WO2002037647A9 - Arbre d'induit de moteur electrique comportant un pignon de sortie, et son application dans un demarreur de vehicule - Google Patents

Arbre d'induit de moteur electrique comportant un pignon de sortie, et son application dans un demarreur de vehicule

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WO2002037647A9
WO2002037647A9 PCT/FR2001/003376 FR0103376W WO0237647A9 WO 2002037647 A9 WO2002037647 A9 WO 2002037647A9 FR 0103376 W FR0103376 W FR 0103376W WO 0237647 A9 WO0237647 A9 WO 0237647A9
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pinion
armature shaft
shaft
central section
shaft according
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PCT/FR2001/003376
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Alain Roumanet
Guy Faucon
Emmanuel Bermond
Eric Tora
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Valeo Equip Electr Moteur
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H57/0018—Shaft assemblies for gearings
    • F16H57/0025—Shaft assemblies for gearings with gearing elements rigidly connected to a shaft, e.g. securing gears or pulleys by specially adapted splines, keys or methods
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N15/00—Other power-operated starting apparatus; Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from groups F02N5/00 - F02N13/00
    • F02N15/006—Assembling or mounting of starting devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D1/00—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
    • F16D1/06—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end
    • F16D1/064—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end non-disconnectable
    • F16D1/068—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end non-disconnectable involving gluing, welding or the like
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears

Definitions

  • the present invention relates to a rotor armature shaft of a rotary electric machine.
  • the invention relates more particularly to an armature shaft for an electric motor of a motor vehicle starter.
  • a motor vehicle starter comprises,
  • an electric motor whose rotor, which serves to drive the starter launcher in rotation, comprises an armature shaft of the type comprising a central section which receives a magnetic circuit, and two front and rear end sections constituting guide pins for rotating the shaft.
  • the armature shaft can drive the launcher directly in rotation, or by means of a reduction gear, and it then comprises a toothed pinion which is linked in rotation to the shaft, which is arranged axially in the vicinity of the 'axial end before the central section of the armature shaft.
  • the teeth constituting the input pinion of the reduction gear receive a heat and / or chemical treatment.
  • the shaft is machined from a bar to obtain a cylinder whose stage profile comprises different sections of distinct diameters.
  • the toothing of the pinion is then cut into the corresponding section and it is heat treated.
  • the bearing surfaces of the end pins are adjusted to guarantee a
  • the operation of quenching the teeth during the process of making the shaft results in sudden heating and cooling which can cause deformations leading for example to the appearance of an unbalance phenomenon of the rotor from which it results. vibrations and noise during engine operation, as well as premature wear of the end bearings.
  • the quenching zone of the teeth stops in portions of reduced diameter and, if the quenching is too deep, the shaft is locally weakened and this results in a risk of breakage, in particular under the effect of the shocks caused during starter operation. In such a design, it is therefore necessary to master with great precision the quenching process which is therefore particularly complex and calls for costly installations requiring delicate adjustments.
  • machining the shaft with its pinion in one piece is particularly expensive because it requires removing a large part of the material. of the starting bar whose diameter is at least equal to the outside diameter of the pinion. It is of course possible to start from a forged blank to limit the machining time, but the cost of the shaft is further increased.
  • French patent application No. 85 16177 has proposed a structure of an armature shaft in which the toothed pinion is produced in the form of an independent element or component which is attached to the shaft.
  • the pinion has a toothing in its internal bore which makes it possible to make a connection and a fixing by local deformation of the complementary zone of the shaft during the axial fitting of the pinion on the shaft, with the press.
  • the invention provides an armature shaft in which the toothed pinion, produced in the form of an element attached to the shaft, is fixed to the latter by welding.
  • each of the two parts that is to say the shaft itself and its toothed pinion, can be produced according to an optimized means of production, then they are assembled by a continuous or discontinuous weld bead.
