporte à sa périphérie externe 20 d'orientation axiale une surface périphérique extérieure adaptée pour recevoir une courroie de forme complémentaire (non représentée) faisant partie d'un dispositif de transmission de mouvements entre le moteur à combustion interne du véhicule automobile et l'arbre 1 de la machine électrique tournante. La poulie est intérieurement creuse et comporte un fond 12 d'orientation transversale, qui comprend dans son centre un alésage 19 de passage de l'extrémité avant 18 de l'arbre 1. L'alésage 19 comporte également une partie filetée complémentaire ce celle de l'extrémité avant 18 de l'arbre 1. Ainsi ces parties filetées de l'arbre 1 et de l'alésage 19 comportent des filets complémentaires repérés par la référence 21 à la figure 1.Ces filets complémentaires appartiennent aux moyens d'assemblage 9 comportant également un écrou 11. Le fond 12 de la poulie 8 comporte du côté du roulement 5 un embout cylindrique 10 d'orientation axiale, dont la face frontale 17 est en appui contre la face frontale avant de la bague intérieure(non visible) de celui-ci. Le roulement 5, de plus grande taille que le roulement 6, peut être à une ou deux rangées de billes. Une entretoise 40 est intercalée axialement entre la face arrière de la bague interne du roulement 5 et la face avant du rotor 2. Le fond 12 délimite avec la périphérie externe 20 de la poulie une cavité 13 de réception de l'écrou 11. Dans cette figure 1 le rotor est un rotor à griffes comportant de manière connue deux roues polaires montées sur l'arbre 1 présentant localement des portions moletées pour emmanchement à force des roues polaires sur l'arbre 1 et solidarisation des roues polaires avec l'arbre 1. En variante l'embout 10 de la poulie 8 est remplacé par une rondelle entretoise. Comme visible à la figure 1 la poulie 8 est en appui par la face frontale 17 de son embout cylindrique d'orientation axiale 10 contre le roulement avant 5, plus précisément contre la face frontale avant de la bague intérieure du roulement, sous l'effet de l'écrou 11 vissé sur le bout 14 de l'arbre. Cet écrou 11 est appliqué contre le fond 12 de la cavité 13 de réception de l'écrou. On notera que l'arbre 1 est lisse au niveau de l'embout 10 et de la bague interne du roulement 5. On décrira ci-après les différentes phases du procédé d'assemblage selon l'invention en se reportant à la figure 3 et aux figures 2A à 2D sur lesquelles, pour simplifier et généraliser, la poulie est représentée partiellement sous forme d'un écrou désigné aussi par la référence 8, tandis que l'écrou de serrage associé à la poulie 8 sera appelé contre-écrou mais conserve sa référence 11. Les termes écrou et contre-écrou permettrent de comprendre plus aisément les fonctions des deux organes et illustrent que l'invention n'est pas limitée à une poulie d'entraînement d'une machine électrique tournante. Dans les figures 2A à 2D on a représenté partiellement et schématiquement le roulement à billes 5. La figure 2D illustre, reportée sur l'axe de l'arbre 1 porteur de la poulie 8 formant écrou et du contre-écrou 11, la charge transmise sur les filets de la partie filetée de l'extrémité avant 18 de l'arbre par la mise en place du contre-écrou 11 après le vissage de l'écrou 8 sur l'arbre. Les vissages de l'écrou 8 et du contre-écrou sont illustrés par la figure 3, la droite a représentant le serrage de l'écrou 8 et la courbe b le serrage du contre-écrou 11. On constate que le serrage de l'écrou 8, représentant la poulie 8 de la figure 1, se caractérise par une unique zone approximativement linéaire, qui est fonction de la géométrie et des frottements, roulement/poulie et dans les filets de l'arbre et de l'écrou. Le serrage du contre-écrou 11 présente trois zones quasi-linéaires qui correspondent à trois phases distinctes: l'approche ou mise en contact du contre-écrou avec l'écrou 8, la mise en tension de l'arbre 1 et la "mise en contre" de l'écrou. La figure 2A illustre l'effet produit par le seul serrage de l'écrou 8 jusqu'à ce que celui-ci soit en appui par son embout 10 sur