Brevet FR2311428A1 — publié le 19761210

On sait que l'évolution de la construction des véhicules automobiles amène à rapprocher de l'habitacle des véhicules les moteurs électriques de servitude. C'est le cas, par exemple, des moteurs electSques d'entrainement des timoneries d'essuie-glace. Si, antérieurement, les bruits générés par le fonctionnement de ces moteurs pouvaient être considérés comme supportables pour l'utilisateur du véhicule en raison de l'éloignement desdits moteurs par rapport à I'habitacle , il n'en est plus de même lorsque l'on rapproche les moteurs de l'habitacle ob se trouve l'utilisateur. De plus, la recherche d'un confort amélioré amène à exiger un niveau de bruit de plus en plus réduit quel qu'en soit l'éloignement. I1 en résulte qu'il est maintenant nécessaire de rendre très silencieux les moteurs électriques de servitude utilisés sur les véhicules automobiles. Dans les moteurs électriques de petite puissance en cause, les bruits sont principalement générés par le contact des balais ou charbons sur le collecteur et les vibrations de l'ensemble balai-ressort dans le guide de balai. Etant donné que l'on ne peut pas supprimer la source de vibrations, on cherche, en conséquence, à amortir lesdites vibrations etc'on a déjà proposé, à cet égard, d'interposer, entre la plaque porte-balais et le chassies du moteur, des éléments amortisseurs. Cette solution conduit alune amélioration mais le niveau de bruit est encore, en général, relativement important. La présente invention a pour but de décrire un dispositif permettant de réduire les bruits engendrés par un moteur électrique à collecteur en fonctionnement pour les amener à un niveau satisfaisant, compte-tenu des conditions d'utilisation actuelles des moteurs de servitude de véhicules automobiles. Selon l'invention, on a constaté que le bruit de fonctionnement est d'autant plus diminué que les vibrations engendrées par le frottement sur le collecteur sont absorbées ou amorties dans une zone plus rapprochée de leur source. La zone d'absorption ou d'amortisssement des vibrations a donc été, selon l'invention, disposée entre les guides de balai liés à la plaque porte-balais elle-m8me liée au chassies et les charbons qui frottent sur le collecteur.L'invention est également basée sur le fait que, pour amortir les vibrations, il y a intérêt à interposer sur le trajet des vibrations un élément formé d'une matière à grand coefficient d'amortissement interne. La présente invention a, en conséquence, pour objet le produit industriel nouveau que constitue un ensemble porte-balais destiné à une machine électrique tournante à collecteur et, en particulier, à un moteur électrique de petite puissance, comportant une pluralité de balais consCTtués, par exemple, par des charbons coulissants disposés dans des guides de balai solidaires d'une plaque porte-balais, caractérisé par le fait qu'entre chaque balai et la paroi extérieure du guide de balai, dont une zone est liée à la plaque porte -balais, est interposée au moins une couche réalisée en un matériau ayant un coefficient d'amortissement interne supérieur à celui de la paroi extérieure du guide de balai. Dans la définition de l'invention qui a été donnée cidessus, on appelle coefficient d'amortissement interne la variation relative de libération d'énergie par cycle de vibrations. Dans une première variante de réalisation, le guide de balai est réalisé en un matériau homogène à faible coefficient d'amortissement interne, et une couche à fort coefficient d'amortissement interne est interposée entre le guide de balai et le balai ou son gainage extérieur; dans une autre variante de réalisation, le guide de balai est réalisé en un matériau non homogène comportant une paroi extérieure à faible coefficient d'amortissement interne recouverte intérieurement d'une couche à fort coefficient d'amortissement interne ; dans un tel cas, la couche à fort coefficient d'amortissement interne peut être disposée en sandwich entre une couche extérieure à faible coefficient d'amortissement interne et une couche intérieure à faible coefficient d'amortissement interne. Dans un mode préféré de- réalisation, le balai comporte un gaInage métallique réalisé, par exemple, en zamak ; le guide de balai est réalisé en matière plastique ou en un métal tel que le laiton ou le zamak ; dans le cas de la première variante, lacouche à fort coefficient d'amortissement