FR3006711A1

FR3006711A1 - Systeme d'entrainement de pompe a eau et procede de montage

Info

Publication number: FR3006711A1
Application number: FR1355291A
Authority: FR
Inventors: Nicolas Tronquoy; Romuald Lescorail
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2013-06-07
Filing date: 2013-06-07
Publication date: 2014-12-12
Anticipated expiration: 2033-06-07
Also published as: FR3006711B1; CN104234963A; US20140364258A1

Abstract

La présente invention concerne un système d'entraînement (1) de pompe à eau (P), comprenant : un arbre d'entraînement (10) ; un carter (20) refermant la pompe à eau (P) ; un roulement (30) comportant une bague fixe (32) par rapport au carter (20) et une bague tournante (40) solidaire en rotation de l'arbre d'entraînement (10) ; une courroie d'entraînement (50) ; au moins une piste (42 ; 172) de roulage de la courroie d'entraînement (50), cette piste de roulage (42 ; 172) étant solidaire en rotation de la bague tournante (40) ; et une bride (160) transmettant le couple de la bague tournante (40) vers l'arbre d'entraînement (10). La bride (160) est en matière plastique et est surmoulée à la fois sur la bague tournante (40) et sur l'arbre d'entraînement (10). L'invention concerne également un procédé de montage d'un tel système (1).

Description

SYSTEME D'ENTRAINEMENT DE POMPE A EAU ET PROCEDE DE MONTAGE La présente invention concerne un système d'entraînement de pompe à eau, ainsi qu'un procédé de montage d'un tel système.

De manière connue, les pompes à eau sont entraînées au moyen d'un système d'entraînement comportant une poulie solidaire de l'arbre d'entraînement de la pompe et une courroie montée sur la poulie pour transmettre un couple et un mouvement de rotation. Un roulement est généralement interposé entre l'arbre d'entraînement et la poulie. La transmission du couple nécessite une tolérance de concentricité très faible entre la bague tournante du roulement et l'arbre d'entraînement. La multiplicité de pièces dans l'assemblage du système d'entraînement augmente les risques de défaut de concentricité. EP-A-1 788 254, FR-A-2 979 395 et FR-A-2 979 397 décrivent différents systèmes d'entraînement d'une pompe à eau. Chacun de ces systèmes comporte une bride en métal reliant l'arbre d'entraînement et la bague tournante du roulement. La piste de roulage pour la courroie est formée par la bague tournante ou par la bride, remplissant ainsi une fonction de poulie. En pratique, l'utilisation d'une bride en métal permet d'obtenir un système d'entraînement résistant. Néanmoins, de faibles tolérances de fabrication sont nécessaires pour faciliter l'assemblage entre ses éléments constitutifs afin de satisfaire aux paramètres géométriques requis, tels que les tolérances de coaxialité ou concentricité. Par ailleurs, une telle bride en métal augmente le poids et le coût du système. Le but de la présente invention est de proposer un système d'entraînement amélioré, remédiant aux inconvénients mentionnés ci-dessus. A cet effet, l'invention a pour objet un système d'entraînement de pompe à eau, comprenant : - un arbre d'entraînement ; - un carter refermant la pompe à eau ; - un roulement comportant une bague fixe par rapport au carter et une bague tournante solidaire en rotation de l'arbre d'entraînement ; une courroie d'entraînement ; au moins une piste de roulage de la courroie d'entraînement, cette piste de roulage étant solidaire en rotation de la bague tournante ; et une bride transmettant le couple de la bague tournante vers l'arbre d'entraînement.

