Brevet FR3002092A1 — publié le 20140815

COMPOSANT DE MOTEUR ELECTRIQUE ET MOTEUR ELECTRIQUE COMPRENANT UN TEL COMPOSANT L'invention concerne un composant de moteur électrique comprenant un palier de support d'un arbre de moteur électrique et une bride de fixation d'un stator de moteur électrique par rapport au palier de support. L'invention concerne également un moteur électrique comprenant un tel composant. Dans le domaine des moteurs électriques, équipés d'un rotor monté sur un arbre supporté en rotation par des paliers et d'un stator fixe par rapport à un bâti du moteur, la précision de montage entre le stator et le rotor doit être optimale. Un moteur électrique comprend généralement une bride de fixation permettant de monter le stator par rapport à un palier de support de l'arbre du moteur électrique, sur lequel est monté le rotor. La surface de la bride sur laquelle le stator est monté, ainsi que la surface de la bride sur laquelle le palier est monté forment les surfaces de référence du montage du rotor par rapport au stator. Le montage du rotor sur l'arbre contribue également à la précision globale du montage du moteur. Il est nécessaire, pour obtenir la meilleure précision possible, d'avoir une concentricité optimale entre l'alésage du palier, qui peut être un roulement, et l'alésage du stator. Pour réaliser cette concentricité, on utilise généralement un usinage très précis des surfaces de référence de la bride de fixation. Une telle technique implique des coûts de production élevés du fait de l'augmentation du nombre d'étapes et du coût de l'outillage impliqué pour la réalisation des surfaces de référence usinées. C'est à ces inconvénients qu'entend remédier l'invention en proposant un nouveau composant de moteur électrique comprenant un palier de support d'un arbre de moteur électrique et une bride de fixation d'un stator du moteur électrique par rapport au palier de support, permettant de positionner le stator par rapport au palier de manière plus précise et économique que les techniques connues. A cet effet, l'invention concerne un composant de moteur électrique comprenant un palier de support d'un arbre de moteur électrique et une bride de fixation d'un stator du moteur électrique par rapport au palier de support, la bride comprenant une première surface formant un logement pour le palier de support, une seconde surface adaptée pour recevoir en appui le stator, et une partie intermédiaire solidarisant la première surface à la seconde surface. Ce composant est caractérisé en ce que la première surface et la seconde surface sont respectivement ménagées dans un premier corps et un second corps en matériau synthétique, en ce que le premier corps en matériau synthétique est surmoulé sur le palier de support, et en ce que la bride comporte une pièce métallique, sur laquelle le premier et le deuxième corps sont surmoulés, et qui comprend la partie intermédiaire. Grâce à l'invention, la concentricité entre le logement du palier et le logement du stator est obtenue avec des techniques moins coûteuses. En outre, le surmoulage du second corps en matériau synthétique sur le palier permet l'élimination d'une étape de montage du palier dans son logement et le coût additionnel qu'elle implique. Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, un tel composant de moteur électrique peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises dans toute combinaison techniquement admissible : - Le second corps est divisé en plusieurs éléments répartis sur la circonférence d'une paroi longitudinale de la pièce métallique, ces éléments faisant saillie radialement, en direction d'un axe central de la bride, à partir d'une surface interne de la paroi longitudinale, alors que chaque élément comprend une surface en tronçon de cylindre centrée sur l'axe central de la bride et alors que les surfaces en tronçon de cylindre forment ensemble la surface adaptée pour recevoir en appui le stator. - Les éléments s'étendent à travers la paroi longitudinale de la pièce métallique sur une surface externe de la paroi longitudinale, et forment ensemble une surface