  • the sprocket has a central hole which is traversed axially by a section of the shaft;
  • Said rear portion of the front journal is a portion whose diameter is intermediate between that of the journal and that of the central section;
  • the front transverse face of the attached pinion is offset axially rearward relative to the annular transverse face of the front end of the central section;
  • the attached pinion is fixed to the shaft by an annular welding bead, complete or partial, of axial orientation formed at the front axial end of the central hole of the pinion; the attached pinion is fixed to the shaft by an annular welding bead, complete or partial, of radial orientation formed in line with the rear transverse face of the pinion;
  • the front pin and the toothed pinion are made in a single piece attached to the front axial end of the central section to which it is fixed by welding;
  • the insert is fixed to the central section by an annular welding bead, complete or partial, of radial orientation formed in line with the transverse face of the axial end before the central section;
  • the rear transverse face of the pinion comprises at least one frustoconical central part to facilitate the radial welding operation
  • - central hole has two bores of different diameters, the bore of larger diameter forming a recess.
  • the pinion extends in the form of a section which carries the bore forming the recess.
  • the weld produced is of good quality because the pinion does not undergo clamping stresses on the shaft at the weld.
  • the recess provides mechanical decoupling between the pinion and the shaft at the weld.
  • the toothing of the pinion undergoes a physical and / or chemical treatment operation before it is welded to the shaft.
  • the invention also relates to a motor vehicle starter, the electric motor of which comprises a rotor, the armature shaft of which conforms to the teachings of the invention.
  • FIG. 1 is a schematic view in partial axial section, which shows a motor vehicle starter whose electric motor comprises an armature shaft equipped with a toothed output gear;
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the axial front half of an armature shaft produced in accordance with the teachings of the invention illustrated in association with its output pinion;
  • FIG. 3 is a view, in partial axial section, which illustrates the first embodiment of the invention shown in Figure 2, after mounting and fixing of the pinion reported by welding;
  • Figures 4 and 5 are views similar to that of Figure 3 which illustrate a second embodiment of the invention in which the toothed pinion is made in one piece with the front axial end journal of the shaft armature;
  • Figure 6 is a view similar to that of Figure 3 which illustrates a third embodiment of the invention.
  • Figure 7 is a view similar to that of Figure 3 which illustrates a third embodiment of the invention.
  • FIG. 1 shows a motor vehicle starter which, in a known manner, consists essentially of an electric motor 12 which is capable of rotating a starter launcher 14 which is coaxial with the axis of rotation XX of the motor 12 and which is capable of being driven axially forwards, that is to say to the left when considering FIG. 1, by a fork or control lever 1 16 under the action an electromagnetic contactor 18 which also controls the electrical supply to the motor 12.
  • a fork or control lever 1 16 under the action an electromagnetic contactor 18 which also controls the electrical supply to the motor 12.
  • the fork 1 16 is connected to articulation with a movable core (not referenced) that comprises the contactor 18.
  • This contactor also comprises a winding, a fixed core, a rod coupled to a movable contact and a fixed contact (not referenced).
  • the winding is activated and the movable core moves, as well as the fork 1 16, by actuating the movable contact, via its rod, after a stroke, until the contact of fixed and mobile contacts, which allows the electric motor 12 to be supplied.
  • the motor 12 comprises a rotor 14 which comprises a magnetic circuit 16 and a collector 19 which are both mounted by axial fitting, on the central section axially notched 20 of the armature shaft 22 of the rotor 14.
  • the armature shaft 22 is produced in one piece by machining and it comprises, on either side of the central section of large diameter 20, a front axial end trunnion 24 and a rear axial end trunnion 26 which enable the armature shaft 20 to be guided in rotation in complementary front and rear bearings.
  • the armature shaft 22 comprises a toothed pinion 28 which is disposed axially between the front axial end of the central section 20 and the front pin 24 and which constitutes the input pinion of a reduction gear 30, here of the planetary gear type, which is interposed between the armature shaft 20 and the launcher 14.
  • the toothed pinion 28 is produced in the form of a component attached to the shaft 22.
  • the front pin 24 has a rear portion 32 whose diameter is intermediate between the outside diameter of the pin 24 and the outside diameter of the main section 20 and which constitutes a cylindrical portion for mounting the pinion 28 which for this purpose comprises a central hole or bore 34 of internal diameter complementary to the external diameter of the portion 32.
  • the bearing 32 like the bore 34, is smooth and the mounting of these two elements is of the tight or just sliding type so as to ensure the coaxiality of the pinion 28 relative to the shaft 22.
