Brevet FR2484721A1 — publié le 19811218

L'invention a pour objet un porte- balai pour machines électriques, notamment pour alternateurs triphasés de véhicules automobiles, avec au moins un bras porteur pivotant sur lequel est fixé un balai., des moyens pour relier électriquement le balai à un contact solidaire du bâti, un ressort agissant sur le bras porteur pour appliquer le balai sur une piste de contact antagoniste tournante. On connaît déjà un porte-balai de ce type (DE-AS 1 613 433), dans lequel le bras porteur estconstitué par une pièce moulée en matière synthétique élastique présentant un évidement dans lequel le balai e.st bloqué conjointement avec un conducteur de connexion. Il est certain que ce porte-balai est de réalisation simple, mais il ne peut résister qu'à des sollici- tations mécaniques limitées et ne convient donc que pour des machines de faible puissance. Dans le cas de sollicitations méca- niques plus importantes, l'assemblage par blocage du balai dans le bras porteur peut se défaire. Il en résulte que le fonctionnement impeccable du porte-balai n'est plus garanti dans certains cas. Suivant une autre réalisation connue de porte-balai (DE-OS 2 536 018), le bras porteur est constitué par un élément élastique sur lequel le balai est, par exemple-, brasé ou fritté. Cela donne bien un assemblage rigide entre le- balai et le bras porteur ainsi que, dans lensemble, une solu- tion adaptée au montage et économique. Cependant, le domaine d'application de cette réalisation est également limité à cause de la rigidité imparfaite du bras porteur perpendiculairement a l'axe du balai. Ltinvention-a pour but d'éviter les inconvénients mentionnés précédemment, et concerne à cet effet un porte-balai du type ci-dessus caractérisé en ce que le bras porteur est réalisé sous forme d'un élément moulé rigide avec un évidement pour recevoir le balai, fixé en liaisot% géométrique et sans jeu dans-cet évidement. Par rapport aux réalisations connues, le porte-balai conforme à lVinvention a pour avantage d'assurer un maintien d'ensemble rigide du balai garantissant une trans- mission sûre du courant entre le balai et la piste de contact antagoniste tournante, même dans le cas i sollicitations mécaniques importantes. Des dispositions indiquées dans la suite permettent d'obtenir des modes de réalisation avantageux du porte-balai conforme à l'invention. On obtient une réalisation adaptée à la fabrication et en outre particulièremat résistante aux secousses lorsque le porte-balai est incorporé au moulage sans jeu dans l'évidement du bras porteur. Cela peut être effectué par moulage du bras porteur sur le balai préfabriqué ou en introduisant dans l'outil de presse le bras porteur préfabriqué et, le cas échéant, le ressort agissant sur ce bras porteur, la matière qui constitue le balai étant ensuite compactée dans l'évidement du bras porteur et dans la cavité. qui s'y raccorde, puis frittée au cours d'une opération suivante. D'autres possibilités avantageuses pour incorporer au moulage le balai sans jeu dans l'évidement du bras porteur consistent à-fixer le balai par une masse coulée, de préférence durcissable, dans l'évidement ou, après introduc- tion du balai dans l'évidement, à mouler la matière du bras porteur dans un renfoncement de la paroi du bal-ai, ce qui peut être effectué, par exemple, par matage aux ultra-sons. fDans tous-les cas précédemment décrits, le balai peut être relié directement, c'est-à-dire sans tresse de connexion, à un élément de connexion électrique constitué de préférence par le même ressort qui agit sur le bras porteur. On obtient ainsi une solution économique qui se distingue en outre par une chute de tension particulièrement faible. Dans ce but, le balai peut être muni, conformément à l'invention, d'un téton sortant de l'évidement du bras porteur sur la face arrière de ce bras et relié en cet emplacement à des éléments de connexion électriques, de préfé- rence au ressort lui-même. Le téton peut être constitué par une pièce métallique introduite dans le balai ou, de préférence, par une protubérance