radiale externe de la bride adaptée pour être positionnée contre une paroi interne d'un carter du moteur électrique. - La paroi longitudinale de la pièce métallique est pourvue de trous à travers lesquels s'étendent les éléments du second corps en matériau synthétique. - Le premier corps est surmoulé autour d'un bord interne de la pièce métallique situé du côté d'un axe central du composant. - Le premier corps en matériau synthétique présente, autour du palier de support, une forme tubulaire centrée autour d'un axe central du composant. - Le premier corps comprend, sur une surface externe de sa partie tubulaire, des nervures de renforcement parallèles à l'axe central du composant et orientées radialement par rapport à cet axe central. - Les corps en matériau synthétique sont en polyamide chargé de fibres de verre. - La pièce métallique comporte une partie radiale périphérique permettant la solidarisation à un carter du moteur, alors que la partie radiale périphérique est munie d'un joint d'étanchéité s'étendant de part et d'autre de la partie radiale périphérique. - La pièce métallique comprend, au voisinage d'un bord interne situé du côté d'un axe central de la bride de fixation, des déformations localisées adaptées pour assurer l'arrêt en rotation du premier corps en matériau synthétique par rapport à la pièce métallique autour de l'axe central de la bride de fixation. - Le palier comprend au moins un roulement incluant une bague fixe et une bague tournante, alors que le premier corps en matériau synthétique est surmoulé sur la bague fixe du roulement. L'invention concerne également un moteur électrique comprenant un stator, un rotor solidarisé à un arbre de rotation, et un composant de moteur électrique tel que mentionné ci-dessus. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'un composant de moteur électrique et d'un moteur électrique conformes à son principe, faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'une bride de fixation appartenant à un composant de moteur électrique selon l'invention, avant surmoulage d'un corps en matériau synthétique ; - la figure 2 est une vue en perspective, sous un autre angle, d'un composant de moteur électrique conforme à l'invention, comprenant la bride de fixation de la figure 1, après surmoulage du corps en matériau synthétique ; - la figure 3 est une vue de dessous, selon la flèche III à la figure 2, du composant de moteur électrique de la figure 2 ; - la figure 4 est une coupe selon le plan IV-IV du composant de moteur électrique des figures 2 et 3 ; - la figure 5 est une coupe selon le plan V-V à la figure 3, du composant de moteur électrique des figures 2 à 4 lorsqu'il est implanté dans un moteur électrique. Le composant de moteur électrique 2 représenté sur les figures 1 à 5 est destiné à être monté dans un moteur électrique M représenté partiellement à la figure 5. Le moteur M comporte un rotor R solidaire en rotation d'un arbre 4, un stator S et un carter 6 dans lequel le rotor R, le stator S, l'arbre 4 et le composant 2 sont montés. Le moteur M comporte un palier de support de l'arbre 4, adapté pour permettre la rotation de l'arbre 4 par rapport au stator S. Le palier comprend deux roulements à billes 8 et 9 placés de façon adjacente selon un axe longitudinal X-X' du moteur M. L'axe X-X' est un axe central du composant 2. Les roulements 8 et 9 comprennent respectivement une bague intérieure tournante 80 et 90, une bague extérieure fixe 82 et 92 et des billes 84 et 94. L'axe X-X' forme l'axe de rotation des bagues intérieures 80 et 90 par rapport aux bagues extérieures 82 et 92. Le carter 6, le rotor R, le stator S et l'arbre 4 sont représentés en traits discontinus à la figure 5 pour la clarté du dessin. En variante non représentée, les roulements 8 et 9 peuvent comprendre, à la place des billes 84 et 94, d'autres types d'éléments roulants, tels que des rouleaux ou des aiguilles. Selon une autre variante non représentée, le moteur M peut comprendre un seul roulement muni de deux rangées de billes. Selon une autre variante non représentée, le moteur M ne comprend pas de roulements 