Brevet FR2725831A1 — publié le 19960419

BALAI DE CONTACT ELECTRIQUE DESTINE A SE DEPLACER SUR UNE PISTE ELECTRIQUE CONJUGUEE La présente invention se rapporte à un balai de contact électrique destiné à se déplacer sur une piste électrique conjuguée et faisant par exemple partie d ' un système à commutation tel qu'un programmateur pour équipement électroménager. un système de pilotage de motorisation de mouvement ( par exemple un lève-vitre électrique pour véhicule automobile, un essuie-glace pour véhicule, un siège à réglage électrique, un système électrique de verrouillage de porte ), un équipement d'asservissement de position, etc I1 est bien connu d'utiliser, dans ces systèmes à commutation, des pistes électriques constituées par une ou plusieurs pistes conductrices, par exemple imprimées ou surmoulées en continu, qui sont rapportées sur un support isolant et généralement rigide. Un ou plusieurs balais de contact métalliques, généralement portés par des lames métalliques et élastiques, se déplacent alors sur ces pistes conductrices et ce support isolant, ce qui entraine en général une commutation électrique lorsqu'un balai de contact passe de la piste conductrice au support isolant et vice-versa. A titre d'illustration peut être cité le Brevet Français NO 77 02340 (publié sous le NO 2.378.307) qui décrit un programmateur équipé de balais frottants portés chacun par une lame métallique souple ou élastique. Les balais de contact électriques qui sont utilisés dans ces systèmes à commutation connus sont des balais frottants, de formes diverses et dont l'inconvénient majeur est d ' être sujets à usure, ce qui les rend pratiquement inutilisables pour certaines applications où une grande précision et une grande fiabilité de chaque commutation sont indispensables. Tel est le cas en particulier pour tout système d'asservissement permettant de déterminer un couple en fonction d'un comptage ou d'une comparaison entre deux comptages associés. La précision demandée à de tels systèmes ne tolérant aucun défaut de comptage, que ce soit par encrassement du contact ou usure, une dégradation de cette fonction peut avoir de graves conséquences. Un autre inconvénient de ces contacts électriques frottants de 1 'art connu est leur encrassement rapide qui risque d'être la cause de mauvais contacts particulièrement dommageables pour le fonctionnement du dispositif à commutation auquel ces contacts frottants sont associés. A titre d'illustration, un exemple de contact frottant selon 1 ' art connu est représenté en coupe verticale et longitudinale sur la figure 2 jointe, tandis qu'une petite portion du dispositif à commutation qui est associé à ce contact frottant est représentée en perspective sur la figure 1 jointe. En se référant donc à ces figures 1 et 2, la référence 1 désigne un disque isolant qui est ici supposé fixe en position et qui porte une piste métallique 2, ici en forme de couronne annulaire hérissée de dents 3 régulièrement espacées. Cette piste métallique est par exemple réalisée par surmoulage, et elle est en fait en très légère surépaisseur (quelques microns par exemple ) par rapport à la surface supérieure plane du disque isolant 1. Elle peut aussi être réalisée par une technique d'impression, circuit imprimé ou autre. Un contact ou balai frottant 4, composé ici d'un demicylindre métallique, se déplace dans un sens ou dans 1 'autre sur le disque 1 et sur la piste 2,3. Ce balai 4 est soudé sous un support métallique élastique 5 qui est concentrique au disque fixe 1 et qui se déplace en tournant, dans un sens ou dans l'autre et de manière concentrique à la couronne 2. Des connexions électriques respectives 6 et 7 connectent la piste 2 et le support métallique 5 à un organe électrique ou électronique de traitement tel qu'un compteur d'impulsions ou un microprocesseur. Une connexion électrique est établie tant que le balai 4 est en appui sur une dent 3 de la piste 2, ce qui ferme un circuit électrique associé, et cette connexion est coupée lorsque ce balai 4 a quitté physiquement et électriquement cette dent 3 pour venir s 'appuyer uniquement sur le disque isolant 1, ou plus précisément sur l'intervalle isolant compris entre deux dents conductrices successives 3. On passe ainsi par exemple d'un premier niveau logique "1" à l'autre niveau logique "0", ces transitions successives engendrant un train d'impulsions électriques ou d ' états logiques qui sont traités par le microprocesseur ou le compteur associé. Au cours de ce fonctionnement, l'usure