Le système d'entraînement est caractérisé en ce que la bride est en matière plastique et est surmoulée à la fois sur la bague tournante et sur l'arbre d'entraînement. Ainsi, l'invention permet de réduire le poids et le coût du système d'entraînement. En comparaison avec une bride métallique, les opérations de sertissage, soudure ou filetage prévues pour l'assemblage de la bride avec l'arbre d'entraînement et/ou la bague tournante du roulement sont évitées. La mise en oeuvre d'une bride en matière plastique par surmoulage est donc moins coûteuse, tout en permettant d'obtenir des tolérances de fabrication satisfaisantes. Selon d'autres caractéristiques avantageuses du système selon l'invention, prises isolément ou en combinaison : - La bride est monobloc, une première partie et une deuxième partie de la bride étant surmoulées simultanément respectivement sur la bague tournante et sur l'arbre. - Une première partie de la bride recouvre au moins en partie une surface externe de la bague tournante et constitue au moins en partie la piste de roulage. - La première partie de la bride constitue entièrement la piste de roulage. - La première partie de la bride recouvre partiellement la surface externe de la bague tournante, de préférence la première partie recouvre entre 30% et 70% de la surface externe, encore de préférence entre 40% et 60% de la surface externe. - Une première partie de la bride est surmoulée sur des pistes embouties formant au moins en partie la piste de roulage solidaire en rotation de la bague tournante. - La bride comporte des nervures de rigidification, reliant notamment une partie radiale avec une première partie externe et/ou une deuxième partie interne. - Le système d'entraînement comprend des moyens anti-rotation et/ou des moyens anti-extraction axiale de la bride par rapport à l'arbre et /ou par rapport à la bague tournante. L'invention a également pour objet un procédé de montage d'un système d'entraînement de pompe à eau, comprenant : un arbre d'entraînement ; un carter refermant la pompe à eau ; un roulement comportant une bague fixe par rapport au carter et une bague tournante solidaire en rotation de l'arbre d'entraînement ; une courroie d'entraînement ; au moins une piste de roulage de la courroie d'entraînement, cette piste de roulage étant solidaire en rotation de la bague tournante ; et une bride transmettant le couple de la bague tournante vers l'arbre d'entraînement.

Le procédé est caractérisé en ce qu'il comprend une première étape de surmoulage de la bride en matière plastique au moins sur une extrémité de la bague tournante et une deuxième étape de surmoulage de la bride en matière plastique sur au moins une extrémité de l'arbre d'entraînement.

Selon un mode de réalisation particulier du procédé, lorsque la bride est monobloc, la première étape de surmoulage et la deuxième étape de surmoulage sont simultanées alors que l'arbre et le roulement sont positionnés dans un même moule. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est une vue en perspective d'un système d'entraînement, conforme à l'invention, pour une pompe à eau ; la figure 2 est une vue axiale selon la flèche II à la figure 1 ; la figure 3 est une coupe longitudinale du système d'entraînement selon la ligne III-III à la figure 2 ; la figure 4 est une coupe analogue à la figure 3, montrant une première variante de réalisation de l'invention ; et la figure 5 est une coupe analogue aux figures 3 et 4, montrant une deuxième variante de réalisation de l'invention.

Sur les figures 1 à 3 est représenté un système d'entraînement 1 conforme à l'invention, prévu pour entraîner une pompe à eau P. Le système d'entraînement 1 comprend un arbre d'entraînement 10, un carter 20, un roulement 30, une courroie d'entraînement 50 et une bride 60. L'arbre 10 centré sur un axe longitudinal central X1 entraîne la pompe à eau P logée dans le carter 20. Le roulement 30 comporte une bague intérieure fixe 32 et une bague extérieure tournante 40 centrées sur l'axe X1. L'arbre d'entraînement 10 est entraîné en rotation autour de l'axe X1 par la bride 60, qui est entraînée par la bague tournante 40, qui est entraînée par la courroie 50. Autrement dit, la courroie 50, la bague tournante 40, la bride 60 et l'arbre 10 sont solidaires en rotation autour de l'axe X1. L'arbre 10 comporte une partie cylindrique 11 centrée sur l'axe X1. Du côté opposé à la poulie P le long de l'axe X1, l'arbre 10 présente une extrémité 12 conformée pour recevoir la bride 60. Cette extrémité 12 comprend une partie cannelée 13, une partie globalement convexe 14, ainsi que deux rainures 15 et 16 intercalées entre les parties 11, 13 et 14.

