Brevet FR2321205A1 — publié le 19770311

La présente invention a trait à un nouveau porte-charbons utilisable pour coopérer avec une bague collectrice à deux pistes reliée électriquement à un bobinage de rotor de machine électrique tournante. Cet ensemble porte-charbons est particulière- ment utilisable pour les alternateurs destinés à l'alimentation électrique des véhicules automobiles. On sait que, dans l'un des types courants d'alternateurs de véhicules automobiles, le bobinage du rotor est alimenté à partir d'une bague collectrice à deux pistes, chacune des deux pistes étant connectée à l'une des extrémités du bobinage de rotor ; sur chacune des pistes de la bague collectrice frotte un charbon lui méme relié électriquement à l'alimentation électrique du véhicule, l'un des charbons étant connecté à la masse (borne négative) alors que l'autre est connecté à la sortie d'un régulateur (borne positive). En général, la réalisation des ensembles porte-charbons est relativement compliquée et onéreuse. La présente invention a pour but de proposer un ensemble porte-charbons qui est d'un prix de revient modéré, et dont la mise en place est particulièrement aisée de sorte que le remplacement des charbons en cas d'usure peut etre réalisé très facilement sur l'alternateur en cause. La présente invention a donc pour objet un ensemble porte-charbons destiné à alimenter, par l'intermédiaire d'une bague collectrice, un bobinage de rotor de machine électrique tournante èt en particulier d'alternateur de véhicule automobile, cet ensemble porte-charbons étant fixé sur l'un des flasques du stator de ladite machine électrique tournante, des moyens de connexion étant prévus entre les charbons de l'ensemble porte-charbons et les bornes d'alimentation électriques dudit ensemble, caractérisé par le fait qu'il comporte un support isolant monobloc constitué d'une part d'une plaque de fixation destinée à s'appliquer contre le flasque correspondant du stator, sensiblement perpendiculairement à l'axe du rotor de la machine électrique tournante, et d'autre part d'un bloc de coulissement ayant au moins deux puits parallèles à la plaque de fixation et contenant chacun un charbon, les axes des deux puits s'appuyant sur une méme droite perpendiculaire à la plaque de fixation. Dans un mode préféré de réalisation, le bloc de coulissement contient deux puits, dont les axes sont disposés dans un meme plan ; l'extrémité opposée aux charbons de celui des deux puits qui est le plus proche de la plaque de fixation est recouverte d'une bande métallique comportant un prolongement formant borne et faisant saillie sur ladite plaque de fixation, ladite bande métallique étant reliée électriquement à la tresse du charbon du puits qu'elle recouvre ; l'extrémité opposée aux charbons de celui des deux puits qui est le plus éloigné de la plaque de fixation est surmontée d'une bande métallique venant, après pliage, le long de la face arrière de la plaque de fixation, ladite bande étant reliée électriquement à la tresse du charbon disposé dans le puits qu'elle recouvre ; chaque puits de l'ensemble portecharbons a une section de forme rectangulaire ; la zone centrale de chacune des parois des puits est en relief par rapport aux zones latérales desdites parois et aux abêties d'intersection des parois ; la fixation de la bande métallique qui recouvre un puits du bloc de coulissement s'effectue par pliage d'au moins une patte de fixation sur une zone appropriée du bloc de coulissement, chaque bande comportant de préférence deux pattes de fixation ; l'une au moins des pattes de fixation de chaque bande est enfoncée dans un orifice pratiqué dans le bloc de coulissement, ledit orifice ayant un axe parallèle aux axes des puits du bloc, chaque puits étant de préférence associé à deux orifices identiques disposés symétriquement par rapport au plan passant par les axes des deux puits ; chaque orifice pratiqué dans le bloc de coulissement et destiné aux pattes de fixation a une ouverture, du cté où les charbons sortent du bloc de coulissement, qui est plus petite que l'ouverture située du caté opposé dudit bloc de coulissement ; la plaque de fixation comporte au moins un évidement de positionnement destiné à coopérer avec un téton de positionnement porté par le flasque du stator sur lequel se fixe l'ensemble porte-charbons; la plaque de fixation est fixée sur le flasque du stator, avec lequel elle coopère, par au moins une vis perpendiculaire à la plaque de fixation. La présente invention a également pour objet le produit industriel nouveau que constitue une machine électrique tournante et en particulier un alternateur pour l'alimentation électrique des véhicules automobiles, comportant un stator et un rotor dont le bobinage est- alimenté par une bague collectrice au moyen d'un