du contact semicirculaire 4 est pratiquement inévitable. Pour fixer les idées, et à titre d 'exemple, trois lignes d 'usure possibles ont été dessinées en traits mixtes sur la figure 2. Dans un premier cas, le support élastique 5 est supposé suffisamment rigide, malgré son élasticité, pour ne pas basculer, lorsqu'il tourne dans un sens ou dans l'autre, vers le bas dans le sens du mouvement et donc pour rester alors parallèle au disque 1. Dans un tel cas où l'axe du balai reste perpendiculaire au plan du disque 1, 1 'usure du balai 4 s' effectue, par frottement, selon un plan parallèle à celui (supposé ici horizontal) de ce disque 1, la surface d'usure alors obtenue étant, au bout d'un certain temps de fonctionnement, la surface horizontale 8 dessinée en traits mixtes sur la figure 2. On constate alors que le contact électrique ne se fait plus sur la génératrice inférieure du demi-cylindre 4, mais sur toute la surface 8. La prise de contact électrique avec la dent 3 s' effectue alors plus tot que précédemment, et ce contact électrique est rompu plus tard que précédemment. I1 y a par suite modification du rapport cyclique des impulsions, ce qui fausse la mesure et peut entrainer des commandes erronées. Par ailleurs, une usure importante des contacts peut être cause de court-circuits entre les dents. Dans un autre cas, le support métallique 5 est supposé très souple, ce qui est souvent le cas. Le balai semicylindrique 4 bascule alors naturellement vers l'avant dans le sens du basculement naturel de son support 5, comme indiqué par les flèches sur la figure 2 (flèches en traits pleins lorsque le support 5 se déplace vers la gauche, flèches en traits mixtes lorsque le support 5 se déplace vers la droite). S'agissant d'un lève-vitres, le mouvement général du support 5 s'effectue dans un premier sens (vers la gauche par exemple) lorsque la vitre monte, et dans le sens opposé (vers la droite dans cet exemple) lorsque la vitre descend. A la montée, l'usure du demi-cylindre 4 va alors se réaliser selon la surface dessinée en traits mixtes 9, tandis qu'â la descente elle va se réaliser selon l'autre surface 10. Au bout d'un certain temps de fonctionnement, le balai 4 se transforme alors en une lame à arète effilée 11 qui va venir abraser la piste métallique 2 jusqu a en supprimer totalement ou partiellement les dents 3. L'invention vise, au moins en partie, à remédier à ces divers inconvénients. Elle se rapporte à cet effet à un balai de contact électrique destiné à se déplacer sur une piste électrique conjuguée qui présente des parties conductrices et des parties non-conductrices, ce balai de contact étant porté par un support métallique élastique et étant caractérisé en ce qu' il est composé d'une bille métallique de contact et d'appui sur ladite piste, cette bille étant sertie dans un fût métallique à la manière d'une bille de crayon à bille, ce fût métallique étant d'un métal différent de celui de la bille et étant lui-même fixé sur ledit support métallique élastique. De toute façon, l'invention sera bien comprise, et ses avantages et autres caractéristiques ressortiront, lors de la description suivante d'un exemple non-limitatif de réalisation, en référence au dessin schématique annexé dans lequel Figure 3, qui est similaire à la figure 1 précédemment décrite pour commenter l'état de l'art, représente schématiquement le balai de l'invention en place sur un dispositif de commutation. Figure 4 est une vue, similaire à Figure 2, qui représente en coupe verticale et longitudinale le balai selon Figure 3 mis en place sur ce dispositif de commutation. Figure 5 montre ce même balai avant sa mise en place et soudure sur son support métallique récepteur. Figure 6 est une vue semblable à Figure 5, et montrant comment ce même balai peut ne pas être soudé, mais riveté, sur ce meme support récepteur. Figure 7 est une vue semblable à Figures 5 et 6, et montrant comment ce balai peut etre fixé par chassage et auto-clipsage dans un orifice du support, préalablement découpé comme le montre, en vue de dessus, la Figure 8. Figure 9 est une vue semblable à Figures 5, 6, et 7, et montrant comment ce balai peut, si ledit support est assez épais, être fixé par simple chassage dans un orifice préalablement percé en conséquence dans ce support. En se référant aux figures 3 à 5, cette réalisation diffère de celle selon les figures 1 et 2 précédemment décrites par le fait que le contact frottant 4 y est remplacé par un contact roulant 12 en forme