Le carter 20 comprend deux manchons cylindriques 22 et 26 centrés sur l'axe X1 et reliés par une partie 24 radiale à l'axe X1. Le carter 20 est partiellement représenté à la figure 3 et n'est pas représenté aux figures 1 et 2 dans un but de simplification. Le carton 20 entoure au moins en partie l'arbre 10. Le manchon 22 présente un diamètre extérieur inférieur à celui du manchon 26. Le manchon 22 reçoit la bague fixe 32 du roulement 30 sur sa surface externe. Le mécanisme de pompe à eau, connu en soi, est enfermé de façon étanche dans le carter 20. Le carter 20 est de préférence en métal. En alternative, le carter 20 peut présenter toute forme et/ou tout matériau adapté à la présente application. Le roulement 30 comprend deux rangées d'éléments roulants 34, en l'espèce des billes, maintenues par une cage de roulement 36 dans l'espace de roulement délimité entre la bague fixe 32 et la bague tournante 40. En alternative, les éléments roulants 34 peuvent être différents des billes, par exemple des rouleaux ou des aiguilles. Par ailleurs, le roulement 30 peut comporter au moins une rangée d'éléments roulants 34. De préférence, le roulement 30 comporte des éléments d'étanchéité 38, par exemple des joints d'étanchéité en matériau élastomère, disposés de part et d'autre des éléments roulants 34. La bague fixe 32 est montée sur le manchon 22 du carter 20 par tout moyen adapté, par exemple par emmanchement. La bague tournante 40 du roulement 30 comporte une surface extérieure cylindrique 42 qui est centrée sur l'axe X1 et forme une piste de roulage pour la courroie 50. Du côté opposé à la pompe P le long de l'axe X1, la bague 40 présente une extrémité 44 prévue pour recevoir la bride 60. A cette extrémité 44, du côté externe orienté radialement à l'opposé de l'axe X1, la bague 40 comporte un évidement 46 de forme annulaire. L'évidement 46 présente un diamètre inférieur à la surface 42 autour de l'axe X1. Egalement à cette extrémité 44, du côté interne orienté radialement vers l'axe X1 et opposé à l'évidement 46, la bague 40 comporte un évidement 48 et une gorge 49, chacun de forme annulaire. L'évidement 48 présente un diamètre inférieur à la gorge 49 autour de l'axe X1. Autrement dit, la gorge 49 pénètre plus profondément que l'évidement 48 dans la bague 40. La courroie 50 peut être entraînée par un moteur électrique ou un moteur à combustion interne, non représenté. La courroie 50 est partiellement représentée à la figure 3 et n'est pas représenté aux figures 1 et 2 dans un but de simplification. La courroie 50 comporte une surface intérieure 52 prévue pour coopérer avec la surface extérieure 42 de la bague 40. La surface 42 est adaptée pour recevoir la courroie 50 afin de transmettre le couple de rotation à la bride 60 et l'arbre 10 En alternative, la courroie 50 peut être de type crantée, notamment Poly-V, ou de n'importe quel autre type sans sortir du cadre de l'invention. La surface 42 de la bague 40 est alors pourvue de reliefs tels que des créneaux ou des nervures de manière à coopérer avec la forme de la courroie 50. La bride 60 forme un organe de liaison mécanique entre la bague tournante 40 et l'arbre d'entraînement 10, permettant la transmission du couple de rotation. La bride 60 comprend une partie externe 70, une partie interne 80 et une partie intermédiaire radiale 90 reliant les parties 70 et 80. Sur l'exemple des figures 1 à 3, la bride 60 est une pièce monobloc comprenant les parties 70, 80 et 90. La bride 60 est fabriquée en matière plastique, par exemple en polyamide renforcé de fibres de verre ou de carbone. En plus de sa fonction de transmission de couple, la bride 60 forme un capot de protection de la pompe P logée dans le carter 20. La partie externe 70 est surmoulée sur l'extrémité 44 de la bague tournante 40. La partie externe 70 comporte une portion radiale 71 qui s'étend globalement radialement à l'axe X1 depuis la partie 90, en bordant l'extrémité 44 de la bague 40. La partie externe 70 comporte également deux portions tubulaires 76 et 78 qui s'étendent depuis la portion 71 globalement parallèlement à l'axe X1 de part et d'autre de l'extrémité 44 de la bague 40, en direction de la pompe P. Les portions 76 et 78 sont reçues respectivement dans les évidements 46 et 48 de la bague 40. La portion 76 comporte une surface extérieure 72 affleurant au même niveau que la surface extérieure 42 radialement à l'axe X1. La portion 78 comprend un bourrelet 79 pénétrant dans la gorge 49 lors du surmoulage. La gorge 49 et le bourrelet forment des moyens anti-extraction axiale de la partie externe 70 de la bride 60 par rapport à la bague tournante 40 du roulement 30. En alternative et/ou en complément, la bague tournante 40 et/ou la bride 60 peuvent comporter des moyens antirotation de la partie externe 70 par rapport à la bague tournante 40. La partie interne 80 est surmoulée sur l'extrémité 12 de l'arbre d'entraînement 10.