la bague intérieure du roulement à billes 5, qui est solidaire en rotation de l'arbre 1 et qui est calée axialement par le rotor 2. La courbe RA8 indique la répartition de la charge le long de l'arbre 1, transmise sur les filets après le vissage de l'écrou 8. On constate que la charge est maximale au niveau de l'embout 10, en contact avec le roulement 5, de l'écrou 8 et diminue en direction de l'extrémité libre de l'écrou. Lors d'une deuxième étape, illustrée par la première zone bl de la courbe b de la figure 3, on visse le contre-écrou 11 sur la partie filetée de l'arbre 1. La zone bl de la courbe b représente l'approche et la mise en contact avec l'écrou 8 du contre-écrou 11. La figure 2B illustre en RB8 et RB11 les répartitions des charges transmises sur les filets lors de la mise en contact du contre-écrou 11 contre l'écrou 8. On constate que la répartition de charges de l'écrou 8, par rapport à la figure 2A n'a pratiquement pas changée et que les charges sur les filets le long de l'écrou 8 et du contre-écrou 11 présente le même signe. La figure 2C illustre le résultat produit à la fin de la seconde zone, à savoir la zone b2, de la courbe de vissage du contre-écrou 11. On constate qu'en augmentant le serrage du contre-écrou 11, on est en train de tendre l'arbre et les frottements de filets de l'écrou 8 et de l'arbre 1 deviennent quasi-nuls. Pendant la troisième zone b3 de la courbe b de la figure 3, a lieu la mise en tension de l'arbre et la mise en contre de l'écrou, ce qui provoque le déplacement de l'endroit de charge maximal du côté du roulement 5 à l'endroit de contact avec le contre-écrou et entraîne le changement du signe, c'est-à-dire de l'orientation de la charge. La fig. 2D montre la répartition de la charge transmise sur les filets lors de la mise en contre de l'écrou 8, par le contre-écrou 11, à la fin de cette troisième étape. On constate donc que la charge RD8 sur les filets de l'arbre 1 et de l'écrou 8 au niveau du contact de l'écrou 8 et du contre-écrou 11 est inverse à celle RD11 entre les filets de l'arbre et du contre-écrou 11 à ce même endroit. Etant donné que les charges, à ce niveau axial de l'arbre sont maximales dans les deux cas, on obtient une valeur différentielle importante. La poursuite du serrage du contre-écrou conduirait à la rupture de l'arbre entre l'écrou et le contre-écrou. Il ressort de la description qui précède de l'invention, que le vissage de la poulie 8 de la fig. 1, sur l'arbre 1 et l'utilisation de l'écrou 11 comme contre-écrou permet d'obtenir une liaison en rotation entre la poulie et l'arbre qui est stable et permet la transmission de couples importants. Bien entendu la poulie 8 est configurée pour être vissée sur l'arbre 1 à l'aide d'un premier outil. Par exemple la périphérie externe 20 de la poulie 8 présente intérieurement une portion cylindrique délimitant la cavité 13 et comportant, dans le mode de réalisation représenté à la figure 2D, une empreinte 30 permettant la rotation et le vissage de la poulie sur l'arbre 1 à l'aide d'un premier outil approprié, tel qu'un outil de forme tubulaire (non visible) présentant à sa périphérie externe une empreinte complémentaire de celle de l'empreinte 30. Dans un mode de réalisation l'empreinte 30 consiste en une denture interne multiple dans laquelle vient en prise, au montage et au démontage de la poulie, le premier outil doté d'une denture multiple externe complémentaire. L'empreinte 30 peut avoir en variante un profil du hexagonal ou Torx (marque déposée). L'écrou 11 présente une tête de forme hexagonale et est vissable et dévissable sur l'arbre 1 à l'aide d'un second outil présentant une extrémité tubulaire intérieurement de forme hexagonale pour venir en prise de manière complémentaire avec la tête hexagonale de l'écrou. Le deuxième outil pénètre avantageusement à l'intérieur du premier outil. Bien entendu, l'agencement d'assemblage selon l'invention n'a été décrit ci-dessus, en se référant aux figures, seulement à titre d'exemple dans son application à une machine électrique tournante sous la forme d'un alternateur ou d'un alterno-démarreur. L'invention est utilisable, bien entendu, dans d'autres domaines de machine électrique tournante nécessitant la solidarisation en rotation d'un organe d'entraînement sur un arbre rotatif. Ainsi la solution selon l'invention s'applique à des démarreurs de moteur thermique comportant une poulie d'entraînement tel que décrit par exemple dans le document EP A 1 293 665. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits. Ainsi le carter de la machine peut, dans mode de réalisation, présenter un palier avant doté d'un nez pénétrant dans la cavité de la poulie comme visible dans le document EP A 1 293 665 précité. Dans ce cas l'écrou s'étend à l'extérieur de la poulie au lieu d'être logée dans la cavité de celle-ci comme dans la figure 1. La poulie 8 peut présenter à sa périphérie externe une pluralité de dents d'orientation axiales réparties circonférentiellement de manière régulière pour coopération avec une courroie dentée de manière complémentaire. En variante ces dents coopèrent avec une chaîne appartenant au dispositif de transmission de mouvement entre le moteur thermique et l'arbre 1 de la machine électrique tournante. La poulie 8 est dans ce cas une roue dentée. En variante ce dispositif de transmission de mouvement comporte des engrenages, la poulie étant dans 5 ce cas un engrenage. La poulie 8 est donc une forme particulière d'un organe d'entraînement consistant en variante en une roue dentée ou en un engrenage, cet organe appartenant à un dispositif de transmission de mouvement entre l'arbre 1 10 et un moteur thermique ou en variante électrique. En variante le rotor des figures 1 et 2 est remplacé par un rotor à pôles saillants et/ou à aimants permanents. La présence de deux ventilateurs n'est pas 15 indispensable, le ventilateur avant 3 pouvant être supprimé. Dans le mode de réalisation de la figure 1 la machine est refroidie par circulation d'air. En variante la machine est refroidie par circulation de liquide, la 20 présence des ventilateurs n'étant pas indispensable. Ainsi qu'il ressort de la description et des dessins la face frontale de la bague intérieure du roulement à billes 5 constitue une face de butée solidaire de l'arbre 1. En variante on peut remplacer 25 cette face de butée par une autre face de butée solidaire de l'arbre. REVENDICATIONS 1. Procédé de montage d'un organe d'entraînement ,tel qu'une poulie d'entraînement, sur un arbre tel que l'arbre d'une machine électrique tournante, en particulier d'un alternateur ou alterno- démarreur de véhicule automobile, afin d'assurer une liaison en rotation entre l'organe d'entraînement et l'arbre, selon lequel on provoque un blocage axial de l'organe d'entraînement sur l'arbre au moyen d'un organe de serrage, en appui sur une face de butée solidaire de l'arbre, tel que la face frontale de la bague intérieure d'un roulement, caractérisé en ce que l'on pourvoit la partie de l'arbre (1), destinée à la réception de l'organe d'entraînement (8), et l'alésage (19) de l'organe d'entraînement, pour le passage de l'arbre, de filetages complémentaires, que l'on visse tout d'abord l'organe d'entraînement(8) sur l'arbre (1) jusqu'à ce que l'organe d'entraînement soit en appui contre la face de butée (5) solidaire de l'arbre, et que l'on visse ensuite l'écrou (11) sur l'arbre (1) à un couple provoquant au niveau des faces frontales en contact de l'organe d'entraînement (8) et de l'écrou (11) des forces de frottement entre les filets de l'arbre et de l'organe d'entraînement, d'une part, et entre les filets de l'arbre et de l'écrou d'autre part, qui sont orientées dans des sens opposés. 2. Dispositif de montage d'un organe d'entraînement sur un arbre d'une machine électrique tournante, pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité de l'arbre (1), destinée à recevoir l'organe d'entraînement (8) et l'alésage (19) de l'organe d'entraînement sont pourvus de filets complémentaires et en ce que l'organe d'entraînement (8) et l'écrou (11) servant de contre-écrou sont vissés sur l'arbre.