Brevet FR3064841A1 — publié le 20181005

MACHINE ÉLECTRIQUE TOURNANTE À CONFIGURATION MODIFIÉE POUR FACILITER LA MONTABILITÉ D'UN ÉLÉMENT FONCTIONNEL La présente invention porte sur une machine électrique tournante à configuration modifiée pour faciliter la montabilité d'un élément fonctionnel. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, dans le domaine des alternateurs pour véhicules automobiles. De façon connue en soi, un alternateur comporte un carter et, à l'intérieur de celui-ci, un rotor à griffes, solidaire en rotation d'un arbre, et un stator qui entoure le rotor avec présence d'un entrefer. Le carter comporte un palier avant et un palier arrière portant centralement un roulement à billes pour le montage à rotation de l'arbre de la machine. Le rotor comporte deux roues polaires présentant chacune un flasque d'orientation transversale pourvu à sa périphérie externe de griffes d'orientation axiale. Les griffes des roues polaires sont imbriquées les unes par rapport aux autres. Un noyau cylindrique est intercalé axialement entre les flasques des roues. Ce noyau porte à sa périphérie externe une bobine d'excitation formée autour d'un élément isolant intercalé radialement entre le noyau et la bobine. Par ailleurs, le stator comporte un corps constitué par un empilage de tôles minces formant une couronne, dont la face intérieure est pourvue d'encoches pour recevoir des enroulements de phase. Les enroulements forment des chignons de bobinage s'étendant en saillie de part et d'autre du corps de stator. Les enroulements de phase sont reliés électriquement à un module électronique de commande. Ce module de commande comporte un pont redresseur de tension formé à partir d'éléments redresseurs, tels que des diodes ou des transistors. Comme cela ressort de la figure 1, un élément fonctionnel, par exemple un support de galets 1, est fixé sur le palier avant 2 au moyen de vis de fixation 3. A cet effet, les vis 3 traversent des oreilles saillantes 4 trouées du support 1 et coopèrent avec des colonnes filetées 5 du palier 2. Des galets 6 montés rotatifs autour d'axes 7 sont destinés à venir en contact avec 3064841 2 une courroie, laquelle coopère avec la poulie 8 montée sur l'arbre de la machine électrique. Dans le cas d'un moteur thermique implanté dans un espace sous-capot réduit, il peut se poser un problème de montabilité du support de galets 5 1 sur le palier avant 2 du fait d'une interférence entre l'outil de montage 9 (cf. figure 2a) utilisé pour serrer les vis de fixation 3 et un brancard du véhicule situé à proximité. Comme cela est représenté sur la figure 2b, il a été envisagé dans un premier temps de décaler la zone de fixation du support de galets 1 mais 10 cela était susceptible de générer des court-circuits dans la zone Z1 du fait de la mise en contact entre la vis 3 reliée électriquement à la masse via le palier 2 et un chignon du bobinage statorique relié électriquement à un potentiel électrique positif par exemple de 12Volts ou de 48 Volts. Comme cela est représenté sur la figure 2c, il a été également 15 envisagé de réduire la longueur de la vis mais dans ce cas, la longueur L1 du filetage en prise avec le taraudage de la colonne filetée 5 est insuffisante pour garantir une fixation correcte du support. L'invention vise à remédier efficacement à cet inconvénient en proposant un ensemble pour véhicule automobile comportant: 20 - une machine électrique tournante munie d'un premier palier et d'un deuxième palier délimitant un volume interne, - un élément fonctionnel, - au moins un organe de fixation traversant une portion d'un des paliers ayant une face interne tournée vers le volume interne et une face 25 externe tournée du côté opposé, caractérisé en ce que ledit organe de fixation comporte une tête située du côté de la face interne de la portion du palier. L'invention permet ainsi un montage de l'intérieur vers l'extérieur de l'organe de fixation autorisant une réduction de la longueur de la liaison 30 mécanique entre l'élément fonctionnel et le palier de la machine électrique. Cela permet donc d'éviter le problème d'interférence entre l'outil de montage et le brancard de la caisse du véhicule dans le cas d'une configuration de 3064841 3 moteur compacte. Selon une réalisation, l'élément fonctionnel est un support de galets destiné à coopérer avec une courroie, laquelle coopère avec une poulie montée sur un arbre de la machine électrique tournante. 5 Selon une réalisation, ladite portion de palier étant constituée par un fond de palier, l'organe de fixation traverse une épaisseur du support de galets et une épaisseur dudit fond de palier. Selon une réalisation, la tête de l'organe de fixation est située à l'intérieur du volume interne de la machine électrique tournante. 