8 et 9 mais des paliers lisses. Le composant 2 est formé par l'assemblage des roulements 8 et 9 avec une bride de fixation 10, qui permet de solidariser le stator S aux roulements 8 et 9 et qui est centrée sur l'axe X-X'. A cet effet, la bride 10 comporte une première surface formant un logement pour les roulements 8 et 9, une seconde surface adaptée pour recevoir en appui le stator S et une partie intermédiaire solidarisant la première surface à la seconde surface. Les première et seconde surfaces forment les surfaces de référence de la bride 10 pour le montage des roulements 8 et 9 et du stator S. La précision de la concentricité du stator S et du rotor R dépend de la précision de fabrication de ces deux surfaces. La première surface est ménagée dans un premier corps 12 en matériau synthétique, qui est surmoulé sur les bagues extérieures fixes 82 et 92 des roulements 8 et 9. Le premier corps 12 est également surmoulé autour d'un bord interne 140 d'une pièce métallique 14 de forme globalement circulaire centrée autour de l'axe X-X'. La pièce métallique 14 est fabriquée par emboutissage d'un flan de tôle, et sa fabrication est donc plus économique qu'une pièce de fonderie. La première surface, qui définit le logement des roulements 8 et 9, est formée par une surface S12 qui s'étend parallèlement à l'axe X-X' entre un épaulement 126 situé du côté du bord interne 140 et une collerette 128 située à l'opposé de l'épaulement 126. Les roulements 8 et 9 sont bloqués en translation selon l'axe X-X' par l'épaulement 126 et la collerette 128, qui recouvre en partie un bord axial de la bague extérieure 82. La surface S12 est ménagée dans une partie tubulaire 120 du premier corps 12, qui s'étend autour des roulements 8 et 9. Le bord interne 140 de la pièce métallique 14 est situé du côté de l'axe X-X'. A l'opposé de l'axe X-X', la pièce métallique 14 se prolonge par une partie radiale 142, puis par une partie axiale formée par une paroi longitudinale 144. La paroi longitudinale 144 s'étend en regard, selon une direction radiale par rapport à l'axe X-X', de la partie tubulaire 12. La paroi longitudinale 144 est prolongée, à l'opposé de l'axe X-X', par une partie radiale périphérique 146 permettant la solidarisation de la bride 10 à une surface axiale 64 du carter 6 du moteur M. La partie radiale périphérique 146 comprend à cet effet des protubérances 147 dans lesquelles sont prévus des trous de passage de moyens de fixation de la bride 10 sur le carter 6. Les protubérances 147 sont au nombre de trois sur les figures. En variante, le nombre de protubérances 147 et de trous 148 peut être différent. Les moyens de fixation de la bride 10 sur le carter 6 ne sont pas représentés, pour la clarté du dessin. Il peut s'agir de vis, de rivets ou de clips. La bride 10 peut être solidarisée avec le carter 6 par tout autre moyen mécanique tel que la soudure ou le collage. La bride 10 est munie d'un joint d'étanchéité 16 qui s'étend de part et d'autre de la partie radiale périphérique 146 selon l'axe X-X'. Le joint 16 est formé par injection de matière synthétique, de préférence un matériau élastomère tel qu'un polymère thermoplastique polyuréthane (TPU), sur un côté de la partie radiale 146. La partie radiale 146 comporte des trous 149 à travers lesquels deux parties 160 et 162 du joint 16 sont formées de part et d'autre de la partie radiale périphérique 146. Lorsque le composant 2 est fixé au carter 6, la partie 160 est écrasée contre la surface axiale 64, garantissant l'étanchéité du moteur M par rapport aux impuretés extérieures. La bride 10 comporte un second corps en matériau synthétique 18 surmoulé sur la pièce métallique 14. Ce second corps 18 est divisé en plusieurs éléments 180 répartis sur la circonférence de la paroi longitudinale 144. Les éléments 180 font saillie radialement à partir d'une surface interne 144A de la paroi longitudinale 144. Les éléments 180 sont surmoulés sur la paroi longitudinale 144. Les éléments 180 présentent chacun une surface interne S180 en tronçon de cylindre centrée sur et tournée vers l'axe X-X'. Les surfaces S180 forment