Brevet FR2525042A1 — publié le 19831014

La présente invention est relative à un ensemble de porte-balais de collecteur pour une machine électrique, du type comportant un support annulaire adapté pour être fixé sur un boitier du collecteur de la machine électrique, et plusieurs porte-balais adaptés pour être montés sur le support et pour recevoir des balais respectifs en contact avec le collecteur, avec au moins l'un des porte-balais présentant une partie creuse formant un logement pour un balai sollicité élastiquement, par exemple comme décrit dans le brevet Britannique Ni O 930 979. L'invention a pour but de réaliser un ensemble de porte-balais fiable simple et facile à monter pour des moteurs de démarreurs d'automobiles et autres petites ma- chines électriques à courant continu. L'invention a pour objet à cet effet un ensemble de porte-balais caractérisé en ce que chaque porte-balai comporte une fente de fixation adaptée pour coopérer avec une partie de fixation respective du support annulaire de telle sorte que le porte-balai puisse être amiené en posi- tion active par coulissement sur la partie de fixation du support, chaque porte-balai comportant un organe élastique d'encliquetage adjacent à la fente de fixation et agissant dans la position active du porte-balai pour coopérer avec le support et retenir le porte-balai dans sa position ac- tive. Suivant un mode de réalisation préféré de l'inven- tion, le support annulaire est constitué par une plaque annulaire formée par emboutissage d'une tôle de métal et comportant quatre parties de fixation également espacées circonférnetiellement et décalées axialement par rapport au plan de la plaque, et quatre porte-balais, constitués par des moulages d'une seule pièce d'une matière plastique polyamide renforcée de fibres de verre, maintenus fermement en position active sur les parties de fixation respectives de la plaque de support annulaire Chacun des porte-balais présente la forme d'un bloc rectangulaire creux ayant un corps délimitant une cavité adaptée pour recevoir un balai et un ressort de sollicitation de ce dernier, et une base adaptée pour coopérer avec la partie de fixation res- pective de la plaque de support annulaire D'une façon plus détaillée, la base de chaque porte-balai présente une fente de fixation qui est parallèle au côté du bloc et présente une extrémité fermée qui est parallèle à la face du bloc dans laquelle débouche la cavité de logement du balai. Ainsi cette dernière cavité et la fente de fixation s'éten- dent en sens opposé de telle sorte que le porte-balai pré- sente dans son ensemble une configuration en S, considéré en élévation latérale. La base de chaque porte-balai comprend deux par- ties parallèles de guidage qui forment en fait la base de celui-ci et un organe d'encliquetage élastique consti- tué par un doigt venu de matière ayant à son extrémité libre un rebord chanfreiné d'encliquetage s'étendant vers le haut, cet organe élastique d'encliquetage s'étendant entre lesdites parties de guidage parallèlement à celles- ci et dans une direction qui est parallèle à la base du porte-balai. Chaque porte-balai est monté sur sa partie de fixation respective dela plaque de support par l'opération simple consistant à introduire le porte-balai dans la par- tie centrale dela plaque de support annulaire, à aligner la fente de fixation du porte-balai avec la partie de fixation respective décalée de la plaque de support et à faire cou- lisser le porte-balai dans une direction radiale vers l'extérieur jusqu'à ce que l'organe d'encliquetage s'en- clenche brusquement par-dessus le bord périphérique exter- ne de la partie de fixation, verrouillant ainsi le porte- balai dans sa position active, le porte-balai étant mainte- nu dans cette position par la coopération de la partie de fixation de la plaque de support annulaire avec les sur- faces adjacentes du porte-balai. L'ensemble obtenu constitué par le support annu- laire avec les quatre porte-balais montés sur lui peut en- suite être fixé; par exemple au moyen de vis, sur une sur- face interne plate du fond d'un boitier de collecteur en forme de coupelle, les balais de collecteur, pour vus de conducteurs électriques de liaison, étant montés coulis- sants dans les cavités de logement dans les porte-balais à un stade approprié de l'opération de montage. L'ensemble est alors adapté sur le collecteur et l'arbre de celui-ci puis disposé sur une partie principale du carter du moteur de démarreur, et fixé au moyen de vis. Le démontage, s'il est nécessaire, est une opé- ration analogue simple Les porte-balais individuels peu-, vent être retirés facilement dela plaque de support annu- laire en poussant l'organe d'encliquetage vers le bas pour permettre au porte-balai de coulisser hors de la plaque de support dans une direction radiale, vers l'intérieur. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, faite en se référant aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemples et dans lesquels: la Fig l est une vue partielle en section longi- tudinale, certaines parties étant arrachéeset en éléva- tion, d'un mode de réalisation d'un ensemble de porte- balais suivant l'invention dans son application à un mo- teur de démarreur d'automobile; la Fig 2 est une vue en élévation latérale à plus grande échelle d'un porte-balai constituant une partie de l'ensemble représenté à la Fig l; la Fig 3 est une vue en bout du porte-balai sui- vant la ligne 3-3 de la Fig 2 dans le sens des flêches; la Fig 4 est une vue en bout analogue à celle de la Fig 3 mais suivant la ligne 4-4 de la Fig 2 dans le sens des flaches; la Fig 5 est une vue en plan de dessous de l'en- semble de porte-balais représenté à la Fig l, l'un des por- te-balais étant représenté déplacé par rapport ' sa posi- tion active; la Fig 6 est une vue partielle en coupe d'une par- tie de montage d'une plaque de support annulaire faisant partie de l'ensemble de porte-balais, suivant la ligne 6-6 de la Fig 5 dans le sens des flèches; la Fig 7 est une vue partielle en coupe partielle avec un collecteur supprimé dans un but de clarté, montrant un balai et un porte-balai en position dans l'ensemble re- présenté a la Fig l, considéré dans une direction radiale vers l'extérieur depuis l'axe central de l'ensemble. En se référant aux dessins, on a représenté à la Fig l un mode de réalisation d'un ensemble de porte-balais suivant l'invention, qui est désigné dans son ensemble par la référence 10, monté dans un moteur 12 de démarreur. Le moteur 12 de démarreur est par ailleurs clas- sique et par conséquent n'est pas représenté en détail. D'une façon générale, le moteur 12 comporte un carter en trois parties comprenant une partie principale 14, un'boi- tier d'extrémité 16 de collecteur ayant dans son ensemble une forme en coupelle et obtenu par embouti profond, et un capuchon d'extrémité d'entraînement (non représenté) qui est fixé sur l'extrémité de la partie principale 14 oppo- sée au boitier 16 du collecteur Un arbre rotatif 18 d'en- trainement portant un induit 20 et-un collecteur 22 est monté rotatif dans le carter du moteur de démarreur au moyen de deux coussinets dont l'un désigné par la référence 24 est reçu dans un bossage central creux 26 du boitier 16 de collecteur Une rondelle 27 de butée est disposée entre la face du collecteur et une surface interne du boitier 16 de collecteur, qui s'étend radialement. Un électro-aimant classique de moteur de démar- reur (non représenté), monté dans la partie principale 14 du carter parallèlement à l'axe central 28 de l'arbre d'en- trainement 16 peut extre excité pour astreindre un mécanis- me (non représenté) de déplacement du type à levier, monté à l'intérieur du capuchon d'extrémité d'entraînement, à faire coulisser un pignon d'entraînement (non représenté) le long de l'arbre d'entraînement dans une position appro- priée pour engrener avec une couronne dentée du moteur d'un véhicule. La Fig l montre en outre un conducteur 30 destiné à distribuer du courant à des bobinages rotatifs 32 de champs du moteur, l'un des pôles 34 de champs d'une série de pôles qui est fixé à l'intérieur de la partie principale 14 et l'une des vis d'une paire de vis 36 de retenue qui fixe le boitier de collecteur 16 à la partie principale du carter. Quatre balais 38 en carbone destinés à alimenter le collecteur 22 en courant sont également espacés circon- férentiellement sur le collecteur 22 et sont montés coulis- sant dans des porte-balais 40 respectifs avec des ressorts 42 de sollicitation qui sollicient les balais radialement vers l'intérieur en contact électrique avec le collecteur La Fig