10 Selon une réalisation, l'organe de fixation traverse l'épaisseur du fond de palier via une colonne trouée. Selon une réalisation, un écrou est vissé sur une extrémité libre filetée de l'organe de fixation située à l'extérieur du volume interne de la machine électrique tournante. 15 Selon une réalisation, l'élément fonctionnel est un module électronique de commande. Selon une réalisation, ladite portion de palier étant constituée par une oreille trouée issue d'une périphérie externe d'un rebord du palier, l'organe de fixation traverse ladite oreille et coopère avec un taraudage ménagé dans 20 un corps du module électronique de commande. Selon une réalisation, l'organe de fixation est emmanché dans un trou ménagé dans la portion de palier. Selon une réalisation, l'organe de fixation est emmanché au moyen d'un tronçon moleté. 25 Selon une réalisation, ledit ensemble comporte un moyen d'anti- rotation de l'organe de fixation. Selon une réalisation, le moyen d'anti-rotation est constitué par un logement ménagé dans le palier ayant une forme polygonale (par exemple, 3064841 4 rectangulaire ou carrée) et destiné à coopérer avec la tête de l'organe de fixation ayant une forme correspondante. Selon une réalisation, ledit ensemble comporte trois zones de fixation entre le palier et l'élément fonctionnel. 5 L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. La figure 1, déjà décrite, est une vue en perspective d'un support de galets fixé sur un palier avant d'une machine électrique tournante selon l'état 10 de la technique; La figure 2a, déjà décrite, est une vue en coupe de la zone de fixation entre le support de galets et le palier avant de la machine électrique tournante ainsi que de l'outil de montage correspondant; Les figures 2b et 2c, déjà décrites, sont des vues en coupe illustrant 15 des solutions envisagées mais non réalisables pour assurer le montage du support de galets sur le palier en cas d'interférence de l'outil de montage avec un brancard du véhicule; La figure 3 est une vue en coupe longitudinale d'un alternateur selon la présente invention; 20 La figure 4 est une vue en coupe de la zone de fixation entre le support de galets et le palier avant d'un alternateur selon l'invention; La figure 5 est une vue en perspective du support de galets fixé sur le palier avant de l'alternateur selon la présente invention; La figure 6 est une vue en perspective de l'extérieur du palier avant de 25 l'alternateur comportant trois vis de fixation montées selon la configuration de la présente invention; La figure 7 est une vue en perspective de l'intérieur du palier avant montrant les moyens d'anti-rotation des vis de fixation; 3064 84 1 5 La figure 8 est une vue détaillée montrant par transparence la coopération entre une vis de fixation et un moyen d'anti-rotation correspondant; La figure 9a est une vue en perspective illustrant une variante de 5 réalisation permettant la fixation d'un module électrique au palier arrière de la machine électrique tournante selon l'invention; La figure 9b est une vue en perspective détaillée d'une zone de fixation entre le module électrique de commande et le palier avant de la machine électrique tournante selon l'invention. 10 Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre. Par ailleurs, on utilise une orientation d'avant en arrière correspondant à une orientation de gauche à droite sur la figure 3, de sorte qu'un élément avant est situé du côté de la poulie et un élément arrière est situé du côté 15 opposé. La figure 3 représente un alternateur 10 compact et polyphasé, notamment pour véhicule automobile. L'alternateur 10 est apte à transformer de l'énergie mécanique en énergie électrique et pourra être réversible. Un tel alternateur réversible, appelé alterno-démarreur, permet de transformer de 20 l'énergie électrique en énergie mécanique notamment pour démarrer le moteur thermique du véhicule. Cet alternateur 10 comporte un carter 11 et, à l'intérieur de celui-ci, un rotor à griffes 12 monté sur un arbre 13, et un stator 16, qui entoure le rotor 12 avec présence d'un entrefer entre la périphérie externe du rotor 12 et la 25 périphérie interne du stator 16. L'axe X suivant lequel s'étend l'arbre 13 forme l'axe de rotation du rotor 12. Le carter 11 comporte des paliers avant 17 et arrière 18 portant le stator 16. Les paliers 17, 18 sont de forme creuse et portent chacun centralement un roulement à billes pour le montage à rotation de l'arbre 13. 