  • the pinion 28 is fixed to the shaft 22 by welding.
  • a first annular weld bead 36 which is complete or partial and which is a bead of axial orientation formed at the axial end before the bore 34.
  • the welding of the pinion 28 on the shaft 22 can also be carried out by means of a second annular welding bead 40, complete or partial, which here is of radial orientation and which is formed in line with the rear transverse face 42 the sprocket 28.
  • the rear transverse face 42 is here inclined, that is to say that its surface is frustoconical.
  • the toothed pinion 28 is produced integrally in one piece with the front axial end pin 24 and it is these two pieces 24-28 which are fixed to the front axial end 44, 46 of the central section 20 of the armature shaft 22 by means of a welding operation by a bead 40 of radial orientation.
  • the third embodiment represented in FIG. 6 constitutes a variant of the first embodiment represented in FIGS. 2 and 3 in which the central bore 34 of the pinion 28 is crossed axially by the front axial end of the central section 20 of the armature shaft 22, the welding of the two parts being carried out by means of an annular welding bead 36 of axial orientation.
  • This design is advantageous when the pinion 28 is of large diameter relative to the shaft and it is advantageous to have the diameter of the bore 34 of the pinion directly equal to the largest diameter of the shaft so as to limit the machining.
  • the front end transverse face 46 of the central section 20 is axially aligned with the front transverse face 43 of the pinion 28, but it is also possible to shift the pinion 28 axially towards the rear. so as to have a most suitable abutment face 46, taking into account the geometry and the characteristics of the material chosen.
  • the fourth embodiment represented in FIG. 7 also constitutes a variant of the first embodiment represented in FIGS. 2 and 3 in which the central bore 34 of the pinion 28 is axially crossed by the front axial end of the central 20 of the armature shaft 22.
  • the bore is made in two parts, on the one hand, a first part 34 which is mounted clamped on the cylindrical bearing surface 32 for centering the pinion 28 on the cylindrical bearing surface 32, and on the other hand, a bore 34 'of diameter greater than the first bore 24 in order to constitute a recess or recess 70 between this second bore and the cylindrical bearing 32.
  • the pinion 28 extends rearward in the form of a section 71 which carries the bore 34 'forming the recess 70.
  • the welding is carried out at the recess 70 at the rear end of the section 71.
  • This section can be cylindrical or frustoconical. It is possible to form a chamfer 44 at the axial front end 46 of the central section of the shaft 22 to facilitate the welding operation and the quality of the weld 40.
  • the weld 40 is produced at level of the recess 70.
  • the welding is carried out in an area devoid of constraints related to tightening which provides a good quality weld free of cracks. The recess thus produced achieves local decoupling between the shaft 22 and the pinion 28 promoting good welding.
  • welding by laser or electron beam is particularly well suited to the design according to the invention which is not however limited to these types of welding.
  • the invention also makes it possible to choose with the greatest latitude the materials suitable for the design of each of the parts constituting the complete armature shaft.
  • this zone is eliminated and it is thus possible to reduce the length and the weight of the starter.

Abstract

L'invention propose un arbre d'induit (22) de rotor d'une machine électrique tournante, du type comportant un tronçon central (20) qui reçoit un circuit magnétique, et deux tronçons d'extrémité avant (24) et arrière (26) constituant des tourillons de guidage en rotation (X-X) de l'arbre (22), et du type comportant un pignon denté (28) lié en rotation à l'arbre, disposé axialement à l'extrémité axiale avant du tronçon central (20) et qui est réalisé sous la forme d'un élément rapporté sur l'arbre, caractérisé en ce que le pignon (28) rapporté est fixé à l'arbre (22) par soudage. Application à la réalisation d'un moteur électrique (12) de démarreur (10) de véhicule automobile à réducteur.

Description

ARBRE D'INDUIT DE MOTEUR ELECTRIQUE COMPORTANT UN PIGNON DE SORTIE, ET SON APPLICATION DANS UN DEMARREUR DE VEHICULE
La présente invention concerne un arbre d'induit de rotor d'une machine électrique tournante.
L'invention concerne plus particulièrement un arbre d'induit pour un moteur électrique de démarreur de véhicule automobile.
