Dispositif de poulie, machine tournante équipée d'un tel dispositif et procédé de montage d'un tel dispositif sur une machine tournante Description La présente invention concerne le domaine des dispositifs de transmission d'un couple entre un dispositif de poulie d'entraînement et un arbre entraîné par la poulie. Un dispositif de transmission de couple de ce type peut être utilisé, en particulier, dans les compresseurs de climatisation tels que ceux qui sont montés dans les véhicules automobiles. De manière générale, un dispositif de poulie d'entraînement comprend une poulie reliée à une courroie d'entrainement, au moins un roulement entre la poulie et un carter non rotatif d'une machine tournante et un moyen de transmission de couple entre la poulie et un arbre rotatif de la machine tournante. Afin de remédier aux effets néfastes des acyclismes ou décélérations soudaines du moteur qui sont transmis à la poulie par une courroie 20 d'entraînement, il est connu, par exemple, de JP-B-4015072 d'incorporer entre la poulie et l'arbre des moyens de limitation de couple. Un élément amortisseur peut également être prévu entre la poulie et l'arbre de transmission, afin de filtrer les acyclisrnes du moteur et les vibrations dues à la rotation de l'arbre, comme cela est décrit en particulier 25 dans EP 0 702 167. Toutefois, l'ajout de tels éléments au dispositif de poulie d'entraînement entraîne une augmentation du temps et du coût de fabrication, tout en introduisant des jeux et des erreurs de montages entre les différents éléments et des moyens de fixation.
30 De plus, il est nécessaire de prévoir des moyens de retenue axiale du dispositif de poulie en cas de rupture des moyens de limitation du couple. En effet, dans ce cas la poulie est désolidarisée de l'arbre d'entraînement et peut se séparer du carter ce qui peut s'avérer dangereux à proximité d'un moteur en fonctionnement.
2 2998023 C'est à ces problèmes qu'entend plus particulièrement répondre l'invention en proposant un nouveau dispositif de poulie pour machine tournante, en particulier pour compresseur de climatisation, simple et économique à fabriquer et à assembler tout en garantissant une retenue 5 axiale du dispositif. A cet effet, l'invention concerne un dispositif de poulie pour machine tournante comprenant une poulie, un moyen de transmission de couple destiné à être monté entre la poulie et un arbre de transmission d'une machine tournante, et des moyens de limitation de couple destinés à être 10 montés entre la poulie et l'arbre de transmission. Le dispositif de poulie comprend également au moins un roulement destiné à être monté entre la poulie et un carter non rotatif de la machine tournante et pourvu d'une bague extérieure tournante, d'une bague intérieure non-tournante pourvue d'un alésage par lequel elle est destinée à être montée sur le carter, et d'au 15 moins une rangée d'éléments roulants. Conformément à l'invention, ledit dispositif comprend également des moyens de retenue axiale disposés exclusivement radialement entre l'alésage de la bague intérieure et le carter. Grâce à l'invention, le roulement et par extension la poulie sont retenus axialement sur le carter sur lequel il est destiné à être monté. En cas de désolidarisation de la poulie de l'arbre en rotation suite à une rupture des moyens de limitation de couple, la poulie est maintenue sur le carter par l'intermédiaire du roulement. De plus, les moyens de retenue peuvent être intégrés directement dans l'alésage de la bague intérieure du roulement, permettant ainsi de faciliter le montage du dispositif de poulie. Ainsi il n'y a pas de moyens de retenue à positionner de manière indépendante au roulement. Enfin, la position des moyens de retenue entre la bague intérieure du roulement et le carter sur lequel elle est fixée ne s'étend pas axialernent au-30 delà des bordures de la bague intérieure et/ou du carter, permettant ainsi d'assurer une optimisation de la compacité du dispositif de poulie. Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, un tel dispositif de roulement peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises dans toute combinaison techniquement admissible : 3 2998023 - Les éléments roulants sont des billes. - Les moyens de retenue comprennent une rainure pratiquée circonférentiellement à la surface intérieure cylindrique de l'alésage de la bague intérieure et en un anneau coopérant avec ladite rainure. 