FR2884979A1 - Alternateur comprenant un roulement a bride de fixation - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une machine électrique, notamment un alternateur, comprenant un carter (1) logeant un stator (2) dans lequel un rotor (3) est monté en rotation au moyen d'un roulement dont la bague extérieure (6) est solidaire du carter (1) et la bague intérieure (7) est solidaire du rotor (3), ladite machine comprenant un moyen de transmission d'un couple mécanique (5) qui est solidarisé au rotor (3) à l'extérieur du carter (1), dans laquelle la bague extérieure (6) comprend une bride radiale (9), ladite bride étant pourvue d'un moyen de fixation de la bague au carter (1).
Description
L'invention concerne une machine électrique comprenant un stator dans
lequel un rotor est monté, ledit rotor étant solidaire d'un moyen de transmission d'un couple mécanique.
Une telle machine électrique peut fonctionner en tant que génératrice de courant en transformant une énergie mécanique en énergie électrique. En particulier, une telle génératrice peut être un alternateur par exemple pour véhicule automobile. L'invention s'applique également à des machines électriques motrices qui transforment une énergie électrique en énergie mécanique, ou io encore à une machine électrique pouvant fonctionner en tant que génératrice et en tant que motrice.
De façon connue, une telle machine électrique comprend un roulement prévu à proximité du moyen de transmission de sorte à assurer le guidage de la rotation is du rotor. La bague extérieure du roulement est alors solidaire du carter logeant le stator. Pour assurer cette solidarisation, on a proposé d'emmancher la bague extérieure dans un logement du carter et de fixer axialement ledit roulement par vissage d'un organe d'arrêt dans le carter. En particulier, cette réalisation nécessite que le vissage soit réalisé à proximité de la bague extérieure pour que l'élément d'arrêt vienne en appui sur le roulement.
Cette réalisation ne donne pas satisfaction car, dans des conditions d'utilisation telles que celles subies par des alternateurs de véhicule automobile (couple mécanique, température, vibrations, ...), on constate une durée de vie du roulement qui est insuffisante. En particulier, un écaillage de la bague extérieure du roulement a tendance à apparaître de façon prématurée, ce qui est probablement en partie dû à une déformation de la bague extérieure lors du vissage.
En particulier, l'invention propose une machine électrique dont le montage du roulement permet une durée de vie de celui-ci qui soit améliorée. L'invention vise également à proposer une machine électrique présentant seule ou en combinaison les caractéristiques avantageuses suivantes par rapport à l'art antérieur: - le refroidissement est assuré de façon améliorée; le démontage du rotor est simplifié ; l'encombrement axial est réduit; le couple de déversement du moyen de transmission sur le roulement est 5 réduit; le nombre de pièces est réduit; la réalisation du carter est simplifiée et nécessite moins de matière.
A cet effet, l'invention propose une machine électrique comprenant un carter io logeant un stator dans lequel un rotor est monté en rotation au moyen d'un roulement dont la bague extérieure est solidaire du carter et la bague intérieure est solidaire du rotor, ladite machine comprenant un moyen de transmission d'un couple mécanique qui est solidarisé au rotor à l'extérieur du carter, dans laquelle la bague extérieure comprend une bride radiale, ladite bride étant pourvue d'un moyen de fixation de la bague au carter.
D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui suit, faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe longitudinale partielle d'un alternateur montrant le montage du rotor sur le carter au moyen d'un roulement selon un premier mode de réalisation; la figure 2 est une vue en perspective de la partie de l'alternateur selon la figure 1 la figure 3 est une vue en coupe longitudinale partielle d'un alternateur montrant le montage du rotor sur le carter au moyen d'un roulement selon un deuxième mode de réalisation; la figure 4 est une vue en perspective de la partie de l'alternateur selon la figure 3 les figures 5 et 6 sont des figures analogues respectivement aux figures 3 et 4 pour une variante du deuxième mode de réalisation la figure 7 est une vue en coupe longitudinale partielle d'un alternateur montrant le montage du rotor sur le carter au moyen d'un roulement selon un troisième mode de réalisation; la figure 8 est une vue en perspective de la partie de l'alternateur selon la figure 7.