interne est une couche d'élastomère ou d'une matière plastique relativement peu rigide. Compte-tenu du fait que l'on désire supprimer les vibrations, on préfère, selon l'invention, entourer le balai d'un fourreau métallique qui l'alourdit et réduit sa tendance à vibrer. Par ailleurs, l'interposition d'un fourreau métallique entre le guide de balai et le balai permet de limiter les variations dimensionnelles de l'ensemble du guide de balai en fonction des conditions ambiantes et, en particulier, de la température. De la sorte on maintient, pour le jeu existant entre chaque balai et son fourreau métallique, une valeur permettant un bon coulissement des balais sans génération de bruits par chocs des balais dans leurs logements. Dans ce type de réalisation, le fourreau métallique peut etre mis en place par coulissement dans le guide de balai équipé de sa couche à fort coefficient d'amortissement interne ; dans un autre mode de fabrication, le guide de balai et la couche à fort coefficient d'amortissement interne peuvent être surmoulés autour du fourreau métallique disposé en insert.Dans un mode de réalisation avantageux, un chapeau d'obturation du guide de balai vient en appui sur une extrémité du fourreau entourant le balai, ledit chapeau étant maintenu par encliquetage élastique dans des encoches pratiquées dans le guide de balai le guide de balai et son fourreau associé comportent longitudinalement une ouverture, ot passe la tresse de contact du balai, l'ouverture du fourreau pouvant étre fermée à son extrémité voisine du chapeau par un insert disposé en saillie sur le chapeau et réalisé en même matériau que le fourreau ; chaque balai est un charbon de section sensiblement rectangulaire et le fourreau a une section rectangulaire de dimensions correspondantes au jeu de coulissement près, les angles intérieurs de la section du fourreau étant dégagés en creux alors que les angles de la section du charbon sont de préférence chanfreinés. La présente invention a également pour objet le produit industriel nouveau que constitue un moteur électrique de petite puissance à collecteur, caractérisé par le fait qu'il comporte un ensemble porte-balais tel que ci-dessus défini. On constate, en faisant fonctionner un moteur électrique de petite puissance à collecteur selon l'invention, que les bruits de fonctionnement sont nettement réduits par rapport å ceux que l'on obtient pour un moteur analogue de l'état de la technique. Pour mieux faire comprendre l'objet de l'invention, on va décrire mainenant à titre d'exemples purement illustratifs et non limitatifs, plusieurs modes de réalisation représentés sur le dessin annexé. Sur ce dessin - la figure 1 représente, vue en plan, une plaque portebalais selon le mode de réalisation préféré de l'invention - la figure 2 représente une coupe selon II-II de la figurel le charbon étant mis en place dans son logement - la figure 3 représente une coupe selon III-III de la figure 1, le charbon étant supposé mis en place dans son logement;; - la figure 4 représente une coupe selon IV-IV de la figure 1, le charbon et la couche ou fourreau d'amortissement étant supposés enlevés - la figure 5 représente une vue en perspective d'un chapeau d'obturation de guide de balai ne comportant pas d'insert - la figure 6 représente une coupe longitudinale agrandie du fourreau représenté sur les figures 2 et 3, ladite coupe étant réalisée selon VI-VI de la figure 7 - la figure 7 représente une coupe transversale du fourreau de la figure 6, selon Vil-Vil de la figure 6 -la figure 8 représente en détail une partie de la figure 2;; - les figures 9 et l'o représentent, respectivement, une coupe transersale et longitudinale schématique d'une autre variante de réalisation de l'ensemble porte-balais selon l'invention - les figures L1 et 12 représentent, respectivement, une coupe transversale et longitudinale schématique d'une dernière variante de réalisation de la plaque porte-balais selon l'invention. En se référant aux figures 1 à 7, on voit que l'on a désigné par 1 l'ensemble porte-balais selon l'invention. La plaque porte-balais de l'ensemble 1 est réalisée en matière plastique moulée et comporte à sa périphérie une nervure de rigidification 2; dans sa zone centrale est pratiqué un évidement circulaire permet tant le passage du collecteur du moteur auquel est associée la plaque porte-balais, cet évidement étant lui-même bordé a d'une