Brevet FR2530877A1 — publié le 19840127

PORTE-BALAIS ET MOTEUR ELECTRIQUE MUNI D'UN TEL PORTE-BALAIS. La présente invention concerne un porte-balais et un moteur électrique muni d'un tel porte-balais. Dans de nombreux types de moteurs électriques, la continuité électrique entre l'induit rotatif et le circuit fixe, qui lui est relié, est assurée par coopération d'un collecteur monté sur le rotor et de balais, notamment sous forme de charbons, maintenus par un porte-balais afin qu'ils soient au contact du collecteur rotatif. Compte-tenu de l'usure des balais et des tolérances de fabrication, il est indispensable que les balais soient poussés élastiquement contre le collecteur, En conséquence, dans les opérationsde montage et de démontage de tels moteurs, lorsque le collecteur n'est pas placé entre les balais, ceux- ci ont tendance à être chassés hors des logements dans les- quels il peuvent coulisser, par les dispositifs qui les repoussent normalement vers le collecteur Il en résulte que le montage d'un moteur constitue une opération délicate, aurtout si le nombre de balais est élevé. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique no 4 163 167 décrit un porte-balais qui ne présente pas l'inconvénient précité En effet, le porte-balais décrit dans ce brevet comporte un organe de support ayant un orifice central des- -1 iné au passage du collecteur d'un moteur et formant deux logements de section rectangulaire permettant le coulissement de deux balais en direction sensiblement radiale Chaque balai a une section rectangulaire et sa face tournée radialement vers l'extérieur a une partie légèrement inclinée vers un côté Des axes fixés sur l'organe de support portent chacun un ressort qui comporte d'une part, un bras d'accrochage fîxe sur une saillie de l'organe de support et d'autre-part, ucn bras de rappel, qui repousse normalement le balai associé vers l'orifice central destiné à loger le collecteur, le bras ce rappel agissant par appui contre la face légèrement incli- 315 née d'extrémité, Selon ce brevet, la face latérale du balai, qui es t tournée vers le bras de rappel du ressort, a une petite encoche sur le côté et le bras du ressort a une lon Zueur telle que, lorsque les balais sont repoussés vers l'ex- térieur au maximum, le bout du bras du ressort quitte la face d'extrémité et vient contre la face latérale Le ressort exerce alors une ftrce perpendiculaire à la direction de coulissement du balai qui est ainsi coincé contre la paroi de son logement et ne peut plus coulisser vers le centre. Ce dispositif de retenue de balais en position externe donne parfaitement satisfaction Avant montage du moteur, les balais Sont repoussés à la main vers l'extérieur si bien que les ressorts associés les maintiennent dans ces positions Après montage du collecteur, il suffit d'une poussée exercée sur Les balais pour qu'ils reviennent vers l'intérieur le bout du bras du ressort s'échappe de l'en- coche formée sur la face -latérale et vient en appui contre la face d'extrémité; à partir de ce moment, le ressort rappelle le balai correspondant vers le collecteur. Cependant, le dispositif décrit présente des incon- vénients En effet, l'organe de support est très compliqué car il doit former un logement de section rectangulaire pour le coulissement de chaque balai et doit comporter une saillie d'accrochage de l'extrémité du ressort qui est opposée au bras de rappel En outre, le support doit comporter des axes retenant les ressorts en position convenable En conséquence,_ l'organe de support du porte-balais est très coûteux et sa réalisation est délicate L'encombrement de ce porte-balais est, en outre, important, si bien qu'il convient mal aux moteurs de petite dimension, notamment aux moteurs utilisés pour la commande d'accessoires d'automobiles. L'invention concerne un porte-balais qui présente la caractéristique avantageuse de retenue du balai en posi- tion extérieure par le ressort qui est normalement utilisé pour le rappel du balai vers le collecteur Cependant, l'orga- ne de support du porte-balais selon l'inven Cton est de réa- lisation extrêmement simple et peu cooteuse Plus précisément, il est formé en une seule pièce découpée dans une plaque plane L'organe de support ne doit pas satisfaire à des tolé- rances serrées et aucune opération n'est nécessaire après une découpe, par exemple par poinçonnage. Plus précisément, l'invention concerne un porte- balais qui comporte: un organe de support ayant un orifice destiné au passage du collecteur d'un moteur électrique, l'organe de support ayant au moins deux dispositifs de guidage de balai en direction sensiblement radiale et, associé à chaque dis- positif de guidage, un dispositif de retenue de ressort, au moins deux balais destinés à coulisser chacun dans un des dispositifs de guidage précités, entre une posi- tion externe et une position