La partie interne 80 comprend une portion tubulaire 81 qui s'étend globalement parallèlement à l'axe X1 depuis la partie 90. Au niveau de sa surface interne tournée vers l'axe X1, la portion 81 comprend une partie rainurée 83 surmoulée sur la partie cannelée 13, une partie concave 84 surmoulée autour de la partie convexe 14, ainsi que deux bourrelets 85 et 86 surmoulés respectivement dans les gorges 15 et 16. Ainsi, la partie interne 80 est solidarisé rigidement à l'extrémité 12 de l'arbre 10, à la fois axialement et en rotation autour de l'axe X1. La portion 78 comprend un bourrelet 79 pénétrant dans la gorge 49 lors du surmoulage. Autrement dit, les parties 13 et 83 forment des moyens antirotation de la partie interne 80 de la bride 60 par rapport à l'extrémité 12 de l'arbre 10, tandis que les éléments 14, 15, 16, 84, 85 et 86 forment des moyens anti-extraction axiale de la partie interne 80 de la bride 60 par rapport à l'extrémité 12 de l'arbre 10.

La partie radiale 90 comporte deux portions radiales 91 et 92 reliées par une portion inclinée 93. La partie radiale 90 comporte des orifices 94, plus précisément trois orifices 94 répartis régulièrement autour de l'axe X1 sur l'exemple des figures 1 à 3. Les orifices 94 sont ménagés à travers la partie radiale 90 pour permettre le passage d'un outil, notamment lors de l'assemblage du roulement 30 sur le carter 20. Comme montré à la figure 3, la bride 60 comporte des nervures de rigidification 62 reliant la partie interne 80 et la partie radiale 90, en l'espèce reliant les portions 81 et 92. En alternative et/ou en complément, la bride 60 peut comporter des nervures de rigidification reliant la partie externe 70 et la partie radiale 90, par exemple reliant les portions 78 et 91. Selon l'invention, le procédé de montage du système 1 comprend une première étape de surmoulage de la première partie 70 de la bride 60 en matière plastique au moins sur l'extrémité 44 de la bague tournante 40 et une deuxième étape de surmoulage de la deuxième partie 80 de la bride 60 en matière plastique sur au moins l'extrémité 12 de l'arbre d'entraînement 10. De préférence, la première étape de surmoulage et la deuxième étape de surmoulage sont simultanées alors que l'arbre 10 et le roulement 30 sont positionnés dans un même moule. La matière plastique de la bride 60 est injectée lors d'une même opération sur les zones dédiées de l'arbre 10 et de la bague 40 pour former la bride 60 monobloc. En alternative, la première étape et la deuxième étape de surmoulage peuvent être effectuées successivement et non simultanément. Dans ce cas, le procédé comprend une étape de solidarisation de la première partie 70 et de la deuxième partie 80 de la bride 60 après les étapes de surmoulage, par exemple par collage ou clipsage.

Sur les figures 4 à 5 sont représentées des variantes de réalisation de l'invention. Dans un but de simplification, les éléments constitutifs du système 1 comportent les mêmes références numériques que dans le mode de réalisation des figures 1 à 3, décrit plus haut, tandis que seules les différences structurelles et/ou fonctionnelles sont détaillées ci-après.

