Brevet FR2708395A1 — publié le 19950203

La présente invention concerne une platine porte- charbons pour un moteur électrique à courant électrique à collecteur. Elle concerne aussi un moteur électrique utilisant la platine portecharbons de l'invention. Dans l'état de la technique, on connaît des dispositifs constitués par des charbons qui viennent glisser dans des étuis ou des rainures portées par une platine porte-charbons. Les charbons ou balais sont appuyés par des ressorts contre les lames d'un collecteur monté sur un arbre de rotation lié au rotor du moteur, et qui traverse un alésage perçant la platine. La platine comporte des pistes conductrices, par exemple et éventuellement des composants électriques, ainsi qu'un connecteur de liaison à un câble d'alimentation électrique. Dans l'état de la technique, de telles platines sont constituées par une plaque isolante sur laquelle sont déposés des éléments conducteurs ainsi que les divers élément décrits ci-dessus. A cause de la forme plane de la platine, on rencontre un problème lors de l'exécution du montage de la platine sur la carcasse du moteur électrique. En effet, la platine portant les balais ou charbons doit être orientée convenablement par rapport à l'axe électrique et/ou magnétique du moteur. D'autre part, la position que prend la platine le long de l'axe du rotor doit correspondre à une position de contact optimal entre les balais et le collecteur. En particulier, lors du montage de la platine porte-charbons, il faut exécuter un certain nombre de tests pour décider de l'orientation droitegauche par rapport à un axe, à un plan ou un sens d'enroulement etc. Ces opérations sont coûteuses en temps de montage et en risques d'erreurs qui se traduisent, pour des productions de grandes quantités, par un certain taux de rebut. Selon un premier aspect de l'invention, on prévoit des moyens qui permettent de guider l'introduction de la platine dans la carcasse et de placer, de manière certaine, la platine porte-charbons à la fois en position axiale et en position angulaire. Selon un autre moyen de l'invention, les éléments qui servent de rappel des charbons contre le collecteur sont constitués par des ressorts hélicoïdaux qui sont disposés du même côté des charbons par rapport à un plan. Dans ce cas, dans l'art antérieur, on dispose des ressorts qui sont de sens d'enroulements différents. L'invention permet d'éviter le recours à deux références de ressorts en spirale présentant des pas d'hélice inversés en proposant un mode de montage de part et d'autre du plan de référence de la platine porte- charbons. D'autres éléments et caractéristiques de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description et des dessins annexés qui sont: - la figure 1: une vue de face de la platine avec l'indication de la carcasse dans le moteur de l'invention; - la figure 2: une coupe selon la ligne A de la platine de la figure 1; - la figure 3: une vue en perspective représentant la platine représentée à la figure 1; - la figure 4: une vue en coupe selon un autre plan de coupe de la platine de la figure 1. A la figure 1, on a représenté une vue de face d'une platine portecharbons avec l'indication en tirets de la trace de la carcasse. La platine porte-charbons 1 est constituée par un corps principal 1 sur lequel viennent s'adapter des projections axiales, ici en forme d'extensions cylindriques, respectivement 2, 3, 4 qui sont destinées à venir s'appuyer le long des génératrices cylindriques de la carcasse 5 en tirets. Dans un mode de réalisation préféré, les projections cylindriques 2,4 constituent des arcs de cylindre qui sont séparés par des ouvertures respectivement 6, 7 et 8 qui sont réparties de manière déséquilibrée des positions angulaires par rapport au centre de la platine de forme générale cylindrique. Au centre du plateau de la platine 1 est réalisé un alésage 9 à travers lequel sera disposé le collecteur 10. Alignés sur l'axe 12 se trouvent deux balais respectivement 12 à gauche et 13 à droite qui coulissent dans des rainures respectivement 14 à gauche et 15 à droite. Les charbons 12 et 13 sont en contact en permanence contre le collecteur quand celui-ci est installé et sont poussés vers celui-ci par des ressorts respectivement 16 à gauche et 17 à droite. Les ressorts 16 et 17 sont constitués par des ressorts spirales qui sont constitués par un ensemble de spires formant cylindre respectivement 