Brevet FR2598262A1 — publié le 19871106

PORTE-BALAIS, NOTAMMENT POUR ALTERNATEURS, ET ALTERNATEUR EQUIPE D'UN TEL PORTE-BALAIS, NOTAMMENT POUR VEHICULES AUTOMOBILES. La présente invention se rapporte & un porte-balais, notamment, mais non exclusivement, pour alternateurs utilisés dans des véhicules automobiles. Plus particulièrement, l'invention se rapporte à un portebalais, notamment pour alternateurs, comprenant un corps électriquement isolant doté d'une paire d'ouvertures au travers 10 desquelles s'étendent un premier et un deuxième balai qui sont mobiles sous l'effet de moyens de pression élastiques logés dans le corps. Dans les porte-balais du type réalisé jusqu'à présent, les moyens de pression élastiques sont constitués par deux ressorts hélicoïdaux agissant chacun par une extrémité contre une paroi du 15 corps et par l'autre extrémité contre un balai. Un problème rencontré dans de tels dispositifs connus est l'usure des balais, en particulier du balai négatif qui tend à s'user plus rapidement. Il a également été démontré que l'usure des balais dépend dans 20 une large mesure de l'étincelage provoqué par des vibrations. Les vibrations dans le système sont beaucoup plus considérables aux environs de la fréquence propre de chacun des systèmes "balai-ressort de réaction" contenus dans le porte-balais. Cette fréquence de résonance est proportionnelle à \/k/m, k étant la raideur du 25 ressort et m étant la masse du balai. Dans le cas des appareillages électriques à collecteurs montés dans des véhicules automobiles, il s'avère que les vibrations excitées dans les porte-balais par les vibrations engendrées par le moteur se situent facilement au voisinage des fréquences de résonance. Par suite, l'étincelage, et par conséquent 30 l'usure des balais, sont très marqués lors de l'utilisation. Pour ce qui est du balai négatif, il a également été démontré que sa plus forte usure est aussi attribuable, dans une large mesure, à des phénomènes électrochimiques: des oxydes se forment sur la partie du collecteur coopérant avec le balai négatif, cette formation étant 35 favorisée par la présence considérable d'électrons libres. Ces oxydes 15 20 30 2.%98262 sont généralement abrasifs et contribuent ainsi à l'usure plus rapide du balai négatif. La présente invention a pour but de parvehir à un porte-balais du type précité, qui permettra de réduire considérablement l'étincelage dû aux vibrations et l'usure, notamment du balai qui tendrait à s'user le plus rapidement. Selon l'invention, ce but est atteint, avec un porte-balais du type indiqué plus haut, par le fait que les moyens élastiques comprennent un organe élastique unique agissant simultanément sur les deux balais. Selon une autre caractéristique, l'organe élastique est parallèle aux directions de déplacement des balais. L'organe élastique est avantageusement un ressort hélicoïdal, de préférence un ressort à spires en forme de quadrilatère avantageusement rectangulaire. Ce ressort est de préférence disposé dans le corps de manière que les parties de ce ressort situées sur des côtés opposés de son plan médian longitudinal coopèrent respectivement avec l'un ou l'autre des balais. L'invention a également pour objet un alternateur, notanment pour véhicules automobiles, équipé d'un tel porte-balais. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront plus complètement dans la description présentée dans ce qui suit, à titre d'exemple non limitatif, en se reportant au dessin annexé dont les figures représentent - la figure 1, une vue en perspective d'un porte-balais selon l'invention; - la figure 2, une vue en élévation latérale du porte-balais représenté sur la figure 1; - la figure 3, une vue latérale, à une plus grande échelle, d'une coupe faite le long de la ligne III-III de la figure 1; la figure 4, une vue similaire à la figure 3, montrant les balais dans une condition d'usure différente; et - la figure 5, un graphique montrant les changements d'usure des balais dans le dispositif porte-balais selon l'invention et dans un dispositif de l'art antérieur, en fonction du temps t porté en ?59S262 2598 L 6 2 abscisses. Sur la figure 1, la référence 1 désigne globalement un portebalais selon l'invention, qui comporte un corps creux 2 en matiere electriquement isolante. Dans sa paroi destinée a etre en vis-a-vis du 5 collecteur C d'un alternateur, ce corps 2 possède deux ouvertures 2a et 2b dont les axes sont parallèles. Deux balais 3 et 4, respectivement positif et négatif, sont montés à coulissement dans ces ouvertures. Le corps 2 définit une chambre 5 dans laquelle se trouve un ressort hélicoïdal 6 dont les spires sont sensiblement en forme de 10 quadrilatère rectangle. Le ressort 6 agit, a l'une de ses extremités, contre la paroi du corps 2 opposée aux ouvertures 2a et 2b et, a son autre extrémité, contre les extrémités des balais 3 et 4 dans le corps. Le ressort 6 tend ainsi à pousser élastiquement les balais 3 