Sur la figure 4, le système 1 comprend une bride 160 incluant une partie externe 170 plus étendue le long de l'axe X1 que la partie externe 70 décrite plus haut. La partie externe 170 inclut une portion tubulaire 176 qui s'étend parallèlement à l'axe X1 dans l'évidement 46 et le long de la surface 42 de la bague tournante 40. La portion 176 recouvre les surfaces externes 42 et 46 de la bague tournante 40. La portion 176 comporte une surface extérieure cylindrique 172 qui est centrée sur l'axe X1 et forme une piste de roulage pour la courroie 50. Autrement dit, la surface 172 de la partie externe 170 constitue entièrement la piste de roulage de la courroie 50. Cette piste de roulage 172 reçoit la surface 52 de la courroie 50 et est solidaire en rotation de la bague tournante 40. Sur la figure 5, le système 1 comprend une bague tournante 240 dans laquelle est ménagé un évidement 246 plus étendu le long de l'axe X1 que l'évidement 46. En l'espèce, l'évidement 246 s'étend depuis l'extrémité 44 de la bague tournante 240 jusqu'à une zone située sensiblement entre les rangées d'éléments roulants 34 radialement à l'axe X1. Dans ces conditions, la bague tournante 240 comporte une surface externe 242 qui est moins étendue le long de l'axe X1 que la surface 42. En outre, le système 1 comprend une bride 260 incluant une partie externe 270 plus étendue le long de l'axe X1 que la partie externe 70 et moins étendu que la partie externe 170 décrites plus haut. La partie externe 270 inclut une portion tubulaire 276 qui s'étend parallèlement à l'axe X1 dans l'évidement 246, sans empiéter sur la surface 242 de la bague tournante 240. Autrement dit, la portion 276 recouvre partiellement les surfaces externes 242 et 246 de la bague tournante 240. De préférence, la portion 276 recouvre entre 30% et 70% de la surface externe 242+246 de la bague 240, encore de préférence entre 40% et 60% de la surface externe 242+246 de la bague 240. La portion 276 comporte une surface extérieure cylindrique 272 qui est centrée sur l'axe X1 et affleure au même niveau que la surface extérieure 242 radialement à l'axe X1. Ainsi, les surfaces 242 et 272 forment ensemble la piste de roulage de la courroie 50. Cette piste de roulage 242+272 reçoit la surface 52 de la courroie 50 et est solidaire en rotation de la bague tournante 240. Par ailleurs, le système 1 peut être conformé différemment des figures 1 à 5 sans sortir du cadre de l'invention. Dans un but de simplification, la description ci-après est faite en référence au mode de réalisation des figures 1 à 3, étant entendu que les explications sont valables pour les modes de réalisation des figures 4 et 5.

En variante non représentée, la bride 60 n'est pas monobloc. Dans ce cas, la partie externe 70 et la partie externe 80 de la bride 60 peuvent être solidarisées l'une avec l'autre après leur surmoulage respectif sur la bague tournante 40 et sur l'arbre d'entraînement 10, par tous moyens de solidarisation adaptés à la présente application, par exemple par collage ou clipsage.

Selon une autre variante non représentée, le système 1 peut comporter tous types de moyens anti-rotation et/ou anti-extraction axiale formés entre l'arbre 10 et la bride 60 et/ou entre la bague tournante 40 et la bride 60, par exemple des gorges, des rainures, des cannelures, des stries... Quel que soit le mode de réalisation, la bride 60 comporte une première partie 70 surmoulée au moins sur l'extrémité 44 de la bague tournante 40 et une deuxième partie 80 surmoulée au moins sur l'extrémité 12 de l'arbre d'entraînement 10. Une telle bride 60 en matière plastique surmoulée d'une part sur l'arbre 10 et d'autre part sur la bague tournante 40 permet une réduction des coûts, une diminution du poids de l'ensemble incluant la pompe P et son système d'entraînement 1, tout en permettant une amélioration des tolérances géométriques en comparaison avec une bride métallique classique.

En outre, les caractéristiques techniques des différents modes de réalisation peuvent être, en totalité ou pour certaines d'entre elles, combinées entre elles. Ainsi, le système 1 peut être adapté en termes de coût, de fonctionnalité et de performance.