interne, et au moins deux ressorts ayant une pr Emière extré- mité d'accrochage destinée-à coopérer avec l'organe de support et une seconde extrémité de rappel munie d'un bras, celui-ci étant disposé de manière que, lorsque le balai associé dans sa position interne, le bout du bras soit en appui contre une face du balai associé qui est sensiblement transversale par rapport à la direction de coulissement de ce balai, et que, lorsque le balai est dans sa position ex- terne, le bout du bras soit en appui contre une surface du balai associé qui est sensiblement parallèle à la direction de coulissement du balai. De la sorte lorsque le balai est en position exter- ne, le bras ne le rappelle pas radialement vers l'intérieur mais le bloque dans le dispositif de guidage alors que, lorsque le balai est en position interne, le ressort le re- pousse radialement vers l'intérieur, c'est-à-dire vers le collecteur. Selon l'invention, l'ôrgane de support est une pla- que plane ayant, dans sa zone centrale, un trou destiné au passage d'un collecteur de moteur électrique, deux évidements au moins à bords parallèles sensiblement radiaux débouchant dans ledit trou et se terminant avant la périphérie externe de la plaque pour constituer des dispositifs de guidage de balaischaque balai comportant deux rainures rec- tilignes symétriques par rapport à son axe grace auxquelles il coulisse le long des bords de l'éviderúnt esoa; ' plaque comportespour chaque évidement, une ouverture de logement de ressort et un orifice de retenue de la première extrémité d'accrochage d'un ressort. Il est avantageux que chaque orifice de retenue de la première extrémité d'accrochage du ressort débouche dans l'ouverture de logement du ressort En outre, chaque ouver- ture de logement de ressort a avantageusement une forme sen- siblement circulaire, destinée à loger les spires d'un res- sort hélicoïdal, et l'orifice de retenue a une forme allon- gée sensiblement parallèle au bord circulaire de l'ouverture, cet orifice débouchant dans l'ouverture par un passage de largeur inférieure à la longueur de l'orifice si bien qu'une patte de blocage est délimitée entre l'ouverture et l'orifice. Chaque ressort comporte avantageusement une partie de ressort hélicoïdal ayant, à une première extrémité, une partie d'accrochage formant deux coudes sensiblement à 9 Q O et, à l'autre extrémité,-un bras rectiligne ou légèrement coudé. L'organe de support a avantageusement une forme circulaire et il comporte, à sa p 4 riphérie externe, des encoches destinées à permettre le blocage du porte-balais afin que celui-ci ne puisse pas être entrainé en rotation. Il est avantageux que l'organe de support soit formé par découpe dans une plaque de matière plastique iso- lante. L'invention concerne aussi un moteur électrique à collecteur, comportant un porte-balais du type ci-dessus décrit. Ainsi, le porte-balais selon l'invention ne compor- te qu'une plaque plane de fabrication très simple, le nombre voulu de balais, de type classique, ayant simplement deux rainures, et un nombre correspondant de ressorts d'un type très simple et très robuste Ce petit nombre d'éléments et la simplicité de leur fabrication permettent la réalisation d'un porte-balais de faible coût. Pour mieux faire comprendre l'objet de l'invention, on va décrire maintenant, à titre d'exemple illustratif et non limitatif, un mode de réalisation représenté sur le dessin annexé. Sur ce dessin: la figure 1 est une vue schématique en plan d'un porte-balais selon l'invention, comportant deux balais seule- ment, dont l'un est en position interne et l'autre en posi- tion externe; et la figure 2 est une perspective du porte-balais de la figure 1, dont la partie gauche est éclatée afin que la configuration du balai et du ressort apparaisse claire- ment. Le porte-balais selon l'invention tel que représen- té sur les figures 1 et 2, comporte essentiellement un orga- ne O 10 de support, des balais 12 et des ressorts 14 - L'organe de support est formé par une plaque plane découpée 10 Elle est constituée par toute matière plastique rigide et électro-isolante, par exemple du type bakélite. Dans un mode de réalisation, elle a un diamètre d'environ 6 cm et une épaisseur d'environ 2 mmu En effet, cette plaque ne doit supporter que des très faibles efforts mécaniques et elle ne subit pratiquement pas d'usureo Elle comporte un t 5 rou central circulaire 16, destiné au passage du collecteur 18 du rotor d 5 un moteur électrique, (le collecteur 18 est re- présenté en traits mixtes sur la figure 1)o Deux évidements de forme rectiligne sont disposés radialement par rapport a l'orifice central 16 " o ils débouchent; ils ont des bords rectilignes et parallèles 22 et sont limités par des extrémités transversales 24 distantes de la périphérie de la plaque 10 Les deux évidements 20 sont symétriques par rap- ptort & l'axe de la