En relation avec les figures, on décrit un alternateur pour véhicule automobile sans toutefois que l'invention ne soit limitée à ce type de machine électrique. En effet, l'invention trouve son application dans tous types de machines telle qu'une génératrice de courant permettant de transformer une énergie mécanique en s énergie électrique et/ou tel qu'un moteur transformant une énergie électrique en énergie mécanique.
Un alternateur comprend de façon connue un carter 1 logeant un stator 2 formant induit dans lequel est monté en rotation un rotor 3 formant inducteur de io sorte, par rotation dudit rotor, à produire un courant électrique alternatif. Le carter 1 est classiquement réalisé en aluminium et comprend des ajours permettant une circulation d'air pour le refroidissement. En outre, pour améliorer le refroidissement par air, une ailette de refroidissement 4 est solidarisée au rotor 3 à l'intérieur du carter 1.
Pour entraîner la rotation du rotor 3, un moyen de transmission d'un couple mécanique est solidarisé au rotor 3 à l'extérieur du carter 1. Dans les modes de réalisation représentés, le moyen de transmission est formé d'une poulie 5 qui comprend une jante 5a agencée pour porter une courroie, ladite courroie étant entraînée en rotation par le moteur du véhicule automobile.
Pour guider en rotation le rotor 3 dans le carter 1, un roulement est prévu, ledit roulement comprenant une bague extérieure fixe 6 qui est solidaire du carter 1 à proximité de la poulie 5 et une bague intérieure tournante 7 emmanchée sur le rotor 3. De façon connue, un deuxième roulement (non représenté) est également prévu pour, à distance de la poulie 5, guider la rotation du rotor 3 dans le carter 1.
Les deux bagues 6, 7 sont pourvues chacune d'une piste de roulement disposée en regard de sorte à former un chemin de roulement dans lequel des corps roulants 8 sont disposés pour permettre la rotation relative desdites bagues. En variante, on peut prévoir d'autres types de roulements, notamment comprenant plusieurs rangées de corps roulants et/ou des corps roulants de géométrie différente.
Lors de l'utilisation de l'alternateur, le roulement est soumis à des contraintes mécaniques (couple transmis, acyclisme, vibrations, ...) et thermiques (température de fonctionnement jusqu'à 160 C) importantes qui, dans les montages de l'art antérieur, entraînent une limitation importante de la durée de vie dudit roulement.
Pour résoudre ce problème, l'invention propose principalement de reporter la fixation du roulement sur le carter 1 à distance du chemin de roulement. Ainsi, io on obtient une limitation des contraintes mécaniques de fixation au niveau du chemin de roulement où les contraintes mécaniques de rotation s'appliquent de façon principale. Pour ce faire, la bague extérieure 6 comprend une bride radiale 9 qui est pourvue de moyen de fixation de la bague 6 au carter 1.
Dans les modes de réalisation décrits, la bride de fixation 9 comprend quatre pattes radiales 10 équiréparties angulairement formant moyen de fixation. La partie extrême des pattes 10 est pourvues d'un orifice axial de fixation 11 dans lequel une vis ou un goujon est destiné à être introduit. En outre, le carter 1 comprend une ouverture axiale 12 dans laquelle la bride 9 est disposée. Plus particulièrement, l'ouverture 12 comprend quatre saillies internes 13 s'étendant depuis la face avant de la périphérie de ladite ouverture. Les saillies 13 comprennent chacune une zone d'appui avant 14 pour la face arrière d'une patte 10, lesdites saillies comprenant un orifice axial 15 agencé pour recevoir la vis ou le goujon de fixation. En variante, on peut prévoir que les pattes 10 soient agencées pour que leur face avant vienne en appui sur une zone d'appui arrière de respectivement une saillie 13.