nervure de rigidification 3. La plaque porte-balais est solidaire de deux guides de balai identiques 4 diamétralement opposés et obtenus au moulage en même temps que ladite plaque.Les guides 4 ont une section rectangulaire et comportent sur leur face opposée à celle par laquelle ils sont liés à la plaque 1, une ouverture longitudinale 5 qui permet le passage de la tresse de contact 6 du balai 7 qui est destiné à étre logé dans le guide de balai 4. Le balai 7 est un charbon en forme de parallélépipede rectangle. A l'intérieur du guide de balai 4, on a disposé un fourreau 8 en une matière plastique ayant un coefficient d'amortissement interne supérieur à celui de la paroi extérieurehu guide de balai ayant néanmoins des caractéristiques de glissement en surface satisfaisantes. Le fourreau 8 peut être réalisé, par exemple, en polychloroprène. Le fourreau 8 est inséré sans jeu dans le logement défini par le guide de balai 4 et il comporte à sa partie supérieure une fente 9 constituant une ouverture de largeur identique à celle de l'ouverture 5. Le fourreau 8 a une section intérieure correspondant à la section du charbon 7, un jeu de coulissement étant cependant ménagé entre le fourreau 8 et le charbon 7 de façon à permettre une tranlation libre du charbon dans le fourreau. Pour éviter tout risque de coincement, on a dégagé en creux les angles 10 de la paroi intérieure du fourreau alors que les angles du charbon sont abattus pour constituer un chanfrein 11. A l'extrémité du guide de balai 4, est disposé un chapeau d'obturation désigné par 12 dans son ensemble, Le chapeau 2 a, vu en plan, une forme sensiblement rectangulaire, sa largeur étant --égale à la largeur du logement défini par le guide de balai 4. Sur ces bordures haute et basse, le chapeau d'obturation 12 comporte deux ailes élastiques 13 dont les extrémités sont en forme de becquet et peuvent venir s'encliqueter dans des fentes 14 pratiquées transversalement dans les parois du guide de balai 4, qui sont parallèles à la plaque 1. Lorsque les ailes 13 du chapeau 12 sont encliquetées dans les fentes 14 qui leur correspondent, le chapeau 12 obture complètement l'extrémité du guide de balai 4 et vient, d'après le dimensionnement des pièces, en appui contre la bordure du fourreau 8 qui lui fait vis-à-vis ; on maintient ainsi en position le fourreau.Un ressort 15 est interposé entre le chapeau d'obturation 12 et le charbon 7 pour pousser le charbon vers le collecteur. On atténue ainsi de façon sensible le bruit de fonctionnement d'un moteur à collecteur tel que ceux utilisés pour la commande des servitudes de véhicules automobiles. Sur les figures 9 et 10, on a représenté schématiquement une autre variante de réalisation d'un ensemble porte-balais selon l'invention. Dans cette variante, la plaque porte-balais a été désignée par 31 ; la plaque 31 est fixée sur les points d'attache 32 et elle est constituée en une seule pièce avec les guides de balai 33. Les guides de balai 33 renferment les charbons 34. La plaque 31 et les guides de balai 33 sont réalisés en matière moulée à savoir, soit en matière plastique, soit en alliage "zamak". A l'intérieur des guides de balai 33, on a dispose une gaine en élastomère 36 qui entoure un fourreau 37 en alliage zamak". Le charbon 34 coulisse à Ilintérieur du fourreau 37.Entre le charbon 34 et la plaque 31, on a donc interposé, d'une part un fourreau lourd 37 entourant le charbon 34 et d'autre part, une gaine 36 à fort coefficient d'amortissement interne. On voit que, dans le dispositif qui vient d'être décrit, on maintient pour le charbon 7 grace à la présence au fourreau 37 en zamak des conditions de glissement convenables, même en cas de variations dimensionnelles du guide de balai 4, en fon. les conditions ambiantes et, en particulier, de la température. On assure ainsi un bon coulissement du balai, sans qu'il y ait un jeu excessif donnant naissance à des vibrations inopportunes. Les figures 11 et 12 représentent une dernière variante de réalisation de l'ensemble porte-balais selon l'invention. Dans cette variante, la plaque porte-balais 41 est reliée au châssis du moteur par les points d'attache 42 et les guides de balai 43 sont obtenus au moulage en une seule pièce avec la plaque 41 . Dans les guides de balais 43 coulissent les charbons 44. Entre les guides de balai 43 et les charbons 44 est interposé un fourreau en matière plastique 46. Le fourreau 