Claims

REVENDICATIONS1. Système d'entraînement (1) de pompe à eau (P), comprenant : un arbre d'entraînement (10) ; un carter (20) refermant la pompe à eau (P) ; un roulement (30) comportant une bague fixe (32) par rapport au carter (20) et une bague tournante (40 ; 240) solidaire en rotation de l'arbre d'entraînement (10) ; une courroie d'entraînement (50) ; au moins une piste (42 ; 172 ; 242, 272) de roulage de la courroie d'entraînement (50), cette piste de roulage (42 ; 172 ; 242, 272) étant solidaire en rotation de la bague tournante (40 ; 240) ; et une bride (60 ; 160 ; 260) transmettant le couple de la bague tournante (40) vers l'arbre d'entraînement (10) ; caractérisé en ce que la bride (60 ; 160 ; 260) est en matière plastique et est surmoulée à la fois sur la bague tournante (40 ; 240) et sur l'arbre d'entraînement (10).
2. Système d'entraînement (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bride (60 ; 60 ; 160) est monobloc, une première partie (70 ; 170 ; 270) et une deuxième partie (80) de la bride (60 ; 160 ; 260) étant surmoulées simultanément respectivement sur la bague tournante (40 ; 240) et sur l'arbre (10).
3. Système d'entraînement (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une première partie (170 ; 270) de la bride (160 ; 260) recouvre au moins en partie une surface externe (42, 46 ; 246) de la bague tournante (40 ; 240) et constitue au moins en partie la piste de roulage (172 ; 242, 272).
4. Système d'entraînement (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que la première partie (170) de la bride (160) constitue entièrement la piste de roulage (172).
5. Système d'entraînement (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que la première partie (270) de la bride (260) recouvre partiellement la surface externe (242, 246) de la bague tournante (240), de préférence la première partie (270)recouvre entre 30% et 70% de la surface externe (242, 246), encore de préférence entre 40% et 60% de la surface externe (242, 246).
6. Système d'entraînement (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une première partie de la bride (160) est surmoulée sur des pistes embouties formant au moins en partie la piste de roulage solidaire en rotation de la bague tournante (40).
7. Système d'entraînement (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la bride (60 ; 160 ; 260) comporte des nervures de rigidification (62), reliant notamment une partie radiale (90) avec une première partie externe (70) et/ou une deuxième partie interne (80).
8. Système d'entraînement (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens anti-rotation (13, 83) et/ou des moyens anti- extraction axiale (14, 15, 16, 84, 85, 86 ; 49, 79) de la bride (60 ; 160 ; 260) par rapport à l'arbre (10) et /ou par rapport à la bague tournante (40 ; 240).
9. Procédé de montage d'un système d'entraînement (1) de pompe à eau (P), comprenant : un arbre d'entraînement (10) ; un carter (20) refermant la pompe à eau (P) ; un roulement (30) comportant une bague fixe (32) par rapport au carter (20) et une bague tournante (40 ; 240) solidaire en rotation de l'arbre d'entraînement (10) ; une courroie d'entraînement (50) ; au moins une piste (42 ; 172 ; 242, 272) de roulage de la courroie d'entraînement (50), cette piste de roulage (42 ; 172 ; 242, 272) étant solidaire en rotation de la bague tournante (40 ; 240) ; et une bride (60 ; 160 ; 260) transmettant le couple de la bague tournante (40) vers l'arbre d'entraînement (10) ; le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend une première étape de surmoulage de la bride (60 ; 160 ; 260) en matière plastique au moins sur une extrémité (44) de la bague tournante (40 ; 240) et une deuxième étape de surmoulage de la bride (60) en matière plastique sur au moins une extrémité (12) de l'arbre d'entraînement (10).
10. Procédé de montage selon la revendication 9, caractérisé en ce que la bride (60 ; 60 ; 160) est monobloc, la première étape de surmoulage et la deuxième étape de surmoulage étant simultanées alors que l'arbre (10) et le roulement (30) sont positionnés dans un même moule.