moulée e.n une seule pièce avec le balai, munie d'une couche de surface soudable en plomb, cuivre, argent, étain ou matière similaire.. On peut se dispenser d'une opération distincte pour relier le balai à l'élément de connexion électri- que, de préférence au ressort si, dans le cas du moulage du balai dans le bras porteur préfabriqué, on munit l'élément de 248472 1 cwnnexi^nn électrique d'une saillie pénétrant dans le bras porteur et introduite dans le moule de compression lors du compactage de la matière constituant le balai. Dans ce cas, le balai peut, de plus, être maintenu par sa forme géométrique dans le bras porteur en agençant l'élément de connexion électrique de façon appropriée. Au lieu de mouler le balai dans le bras porteur, ou en plus de ce moulage, on peut prévoir d'une façon tout à fait générale un organe de fixation supplémentaire sur la face arrière du bras porteur pour le maintien du balai par sa forme géométrique. Cet organe de fixation supplémentaire, par exemple un téton de rivetage moulé dans le balai, peut être en contact avec le ressort, réalisé de préférence sous forme de ressort à lame, pour appliquer le balai sur la piste de contact antagoniste tournante qui peut à son tour servir avantageusement à la mise en contact du balai. On obtient ainsi une construction économique adaptée à la fabrication présentant un fonctionnement sûr,même dans le cas de sollicitations mécaniques importantes, en raison de sa rigidité élevée et de sa grande résistance aux secousses. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés repré- sentant douze exemples de réalisation dé l'invention, dessins dans lesquels - la figure 1 est une vue latérale du porte-balai suivant le premier exemple de réalisation, - les figures 2 à 12 représentent les autes exemples de réalisation, chaque fois à l'aide d'une coupe du balai et de sa zone de fixation sur le bras porteur. Le porte-balai représenté sur la figure 1 comporte un corps de base 10 sur lequel est moulée une bride 11 munie de deux perçages 12 et 13 pour fixer le porte-balai sur le carter d'un alternateur triphasé. Sur la face frontale supérieure du corps de base 10 est formée une seconde bride 14 sur laquelle est fixé, au moyen de rivets 15 et 16, un régula- teur de tension 17 pour l'alternateur triphasé. Le régulateur de tension 17 comporte deux broches d connexion 18 et 19 pénétrant dans un volume libre 20 limité à sa partie supérieure par le régulateur de tension 17, sur les c8tés par deux parois 4. verticales 21, 22 et, à sa partie inférieure, par une paroi intermédiaire 23 du corps de base 10. Une cavité 25 est formée dans le corps de base 10 sous la paroi intermédiaire 23, cette cavité étant limitée par une paroi verticale 26 et par deux parois latérales 27, 28 du corps de base 10. Dans les deux parois latérales 27, 28 est monté un pivot 29 traversant le volume 25 et sur lequel sont montés à pivot deux bras porteurs 30 situés l'un derrière l'autre sur le dessin et qui se recouvrent, chaque bras portant un balai 31. Chaque bras porteur 30 est constitué par un élément moulé rigide en matière plastique présentant une partie de moyeu 32 avec alésage de pivotement et une partie d'extrémité 33 faisant un angle obtus avec la première et portant le balai 31. La partie d'extrémité 33 comporte un conduit longi- tudinal 34 dans lequel est guidé un ressort à lame 35 qui, lorsque le porte-balà-i est monté, applique le balai 31 sur une piste de contact antagoniste tournante 36 disposée sur l'arbre de rotor de l'alternateur triphasé. La partie médiane 38 du ressort à lame 35 est centrée sous forme d'une boucle ouverte située à distance autour de la partie de moyeu. 