Un démarreur de véhicule automobile comporte, de
10 manière connue, un moteur électrique dont le rotor, qui sert à entraîner en rotation le lanceur du démarreur, comporte un arbre d'induit du type comportant un tronçon central qui reçoit un circuit magnétique, et deux tronçons d'extrémité avant et arrière constituant des tourillons de guidage en rotation de l'arbre.
15 L'arbre d'induit peut entraîner directement en rotation le lanceur, ou par l'intermédiaire d'un réducteur, et il comporte alors un pignon denté qui est lié en rotation à l'arbre, qui est disposé axialement au voisinage de l'extrémité axiale avant du tronçon central de l'arbre d'induit.
20 Afin d'améliorer la tenue mécanique du pignon denté et sa résistance à l'usure, la denture constituant le pignon d'entrée du réducteur reçoit un traitement thermique et/ou chimique.
Lorsque l'arbre d'induit, avec son pignon denté, est réalisé en une seule pièce, son usinage est particulièrement complexe.
25 En effet, on usine l'arbre à partir d'une barre pour obtenir un cylindre dont le profil étage comporte différents tronçons de diamètres distincts. La denture du pignon est ensuite taillée dans le tronçon correspondant et elle est traitée thermiquement. Les portées des tourillons d'extrémité sont rectifiées pour garantir une
30 bonne géométrie de l'arbre et un bon état de surface de ces tourillons. On peut aussi réaliser un crantage de la surface extérieure du tronçon central pour améliorer l'efficacité de la fixation du circuit magnétique et du collecteur sur le tronçon central qui est généralement effectué par une opération d'emmanchement à force.
L'opération de trempe de la denture au cours du processus de réalisation de l'arbre aboutit à un chauffage et à un refroidissement brusques qui peuvent provoquer des déformations aboutissant par exemple à l'apparition d'un phénomène de balourd du rotor dont il résulte des vibrations et des bruits parasites lors du fonctionnement du moteur, ainsi qu'une usure prématurée des paliers d'extrémités. La zone de trempe de la denture s'arrête dans des portions de diamètre réduit et, si la trempe est trop profonde, l'arbre est localement fragilisé et il en résulte un risque de rupture, notamment sous l'effet des chocs occasionnés lors du fonctionnement du démarreur. Dans une telle conception, il est donc nécessaire de maîtriser avec une grande précision le procédé de trempe qui est donc particulièrement complexe et fait appel à des installations coûteuses nécessitant des réglages délicats.
Par ailleurs, lorsque le pignon a un diamètre nettement supérieur à celui du tronçon central de l'arbre, l'usinage en une seule pièce de l'arbre avec son pignon est particulièrement coûteux car il nécessite d'enlever une grande partie de la matière de la barre de départ dont le diamètre est au moins égal au diamètre extérieur du pignon. Il est bien entendu possible de partir d'une ébauche forgée pour limiter le temps d'usinage, mais le coût de l'arbre s'en trouve encore augmenté.
On a proposé dans la demande de brevet français No. 85 16177 une structure d'un arbre d'induit dans laquelle le pignon denté est réalisé sous la forme d'un élément ou composant indépendant qui est rapporté sur l'arbre.
Pour assurer la fixation du pignon sur l'arbre, le pignon comporte une denture dans son alésage intérieur qui permet d'effectuer une liaison et une fixation par déformation locale de la zone complémentaire de l'arbre lors de l'emmanchement axial du pignon sur l'arbre, à la presse.
On constate toutefois qu'une telle conception nécessite d'obtenir des formes particulières dans l'alésage intérieur du pignon qui sont difficiles à réaliser et qui aboutissent donc à un coût supplémentaire pour la réalisation du pignon et de l'arbre qui en est équipé.
Afin de remédier à ces inconvénients, l'invention propose un arbre d'induit dans lequel le pignon denté, réalisé sous la forme d'un élément rapporté sur l'arbre, est fixé à ce dernier par soudage.