ensemble porte-charbons coopérant avec ladite bague collectrice, l'ensembleporte-charbons étant fixé sur l'un des flasques du stator, caractérisé par le fait que l'ensemble porte-charbons est du type ci-dessus défini. Dans un mode préféré de réalisation de la machine selon l'invention, le bloc de coulissement vient, par sa bordure située du c8té où sortent les charbons, en appui contre la bordure de l'évidement de la paroi radiale du flasque dans lequel s'introduit l'ensemble porte-charbons, ladite bordure étant celle qui est la plus proche de l'axe dudit flasque ; l'évidement pratiqué dans la paroi radiale du flasque de stator, avec lequel coopère l'ensemble porte-charbons, est recouvert sur une partie de sa surface par la plaque de fixation dudit ensemble porte-charbons ; l'évidement pratiqué dans la paroi radiale du flasque avec lequel coopère en- semble porte-charbons est limité, à la périphérie du flasque, par une paroi périphérique continue. I1 est clair que la réalisation du porte-charbons selon l'invention peut s'effectuer avec un prix de revient relativement réduit : en effet, ce porte-charbons est constitué d'un support isolant, que l'on peut réaliser en matière plastique moulée, et de deux bandes métalliques, que l'on peut découper dans une feuille métallique mince et fixer sur le support par simple pliage, un charbon étant introduit dans chacun des puits et étant lié par sa tresse à la bande métallique qui recouvre l'une des extrémités du puits.De plus, l'utilisation du porte-charbons selon lfinvention facilite la mise en place d'un régulateur de tension porté par l'alternateur Pour mieux faire comprendre l'objet de l'invention, on va en décrire maintenant, à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, un mode de réalisation représenté sur le dessin annexé. Sur ce dessin - la figure 1 représente, en coupe axiale, un flasque d'alternateur de véhicules automobiles selon l'invention équipé d'un ensemble porte-charbons selon l'invention, le collecteur et l'arbre de rotor correspondant étant représentés en traits mixtes; - la figure 2 représente une vue selon Il-Il de la figure 1 ; - la figure 3 représente une vue en plan du porte-charbons de la figure 1 - la figure 4 représente une coupe selon IV-IV de la figure 3, les charbons n'étant pas mis en place - la figure 5 représente une coupe selon V-V de la figu re 3, le charbon étant mis en place dans le puits qui est coupé. En se référant au dessin, on voit que l'on a désigné par 1 dans son ensemble le-flasque arrière d'un alternateur destiné à produire l'alimentation électrique d'un véhicule automobile. Cet alternateur, non représenté dans son ensemble, comporte une couronne de stator enserrée entre deux flasques, qui supportent les paliers de roulement de l'arbre du rotor : le flasque avant est celui qui est voisin du ventilateur et de la poulie d'entrarnement du rotor ;- le flasque arrière 1 est celui qui est situé au droit de la bague collectrice à deux pistes 2 placée sur l'arbre 3 du rotor. L'extrémité de l'arbre 3 qui est voisine de la bague 2 est supportée dans le flasque 1 par un roulement 4.Le flasque 1 est réalisé en un alliage léger moulé et il est constitué d'une bordure périphérique continue la raccordée par une paroi radiale ajourée à un manchon central lu destiné à contenir le roulement 4. La paroi radiale ajourée du flasque est constituée de différentes pattes radiales lc qui séparent des évidements de ventilation. A la partie supérieure de la paroi radiale du flasque 1 (dans la position où ce flasque est représenté sur les figures 1 et 2), on a prévu un évidement de forme sensiblement carrée 5.Cet évidement est délimité par une arête inférieure 5a, qui est sensiblement tangente au manchon lb; il est délimité à sa partie supérieure par la bordure périphérique continue la du flasque ; il est délimité latéralement par des platines d'appui 6, qui portent chacune un téton de positionnement 7 et dans chacune desquelles on a prévu un alésage Eileté 8. L'ensemble porte-charbons selon l'invention a été désigné par 9 dans son ensemble. L'ensemble 9 est constitué d'une plaque de fixation 10 dont les bordures sont destinées à venir en appui sur les platines 6 et d'un bloc de coulissement 11 à l'intérieur duquel on a ménagé deux puits 12 et 13 identiques, les axes des deux puits étant parallèles entre eux et situés dans le plan médian de la plaque de fixation 10. Les axes des deux puits 12 et 13 coupent l'axe de l'arbre du rotor 3 de sorte que les charbons 14 que l'on dispose dans ces puits sont disposés radialement par rapport aux pistes de la bague 2.Chaque puits 12 et 13 comporte sur chacune de ses faces des zones en relief, qui délimitent les parois le long desquelles s'effectue le coulissement du charbon de cette façon, le charbon ne risque