5 - L'anneau est ouvert sur une portion angulaire. - La portion angulaire de l'ouverture est strictement inférieure à 1800 lorsque l'anneau et la bague intérieure sont en position montée sur le carter. - L'anneau est réalisé en matériau ressort. - Le moyen de transmission de couple comprend un manchon axial 10 destiné à être monté sur l'arbre rotatif de la machine tournante et une plaque radiale s'étendant radialement vers le côté extérieur du dispositif à partir du manchon axial - Les moyens de limitation de couple sont pourvus sur la plaque radiale du moyen de transmission de couple. 15 - Les moyens de transmission de couple et de limitation de couple forment un seul et même ensemble indivisible. - Le dispositif de poulie comprend un élément amortisseur. - L'élément amortisseur est fixé solidairement d'une part sur le moyen de transmission de couple et d'autre part sur la poulie. 20 - L'élément amortisseur est réalisé en matériau élastique et est surmoulé d'une part sur le moyen de transmission de couple et d'autre part sur la poulie, formant ainsi un seul et même ensemble indivisible. L'invention concerne également une machine tournante comprenant un carter non rotatif, un arbre de transmission et un dispositif de poulie selon 25 l'un quelconque des modes de réalisation précédents. Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, une telle machine tournante peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises dans toute combinaison techniquement admissible : - Le carter comprend un arbre creux coaxial avec l'arbre de transmission. - Les moyens de retenue axiale sont disposés exclusivement radialement entre l'alésage de la bague intérieure et la surface cylindrique extérieure de l'arbre creux coaxial du carter. 4 2998023 - Une rainure est pratiquée circonférentiellement sur la surface cylindrique extérieure de l'arbre creux coaxial de sorte que l'anneau coopère avec ladite rainure du carter et la rainure pratiquée dans l'alésage de la bague intérieure du roulement. 5 - L'épaisseur radiale de l'anneau est supérieure à la profondeur de la rainure pratiquée sur l'arbre creux coaxial du carter. - L'épaisseur radiale de l'anneau est supérieure à la profondeur de la rainure pratiquée dans l'alésage de la bague intérieure du roulement. - Le carter est pourvu d'un épaulement contre lequel est monté le 10 roulement du dispositif de poulie, s'étendant radialement vers le côté extérieur du dispositif à partir de l'arbre creux coaxial et situé du côté de la machine tournante. - L'arbre creux coaxial du carter est pourvu d'une extrémité libre, à l'opposé du côté de la machine tournante, qui comprend une forme conique 15 à son pourtour extérieur formant une rampe de montage pour un anneau de maintien. La présente invention concerne également un procédé de montage d'un dispositif de poulie sur une machine tournante, ce procédé comprenant au moins les étapes successives suivantes : 20 (a) Une poulie et des moyens de transmission de couple et de limitation de couple sont assemblés solidairement. (b) Des moyens de retenue axiale sont montés dans un alésage d'une bague intérieure d'un roulement. (c) Le roulement est monté dans la poulie et fixé solidairement. 25 (d) L'assemblage comprenant le roulement, les moyens de retenue axiale, la poulie et les moyens de transmission de couple et de limitation de couple sont montés sur la machine tournante, en particulier : (d.1) les moyens de transmission de couple sont assemblés solidairement l'arbre de transmission de la machine tournante, et 30 (d.2) le roulement est monté sur le carter de telle sorte que les moyens de retenue axiale coopèrent avec ledit carter. Avantageusement, lors de la première étape, un élément amortisseur est surmoulé sur la poulie et les moyens de transmission de couple et de limitation de couple.
5 2998023 Selon un mode de réalisation du procédé, lors de la deuxième étape, un anneau est monté dans une rainure pratiquée dans l'alésage de la bague intérieure d'un roulement et, lors de la dernière étape, ledit anneau coopère avec une rainure pratiquée sur le carter.