et 4 a la position dans laquelle ils débordent du corps 2, en direction du 15 collecteur C, comme représenté sur la figure 3. De manière connue, les balais 3 et 4 sont reliés, par des tresses en cuivre isolées 7 et 8, à des bornes métalliques 9 et 10 fixées à l'extérieur du corps 2. Les balais 3 et 4 peuvent être reliés a des circuits extérieurs par ces bornes 9 et 10 fixées à l'extérieur du corps 2. Comme on peut le voir notamment sur les figures 3 et 4, les parties supérieure et inférieure du ressort 6 situées sur des côtés opposés du plan médian longitudinal du ressort cooperent respectivement chacune avec un balai. En fonctionnement, le ressort de réaction 6 et les balais 3 et 4 25 forment un système vibratoire unique, caractérisé par une fréquence de résonance qui est très supérieure a la fréquence de résonance des systèmes individuels balai-ressort des porte-balais selon l'art antérieur. Dans le porte-balais selon l'invention, les dimensions du ressort 6 et les masses des balais 3 et 4 peuvent être dotées de 30 valeurs telles que la fréquence de résonance soit sensiblement à l'extérieur de la plage des fréquences des vibrations excitatrices produites fournies par le moteur. Il s'avère donc qu'avec l'invention l'étincelage provoqué par les vibrations est pratiquement éliminé, et cela conduit à une réduction de l'usure des deux balais. Une autre caractéristique avantageuse du comportement du porte- ?5 E262 balais selon l'invention peut être comprise en ccnsidérant la figure 4. Lorsqu'un balai, par exemple le balai inferieur 4, est plus fcrtement usé ou consommé que l'autre balai, cela pour une raison quelconque, la partie du ressort de réaction 6 agissant sur le balai le plus usé exerce sur celui-ci une charge beaucoup plus légère que ceile exerces par l'autre partie du ressort sur le balai le moins use. En d'autres termes, dès que les deux balais tendent a s'user inegalement, le balai le moins usé est chargé plus fortement par le ressort 6, et le baiai le plus usé est relativement moins chargé. Il en résulte une 10 égalisation de l'usure des deux balais. La figure 5 montre qualitativement, et graphiquement, l'usure U (exprimée par exemple en millimètres) en fonction du temps t porté en abscisses. Plus particulièrement, la figure 5 montre deux courbes a et b qui représentent respectivement des variations typiques de l'usure 15 'des balais négatif et positif dans un porte-balais classique. Ces courbes montrent que le balai négatif s'use plus rapidement que le balai positif. En pratique, lorsque le balai négatif est complètement usé, le circuit dans lequel il est connecté est interrompu. Sur la figure 5, A et B indiquent des courbes se rapportant 20 respectivement à l'usure du balai négatif et du balai positif dans un porte-balais selon l'invention. L'examen de la figure 5 montre immédiatement que les courbes d'usure A et B sont beaucoup plus proches l'une de l'autre, ce qui résulte de l'égalisation de l'usure des deux balais décrite plus haut. En outre, l'usure du balai négatif est 25 considérablement réduite et prend des valeurs correspondant pratiquement à celles du balai positif. Dans le porte-balais selon l'invention, le circuit comportant les balais 3 et 4 est interrompu à l'instant repéré par t1 sur la figure 5, et l'accroissement de la durée utile du dispositif est égal à t1- to. 30 Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non limitatif, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Porte-balais, notamment pour alternateurs, comprenant un corps électriquement isolant (2) doté d'une paire d'ouvertures (2a, 2b) 5 au travers desquelles s'étendent un premier et un deuxième balai (3, 4) qui sont mobiles sous l'effet de moyens de pression élastiques (6) logés dans le corps (2), caractérisé par le fait que les moyens élastiques comprennent un organe élastique unique (6) agissant simultanément sur les deux balais (3, 4). 2. Porte-balais selon la revendication 1, dans lequel les balais (3, 4) sont montés pour être mobiles dans des directions sensiblement parallèles, caractérisé par le fait que l'organe élastique est un ressort hélicoïdal (6) disposé de manière que son axe soit parallèle a ces directions et compris entre elles. 3. Porte-balais selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les spires du ressort hélicoïdal (6) sont sensiblement en forme de quadrilatère. 4. Porte-balais selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les spires du ressort (6) sont rectangulaires. 5. Porte-balais selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le ressort (6) est disposé dans le corps (2) de manière que les parties de ce ressort (6) situées sur des côtés opposés de son plan médian longitudinal coopèrent respectivement avec l'un ou l'autre des balais (3, 4). 6. Alternateur, notamment pour véhicules automobiles, caractérisé par le fait qu'il comporte un porte-balais selon l'une quelconque des revendications précédentes.