32 du bras porteur 30. La partie d'extrémité 39 du ressort à lame 35 située à l'opposé du balai 31 est fixée sur le corps de base 10 d'une façon qui sera décrite de façon plus précise dans la suite. Le balai 31 est moulé sans jeu dans un évidement 41 du bras porteur 30. Dans ce but, le balai préfabri- qué 31 est introduit dans le moule de compression du bras porteur et la matière de ce bras porteur 30 est moulée autour du balai 3;1 ainsi introduit. Le balai 31 comporte un collet 42 qui le maintient fermement par sa forme dans les deux directions axiales dans le bras porteur 30. Pour la mise en contact du balai 31, celui-ci est muni d'un téton métallique 43 en saillie sur la face arrière du bras porteur -30--et assemblé en cet emplacement par soudage avec l'extrémité du ressort à lame 35. Dans ce cas, le' ressort à lame 35 sert d'élément de contact électrique pour le balai 31. En plus de la zone de fixation sur le téton 43, ce ressort est fixé par des zones de matage 44 sur les parois du conduit longitudinal 34 du bras porteur 30. La partie d'extrémité 39 du ressort à lame 4o 35 située à l'opposé du balai 31 est assemblée avec un élément de contact fixé sur le corps de base 10. Le ressort à lame 35 du bras porteur 30 visible et situé en haut sur le dessin est muni d'une équerre de contact 46 reliée, par l'intermédiaire du rivet métallique 16, au carter du régulateur de tension 17 et, par l'intermédiaire de celui-ci, à des composants du régulateur de tension. Le ressort à lame 35, non visible sur le dessin, du second bras porteur 30 est assemblé avec une t8le de contact 47 formant, d'une part, une languette de soudage 48 pour raccor- der un conducteur électrique et comportant, d'autre part, une protubérance 49 soudée sur la broche de connexion 19 du régula- teur de tensitrn-1-7. L'autre broche de connexion 18 du régulateur de tension 17 est soudée sur la tôe de contact 50 traversant la paroi verticale 21 du corps de base 10 et présentant une saillie 51 qui repose sur la bride 11, cette saillie allant jusque dans la zone du perçage 12 et raccordée à la masse lorsque le porte-balai est monté. Le bras porteur 30 réalisé sous forme d'élément moulé rigide garantit, conjointement avec le moulage sans jeu du balai 31 dans l'évidement 41 du bras porteur 30 qu'il y ait une mise en contact avec le balai 31 et la piste de con- tact antagoniste tournante 36, même dans le cas de sollicitations mécaniques élevées. On peut, le cas échéant, supprimer la sou- dure entre le téton métallique 43 et le ressort à lame 35 moulé. dans le balai 31 lorsque le téton 43 est agencé sous forme de téton de rivetage et est façonné après l'engagement du ressort 35. Ce façonnage peut aussi être prévu en plus du soudage. Au lieu du téton métallique 43 incorporé au moulage, on pourrait aussi réaliser par moulage sur le balai 31 un téton dans la même matière que le balai, ce téton étant muni, pour l'assemblage avec le balai, d'une couche de surface soudable, par exemple en étain ou en cuivre, ou en une autre matière appropriée. Dans l'exemple de réalisation suivant la figure 2, un balai 52 est moulé sans jeu dans un évidement 53 d'un bras porteur 54. Après l'introduction du balai dans l'évidement, une partie de paroi de l'évidement est refoulée par matage aux ultra-sons dans une rainure annulaire 55 de la paroi latérale du balai. Mais le moulage pourrait aussi être effectué par soudage aux ultra-sons. Pour la mise en contact du balai 52 avec le ressort à lame 35, un téton 56 est formé sur le balai 52, ce téton sortant de l'évidement 53 et traversant un perçage du ressort à lame 35, portant une couche de surface soudable et étant soudé avec ce ressort à lame 35. Dans l'exemple de réalisation suivant la figure 3, un balai 58 est moulé sans jeu dans un bras porteur 59 en ce que le bras porteur 59 est introduit dans un outil de pressage du balai 58. On introduit ensuite la matière du balai 58 dans un évidement 60 du bras porteur 59 et dans une cavité de l'outil de pressage qui s'y raccorde. Les éléments sont ensuite soumis à un traitement thermique pour fritter la matière' du balai. Le balai 58 comporte un collet 61 qui assure l'appui géométrique en opposition à la pression de contact du bras 59. La liaison par forme géométrique du balai 58 dans l'autre direc- tion axiale est assurée par l'extrémité coudée 62 d'un ressort à lame 63 qui, lors de la fabrication du balai 58 est introduite avec le bras porteur 59 dans l'outil de pressage, de manière qu'elle pénètre dans l'évidement 60. La partie 62 présente un perçage 64 traversé par la matière du balai 58 et assurant la liaison entre les éléments. Dans cette réalisation.