plaque 10 O Des ouvertures 26 de logement de ressorts sont décalées d'un angle de 60 environ par rapport aux évide- maents 20 Des orifices allongés 28 " sensiblement parallèles aux bords des ouvertures 26, communiquent avec l'ouverture 26 associée par un passage 30, dont la largeur est inférieure à a longueur de l'orifice 28 De cette manière" une patte 32 est délimitée entre l'ouverture 26 et l'orifice 28 Chaque balai 12 a un corps parallélépipèdique en carbone ou en bronze fritté" dont l'extrémité tournée vers le collecteur est arrondie" avec un rayon correspondant à celui du collecteur, de façon connue Deux faces opposées du corps comportent des rainures parallèles 34 dont les fonds sont séparés par une distance légèrement inférieure à la distance séparant les bords 22 des évidements 20 La largeur du balai, mesurée entre les faces ayant les rainures 34 " est $uprieure à la largteur de l'évidement 20 si bien que" lors- que les rainures sont glissées sur les bords 22, chaque balai 12 est guidé le long d'un évidement 20 mais ne peut pas se déplacer dans une direction autre que la direction longitudinale de l'évidement 20 associé. Chaque balai est solidaire d'un fil 36 de connexion, avantageusement une tresse de cuivre, et sa face externe comporte une rainure 38 de faible profondeur et dont le fond est légèrement incliné, cette rainure étant destinée à posi- tionner l'extrémité du bras de rappel d'un ressort 14. Chaque ressort 14 a plusieurs spires circulaires dont le diamètre extérieur, à l'état relaxé, est très légère- ment inférieur à celui du trou circulaire 26 de l'organe 10 de support Un premier brun d'extrémité du ressort 14, for- mant une partie d'accrochage, comprend une première zone rectiligne 40, qui est repliée deux fois à 90 ' comme indiqué par les références 42 et 44; de cette façon, l'extrémité 46 de ce brin est sensiblement parallèle au plan de la plaque , lorsque le ressort est monté dans un orifice 26, mais il se trouve à un niveau différent de celui de la zone 40 L'autre brin d'extrémité du ressort forme un bras 48 dont l'extrémité 50 est légèrement coudée. Les figures 1 et 2 montrent clairement la disposi- Zion relative des différents éléments Chaque balai est guidé dans un évidement 20, les bords 22 de l'évidement pénètrent et coulissant dans les rainures 34 des balais Le bras 48 est normalement en appui contre la face externe du balai, comme indiqué sur la partie droite de la figure 1. Par contre, lorsque le balai est en position externe comme indiqué sur la partie gauche de la figure 1, l'extrémité recourbée 50 du bras 48 en appui contre une face latérale du balai En conséquence, ce balai est serré contre un bord 22 de l'évidement 20 associé et ne peut pas coulisser vers le collecteur 18 L'obtention de cette caractéristique est importante selon l'invention Elle nécessite que les ouver- tures 26 aient une position convenable sur l'organe 10 de support Plus précisément, cette caractéristique du blocage du balai en position externe est obtenue lorsque la distance, mesurée parallèlement à l'axe longitudinal de l'évidement 20, comprise entre le point 52 d'articulation du bras 48 et le centre de l'orifice 169 est nettement inférieure à la distan- ce séparant l'extrémité 50 du bras 48 du centre de l Uorifice 16 lorsque cette extrémité 50 se trouve sur l Varête reliant la face latérale du balai 12 à sa face externe I 1 est, en outre, préférable que l'extrémité du bras 48 soit légèrement coudée afin que ce soit l Vextrémité 507 qui porte contre la 2 ace externe du baltai et non une partie intermédiaire. Le montage du porte-balais selon l Vinvention est très simple En effet" il suffit d'enfoncer les spires du ressort 14 dans l Vouvertdre 26 D de manière que la zone rec- tiligne 40 se glisse dans le passage 30 reliant cette ouvertu- re à l'orifice 28 Une force est alors exercée sur le bras 48 pour amener lt'extrémité 46 du ressort dans le fond de l'orifi- ce 28 La zone 40 de ce brin d'extrémité vient" dans ce mouvement" se glisser sous la patte 32 si bien que le ressort ne peut plus sottir de louverture 26 " ni d'un c 8 té car la patte 32 bloque la zone 40 " ni de l Vautre côté car l'extrémi- té 46 vient en appui contre la face de la plaque l Oo Le bras 48 étant ensuite repoussé suffisamment loin" il est maintenu par une main, et lopérateur glisse le balai correspondant 12 avec l'autre main dans le trou central 16 et dans l'évide- ment 20 ( les bords 22 glissant dans les rainures 34 L'opéra- teur repousse le balai suffisamment vers l'extrémité 24 de l Vévidement 20 pour que l Vextrémité 50 du bras 48 vienne prendre appui sur le côté du balai 12 L'opérateur relache alors son action sur le bras 48 et peut monter l'autre balai. Lors de la fabrication d'un moteur électrique" 1 es porte-balais, dont les balais se trouvent en position exter- ne bloquée, sont montés dans le