Cette réalisation permet, en particulier en prévoyant que l'ailette de refroidissement 4 soit disposée en regard de l'ouverture 12, d'améliorer le refroidissement par circulation d'air dans les espaces de l'ouverture 12 qui sont laissés libres entre les pattes 10. En particulier, on limite ainsi la dilatation différentielle entre le carter 1 et le roulement, ce qui contribue également à augmenter la durée de vie dudit roulement. Selon une réalisation, on peut disposer un organe de protection ajouré à l'intérieur de l'ouverture 12 de sorte à éviter l'introduction accidentelle de corps étrangers dans le carter 1.
En outre, le carter 1 selon l'invention est plus simple à réaliser et nécessite moins de matière, ce qui est avantageux d'un point de vu du coût et du poids. Par ailleurs, la fixation du roulement nécessite un nombre de pièces réduit, ce qui simplifie également le montage et limite le poids de l'alternateur.
Selon l'invention, on peut également moduler la rigidité de la fixation du lo roulement sur le carter 1, notamment en prévoyant des nervures de rigidification sur de la bride 9 et/ou sur les pattes 10, ce qui contribue à la tenue mécanique sans complexifier la réalisation du carter 1. En outre, on résout ainsi le problème du manque de rigidité du carter 1 lorsque celui-ci est réalisé en matériau faiblement rigide tel que l'aluminium.
Dans les deux premiers modes de réalisation représentés sur les figures 1 à 6, la bague extérieure 6 est réalisée en tôle notamment emboutie et la bague intérieure 7 est une pièce annulaire massive, par exemple obtenue par forgeage et usinage. Une piste de roulement est réalisée sur la surface extérieure de la bague intérieure 7. La bague extérieure 6 comprend une partie généralement axiale 6a comportant la piste de roulement et une extension 6b s'étendant généralement radialement depuis la partie axiale 6a, ladite partie radiale formant la bride de fixation 9.
Dans les réalisations représentées en relation avec les deux premiers modes, la patte de fixation 10 comprend une partie axi-radiale 10a s'étendant depuis la bride 9 et une partie radiale 10b comprenant l'orifice de fixation 11, cette géométrie pouvant être obtenue de façon particulièrement avantageuse du fait de l'utilisation d'une bague 6 en tôle emboutie. Cette réalisation permet, en décalant axialement la fixation du roulement par rapport au chemin de roulement, de réduire l'encombrement axial. En particulier, le plan P1 contenant la face latérale arrière de la poulie 5 est décalée axialement vers l'intérieur par rapport au plan P2 contenant la face latérale avant du carter 1, à savoir le plan P2 contenant les faces avants des saillies 13.
En outre, on obtient une réduction de la distance axiale X2 entre le plan médian de la poulie 5 de celui du chemin de roulement, ce qui limite le couple de déversement sur le roulement, et donc limite les contraintes mécaniques subies par ledit roulement lors de la rotation du rotor 3. Par ailleurs, la bague intérieure 7 est emmanchée sur le rotor 3 en prévoyant une entretoise arrière 16.
Dans le premier mode de réalisation (figures 1 et 2), la poulie 5 est montée sur le rotor 3 par l'intermédiaire d'un flasque 17 emmanché sur le rotor 3 contre la io face avant de la bague intérieure 6, ledit flasque étant solidarisé dans l'alésage de la jante 5a. Dans un exemple de réalisation, la poulie 5 est surmoulée sur le flasque 17, ou clipsée dans une gorge prévue à cet effet sur l'alésage.
Dans le deuxième mode de réalisation (figures 3 à 6), la poulie 5 est réalisée d'une seule pièce avec la bague intérieure 7, ce qui limite encore le nombre de pièce à assembler. Pour ce faire, la bague intérieure 7 comprend une partie annulaire axiale 7a comprenant la piste de roulement, et une extension radiale 7b sur laquelle est formée la jante 5a.
En variante représentée sur les figures 5 et 6, le diamètre intérieur Y1 de l'ouverture du carter au niveau des saillies 13 est fixé à une valeur supérieure au diamètre extérieur Y2 du rotor 3 au niveau de l'inducteur. Dans cette variante, la longueur des pattes 10 est également augmentée, notamment au niveau de la partie radiale 10b, de sorte à assurer la fixation sur les saillies 13.