30 Plus précisément, le rotor 12 comporte deux roues polaires 24, 25 3064841 6 présentant chacune un flasque 28 d'orientation transversale pourvu à sa périphérie externe de griffes 29 par exemple de forme trapézoïdale et d'orientation axiale. Les griffes 29 d'une roue 24, 25 sont dirigées axialement vers le flasque 28 de l'autre roue. La griffes 29 d'une roue polaire 24, 25 5 pénètrent dans un espace existant entre deux griffes 29 voisines de l'autre roue polaire, de sorte que les griffes 29 des roues polaires 24, 25 sont imbriquées les unes par rapport aux autres. Un noyau cylindrique 30 est intercalé axialement entre les flasques 28 des roues 24, 25. En l'occurrence, le noyau 30 consiste en deux demi-10 noyaux appartenant chacun à l'un des flasques 28. Ce noyau 30 porte à sa périphérie externe un bobinage rotorique d'excitation 31. Une poulie 35 est fixée sur l'extrémité avant de l'arbre 13. Cette poulie 35 appartient à un dispositif de transmission de mouvement à courroie entre l'alternateur 10 et le moteur thermique du véhicule automobile. 15 Le palier arrière 18 porte un porte-balais 38 muni de balais 39 destinés à venir frotter contre des bagues 40 d'un collecteur 41 pour assurer l'alimentation du bobinage du rotor 12. Par ailleurs, le stator 16 comporte un corps 43 en forme de paquet de tôles doté d'encoches pour le montage des phases du stator 16. Chaque 20 phase comporte au moins un enroulement de phase traversant les encoches du corps de stator 43 et forme, avec toutes les phases, un chignon avant 46 et un chignon arrière 47 de part et d'autre du corps de stator 43. Les enroulements de phase sont obtenus par exemple à partir d'un fil continu recouvert d'émail ou à partir d'éléments conducteurs en forme 25 d'épingles reliées électriquement entre elles par exemple par soudage. Les enroulements de phase sont reliés électriquement à un module électronique de commande 50 visible sur les figures 9a et 9b. Ce module électronique de commande 50 comporte un pont redresseur de tension formé à partir d'éléments redresseurs, constitués par exemple par des 30 diodes ou des transistors du type MOSFET. Comme on peut le voir sur les figures 6 et 7, le palier avant 17, tout 3064841 7 comme le palier arrière 18, comporte un fond 51 d'orientation transversale muni d'une ouverture centrale 52 permettant le passage de l'arbre 13 ainsi qu'un rebord 55 de forme annulaire d'orientation axiale issue de la périphérie externe du fond 51. Le rebord 55 pourra présenter un diamètre interne étagé. 5 Les rebords 55 du palier avant 17 et du palier arrière 18 sont dirigés axialement l'un vers l'autre et comporte des ouvertures 69 pour le passage de tirants de fixation assurant le maintien de l'ensemble. Comme montré sur la figure 5, un élément fonctionnel, ici un support de galets 58, est fixé sur le palier avant 17 au moyen d'organes de fixation 10 60 prenant la forme de vis 60. Des galets 61 montés rotatifs autour d'axes 62 sont destinés à venir en contact avec une courroie, laquelle coopère avec la poulie 35 montée sur l'arbre 13. Comme on peut le voir sur la figure 4, chaque vis 60 est enfilée de l'intérieur vers l'extérieur du volume interne 65 délimitée par les paliers avant 15 17 et arrière 18. Ainsi, lors du montage, l'extrémité libre 67 de la vis 60 traverse l'épaisseur du fond 51 du palier via une colonne 68 issue du fond du palier 51, puis l'épaisseur du support de galets 58 et plus précisément d'une oreille de fixation 70 dudit support de galets 58, de telle façon que la tête de vis 77 se situe du côté de la face interne du fond 51 du palier. Autrement dit, 20 les têtes des vis 60 sont situées à l'intérieur du volume interne 65. On précise que la colonne 68 est constituée par une paroi annulaire en saillie délimitant une ouverture pour le passage de la vis 60 correspondante. Un écrou 72 est serré sur l'extrémité libre 67 filetée de la vis 60 située à l'extérieur du volume interne 65 de la machine électrique. Le serrage de 25 l'écrou 72 est effectué au moyen d'un outil de montage 74. Du fait de la possibilité de réduire la longueur de la colonne 68, une telle configuration permet d'éviter le problème d'interférence entre l'outil de montage 74 et le brancard de la caisse du véhicule dans le cas d'une configuration de moteur compacte en sous-capot. 