ensemble la seconde surface contre laquelle le stator S est reçu en appui lorsqu'il est monté dans la bride 10. Les surfaces S12 et S180 ménagées dans les corps 12 et 18 en matière synthétique permettent d'assurer la précision de montage du stator S et du rotor R de manière plus économique que les techniques connues, et en réduisant le nombre d'étapes de production. En outre, la production du composant 2 comprenant la bride 10 et les roulements 8 et 9 déjà solidarisés permet d'éliminer l'étape supplémentaire de montage des roulements 8 et 9 dans la bride 10. La partie radiale 142 et la paroi longitudinale 144 solidarisent les surfaces S12 et S180 et forment donc la partie intermédiaire de la bride de fixation 10. La paroi longitudinale 144 comporte, de façon correspondante à chaque élément 180, des trous oblongs 145 à travers lesquels s'étendent les éléments 180, à l'opposé de l'axe X-X' vers une surface externe 144B de la paroi longitudinale 144. Du coté extérieur de la paroi longitudinale 144, les éléments 180 présentent chacun une surface radiale externe S182 en forme de tronçon de cylindre centrée sur et tournée à l'opposé de l'axe X-X'. Les surfaces S182 forment ensemble une surface radiale externe cylindrique de la bride 10 adaptée pour être positionnée contre une paroi interne 62 du carter 6. Du côté extérieur de la paroi longitudinale 144, les éléments 180 comprennent des surfaces chanfreinées 184 qui divergent de l'axe X-X' à l'opposé de la partie radiale 142 de la pièce métallique 14. Ces surfaces chanfreinées 184 forment ensemble un tronc de cône qui facilite l'insertion du composant 2 dans le carter 6. Les trous 147 permettent l'injection du second corps 18 à partir d'un seul des côtés de la paroi longitudinale 144, en permettant le passage de la matière synthétique à travers la paroi longitudinale 144. La partie tubulaire 120 comprend, sur une surface externe 122, des nervures de renforcement 124 orientées radialement par rapport à l'axe X-X'. Afin d'assurer l'arrêt en rotation du premier corps 12 par rapport à la pièce métallique 14 autour de l'axe X-X', la pièce métallique 14 comporte, au voisinage du bord interne 140, des déformations localisées 141 formant des parois radiales par rapport à l'axe X-X' qui font saillie dans le premier corps 12 et augmentent l'ancrage de la matière synthétique sur le métal de la pièce 14. Le premier corps 12 et le second corps 18 sont de préférence en polyamide chargé de fibres de verre. Ce matériau peut être, par exemple, du PA66GF30, comportant 30% de fibres de verre en masse. La fabrication du composant 2 est réalisée de la façon suivante. Dans un moule dont les formes intérieures correspondent aux formes extérieures des corps en matériau synthétique 12 et 18, la pièce métallique 14 est mise en place, ainsi que les roulements 8 et 9. Les corps en matériau synthétique 12 et 18 sont alors surmoulés sur la pièce métallique 14 et sur les bagues extérieures fixes 82 et 92, lors d'une seule opération. Simultanément ou lors d'une seconde opération, le joint 16 est injecté sur la partie radiale périphérique 146. Selon un mode de réalisation non représenté, le second corps 18 en matériau synthétique peut ne pas être divisé en plusieurs éléments 180. Dans ce cas, les éléments 180 sont liés les uns aux autres par un cordon de matière courant sur toute la circonférence de la surface interne 144A ou de la surface externe 144B. Selon un autre mode de réalisation non représenté, la surface contre laquelle le stator S est monté peut être continue sur toute la circonférence de la surface interne 144A. REVENDICATIONS1. Composant (2) de moteur électrique (M) comprenant un palier (8, 9) de support d'un arbre (4) de moteur électrique et une bride de fixation (10) d'un stator (S) du moteur électrique (M) par rapport au palier (8, 9) de support, la bride (10) comprenant : - une première surface (S12) formant un logement pour le palier (8, 9) de support, - une seconde surface (S180) adaptée pour recevoir en appui le stator (S), et - une partie intermédiaire (142, 144) solidarisant la première surface (S12) à la seconde surface (S180), caractérisé en ce que : - la première surface (S12) et la seconde surface (S180) sont respectivement ménagées dans un premier corps (12) et un second corps (18) en matériau synthétique, - le premier corps (12) en matériau synthétique est surmoulé sur le palier de support (8, 9), - la bride (10) comporte une pièce métallique (14), sur laquelle le premier et le deuxième corps (12, 18) sont surmoulés, et qui comprend la partie intermédiaire (142, 144). 