Ainsi, il est possible de monter / démonter l'ensemble poulie roulement rotor par fixation / désolidarisation du roulement et du carter 1, ce qui simplifie la réalisation de l'alternateur et permet en particulier un échange standard de l'ensemble uniquement.
Le troisième mode de réalisation (figures 7 et 8), prévoit que la bague extérieure 6 comprenne une pièce annulaire massive sur laquelle la bride de fixation 9, par exemple en matériau plastique, est surmoulée. La poulie 5 est emmanchée sur le rotor 3 avec sa partie centrale 18 en appui sur la face avant de la bague intérieure 7. Cette réalisation permet d'obtenir les avantages mentionnés ci- dessus tout en conservant un roulement standard comprenant des bagues massives.
Dans les modes de réalisation des figures 1 et 7, l'étanchéité du roulement est assurée des deux côtés de l'espace de roulement par la disposition de respectivement un joint 19 entre les bagues 6, 7. Ces joints 19 sont de structure classique, c'est-à-dire comprenant une armature d'association à une bague et une lèvre d'étanchéité en contact frottant sur l'autre bague ou sur une armature associée à l'autre bague. io
Dans les modes de réalisation des figures 3 et 5, l'intégration de la poulie 5 à la bague intérieure 7 permet de prévoir un joint d'étanchéité 20 qui est associé à la bague extérieure 6 et dont la lèvre d'étanchéité vient en contact frottant sur la face arrière de l'extension radiale 7b. De l'autre côté de l'espace de roulement un joint classique 19 est prévu entre les bagues 6, 7.
Claims (13)
1. Machine électrique comprenant un carter (1) logeant un stator (2) dans lequel un rotor (3) est monté en rotation au moyen d'un roulement dont la bague extérieure (6) est solidaire du carter (1) et la bague intérieure (7) est solidaire du rotor (3), ladite machine comprenant un moyen de transmission d'un couple mécanique (5) qui est solidarisé au rotor (3) à l'extérieur du carter (1), ladite machine étant caractérisée en ce que la bague extérieure (6) comprend une io bride radiale (9), ladite bride étant pourvue d'un moyen de fixation de la bague au carter (1).
2. Machine électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le moyen de fixation comprend au moins une patte radiale (10) dont la partie 15 extrême est pourvue d'un orifice axial de fixation (11).
3. Machine électrique selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le carter (1) comprend une ouverture axiale (12) dans laquelle la bride (9) est disposée.
4. Machine électrique selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'ouverture (12) comprend des saillies internes (13) sur lesquelles la fixation est réalisée.
5. Machine électrique selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que le diamètre intérieur (Y1) de l'ouverture (12) est supérieur au diamètre extérieur (Y2) du rotor (3).
6. Machine électrique selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, 30 caractérisé en ce qu'elle comprend en outre une ailette de refroidissement (4) qui est solidarisée au rotor (3) en regard de l'ouverture (12).
7. Machine électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la bague extérieure (6) comprend une pièce annulaire sur laquelle la bride de fixation (9) est surmoulée.
8. Machine électrique selon la revendication 1 à 6, caractérisée en ce que la bague extérieure (6) est réalisée en tôle, ladite bague comprenant une partie généralement axiale (6a) comportant une piste de roulement et une extension (6b) s'étendant généralement radialement depuis la partie axiale (6a), ladite partie radiale formant la bride de fixation (9). i0
9. Machine électrique selon les revendications 2 et 8, caractérisée en ce qu'une patte de fixation (10) comprend une partie axi-radiale (10a) et une partie radiale (10b) comprenant l'orifice de fixation (11).
10. Machine électrique selon la revendication 9, caractérisée en ce que le plan (P1) contenant la face latérale arrière du moyen de transmission est décalée axialement vers l'intérieur par rapport au plan (P2) contenant la face latérale avant du carter (1).
11. Machine électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que le moyen de transmission comprend une poulie (5).
12. Machine électrique selon la revendication 11, caractérisée en ce que la poulie (5) est réalisée d'une seule pièce avec la bague intérieure (7).
13. Machine électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisée en ce qu'elle forme alternateur, notamment pour véhicule automobile.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20151231 |