l du dessin montre encore l'un des balais 38 et son ressort 42 de sollicitation, et un conducteur 44 pour ce balai. Les quatre porte-balais 40 sont identiques et l'un d'entre-eux est représenté à plus grande échelle aux Fig 3 et 4 Le porte-balai 40 est réalisé par moulage d'une seule pièce en une matière plastique par exemple en polya- mide 6 6 renforcée par des fibres de verre incorporées, et présente la forme d'un bloc rectangulaire creux ayant un corps délimitant une cavité 46 pour loger le balai 38 et t- son ressort 42 de sollicitation La cavité 46 présente une partie principale de section rectangulaire qui reçoit le balai 38 à coulissement, et une partie plus petite 48 de section circulaire qui forme un siège et un guide pour le ressort 42 de sollicitation commae on le voit aux Fiî 2 et 3 Les cavités latérales 49 dans le bloc rectangulaire permettent le passage des conducteurs 44 des balais - Le porte-balai 40 comporte également une base adaptée pour coopérer avec une partie 50 de fixation d'une plaque annulaire 50 de support qui est clairement visible à la Fig 5 et fournit une fixation pour le porte-balai. La base du porte-balai 40 comporte une fente 54 de fixa- tion qui est-parallèle à la surface 56 delabasedublocrec- tangulaire et présente une extrémité fermée 58 qui-est parallèle à la face 60 du bloc dans lequel débouche la cavi- té 46 La cavité 46 et la fente 54 de fixation du porte- balai 403 'étendent ainsi en sens opposé, de telle sorte que le portebalai présente dans son ensemble une configuration en S, considéré en élévation latérale comme représenté à la Fig 2. La base du porte-balai 40 comprend également deux parties parallèles 62 de guidage qui présentent des bords supérieurs inclinés et ont également des parties inférieu- res convergentes réalisant la surface 56 de la base du bloc. Un doigt élastique 64 venu de matière s'étend entre les parties 62 de guidage, parallèlement à celles-ci, dans une direction qui est à peu près parallèle à la surface 56 jusqu'en un point situé au-delà du corps du bloc, l'extré- mité libre du doigt 64 comportant un organe de verrouillage constitué par un rebord d'encliquetage 66 qui s'étend en direction du corps, partiellement en travers de la fente 54 de fixation et présente une surface externe 68 inclinée (chanfreinée). La plaque annulaire 52 de support est représentée aux Fig 5 et 6 comme étant constituée par un embouti en t 8 le d'acier présentant quatre parties 50 de fixation également espacées circonférentiellement qui sont légèrement décalées dans la direction axiale par rapport au plan de la partie principale de la plaque. La plaque 52 comporte également deux trous ta- raudés 70 adaptés pour recevoir des vis 72 de fixation (Fig 7) et deux échancrures opposées 74 débouchant sur la périphérie externe de la plaque afin de ménager un espace libre pour le passage des vis de retenue 36. Les porte-balais 40 et la plaque annulaire 52 de support peuvent facilement être assemblés pour réaliser un ensemble de porte-balaistrès efficace pour les balais ce collecteur 38, avec les doigts élastiques 64 et les re- bords 66 d'encliquetage coopérant avec les parties 50 de fixation de la plaque de support pour réaliser un verrouil- lage tout à fait satisfaisant des porte-balais en position. D'une façon plus particulière, les porte-balais 40 sont montés sur leurs parties de fixation respectives 50 de la plaque de support 52 en introduisant simplement chaque porte-balai à son tour dans l'espace formant la partie centrale de la plaque de support (comme représenté à la Fig 5 pour l'un des porte-balais), en alignant la fen- te de fixation 54 du porte-balai avec l'une des parties de fixation décalées de la plaque de support, et en déplaçant ensuite le porte-balai radialement vers l'extérieur de façon que la coopération entre le bord de la partie déca- lée et la surface chanfreinée 68 du rebord d'encliquetage 66 agissent à la façon d'une came sur le rebord d'enclique- tage pour le déplacer dans une position dans laquelle il est écarté de la fente de fixation, permettant ainsi de faire coulisser le porte-balai le long de la partie décalée radia- lement jusqu'à ce que le rebord d'encliquetage s'enclenche brusquement par-dessus le bord périphérique externe 76 de la partie de fixation, verrouillant ainsi le