18 et 19 dont une première extrémité respectivement 20 ou 21 est fixée dans un trou ménagé sur une colonnette respectivement 22 et 23 et une seconde extrémité respectivement 24 et 25 qui constituent chacune un bras qui vient appuyer sur l'extrémité libre du charbon en regard 12 ou 13. A la figure 1, on a aussi représenté, des trous respectivement 30 à 33 qui permettent la connection électrique ainsi que la fixation mécanique de divers composants électriques prévus sur la platine et qui sont notamment un contacteur et des fusibles. La carcasse 5 présente des butées respectivement 40, 41, 42 et 43 qui sont disposées sur la paroi en regard de la carcasse 5. Les butées sont configurées de façon d'une part, à permettre un placement en position convenable le long de l'axe du rotor de la platine par rapport au collecteur et d'autre part, de façon à permettre une orientation convenable de la platine porte- charbons par rapport à l'axe électrique ou magnétique du moteur électrique. Chaque butée présente une face qui est en contact avec le plateau de la platine porte-charbons, près de sa périphérie, sur la face qui est vue à la figure 1. Elle présente aussi des flancs qui viennent en contact avec les bords en regard des projections axiales 2,3,4. Ces flancs des butées maintiennent l'orientation angulaire de la platine porte-charbons relativement à l'axe du moteur électrique (l'axe du rotor) pendant la durée de vie du moteur. De plus, grace à la disposition déséquilibrée des trois projections axiales 2,3,4, on dispose d'un moyen de détrompage lors de l'introduction de la platine par l'ouverture de la carcasse du moteur. Les faces de contact précitées des quatre butées 40 à 43 définissent le plan dans lequel est placée la platine porte-charbons et ce plan est placé par rapport à la place que prendra le collecteur du rotor après montage. Les butées peuvent être constituées par des plaques métalliques collées ou soudées sur la face concernée de la carcasse 2. Elles peuvent aussi, selon les cas, être obtenues de moulage. Dans d'autres modes de réalisations, on les produit par emboutissage local à l'aide d'un poinçon depuis l'autre face de la carcasse, en particulier avant le roulage de la tôle qui constitue la carcasse cylindrique 2. La butée peut aussi prendre l'aspect d'une languette dont le bord libre constitue la face de contact de la butée avec la platine. Dans un mode de réalisation, les quatre butées -43 sont disposées de manière symétrique par rapport à l'axe 11 et à son axe perpendiculaire, tandis que les secteurs cylindrique 2-4, sur la platine ne sont pas répartis également dans les quatres quadrants. De ce fait, on dispose non seulement d'un moyen d'orientation de la platine, mais aussi d'un moyen de détrompage pour ne pas disposer la platine avec une erreur de 90 . On remarque enfin que les bras d'extrémité 24 et des ressorts s'engagent sous des doigts de guidage respectivement 50 à gauche et 51 à droite qui sont montés sur la platine parallèlement à la direction des charbons. De ce fait, lors de la durée de vie des charbons o leur longueur se réduit, le bras de ressort est toujours guidé par le doigt de guidage correspondant même en cas de vibrations ou de chocs. A la figure 2, on a représenté une coupe selon la ligne A de la figure 1 qui passe par l'axe de symétrie des colonnettes 22 et 23. A la figure 2, on reconnaît en coupe les projections cylindriques 2 et 4 qui se raccordent au plateau 1 de la platine. On remarque aussi les demi-colonnettes 22a, 23a qui sont tronquées de façon à permettre le blocage du retour 20 de l'extrémité libre du ressort spirale 18 ou ou 19 en rotation quand on exerce une force sur l'autre bras libre du ressort. L'autre demi-colonnette est visible sur la figure 1 pour chaque colonnette 22,23. Selon le second aspect de l'invention, on remarque que dans la disposition de la figure 1, les moyens de rappel des charbons sont disposés du même côté de l'axe de symétrie des charbons 11. De ce fait, l'un 18 des ressorts pousse de la gauche vers la droite tandis que l'autre ressort 19 doit pousser de la droite vers la gauche par rapport à l'axe 11. De ce fait, il faut, si on conserve la symétrie par rapport à l'axe perpendiculaire à l'axe 11, disposer de deux ressorts 18 et 19 dont les sens d'enroulement soient opposés l'un par rapport à l'autre. De ce fait, les accrochages ne sont plus symétriques et il faut absolument