5 Selon un autre mode de réalisation du procédé, lors de la dernière étape, l'anneau glisse sur une extrémité libre de forme conique d'un arbre en creux coaxial du carter, avant de s'insérer dans la rainure pratiquée sur le carter. Grâce à l'invention, le roulement, les moyens de retenue axiale, la poulie et les moyens de transmission de couple et de limitation de couple forment 10 un ensemble solidaire et peut être transporté du lieux de production vers un lieu de montage d'une machine tournante, simplifiant ainsi la gestion des composants, réduisant les coûts de conditionnement et facilitant le montage final sur la machine. De plus, le montage des moyens de retenue se fait de manière simple 15 sans nécessiter d'outillage supplémentaire ni de conception géométrique ou mécanique spécifique de la poulie, des moyens de transmission de couple et de limitation de couple ou de l'élément amortisseur. 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 20 mode de réalisation d'un dispositif de poulie conforme à son principe, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue de face d'un dispositif de poulie conforme à l'invention ; 25 - la figure 2 est une vue en coupe II-II du dispositif de poulie selon la figure 1, monté sur un arbre de climatiseur pour véhicule automobile ; - la figure 3 est une vue en coupe d'un roulement équipant le dispositif de poulie conforme à l'invention ; - la figure 4 est une vue en coupe d'un carter de climatiseur pour 30 véhicule automobile ; et - la figure 5 est une vue de dessus d'un anneau de maintien équipant le dispositif de poulie conforme à l'invention. Selon les figures 1 et 2, un dispositif de poulie 1 est monté dans un compresseur comprenant un carter 2 non rotatif, et un arbre de transmission 6 2998023 3, d'axe de rotation X3. L'arbre de transmission 3 comprend une portion filetée 3a destinée à coopérer avec un écrou 4. Le carter 2 comprend un arbre creux 2a coaxial avec l'arbre de transmission 3. Par la suite, pour faciliter le repérage du dispositif de poulie 1 dans 5 l'espace, on définit un côté intérieur Ci correspondant à l'axe principal X3, ainsi qu'un côté extérieur Ce opposé à l'axe X3 par le dispositif de poulie 1. De plus, les adjectifs « axial » et « radial » et l'adverbe « axialement » sont définis par rapport à l'axe central X3 du dispositif de poulie 1. Ainsi, une portion ou partie axiale est parallèle à l'axe X3, alors qu'une partie ou 10 portion radiale est perpendiculaire à cet axe et l'entoure. Une surface est dite axiale lorsqu'elle s'étend perpendiculairement à l'axe X3 et radiale lorsqu'elle s'étend perpendiculairement à une normale de cet axe. Par exemple, une portion radiale est pourvue d'une surface intérieure orientée vers le côté intérieur Ci du dispositif de poulie 1, donc vers l'axe X3 et d'une 15 surface radiale extérieure orientée à l'opposé de cet axe, vers le côté extérieur Ce du dispositif de poulie 1. Le dispositif de poulie 1 comprend une poulie 5, un moyen de transmission de couple 6 et un palier à roulement 7. La poulie 5 comprend une portion axiale extérieure 5a offrant une surface 20 extérieure destinée à coopérer avec une courroie ou une chaîne (non représentée), une portion axiale intérieure 5b et une portion intermédiaire 5c annulaire radiale reliant lesdites portions extérieure et intérieure 5a, 5b. Les portions extérieure et intérieure 5a, 5b sont coaxiales à l'axe de rotation X3. La portion axiale extérieure 5a est munie de nervures définissant entre elles 25 des gorges à l'intérieur desquelles viennent se loger des courroies en V ou une courroie unique comportant des nervures correspondantes. La portion axiale intérieure 5b comprend un bord radial 5d dirigé radialement vers le côté intérieur Ci du dispositif de poulie 1 et d'un alésage 5e dans lequel est logé le palier à roulement 7. Des nervures de rigidification 5f sont également 30 prévues entre les portions axiales extérieure et intérieure 5a, 5b et se raccordent sur la portion intermédiaire 5c. Le moyen de transmission de couple 6 comprend un manchon axial 13, une plaque radiale 14 s'étendant radiale vers le côté extérieur Ce à partir du manchon axial 13, et un élément amortisseur 15. La plaque radiale 14 et le 7 2998023 manchon axial 13 forment une seule pièce réalisée par emboutissage d'une tôle métallique. Le manchon axial 13 est fixé sur l'arbre de transmission 3 par l'écrou 4. La plaque radiale 14 présente une forme générale de disque et est pourvue de moyens de limitation de couple 16. La plaque radiale 14 5 comprend également une série de perçages traversants 14a de forme oblongue, par exemple au nombre de quatre, circonférentiellement répartis et angulairement équidistants les uns des autres, afin de permettre l'insertion d'un outil de montage (non représenté). L'élément amortisseur 15 est disposé entre la poulie 5 et la plaque radiale 10 14 afin de filtrer les acyclismes du moteur et les vibrations de l'arbre de transmission 3. L'élément amortisseur 15 présente une forme générale de couronne comprenant deux parois latérales radiales 15a, 15b et un logement intérieur 15c pratiqué entre les deux parois latérales radiales 15a, 15b dans son épaisseur débouchant radialement dans un alésage (non référencé) de 15 diamètre supérieur au diamètre de l'arbre de transmission 3. Le logement intérieur 15c est en concordance de forme avec la plaque radiale 14. Une paroi latérale radiale 15a est en appui axial contre une surface radiale latérale de la poulie 5 et la deuxième paroi latérale radiale 15b est disposée vers l'extérieur du dispositif de poulie 1. L'élément amortisseur 15 est réalisé 20 en matériau élastique, par exemple du thermoplastique élastomère (TPE), et est surmoulé d'une part sur la plaque radiale 14 et d'autre part sur la poulie 5. L'ensemble constitué du moyen de transmission de couple 6 avec l'élément amortisseur 15 et le limiteur de couple 14, et la poulie 5 forment ainsi un seul et même ensemble indivisible.