46 est constitué d'une matière plastique dont les couches extérieure et intérieure sont relativement rigides, alors que la couche médiane est relativement souple; il est donc constitué d'un matériau sandwich dont les deux couches externes forment une peau rigide, alors que la couche interne a un plus grand coefficient d'amortissement interne.La plaque 41 et les guides de balai 43 peuvent être réalisés en une seule pièce en zamak, laquelle avantageusement pourra constituer le flasque du même moteur. Ce mode de réalisation permet de réduire la transmission de vibrations et d'absorber les vibrations transmises avant leur arrivée dans les zones de la plaque 41, où sont disposés les points d'attache 42. En variante le fourreau 46 est constitué d'une matière à deux couches, dont une a plus grand coefficient d'amortissement interne que l'autre, cette différence des coefficients d'amortissement interne étant due à la différence de structures des deux couches : le fourreau 46 est réalisé en polyuréthane à peau intégrale. On a constaté que, dans tous les cas de réalisation cidessus décrits, on obtenait des moteurs électriques de servitude ayant en fonctionnement un faible niveau de bruit. I1 est bien entendu que les modes de réalisation ci-dessus décrits ne sont aucunement limitatifs et pourront donner lieu à toutes modifications désirables,sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1- Ensemble porte-balais destiné à une machine électrique tournante à collecteur et, en particulier, à un moteur électrique de petite puissance, comportant une pluralité de balais constitués par exemple, par des charbons coulissants disposés dans des guides de balai solidaires d'une plaque porte-balais, caractérisé par le fait qu'entre chaque balai et la paroi extérieure du guide de balai, dont une zone est liée à la plaque porte-balais, est interposée au moins une couche réalisée en un matériau ayant un coefficient d'amortissement interne supérieur à celui de la paroi extérieure du guide de balai. 2 - Ensemble porte-balais selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le guide de balai est réalisé en un matériau homogène à faible coefficient d'amortissement interne, une couche à fort coefficient d'amortissement interne, étant interposée entre le guide de balai et le balai ou un gainage du guide de balai. 3 - Ensemble porte-balais selon la revendicationl, caractérisé par le fait que le guide de balai est réalisé en un matériau non homogène comportant une couche extérieure à faible coefficient d'amortissement interne et une couche à fort coefficient d'amortissement interne. 4 - Ensemble porte-balais selon la revendication 3, caracte- risé par le fait que la couche à fort coefficient d'amortissement interne est disposée en sandwich entre une couche extérieure à faible coefficient d'amortissement interne et une couche interieure à faible coefficient d'amortissement interne. 5 - Ensemble porte-balais selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que chaque guide de balai comporte un gainage métallique réalisé, par exemple, en un alliage connu sous le nom commercial de "zamak". 6 - Ensemble porte-balais selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le guide de balai est réalisé en matière plastique ou en un métal tel que le laiton ou un alliage connu sous le nom commercial de "zamak". 7 - Ensemble porte-balais selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé par le fait que la couche à fort coefficient interne est une couche d'élastomère ou de matière plastique. 8 - Ensemble porte-balais selon la revendication 5, caractérisé par le fait qX un chapeau d'obturation du guide de balai vient en appui sur une extrémité du fourreau entourant le balai, ledit chapeau étant maintenu par encliquetage élastique dans des encoches pratiquées dans le guide de balai, l'ouverture du fourreau étant fermée à son extrémité voisine du chapeau par un insert disposé en saillie sur le chapeau et réalisé en même matériau que le fourreau. 9 - Ensemble porte-balais selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que chaque balai est un charbon de section sensiblement quadrangulaire dont les angles sont chans freinés, le fourreau associé comportant des angles intérieurs dégagés en creux. lo - Moteur électrique de petite puissance à collecteur, caractérisé par le fait qu'il comporte un ensemble porte-balais selon l'une des revendications 1 à 9.