moteur et" lorsque le rotor a été mis en place" un opérateur repousse simplement les ba- lais vers le collecteur" le ressort glissant automatiquement -ur la face latérale et venant en appui sur la face daextré- mité comme indiqué sur le cote droit de la figure 1 La for- me de la plaque de support 10 dégage largement l'accès des balais 12 si bien que cette opération est très facile. Bien qu on ait décrit un mode de réalisation ne comprenant que deux balais, l'invention s'applique à un nombre quelconque de balais En outre" bien qu'on ait indi- qué que l'orifice de retenue communiquait avec l'ouverture de logement du ressort, cette caractéristique n'est pas indispensable car un simple trou permettant le passage de l'extrémité d'accrochage du ressort suffit à la mise en oeuvre de l'invention De plus, bien que les figures repré- sentent des encoches 54 destinées à la fixation de la plaque , celle-ci peut être maintenue de toute autre manière convenable; en outre, il n'est pas indispensable qu'elle ait une forme circulaire, I 1 est bien entendu que le porte-balais ci-dessus décrit pourra donner lieu à toute modification désirable, sans sortir pour cela du cadre de linventiono REVENDICATIONS 1 Porte-balais de moteur électrique à collecteur, comportant 9 en premier lieu, un organe de support ( 10), qui a un orifice ( 16) destiné au passage du collecteur d'un moteur électrique, au moins deux dispositifs de guidage de balai formés en direction sensiblement radiale et, associé à chaque dispositif de guidage, un dispositif de retenue de ressort, en second lieu, au moins deux balais ( 12) destinés à coulisser chacun dans un des dispositifs de guidage préci- tés entre une position externe et une position interne, et, en troisième lieu, au moins deux ressorts ( 14) ayant une première extrémité d'accrochage destinée à coopérer avec l'organe de support et une seconde extrémité de rappel munie d'un bras, te bras étant disposé de manière que, lorsque le balai associé est dans sa position interne, le bout du bras soit en appui contre une face du balai associé qui est sensi- blement transversale par rapport à la direction de coulisse- ment du balai, et, lorsque le balai est dans sa position externe, le bout du bras soit en appui contre une surface du balai associé qui est sensiblement parallèle à la direction de coulissement du balai, caractérisé par le fait que l'or- gane de support ( 10) est une plaque sensiblement plane ayant, lans sa zone centrale, un trou ( 16) de passage de collecteur, dans lequel débouchent au moins deux évidements ( 20) à bords 2 S parallèles sensiblement radiaux ( 22), les évidements ( 20) se terminant avant la périphérie externe de la plaque et consti- tuant des dispositifs de guidage de balais, chaque balai ( 12) ayant deux rainures rectilignes ( 34) sensiblement symétriques par rapport à son axe, grece auquel il coulisse le long du bord ( 22) de l'évidement ( 20) associé, ladite plaque ( 10) comportant, en outre, pour chaque évidement ( 20), une ouver- ture ( 26) de logement de ressort et un orifice ( 28) de retenue de la première extrémité d'accrochage d'un ressort ( 14). 2 Porte-balais selon la revendication 1, caracté- risé par le fait que chaque orifice ( 28) de retenue de la première extrémité d'accrochage du ressort débouche dans l'ouverture ( 26) de logement de ressort. 3 Porte-balais selon la revendication 2, caracté- risé par le fait que chaque ouverture ( 26) de logement de ressort est sensiblement circulaire, l'orifice ( 28) de rete- nue ayant une forme allongée sensiblement parallèle au bord circulaire de l'ouvertuttre ( 26) et débouchant dans celle-ci par un passage ( 30) de largeur inférieure à la longueur de l'orifice ( 28) si bien qu'une patte ( 32) est délimitée entre l'ouverture ( 26) et l'orifice ( 28). 4 Porte-balais selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le zessort ( 14) comporte une partie hélicoïdale ayant, à une première extrémité, une par- tie d'accrochage ( 40) formant deux coudes sensiblement à , et, à l'autre extrémité, un bras ( 48) rectiligne ou légèrement coudé. Porte-balais selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'organe de support ( 10) a une forme circulaire et a des encoches ( 54) formées à sa périphérie externe et destinées à permettre un blocage du porte-balais. 6 Porte-balais selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'organe de support ( 10) est formé par découpe dans une plaque plane de matière plastique isolante. 7 Porte-balais selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que chaque baala ( 12) comporte sur sa face opposée au collecteur ( 18) une rainure ( 38) o se loge l'extrémité du bras de rappel ( 48) du ressort ( 14) associé au balai ( 12) considéré. 8 Moteur électrique à collecteur caractérisé par le fait qu'il comporte un porte-balais selon l'une des re- vendications 1 à 7.