2.- Composant de moteur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second corps (18) est divisé en plusieurs éléments (180) répartis sur la circonférence d'une paroi longitudinale (144) de la pièce métallique (14), ces éléments (180) faisant saillie radialement, en direction d'un axe central (X-X') de la bride (10), à partir d'une surface interne (144A) de la paroi longitudinale (144), en ce que chaque élément (180) comprend une surface (S180) en tronçon de cylindre centrée sur l'axe central (X-X') de la bride (10) et en ce que les surfaces (S180) en tronçon de cylindre forment ensemble la surface adaptée pour recevoir en appui le stator (S). 3.- Composant de moteur électrique selon la revendication 2, caractérisé en ce que les éléments (18) s'étendent à travers la paroi longitudinale (144) de la pièce métallique (14) sur une surface externe (144B) de la paroi longitudinale, et forment ensemble une surface radiale externe (S182) de la bride (10) adaptée pour être positionnée contre une paroi interne (62) d'un carter (6) du moteur électrique (M). 4.- Composant de moteur électrique selon la revendication 3, caractérisé en ce que la paroi longitudinale (144) de la pièce métallique (14) est pourvue de trous (145) à travers lesquels s'étendent les éléments (180) du second corps (18) en matériau synthétique. 5.- Composant de moteur électrique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier corps (12) est surmoulé autour d'un bord interne (140) de la pièce métallique (14) situé du côté d'un axe central (X-X') du composant (2). 6.- Composant de moteur électrique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier corps (12) en matériau synthétique présente, autour du palier de support (8, 9), une forme tubulaire (120) centrée autour d'un axe central (X-X') du composant (2). 7.- Composant de moteur électrique selon la revendication 6, caractérisé en ce que le premier corps (12) comprend, sur une surface externe (122) de sa partie tubulaire (120), des nervures de renforcement (124) parallèles à l'axe central (X-X') du composant (2) et orientées radialement par rapport à cet axe central (X-X'). 8.- Composant de moteur électrique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les corps (12, 18) en matériau synthétique sont en polyamide chargé de fibres de verre. 9.- Composant de moteur électrique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pièce métallique (14) comporte une partie radiale périphérique (146) permettant la solidarisation à un carter (6) du moteur (M), et en ce que la partie radiale périphérique (146) est munie d'un joint d'étanchéité (16) s'étendant de part et d'autre de la partie radiale périphérique (146). 10.- Composant de moteur électrique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pièce métallique (14) comprend, au voisinage d'un bord interne (140) situé du côté d'un axe central (X-X') de la bride de fixation (10), des déformations localisées (141) adaptées pour assurer l'arrêt en rotation du premier corps (12) en matériau synthétique par rapport à la pièce métallique (14) autour de l'axe central (X-X') de la bride de fixation (10). 11.- Composant de moteur électrique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le palier comprend au moins un roulement (8, 9) incluant une bague fixe (82, 92) et une bague tournante (80, 90), et en ce que le premier corps (12) en matériau synthétique est surmoulé sur la bague fixe (82, 92) du roulement (8, 9). 12.- Moteur électrique (M) comprenant un stator (S), un rotor (R) solidarisé à un arbre de rotation (4) et un composant (2) de moteur électrique selon l'une des revendications précédentes.