également, le ressort à lame 63 sert d'élément de connexion électrique pour le balai 58. Une telle réalisation a pour avantage qu'il n'est pas nécessaire d'effectuer une opération supplémentaire pour assurer l'assemblage électriquement conducteur du ressort à lame 63 avec le balai 58. La figure 4 représente une solution dans laquelle un balai 67 muni d'un collet 66 est fixé ou moulé sans jeu dans un bras porteur 69 par une masse coulée durcis- sable 68. Dans cette réalisation, le bras porteur 69 présente également un évidement 70 dans lequel sont prévus un épaulement pour l'appui du collet 66 et une rainure de bordure 71 pour l'ancrage par liaison géométrique de la masse coulée 68. Un téton 72 du balai 67 est soudé avec le ressort à lame 35 qui recouvre l'évidement 70 sur la face arrière du bras porteur 69. Au lieu du téton moulé 72, on pourrait aussi incorporer un téton métallique dans le balai 67, comme cela est représenté sur la figure 1. Dans l'exemple de réalisation suivant la figure 5, pour fixer par liaison géométrique un btlai 74 dans un évidement 75 d'un bras porteur 76, il est prévu, sur la face arrière de ce bras, un organe de fixation supplémentaire -;:ssa, part appui et qui se présente sous forme d'un écran taraudé 77 vissé sur un téton fileté 78 incorporé dans le balai 74 L'écrou 77 applique fermement le balai 74 contre un épaule- ment 79 de l'évidement 75. Le balai 74 est ainsi fixé par liaison géométrique sur le bras porteur 76 dans les deux directions axiales, Ce montage ajusté sans jeu du balai 74 dans l'évidement assure également l'assemblage rigide en direction radiale du balai 74 âvec le bras porteur 76. Dans cette réalisation égalemcnt, le ressort à lame 35 sert d'élément-de mise en contact. Le ressort 35 s'avance dans ce but sous l'écrou 77 et est bloqué par celui-ci contre la face arrière du bras porteur 76. Lorsqu'on doit remplir des conditions mécaniques particulièrement sévères, le balai 74 peut, de plus, être fixé dans l'évidement par un adhésif. L'exemple de réalisation suivant la figure 6 ne se distingue de celui de la figure 5 quîen ce qu'au lieu du téton fileté 78, un téton de rivetage 80 est incorporé dans le, balai 81 et sert à la fixation de ce balai par liaison géométrique sur le bras porteur 76. Dans la disposition suivant la figure 7, un élément d'enfichage 83 en forme de broche est incorporé dans un balai 82, cet élément venant en prise dans un collet perforé 84 qui peut s'élargir élastiquement et qui est prévu' dans un ressort à lame 86 reposant sur la face arrière d'un bras porteur 85. Le balai 82 est du reste fixé dans le bras porteur 85 comme dans le cas des porte-balai suivant la figure et la figure 6. Pour soutenir la force de retenue exercée par le collet perforé 84, on peut ici aussi fixer en plus le balai 82 par un adhésif sur le bras porteur. Dans l'exemple de réalisation suivant la figure 8, un balai87 est muni d'une partie conique 88 et d'un téton cylindrique 89 qui s'y raccorde, ce téton portant une couche de surface soudable. Le balai 87 est enfoncé dans un évidement d'un bras porteur 90, la forme de cet évidement étant adaptée à celle de la partie conique 88 et du téton 89 du balai. Le téton 89 est assemblé par une zone de soudure 91 avec le ressort à lame 35 s'appuyant sur la face arrière du bras porteur 90. Eniliaison avec la zone de soudure 91, ce ressort à lame 35 constitue l'élément de fixation supplémentaire prévu pour la fixation par liaison géométrique du balai 87 dans le bras porteur 90. Le porte-balai suivant la figure 9 ne se distingue de celui de la figure 8 qu'en ce qu1au lieu d'une partie de raccordement conique d'un téton 92 avec la partie res- tante d'un balai 93, on forme un épaulement de raccordement plan 94 sur lequel le balai est appliqué contre le bras porteur-en opposition à la pression de contact. Dans l'exemple de réalisation suivant la figure 10, le ressort à lame 35 est encore