Ainsi, chacune des deux pièces, c'est-à-dire l'arbre proprement dit et son pignon denté, peut être réalisée selon un moyen optimisé de production, puis elles sont assemblées par un cordon de soudure continu ou discontinu.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention :
- le pignon rapporté comporte un trou central qui est traversé axialement par un tronçon de l'arbre ;
- le pignon rapporté est traversé par une portion arrière du tourillon avant ;
- ladite portion arrière du tourillon avant est une portion dont le diamètre est intermédiaire entre celui du tourillon et celui du tronçon central ;
- le pignon rapporté est traversé par une portion avant du tronçon central ;
- la face transversale avant du pignon rapporté est alignée axialement avec la face transversale annulaire d'extrémité avant du tronçon central ;
- la face transversale avant du pignon rapporté est décalée axialement vers l'arrière par rapport à la face transversale annulaire d'extrémité avant du tronçon central ;
- le pignon rapporté est fixé à l'arbre par un cordon de soudage annulaire, complet ou partiel, d'orientation axiale formé à l'extrémité axiale avant du trou central du pignon ; - le pignon rapporté est fixé à l'arbre par un cordon de soudage annulaire, complet ou partiel, d'orientation radiale formé au droit de la face transversale arrière du pignon ;
- le tourillon avant et le pignon denté sont réalisés en une seule pièce rapportée à l'extrémité axiale avant du tronçon central auquel elle est fixée par soudage ;
- la pièce rapportée est fixé au tronçon central par un cordon de soudage annulaire, complet ou partiel, d'orientation radiale formé au droit de la face transversale d'extrémité axiale avant du tronçon central ;
- la face transversale arrière du pignon comporte au moins une partie centrale tronconique pour faciliter l'opération de soudage radial ;
- trou central comporte deux alésages de diamètres différents, l'alésage de plus grand diamètre formant un chambrage.
- le pignon s'étend sous la forme d'un tronçon qui porte l'alésage formant le chambrage.
- la soudure entre le pignon et le tronçon central de l'arbre est réalisée au niveau du chambrage à l'extrémité du tronçon.
Ainsi, la soudure réalisée est de bonne qualité car le pignon ne subit pas de contraintes de serrage sur l'arbre au niveau de la soudure. Le chambrage procure au niveau de la soudure un découplage mécanique entre le pignon et l'arbre. - la denture du pignon subit une opération de traitement physique et/ou chimique préalablement à son soudage sur l'arbre. L'invention concerne également un démarreur de véhicule automobile dont le moteur électrique comporte un rotor dont l'arbre d'induit est conforme aux enseignements de l'invention. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en section axiale partielle, qui représente un démarreur de véhicule automobile dont le moteur électrique comporte un arbre d'induit équipé d'un pignon denté de sortie ; - la figure 2 est une vue en perspective éclatée de la moitié axiale avant d'un arbre d'induit réalisé conformément aux enseignements de l'invention illustré en association avec son pignon de sortie ;
- la figure 3 est une vue, en section axiale partielle, qui illustre le premier mode de réalisation de l'invention représentée à la figure 2, après montage et fixation du pignon rapporté par soudage ;
- les figures 4 et 5 sont des vues similaires à celle de la figure 3 qui illustrent un deuxième mode de réalisation de l'invention dans lequel le pignon denté est réalisé en une seule pièce avec le tourillon d'extrémité axiale avant de l'arbre d'induit ;
- la figure 6 est une vue similaire à celle de la figure 3 qui illustre un troisième mode de réalisation de l'invention.
- la figure 7 est une vue similaire à celle de la figure 3 qui illustre un troisième mode de réalisation de l'invention.
On a représenté à la figure 1 un démarreur de véhicule automobile qui, d'une manière connue, est constitué pour l'essentiel par un moteur électrique 12 qui est susceptible d'entraîner en rotation un lanceur de démarreur 14 qui est coaxial à l'axe de rotation X-X du moteur 12 et qui est susceptible d'être entraîné axialement vers l'avant, c'est-à-dire vers la gauche en considérant la figure 1 , par une fourchette ou levier de commande 1 16 sous l'action d'un contacteur électromagnétique 18 qui commande également l'alimentation électrique du moteur 12. Pour mémoire, on rappellera que la fourchette 1 16 est reliée à articulation à un noyau mobile (non référencé) que comporte le contacteur 18. Ce contacteur comporte aussi un bobinage, un noyau fixe, une tige attelée à un contact mobile et un contact fixe (non référencés). Lorsque l'on tourne la clef de contact, le bobinage est activé et le noyau mobile se déplace, ainsi que la fourchette 1 16, en actionnant au bout d'une course le contact mobile, via sa tige, jusqu'à la mise en contact des contacts fixes et mobiles, ce qui permet l'alimentation du moteur électrique 12.