30 De préférence, la vis 60 est emmanchée, par exemple au moyen d'un tronçon moleté 73 dans le trou de la colonne 68. En outre, on prévoit de préférence un moyen d'anti-rotation 76 pour 3064 84 1 8 chaque vis 60 permettant notamment à la vis 60 correspondante de ne pas tourner pendant le serrage de l'écrou 72. Comme cela est illustré par les figures 7 et 8, le moyen d'anti-rotation 76 pourra être constitué par une forme rectangulaire creuse, ou carrée, ménagée dans la face interne du fond 51 du 5 palier 17 et destinée à coopérer avec une tête de vis 77 de forme correspondante. On pourra par exemple utiliser trois zones de fixation, donc trois vis 60, pour assurer la fixation entre le support de galets 58 et le palier avant 17, tel que cela est montré sur la figure 5. Le nombre de zones de fixation pourra 10 bien entendu être adapté en fonction du besoin de l'application. Dans le mode de réalisation des figures 9a et 9b, un système de vissage analogue est utilisé pour assurer la fixation du module électronique de commande 50 sur le palier arrière 18 de la machine 10. Ainsi, lors du montage, chaque vis 60 est insérée suivant une direction 15 allant de l'intérieur vers l'extérieur de la machine, en sorte que chaque extrémité libre 67 de la vis 60 traverse d'abord une oreille saillante 78 trouée issue de la périphérie externe du rebord 55 du palier arrière 18 pour ensuite coopérer avec un taraudage 79 ménagé dans le corps 80 du module électronique de commande 50. 20 Suite au montage, la tête de la vis 60 est située du côté de la face interne de l'oreille 78 du palier 18 tournée vers le volume interne 65 de la machine 10. Bien entendu, la description qui précède a été donnée à titre d'exemple uniquement et ne limite pas le domaine de l'invention dont on ne 25 sortirait pas en remplaçant les différents éléments par tous autres équivalents. En outre, les différentes caractéristiques, variantes, et/ou formes de réalisation de la présente invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas 30 incompatibles ou exclusives les unes des autres. REVENDICATIONS1. Ensemble pour véhicule automobile comportant: - une machine électrique tournante (10) munie d'un premier palier (17) et d'un deuxième palier (18) délimitant un volume interne (65), - un élément fonctionnel (50, 58), - au moins un organe de fixation (60) traversant une portion (51, 78) d'un des paliers (17, 18) ayant une face interne tournée vers le volume interne (65) et une face externe tournée du côté opposé, caractérisé en ce que ledit organe de fixation (60) comporte une tête (77) située du côté de la face interne de la portion du palier (51, 78). 2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément fonctionnel est un support de galets (58) destiné à coopérer avec une courroie, laquelle coopère avec une poulie (35) montée sur un arbre (13) de la machine électrique tournante (10). 3. Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite portion de palier étant constituée par un fond de palier (51), l'organe de fixation (60) traverse une épaisseur du support de galets (58) et une épaisseur dudit fond de palier (51). 4. Ensemble selon la revendication 3, caractérisé en ce que la tête (77) de l'organe de fixation (60) est située à l'intérieur du volume interne (65) de la machine électrique tournante (10). 5. Ensemble selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que l'organe de fixation (60) traverse l'épaisseur du fond de palier (51) via une colonne trouée (68). 6. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'un écrou (72) est vissé sur une extrémité libre (67) filetée de l'organe de fixation (60) située à l'extérieur du volume interne (65) de la machine électrique tournante (10). 7. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément fonctionnel est un module électronique de commande (50). 3064841 10 8. Ensemble selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite portion de palier étant constituée par une oreille trouée (78) issue d'une périphérie externe d'un rebord (55) du palier, l'organe de fixation (60) traverse ladite oreille (78) et coopère avec un taraudage (79) ménagé dans un corps (80) du 5 module électronique de commande (50). 9. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'organe de fixation (60) est emmanché dans un trou ménagé dans la portion de palier (51, 78). 10. Ensemble selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'organe de 10 fixation (60) est emmanché au moyen d'un tronçon moleté (73). 11. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen d'anti-rotation (76) de l'organe de fixation (60). 12. Ensemble selon la revendication 11, caractérisé en ce que le moyen 15 d'anti-rotation (76) est constitué par un logement ménagé dans le palier ayant une forme polygonale et destiné à coopérer avec la tête (77) de l'organe de fixation (60) ayant une forme correspondante. 13. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il comporte trois zones de fixation entre le palier et l'élément 20 fonctionnel (50, 58).