personnaliser chaque côté d'accrochage de façon à garantir un bon montage des ressorts. Cette opération exige que l'opérateur de montage surveille le placement des bons ressorts aux bons endroits ce qui est coûteux en temps. Pour porter remède à cet inconvénient, l'invention propose de disposer les deux ressorts symétriquement aussi par rapport au plan occupé par le plateau 1 de la platine porte-charbons. De ce fait, on a représenté le premier ressort 18 sur la face supérieure du plateau, tandis que le second ressort à droite 19 a été installé dans une cuvette 53 creusée à l'intérieur du plateau 1 de façon à ce que le ressort 19 voit son extrémité de sortie 25 dans le même plan mais à droite que l'extrémité 24 du ressort 18 qui est à gauche. De ce fait, les deux ressorts exercent des rappels des charbons dans le sens convenable. A la figure 3, on a représenté une vue en perspective de la platine représentée aux figures 1 et 2. Les mêmes éléments portent les mêmes numéros de références et ne seront pas décrits plus avant. On remarque sur les figures 2 et 3 que le creusement de la cuvette 53 conduit à une seule épaisseur 54 sur l'autre face du plateau 1 de la platine porte- charbons. A la figure 4, on a représenté une coupe qui a été prise le long d'un axe passant par les doigts 50 et 51. Les doigts 50 et 51 sont constitués par des décrochements respectivement 60 et 61 qui se trouvent placés au-dessus d'ouvertures respectivement 62 et 63. On remarque aussi l'excroissance 54 produite par la cuvette 53 pour placement du ressort 19 sur la colonnette 23. Les doigts 60 et 61 sont obtenus par moulage d'un matériau en plastique isolant. On remarque que les projections 2, 3, 4 apportent une protection mécanique lors du montage à l'égard des tresses de connexion non représentées qui relient électriquement le charbon aux dipositifs électriques montés sur la platine porte-charbons. En effet, la tresse de connexion doit être suffisamment longue de façon à admettre le déplacement lors de sa durée de vie du charbon dans son logement. De ce fait, lors de l'introduction, la partie inutilisée de la tresse est importante et forme une boucle qui peut se prendre entre la carcasse et le bord de la platine. La présence des projections axiales 2, 3 et 4 permet d'empêcher ce contact. De plus, la présence des projections axiales 2 à 4 rend plus facile l'introduction de la platine porte- charbons lors du montage dans l'ouverture de la carcasse car elle est alors guidée lors de sa descente dans l'ouverture jusqu'en butée. A cet effet, on peut donner une lègère pendte aux projections axiales qui prennent alors l'aspect de sections de troncs de cône dont le diamètre de l'extrémité libre est plus petit que celui de l'extrémité liée au plateau de la platine. Les projections horizontales peuvent être obtenues par moulage d'un matériau isolant et ayant de bonnes qualités thermiques. Elles peuvent aussi être obtenues par pliage à à partir d'une plaque découpée, d'un matériau convenable. REVENDICATIONS 1) Platine porte-charbons du type comportant au moins deux charbons disposés le long d'un axe (11) et dans lequel les charbons (12,13) sont rappelés contre un collecteur (10) de la machine électrique par des moyens de rappel constitués par des ressorts hélicoïdaux (16,17) disposés d'un même côté par rapport à l'axe (11), caractérisée en ce que les ressorts sont constitués par des spires identiques de même sens d'enroulement, les deux ressorts étant placés de part et d'autre de la surface plane du plateau (1) de la platine porte-charbons de façon à ce que les extrémités (24,25) des ressorts spirales (16,17) appuient sur les charbons dans le sens de l'appui sur le collecteur des deux côtés. 2) Platine selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'un des ressorts est disposé au-dessus de la platine tandis que l'autre ressort (19) est disposé dans une cuvette (53) sous la même surface. 3) Platine selon la revendication 2, caractérisée en ce que les extrémités libres (24,25) des ressorts spiraux (18,19) sont guidées et maintenues en position par des doigts de guidage (50,51). 4) Platine selon la revendication 3, caractérisée en ce que les doigts de guidage (50,51) sont constitués par des extensions (60,61) pratiquées au-dessus d'ouvertures (62,63). ) Machine électrique à collecteur caractérisée en ce qu'elle comporte une platine porte-charbons selon la revendication 1.