Dès que la clef de contact n'est plus manœuvrée, le bobinage n'est plus activé et le noyau mobile et la fourchette 1 16 reviennent à leur position initiale, le moteur 12 étant désactivé. Pour ce faire il est prévu un ressort de rappel du noyau mobile. Le moteur 12 comporte un rotor 14 qui comporte un circuit magnétique 16 et un collecteur 19 qui sont tous les deux montés par emmanchement axial, sur le tronçon central cranté axialement 20 de l'arbre d'induit 22 du rotor 14.
Selon la conception conforme à l'état de la technique représenté à la figure 1 , l'arbre d'induit 22 est réalisé en une seule pièce par usinage et il comporte, de part et d'autre du tronçon central de grand diamètre 20, un tourillon d'extrémité axiale avant 24 et un tourillon d'extrémité axiale arrière 26 qui permettent d'assurer le guidage en rotation de l'arbre d'induit 20 dans des paliers avant et arrière complémentaires.
Selon cet état de la technique, au voisinage de son extrémité axiale avant, l'arbre d'induit 22 comporte un pignon denté 28 qui est disposé axialement entre l'extrémité axiale avant du tronçon central 20 et le tourillon avant 24 et qui constitue le pignon d'entrée d'un réducteur 30, ici du type à train épicycloïdal, qui est interposé entre l'arbre d'induit 20 et le lanceur 14.
On décrira maintenant en détail les différents modes de réalisation de l'arbre d'induit conforme aux enseignements de l'invention en se reportant aux figures 2 à 6 sur lesquelles des composants identiques, similaires ou analogues seront désignés par les mêmes chiffres de référence.
Comme on peut le voir notamment à la figure 2, le pignon denté 28 est réalisé sous la forme d'un composant rapporté sur l'arbre 22. A cet effet, et selon le premier mode de réalisation illustré aux figures 2 et 3, le tourillon avant 24 comporte une portion arrière 32 dont le diamètre est intermédiaire entre le diamètre extérieur du tourillon 24 et le diamètre extérieur du tronçon principal 20 et qui constitue une portion cylindrique pour le montage du pignon 28 qui comporte à cet effet un trou ou alésage central 34 de diamètre intérieur complémentaire du diamètre extérieur de la portion 32. La portée 32, comme l'alésage 34, est lisse et le montage de ces deux éléments est du type serré ou juste glissant de manière à assurer la coaxialité du pignon 28 par rapport à l'arbre 22.
Conformément aux enseignements de l'invention, et comme on peut le voir à la figure 3, la fixation du pignon 28 sur l'arbre 22 est réalisée par soudage. A cet effet, il est par exemple possible de réaliser un premier cordon annulaire de soudage 36 qui est complet ou partiel et qui est un cordon d'orientation axiale formé à l'extrémité axiale avant de l'alésage 34.
Afin de faciliter le soudage, il est possible de prévoir une courte portée tronconique 38 à l'extrémité axiale avant de la portée cylindrique 32 qui constitue aussi un chanfrein pour le montage du pignon 28.
Le soudage du pignon 28 sur l'arbre 22 peut aussi être réalisé à la faveur d'un second cordon annulaire de soudage 40, complet ou partiel, qui est ici d'orientation radiale et qui est formé au droit de la face transversale arrière 42 du pignon denté 28.
Pour faciliter le passage du faisceau radial de soudage, la face transversale arrière 42 est ici inclinée, c'est-à-dire que sa surface est tronconique. De la même manière, il est possible de former un chanfrein 44 à l'extrémité axiale avant 46 du tronçon central de l'arbre 22 pour faciliter l'opération de soudage et la qualité de la soudure.