25 Les moyens de limitation de couple 16 comprennent une série de perçages traversants 16a de forme oblongue, par exemple au nombre de quatre, angulairement équidistants les uns des autres, centrés sur un même cercle. Deux perçages traversants 16a adjacents sont circonférentiellement espacés par une portion 16b destinée à rompre lorsque le couple transmis 30 par la poulie 5 à l'arbre de transmission 3 dépasse une valeur seuil, par exemple de 50 N.m. Le palier à roulement 7 comprend une bague intérieure 8, une bague extérieure 9, une rangée d'éléments roulants 10, ici des billes, disposés entre des chemins de roulement 8a, 9a des bagues 8, 9 respectivement, et 8 2998023 deux joint d'étanchéité 11 symétriques par rapport à une plan radial passant par le centre des éléments roulants 10. La bague extérieure 9 est munie d'un alésage dans lequel sont ménagés le chemin de roulement toroïdal 9a pour les éléments roulants 10 et des 5 rainures dans lesquelles sont emmanchés les joints d'étanchéité 11, une surface extérieure axiale de révolution 9b venant s'emmancher dans l'alésage Se de la poulie 5 par l'intermédiaire d'un flasque annulaire 12 en forme de L et deux surfaces radiales latérales 9c, 9d. Une des surfaces latérales 9d est en appui axial contre le rebord radial 5d de la poulie 5 par 10 l'intermédiaire d'un rebord radial du flasque 12. Le flasque annulaire 12 comprend un portion axiale (non référencée) destinée à être pliée contre l'autre portion latérale 9c afin de retenir axiale la bague extérieure 9 du palier à roulement 7. La bague intérieure 8 comporte une surface extérieure axiale de 15 révolution dans laquelle est ménagé le chemin de roulement toroïdal 8a pour les éléments roulants 10, un alésage 8b en contact avec la surface cylindrique extérieure 2c de l'arbre creux 2a et deux surfaces radiales latérales 8c, 8d. Une des surfaces latérales 8c est en contact axial avec un épaulement 2b s'étendant radialement vers le côté extérieur Ce du dispositif 20 de poulie 1 à partir de l'arbre creux 2a et situé du côté du compresseur. L'autre surface latérale 8d est libre. Conformément à l'invention, des moyens de retenue axiale 17 sont disposés radialement entre l'alésage 8b de la bague intérieure 8 du palier à roulement 7 et la surface extérieure 2c de l'arbre creux 2a du carter 2 sur 25 laquelle elle est montée. Comme représenté en figures 2 à 5, les moyens de retenue axiale 17 consistent en une rainure 18 pratiquée circonférentiellement sur l'alésage 8b de la bague intérieur 8 du palier à roulement 7, une rainure 19 pratiquée circonférentiellement sur la surface extérieure 2c de l'arbre creux 2a du 30 carter 2 et un anneau de maintien 20 coopérant avec lesdites rainures. Les rainures 18 et 19 de la bague intérieur 8 et de l'arbre creux 2a respectivement sont positionnées de telle sorte qu'elles sont au même niveau axial, formant ensemble un passage annulaire fermé une fois la bague intérieure 8 et le carter 2 assemblés.
9 299803 L'anneau de maintien 20 est réalisé en matériau ressort, est de forme annulaire et est pourvu d'une ouverture entre deux extrémités 20a, 20b. La portion angulaire 020 définie entre les deux extrémités 20a, 20b est strictement inférieure à 1800, par exemple égale à 30°. Ceci permet de 5 s'assurer du maintien de l'anneau 20 dans la rainure 18 de la bague intérieure 8 entre deux étapes du procédé de montage, sans risque que l'anneau se retire. L'anneau 20 est monté dans la rainure 18 par déformation dudit anneau 20 grâce à l'ouverture et les propriétés élastiques de l'acier ressort dont il est constitué.