prévu, en liaison avec une zone de soudure 96, en tantqu'élément de fixation s*pplémentaire d'un balai 97 dans un bras porteur 98. Dans cette réalisation, le balai 97 est bloqué dans le bras porteur 98 muni dans ce but d'un logement 99 pouvant être élargi élasti- quement. Pour améliorer les propriétés élastiques, des fentes sont pratiquées dans le bras porteur 98, ces fentes divi- sant la partie de paroi qui entoure le logement 99. Dans le logement 99 est prévu-un bourrelet annulaire 101 qui vient en prise dans une rainure annulaire du balai 97. Le balai 97 peut, de plus, être fixé par un adhésif dans le bras porteur 98. Dans l'exemple de réalisation suivant la figure 11, un balai 102 est engagé à force dans un-logement 103 du bras porteur 104, ce logement étant réalisé sous forme de perçage borgne. Le balai 102 est fixé sur le bras porteur par.un manchon 105 susceptible de retrait. La figure 12 représente une réalisation dans laquelle un balai 108 est engagé à force ou incorporé sans jeu dans un évidement 109 d'un bras porteur 110, cet évidement étant réalisé sous forme de perçage borgne. Les organes supplé- mentaires prévus pour fixer -en liaison géométrique le balai 108 dans le bras porteur 110 sont constitués ici par une tresse en cuivre 111 assemblée solidairement avec le balai 108, passant de façonajustée dans un perçage 112 du bras porteur 110 et repliée deux fois à angle vif sur la face arrière de ce bras. La partie médiane de la tresse en cuivre 111, se raccordant à la première zone de pliage, repose sur la face arrière du bras porteur 110. La partie d'extrémité 113 de la tresse en cuivre 111, est repliée vers le haut et soudée sur un ressort à lame 114. Le ressort à lame 114 sert, ici également d'élément de contact pour le balai 108 et est fixé sur le bras porteur 110 à proximité immédiate du balai de façon non représentée. REVENDICATIONS 1.- Porte-ba1ai pour machines électri- ques, notamment pour alternateurs triphasés de véhicules auto- mobiles, avec au moins un bras porteur pivotant sur lequel est fixé un balai, des moyens pour relier électriquement le balai à un contact solidaire du bâti, un ressort agissant sur le bras porteur pour appliquer le balai sur une piste de contact anta- goniste tournante, caractérisé en ce que le bras porteur (30) est réalisé sous forme d'un élément moulé rigide avec un évide- , ment (41) pour recevoir le balai (31), fixé en liaison géomé- trique et sans jeu dans cet évidement (41). 2.- Porte-balai selon la revendication 1, caractérisé en ce que le balai (31) est incorporé au moulage sans jeu dans l'évidement (41) du bras porteur (30). 3.- Porte-balai selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie du balai (31) engagée dans le bras porteur (30) est munie de saillies (42) et/ou de renfonce- ments. 4.- Porte-balai selon l'une ou l'autre des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le bras porteur (30) est formé par moulage sur le balai (31) moulé à l'avance. 5.- Porte-balai selon la revendication 4, caractérisé en ce que le balai (52) présente un renfoncement (55) dans lequel vient en prise une saillie, formée par matage, de la paroi de l'évidement (53) du bras porteur (54). 6.- Porte-balai selon l'une ou l'autre des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le balai (58) est formé par moulage dans l'évidement (60) du bras porteur préfabriqué (59). 7.- Porte-balai selon l'une ou l'autre des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le balai (67) est fixé par une masse coulée (68) dans l'évidement du bras porteur (69). 8.- Porte-balai selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour assurer la fixation en liaison géométrique du balai (58) dans le bras porteur (59), il est prévu un organe de fixation supplémentaire (63, 35) s'appuyant sur la face arrière du bras porteur. 9.- Porte-balai selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'organe de fixation supplémentaire est constitué par la partie d'extrémité (62), repliée dans l'évide- ment (60) du bras porteur (59), d'un ressort à lame (63) repo- sant sur la face arrière du bras porteur. 