porte-balai dans sa position active montée Le porte-balai 40 est main- tenu fermement en position par la coopération entre la par- tie de fixation 50 de la plaque annulaire 52 de support et des surfaces des parties adjacentes du porte-balai 40, principalement l'extrémité fermée 58 et les faces opposées de la fente 54 de fixation, et le rebord 66 d'encliquetage et des parties de guidage inclinées 62 sur le fond du porte- balai. Le processus de montage est répété pour chacun des trois autres porte-balais, et l'ensemble constitué par la plaque de support 52 avec les quatre porte-balais 40 fixés fermement sur elle peut alors être fixé au moyen des deux vis 72 de fixation sur une surface interne annulaire 78 qui est dans son ensemble plate du boitier 16 de collec- teur Les quatre balais 38 du collecteur peuvent être mon- tés coulissants dans leur porte-balai 40 dans une phase appropriée au cours de l'opération de montage, et leurs conducteurs 44 fixés, l'ensemble, comme décrit,avec le collecteur 22 et l'arbre 18 d'entraînement de collecteur, la partie principale 14 du carter du moteur de démarreur étant complété avant le montage par la pose et le serrage des vis de retenue 36. Les porte-balais 40 sont verrouillés positivement en place par les rebords 66 d'encliquetage brusque des doigts élastiques 64 La configuration du boitier de collecteur 16 peut être telle que dans l'état assemblé, les doigts élas- tiques 64 prennent appui contre la surface interne 78 (ou sur une surface interne adjacente) du boitier 16, retenant et verrouillant ainsi les doigts contre tout déplacement dans une direction de déverrouillage, mais ceci n'est pas essentiel du fait que l'élasticité des doigts 64 est appro- priée pour assurer une action de retenue satisfaisante sans qu'il soit nécessaire de prévoir un tel appui. Lors du démontage, les porte-balais individuels peuvent être facilement retirés de la plaque 52 en pous- sant vers le bas les rebords d'encliquetage 66 respectifs dans une position de déverrouillage permettant de faire coulisser les porte-balais individuellement radialement vers l'intérieur en les éloignant des parties de fixation des plaques de support annulaires. Le mode de réalisation d'un ensemble de porte- balais suivant l'invention décrit ci-dessus ne nécessite qu'un petit nombre d'organes, et les porte-balais sont main- tenus dans leur position active sans qu'il soit nécessaire d'utiliser des moyens de fixation séparés pour les porte- balais individuels Le rebord d'encliquetage du doigt élas- tique de chaque porte-balai assure un verrouillage positif et il n'existe pas de possibilité d'un déplacement indési- rable des porte-balais individuels lorsque le montage est achevé. Le mode de réalisation de l'ensemble de porte- balais décrit ci-dessus satisfait ainsi aux impératifs d'un ensemble de porte-balais simple, fiable et facile à monter pour des moteurs de démarreur de véhicule automobi- le et il est également approprié pour être utilisé sur d'autres petites machines électriques à courant continu. REVENDICATIONS 1 Ensemble de porte-balais pour collecteur d'une machine électrique, comprenant un support annulaire adapté pour être fixé sur un carter de collecteur de la machine, et plusieurs porte-balais adaptés pour être montés sur le support et pour recevoir des balais adaptés pour être disposés en contact avec le collecteur, avec au moins l'un des porte-balais constitué par un corps creux délimitant une cavité de logement pour un balai de collecteur sollicité élastiquement, caractérisé en ce que chaque porte-balai ( 40) comporte une fente ( 54) de fixation adaptée pour coo- pérer avec une partie de fixation ( 50) respective du sup- port annulaire ( 52), de telle sorte que le porte-balai puisse être amené par coulissement dans une position active sur la partie de fixation du support, et en ce que chaque porte-balai comporte un organe élastique d'encliquetage ( 64, 66) adjacent à la fente de fixation et adapté pour coopérer, en position active du porte-balai, avec le sup- port pour retenir le porte-balai dans sa position active. 2 Ensemble de porte-balais suivant la revendi- cation 1, caractérisé en ce que l'organe élastique d'en- cliquetage est constitué par un doigt élastique ( 64) ayant une partie ( 66) d'encliquetage qui en position active du porte-balai ( 40) est en prise avec un bord ( 76) du support annulaire ( 52) afin de retenir le porte-balai dans sa po- sition active. 