La réalisation d'une soudure coaxiale telle que le cordon 36 permet d'effectuer une soudure de grande profondeur tandis que le cordon 40 peut être réalisé dans la mesure où il existe un épaulement 44, 46 réalisé à l'extrémité axiale avant du tronçon principal central 20 de l'arbre d'induit 22.
Dans le deuxième mode de réalisation illustré aux figures 4 et 5, le pignon denté 28 est réalisé venu de matière en une seule pièce avec le tourillon d'extrémité axiale avant 24 et ce sont ces deux pièces 24-28 qui sont fixées à l'extrémité axiale avant 44, 46 du tronçon central 20 de l'arbre d'induit 22 au moyen d'une opération de soudage par un cordon 40 d'orientation radiale. Comme cela est représenté aux figures 4 et 5, il n'est pas prévu de moyens de centrage de la pièce 24-28 par rapport au corps de l'arbre d'induit 22, la coaxialité étant assurée grâce à l'outillage utilisé pour le montage et le soudage.
Le troisième mode de réalisation représenté à la figure 6 constitue une variante du premier mode de réalisation représenté aux figures 2 et 3 dans lequel l'alésage central 34 du pignon 28 est traversé axialement par l'extrémité axiale avant du tronçon central 20 de l'arbre d'induit 22, le soudage des deux pièces étant réalisés à la faveur d'un cordon annulaire de soudage 36 d'orientation axiale.
Cette conception est avantageuse lorsque le pignon 28 est de grand diamètre par rapport à l'arbre et il est intéressant d'avoir alors le diamètre de l'alésage 34 du pignon directement égal au plus grand diamètre de l'arbre de façon à limiter les usinages. Dans l'exemple représenté à la figure 6, la face transversale d'extrémité avant 46 du tronçon central 20 est alignée axialement avec le face transversale avant 43 du pignon 28, mais il est aussi possible de décaler axialement le pignon 28 vers l'arrière de façon à disposer d'une face de butée 46 la mieux adaptée, compte tenu de la géométrie et des caractéristiques du matériau choisi.
Le quatrième mode de réalisation représenté à la figure 7 constitue également une variante du premier mode de réalisation représenté aux figures 2 et 3 dans lequel l'alésage central 34 du pignon 28 est traversé axialement par l'extrémité axial avant du central 20 de l'arbre d'induit 22. Dans ce mode de réalisation, l'alésage est réalisé en deux parties, d'une part, une première partie 34 qui est montée serrée sur la portée cylindrique 32 aux fins de centrage du pignon 28 sur la portée cylindrique 32, et d'autre part, un alésage 34' de diamètre supérieur au premier alésage 24 afin de constituer un évidememt ou chambrage 70 entre ce deuxième alésage et la portée cylindrique 32. Le pignon 28 s'étend vers l'arrière sous la forme d'un tronçon 71 qui porte l'alésage 34' formant le chambrage 70. La soudure est réalisée au niveau du chambrage 70 à l'extrémité arrière du tronçon 71 . Ce tronçon peut être cylindrique ou tronconique. Il est possible de former un chamfrein 44 à l'extrémité axiale avant 46 du tronçon central de l'arbre 22 pour faciliter l'opération de soudage et la qualité de la soudure 40. Dans ce mode de réalisation, la soudure 40 est réalisée au niveau du chambrage 70. Ainsi, la soudure est réalisé dans une zone dépourvue de contraintes liées au serrage ce qui procure une soudure de bonne qualité dépourvue de fissures. Le chambrage ainsi réalisé réalise un découplage local entre l'arbre 22 et le pignon 28 favorisant une bonne soudure.
Outre la grande résistance mécanique de la fixation par soudage, cette technologie permet de ne pas provoquer d'échauffement excessif en dehors des zones de soudage afin d'éviter des déformations permanentes de l'arbre. Le soudage par laser ou par faisceau d'électrons est particulièrement bien adapté à la conception selon l'invention qui n'est toutefois pas limitée à ces types de soudage.
L'invention permet également de choisir avec la plus grande latitude les matériaux adaptés à la conception de chacune des pièces constituant l'arbre complet d'induit.
Par ailleurs, pour un arbre conventionnel tel que celui représenté à la figure 1 , lorsque le diamètre de la denture est inférieur au diamètre du tronçon central 20 de l'arbre 22, il faut ménager une zone 21 (voir figure 1 ) de dégagement pour le taillage du pignon.