10.- Porte-balai selon la revendication 9, caractérisé en ce que la partie d'extrémité repliée (62) du ressort à lame (63) est muni d'un perçage (64) à travers lequel s'engage la matière du balai (58) moulé dans l'évidement du bras porteur. 11.- Porte-balai selon la revendication- 8, caractérisé en ce que l'organe de fixation supplémentaire est constitué par un écrou taraudé (77) vissé sur un téton fileté (78) incorporé au moulage dans le balai (74). 12.- Porte-balai selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'organe de fixation supplémentaire est constitué par un téton de rivetage (80) incorporé au moulage dans le balai (81). - 13.- Porte-balai selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'un élément d'enclenchement (83.) en forme de fiche est incorporé au moulage dans le balai (82), cet élément venant en prise dans un collet perforé (84) qui peut s'télargir élastiquement et qui est prévu dans un ressort à lame (86) reposant sur la face arrière du bras porteur (85). 14.4 Porte-balai selon la revendication 8, caractérisé en ce que le balai (87) est muni d'un téton (89) en matière soudable ou revêtu d'une couche de surface soudable, ce téton étant soudé avec un ressort à lame (35) reposant sur la face arrière du bras porteur (90). 15.- Porte-balai selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'organe de fixation supplémentaire de fixation en liaison géométrique du balai (102) dans le bras porteur (104) est constitué par un tube (105) susceptible de retrait et engagé sur les extrémités dirigées l'une vers l'autre de ces deux éléments. 16.- Porte-balai selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'organe de fixation supplémentaire pour la fixation en liaison géométrique du balai (108] dans le bras porteur (110) est constitué par une tresse de connexion (111) du balai, cette tresse traversant un perçage (112) du bras porteur (110) et étant ancrée conte le déplacement longi- tudinal sur le ressort (114) qui agit sur le bras porteur. 17.- Porte-balai selon l'une quelconque des revendications 8 à 16, caractérisé en ce que le balai (58) est appliqué en liaison géométrique, en opposition à la pression de contact, sur un épaulement de l'évidement (60) du bras porteur (59). 18.Porte-balai selon la revendication 17, caractérisé en ce que l'épaulement est constitué par une partie conique (88) de l'évidement du bras porteur (90). 19.- Porte-balai selon la revendication 18, caractérisé en ce que l'épaulement est formé sur une saillie (101) de la paroi de l'évidement (99) du bras porteur (98), cette saillie venant en prise dans une rainure annulaire du balai (97). 20.- Porte-balai selon l2une quelconque des revendications 8 à 19, caractérisé en ce que le balai est, de plus, fixé par un adhésif dans l'évidement.du bras porteur. 21..- Porte-balai selon l'une quelconque des revendications 1 à 20, caractérisé en ce que le ressort agissant sur le bras porteur pour appliquer le balai sur la piste de contact antagoniste tournante sert en même temps d'élément de connexion électrique du balai, 22.- Porte-balai selon la revendication 21, caractérisé en ce que le balai (31) incorporé au moulage dans le bras porteur (30) comporte un téton (43) avec une surface électriquement conductrice, ce téton étant en contact électrique- ment conducteur avec un ressort à lame (35) agissant sur le bras porteur (30). 23.- Porte-balai selon la revendication 22, caractérisé-en ce que le téton (43) est constitué par un élément métallique incorporé au moulage dans le balai (31) (figures 1, 5, 6, 7). 24.- Porte-balai selon l'une quelconque des revendications 23, 11 et 12, caractérisé en ce que le ressort à lame (35) s'avance sous l'écrou (77) ou sous la tête du téton de rivetage (80). 25.- Porte-balai selon la revendication 22, caractérisé en ce que le téton (56) est formé par moulage en une seule pièce sur le balai (52). 26.- Porte-balai selon la.revendication , caractérisé en ce que le téton est muni d'une couche de surface soudable et est assemblé par soudage avec le ressort à lame (35).