3 Ensemble de porte-balais suivant la revendica- tion 1, caractérisé en ce que ledit organe élastique d'en- cliquetage est constitué par un doigt élastique ( 64) s'é- tendant depuis une partie du fond du porte-balai ( 40) res- pectif et se terminant par un organe ( 66) d'encliquetage qui, lorsque le porte-balai est amené par coulissement dans sa position active sur la partie de fixation ( 50) du sup- 1 l port annulaire ( 52), s'enclenche brusquement par-dessus un bord périphérique ( 76) de la partie de fixation afin de verrouiller le porte-balai dans sa position active. 4 Ensemble de porte-balais suivant la revendica- tion 3, caractérisé en ce que le support annulaire est constitué par une plaque annulaire plate ( 52) comportant des parties ( 50) de fixation qui sont décalées axialement par rapport au plan de la plaque; et en ce que dans la position active de chaque porte-balai ( 40), la base de ce dernier et le doigt élastique ( 64) sont disposés à peu près dans le plan de la plaque, l'organe d'encliquetage ( 66) recouvrant le bord périphérique de la partie de fixation du support annulaire. Ensemble de porte-balais suivant l'une quel- conque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que la fente de fixation ( 54) de chaque porte-balai ( 40) présente une extrémité fermée ( 58), le doigt élastique ( 64) s'éten- dant entre deux parties parallèles ( 62) de guidage de la base du portebalai en étant parallèle à ces parties ( 62), et en ce que dans la position active du porte-balai, l'extré- mité fermée de la fente de fixation, les parties parallèles de guidage, l'organe ( 66) d'encliquetage et la face opposée de la fente de fixation coopèrent avec le support annulaire ( 52) pour maintenir le porte-balai fermement en position. 6 Ensemble de porte-balais suivant l'une quel- conque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que cha- que porte-balai ( 40) est constitué par moulage d'une seule pièce d'une matière plastique isolante. 7 Ensemble de porte-balais suivant la revendica- tion 6, caractérisé en ce que chaque porte-balai ( 40) est constitué par moulage d'une seule pièce en une matière plas- tique polyamide renforcée ou non par incorporation de fi- bres de verre. 8 Ensemble de porte-balais suivant l'une quel- conque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que cha- que porte-balai ( 40) comporte au moins une cavité latérale ( 49) pour un connecteur électrique ( 44) du balai. 9 Ensemble de porte-balais suivant l'une quel- conque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le support annulaire ( 52) est constitué par un embouti en tôle de métal. Ensemble de porte-balais suivant l'une quel- conque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le support annulaire ( 52) comporte quatre parties de fixation également espacées circonférentiellement pour recevoir les porte-balais respectifs( 40). 11 Ensemble de porte-balais suivant l'une quei- conque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le support annulaire ( 52) présente des trous ( 70) pour rece- voir des organes de fixation ( 72). 12 Ensemble de porte-balais suivant l'une quel- conque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le support annulaire ( 52) est fixé sur une surface interne plate d'un boitier ( 16) de collecteur en forme de coupelle. 13 Ensemble de porte-balais suivant la revendi- cation 12, caractérisé en ce que le support annulaire ( 52) et le boitier de collecteur ( 16) comportent chacun deux échancrures ( 74) pour des connecteurs électrique des balai. 14 Ensemble de porte-balais suivant l'une quel- conque des revendications 12 ou 13, caractérisé en ce que le boitier ( 16) de collecteur comprend un bossage central ( 26), un collecteur ( 22) d'une machine électrique ( 12) ayant un arbre ( 18) tourillonnant dans le bossage ( 26) du boitier de collecteur, chacun des porte-balais ( 40) comportant un balai ( 38) monté coulissant dans sa cavité) sollicité élastiquement en contact avec le collecteur de la machine électrique. Ensemble de porte-balais suivant la revendica- tion 14, caractérisé en ce que la machine électrique est un moteur ( 12) de démarreur d'un véhicule automobile.