pas de se coincer dans les angles situés au voisinage des arêtes des puits 12 et 13. La pla que de fixation 10 comporte deux trous de fixation 15 qui, lorsque la plaque est mise en position en vis-à-vis des platines 6, viennent en vis-à-vis des alésages filetés 8 de façon à permettre la fixation de la plaque 10 sur le flasque 1 au moyen de deux vis qui coopèrent avec les filetages des alésages 8. La plaque 10 comporte également deux trous de positionnement 16 dont l'un est légèrement ovalisé afin d'assurer un positionnement aisé du porte-charbons par rapport au flasque 1 du stator. A la partie supérieure du porte-charbons 9, on a disposé au-dessus de chacun des deux puits 12 et 13, des bandes métalliques 17 et 18 respectivement. La bande 18 comporte un prolongement 18a qui passe par une ouverture de la plaque de fixation 10 et fait saillie en avant de cette plaque pour constituer une borne de connexion, à savoir la borne de connexion positive. La bande 18 est fixée par rapport au bloc de coulissement Il grâce à deux pattes de fixation 18b qui pénètrent dans des orifices 19 pratiqués de part et d'autre du puits 13, l'ouverture de ces orifices étant plus grande à la partie supérieure du bloc de coulissement 11 qu'à sa partie inférieure.Les pattes 18b sont repliées dans la zone où elles ressortent des orifices 19, ce qui assure parfaitement la solidarisation de la bande 18 avec le bloc de coulissement 11. La bande 17 est repliée, de façon que la partie qui recouvre l'extrémité supérieure du puits 12 vienne s'appliquer sur la paroi latérale du bloc de coulissement ll selon une partie 17a pus vienne sur la plaque de fixation 10, qui est destinée à venir en appui contre les platines 6 (cette zone a été désignée par 17b). La bande 17 17a 17b comporte une patte de fixation 17c qui pénètre dans un orifice 19 identique à ceux qui sont disposés de part et d'autre du puits 13 ; la patte de fixation 17c est repliée à sa partie inférieure pour assurer la fixation de la bande 17. La partie 17a de la bande 17 comporte à sa partie inférieure un prolongement 17d que l'on peut replier sous un redent du bloc de coulissement 11 de façon à assurer une fixation parfaite de la bande 17, 17a 17b sur le bloc de coulissement 11. Lorsque la plaque de fixation 10 est bloquée par ses vis de fixation contre les platines 6, la partie 17b vient en contact avec la platine 6 et donc avec la masse puisque le flasque 1 se trouve à la masse, ladite masse étant reliée à la borne négative de la batterie du véhicule. Le charbon 14, qui se trouve dans le puits 12, correspond donc à l'alimentation négative alors que le charbon 14 disposé dans le puits 13 correspond à l'alimentation positive. Dans chacun des deux puits, le charbon 14 est poussé par un ressort 20 (voir sur la figure 5) de façon à avoir tendance à faire saillie hors du bloc de coulissement 11. Chaque charbon est relié à une tresse 21 que l'on soude dans un trou pratiqué dans les bandes 17 et 18. On voit donc que la fabrication du porte-charbons selon l'invention peut s'effectuer avec un faible prix de revient en obtenant par moulage de matière plastique le support constitué par la plaque de fixation 10 et le bloc de coulissement 11, en découpant dans une feuille métallique les bandes 17 et 18 et en pliant lesdites bandes de façon convenable pour les assembler avec le support de matière plastique préalablement obtenu. Pour monter le porte-charbons ainsi réalisé sur l'alternateur, il suffit de présenter dans l'évidement 5 le bloc de coulissement et d'amener la plaque de fixation 10 contre les platines 6 en enfonçant les tétons de positionnement 7 dans les trous de positionnement 16. On peut alors mettre en place dans les trous 15 et les alésages filetés 8 les vis de fixation de la plaque. Il convient de remarquer que, lors dé la mise en place, la bordure inférieure du bloc de coulissement 9 vient en contact avec l'arête 5a qui limite l'évidement 5 à sa partie inférieure ce qui assure un excellent positionnement du porte-charbons par rapport au flasque 1. La plaque 10 ne recouvre pas complètement l'entrée de 1 'évi- dement 5 pour ménager un passage de ventilation. I1 convient également de remarquer que la bordure périphérique la du flasque 1 est continue au-dessus de l'évidement 5 et ne se trouve pas interrompue pour laisser le passage de l'ensemble porte-charbons. I1 est bien entendu que le mode de réalisation ci-dessus décrit n'est aucunement limitatif et pourra donner lieu à toutes modifications désirables, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Ensemble porte-charbons destiné à alimenter, par l'intermédiaire d'une bague collectrice, un bobinage de rotor de machine électrique tournante et, en particulier, d'alternateur de véhicule automobile, cet ensemble porte-charbons étant fixé sur l'un des flasques du stator de ladite machine électrique tournante, des moyens de connexion étant prévus entre les charbons de l'ensemble porte-charbons et les bornes d'alimentation électrique dudit e X lemble, caractérisé par le fait qu'il comporte un support isolant/constitué d'une part, d'une plaque de fixation destinée à s'appliquer contre le flasque correspondant du stator et, d'autre part,d'un bloc de coulissement ayant au moins deux puits parallèles à ladite plaque de fixation et contenant chacun un charbon, les axes des deux puits s'appuyant sur une mame droite perpendiculaire à la plaque de fixation. 