Grâce aux différentes conceptions selon l'invention, cette zone est supprimée et il est ainsi possible de réduire la longueur et le poids du démarreur.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Arbre d'induit (22) de rotor (14) d'une machine électrique tournante (12), notamment d'un moteur de démarreur (10) de véhicule automobile, du type comportant un tronçon central (20) qui reçoit un circuit magnétique, et deux tronçons d'extrémité avant (24) et arrière (26) constituant des tourillons de guidage en rotation (X-X) de l'arbre (22), et du type comportant un pignon denté (28) lié en rotation à l'arbre, disposé axialement à l'extrémité axiale avant du tronçon central (20) et qui est réalisé sous la forme d'un élément rapporté sur l'arbre, caractérisé en ce que le pignon (28) rapporté est fixé à l'arbre (22) par soudage.
2. Arbre d'induit selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le pignon rapporté (28) comporte un trou central (34) qui est traversé axialement par un tronçon de l'arbre (20, 22, 24).
3. Arbre d'induit selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le pignon rapporté (28, 34) est traversé par une portion arrière (32) du tourillon avant (24).
4. Arbre d'induit selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite portion arrière (32) du tourillon avant (24) est une portion dont le diamètre est intermédiaire entre celui du tourillon (24) et celui du tronçon central (20) .
5. Arbre d'induit selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le pignon rapporté (28, 34) est traversé par une portion avant du tronçon central (20).
6. Arbre d'induit selon la revendication 5, caractérisé en ce que la face transversale avant (43) du pignon rapporté (28, 34) est alignée axialement avec la face transversale annulaire d'extrémité avant (46) du tronçon central (20).
7. Arbre d'induit selon la revendication 5, caractérisé en ce que la face transversale avant (43) du pignon rapporté (28, 34) est décalée axialement vers l'arrière par rapport à la face transversale annulaire d'extrémité avant (46) du tronçon central (20).
8. Arbre d'induit selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le pignon rapporté (28) est fixé à l'arbre par un cordon de soudage annulaire (36), complet ou partiel, d'orientation axiale formé à l'extrémité axiale avant du trou central (34) du pignon (28).
9. Arbre d'induit selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que le pignon rapporté (28) est fixé à l'arbre par un cordon de soudage annulaire (40), complet ou partiel, d'orientation radiale formé au droit de la face transversale arrière (42) du pignon.
10. Arbre d'induit selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le tourillon avant (24) et le pignon denté (28) sont réalisés en une seule pièce rapportée à l'extrémité axiale avant (46) du tronçon central (20) auquel elle est fixée par soudage (40).
1 1 . Arbre d'induit selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la pièce rapportée est fixé au tronçon central (20) par un cordon de soudage annulaire (40), complet ou partiel, d'orientation radiale formé au droit de la face transversale d'extrémité axiale avant (46) du tronçon central (20).
12. Arbre d'induit selon l'une des revendications 9 ou 1 1 , caractérisé en ce que la face transversale arrière (42) du pignon comporte au moins une partie centrale tronconique pour faciliter l'opération de soudage radial.
13. Arbre d'induit selon la revendication 2 caractérisé en ce que le trou central (34) comporte deux alésages (34, 34') de diamètres différents, l'alésage de plus grand diamètre formant un chambrage (70).
14. Arbre d'induit selon la revendication 13 caractérisé en ce que le pignon (28) s'étend sous la forme d'un tronçon (71 ) qui porte l'alésage (34') formant le chambrage (70).
15. Arbre d'induit selon la revendication 14 caractérisé en ce que la soudure (40) entre le pignon (28) et le tronçon central de l'arbre (22) est réalisée au niveau du chambrage (70) à l'extrémité du tronçon(71).
16. Arbre d'induit selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la denture du pignon (28) subit une opération de traitement physique et/ou chimique préalablement à son soudage sur l'arbre (20).
17. Démarreur (10) de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte un moteur électrique (12) dont l'arbre d'induit (22) est réalisé conformément à l'une quelconque des revendication précédentes.
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