10 Pour faciliter le montage de l'anneau de maintien 20 dans la rainure 19 de l'arbre en creux 2a, la surface extérieure 2c de l'extrémité libre 2d de l'arbre creux 2a située à l'opposé de l'épaulement 2b comprend une forme conique formant une rampe de montage pour l'anneau de maintien 20. L'anneau 20 est monté dans la rainure 19 par déformation dudit anneau 20 15 grâce à l'ouverture et les propriétés élastiques de l'acier ressort dont il est constitué. Une fois monté dans le passage annulaire formé par les deux rainures 18, 19, l'anneau 20 retrouve sa forme libre. L'anneau de maintien 20 a une épaisseur radiale strictement supérieure à la profondeur de la gorge 18 et 20 strictement supérieure à la profondeur de la gorge 19. En cas de rupture des moyens de limitation de couple 16, la poulie 5 continue à être entraînée par la courroie mais ne transmet plus de couple à l'arbre de transmission 3. L'anneau de maintien 20 peut alors se retrouver en appui axial contre les parois latérales intérieures des rainures 18, 19, 25 empêchant ainsi le déplacement axial de la bague intérieur 8, et par extension du palier de roulement 7 et de l'ensemble formé par poulie 5 et les moyens de transmission de couple 6 et de limitation de couple 16 et l'élément amortisseur 15, par rapport au carter 2 du compresseur. La présente invention concerne également un procédé de montage d'un 30 dispositif de poulie sur une machine tournante, ce procédé comprenant au moins les étapes successives suivantes : (a) Une poulie 5, des moyens de transmission de couple 6 et de limitation de couple 16 et un élément amortisseur 15 sont assemblés solidairement, en particulier par surmoulage de l'élément amortisseur 15 sur 10 2998023 deux joint d'étanchéité 11 symétriques par rapport à une plan radial passant par le centre des éléments roulants 10. La bague extérieure 9 est munie d'un alésage dans lequel sont ménagés le chemin de roulement toroïdal 9a pour les éléments roulants 10 et des 5 rainures dans lesquelles sont emmanchés les joints d'étanchéité 11, une surface extérieure axiale de révolution 9b venant s'emmancher dans l'alésage Se de la poulie 5 par l'intermédiaire d'un flasque annulaire 12 en forme de L et deux surfaces radiales latérales 9c, 9d. Une des surfaces latérales 9d est en appui axial contre le rebord radial 5d de la poulie 5 par 10 l'intermédiaire d'un rebord radial du flasque 12. Le flasque annulaire 12 comprend un portion axiale (non référencée) destinée à être pliée contre l'autre portion latérale 9c afin de retenir axiale la bague extérieure 9 du palier à roulement 7. La bague intérieure 8 comporte une surface extérieure axiale de 15 révolution dans laquelle est ménagé le chemin de roulement toroïdal 8a pour les éléments roulants 10, un alésage 8b en contact avec la surface cylindrique extérieure 2c de l'arbre creux 2a et deux surfaces radiales latérales 8c, 8d. Une des surfaces latérales 8c est en contact axial avec un épaulement 2b s'étendant radialement vers le côté extérieur Ce du dispositif 20 de poulie 1 à partir de l'arbre creux 2a et situé du côté du compresseur. L'autre surface latérale 8d est libre. Conformément à l'invention, des moyens de retenue axiale 17 sont disposés radialement entre l'alésage 8b de la bague intérieure 8 du palier à roulement 7 et la surface extérieure 2c de l'arbre creux 2a du carter 2 sur 25 laquelle elle est montée. Comme représenté en figures 2 à 5, les moyens de retenue axiale 17 consistent en une rainure 18 pratiquée circonférentiellement sur l'alésage 8b de la bague intérieur 8 du palier à roulement 7, une rainure 19 pratiquée circonférentiellement sur la surface extérieure 2c de l'arbre creux 2a du 30 carter 2 et un anneau de maintien 20 coopérant avec lesdites rainures. Les rainures 18 et 19 de la bague intérieur 8 et de l'arbre creux 2a respectivement sont positionnées de telle sorte qu'elles sont au même niveau axial, formant ensemble un passage annulaire fermé une fois la bague intérieure 8 et le carter 2 assemblés.