2 - Ensemble porte-charbons selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les axes des deux puits du bloc de coulissement sont disposés dans un méme plan. 3 - Ensemble porte-charbons selon l'une des revendicatOns 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'extrémité opposée au charbon de celui des deux puits qui est le plus proche de la plaque de fixation est recouverte d'une bande métallique comportant un prolongement formant borne et faisant saillie sur ladite plaque de fixation, ladite bande métallique étant reliée électriquement à la tresse du charbon du puits qu'elle recouvre. 4 - Ensemble porte-charbons selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'extrémité opposée au charbon de celui des deux puits qui est le plus éloigné de la plaque de fixation est surmontée d'une bande métallique venant, après pliage, le long de la face arrière de la plaque de fixation, ladite bande étant reliée électriquement à la tresse du charbon disposé dans le puits qu'elle recouvre. 5 - Ensemble porte-charbons selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que chaque puits de l'ensemble porte-charbons a une section de forme rectangulaire. 6 - Ensemble porte-charbons selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la zone centrale de chacune des parois des puits est en relief par rapport aux zones latérales desdites parois et aux arêtes d'intersection des parois. 7 - Ensemble porte-charbons selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé par le fait quez la fixation de la bande métal- lique qui recouvre un puits du bloc de coulissement s'effectue par pliage d'au moins une patte de fixation sur une.zone apprQprid.e du bloc de coulissement, chaque bande comportant de préférence deux pattes de fixation. 8 - Ensemble porte-charbons selon les revendications 2 et 7, prises simultanément, caractérisé par le fait que l'une au moins des pattes de fixation de chaque bande est enfoncée dans un orifice pratiqué dans le bloc de coulissement, ledit orifice ayant un axe parallèle aux axes des puits du bloc, chaque puits étant de préférence associé à deux orifices identiques disposés symétriquement par rapport au plan passant par les axes des deux puits. 9 - Ensemble porte-charbons selon la revendication 8, ca ractérisé par le fait que chaque orifice pratiqué dans le bloc de coulissement et destiné aux pattes de fixation, a une ouverture du c8té où les charbons sortent du bloc de coulissement, qui est plus petite que l'ouverture située du caté opposé dudit bloc de coulissement. 10 - Ensemble porte-charbons selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que la plaque de fixation comporte au moins un évidement de positionnement destiné à coopérer avec un téton de positionnement porté par le flasque du stator sur lequel se fixe l'ensemble porte-charbons. 11 - Ensemble porte-charbons selon l'une des revendications fixée 1 à 10, caractérisé par le fait que la plaque de fixation est/ sur le flasque du stator avec lequel elle coopère par au moins une vis perpendiculaire à la plaque de fixation. 12 - Machine électrique tournante et, en particulier, al ternateur de petite puissance destiné à l'alimentation électrique des véhicules automobiles, ladite machine comportant un rotor dont le bobinage est alimenté par l'intermédiaire d'une bague collectrice à deux pistes coopérant avec un ensemble porte-charbons fixé sur un flasque du stator, caractérisé par le fait que-ltensemble porte-charbons est un ensemble selon l'une des revendications 1 à 11. 13 - Machine selon la revendication 12, caractérisée par le fait que le bloc de coulissement vient, par sa bordure située du coté où sortent les charbons, en appui contre la bordure de l'évidement de la paroi radiale du flasque dans lequel s'introduit l'ensemble porte-charbons, ladite bordure étant celle qui est la plus proche de llaxe dudit flasque. 14 - Machine selon l'une des revendications 12 ou 13, caractérisée par le fait que l'évidement pratiqué dans les parois radiales du flasque de stator avec lequel coopère l'ensemble porte-charbons est recouvert, sur une partie de sa surface, par la plaque de fixation dudit ensemble porte-charbons.