globale de tête de crayon à bille. Ce nouveau balai de contact 12 se compose alors d'une bille métallique 13, par exemple en Carbure de Tungstène, qui est sertie dans un fût 14 à pointe tronconique, ce fût étant en métal différent de celui de la bille 13, tel que le laiton par exemple. Un canal axial 15 traverse le fût 14 jusqu'à la bille 13, afin de pouvoir en particulier y introduire éventuellement une goutte de liquide de lubrification électriquement conducteur: ce canal est d'un diamètre suffisamment large en conséquence. La bille est avantageusement choisie d 'un métal différent de celui dont sont ordinairement composées les pistes conductrices telle que la piste 2. Dans ce premier exemple de réalisation, le balai de contact 12 est, au montage, d'abord introduit (Figure 5) dans un orifice conjugué 16 du support métallique élastique 5, puis est soudé (Figure 4) sur ce support 5 au moyen d'un cordon de soudure 17. Le contact de la bille 13 sur la piste conductrice 2,3 s'effectue alors toujours en un seul point, et sans pratiquement aucune usure du fait que la bille tourne quelle que soit la direction de son déplacement. Ce contact s ' effectue de même façon, que le balai 12 soit d'axe perpendiculaire au plan de la piste conductrice 2,3 et de son support 1, ou qu'il soit incliné dans n'importe quel sens par rapport à ce plan comme expliqué auparavant en référence aux figures 1 et 2. A noter que ce dernier résultat est obtenu même si, selon une autre forme possible de réalisation de l'invention, la bille 13 est sertie assez fermement pour ne pas pouvoir tourner dans son fût récepteur 14, le contact étant alors réalisé par une bille non-rotative dans cette réalisation simplifiée. Le diamètre de la bille 13 est par exemple compris entre 0,2 et 2mm. Il est par exemple avantageusement égal à 0,4mm environ, le balai de contact 12 étant finalement pratiquement identique à une pointe de crayon-bille, à bille préférentiellement fine. A noter également que, dans le cas préférentiel présentement décrit où la bille 13 est rotative, cette dernière présente aussi l ' avantage d 'être auto-nettoyante. La liaison entre le fût 14 et la bille 13 peut être sèche, lubrifiée, ou auto-lubrifiée. Comme il va de soi, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation qui vient d'être décrit. C'est ainsi par exemple que le fût 14, et donc le balai de contact 12, peut être monté d'autre façon sur son support élastique 5 il peut être riveté selon Figure 6 il peut etre fixé par chas sage et auto-clipsage ("self locking"), selon Figures 7 et 8, dans un orifice adapté 16 du support 5 il peut aussi être simplement fixé par chassage, selon Figure 9, si le support 5 est suffisamment épais, dans un orifice simple 16 de ce support. REVENDICATIONS 1. Balai de contact électrique destiné à se déplacer sur une piste électrique conjuguée qui présente des parties conductrices (2,3) et des parties non-conductrices (1), ce balai de contact étant porté par un support métallique élastique (5), caractérisé en ce qu'il est composé d'une bille métallique (13) de contact et d'appui sur ladite piste (1,2,3), cette bille (13) étant sertie dans un fût métallique (14) à la manière d'une bille de crayon à bille, ce fût métallique (14) étant d'un métal différent de celui de la bille (13) et étant lui-meme fixé sur ledit support métallique élastique (5). 2. Balai de contact électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il a la même allure que celle d ' une pointe de crayon à bille. 3. Balai de contact selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est monté par soudure (17) sur ledit support métallique élastique (5). 4. Balai de contact selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est monté par chassage dans un orifice adapté (16) dudit support métallique élastique (5) 5. Balai de contact selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est monté par rivetage sur ledit support métallique élastique (5). 6. Balai de contact selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le fût (14) est percé, jusqu'à la bille (13), d'un canal axial (15). 7. Balai de contact selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la bille (13) est montée rotative dans son fût récepteur (14). 8. Balai de contact selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite bille (13) est auto-lubrifiée. 9. Balai de contact selon la revendication 6, caractérisé en ce que le diamètre dudit canal axial (15) est prévu suffisamment large pour que l'on puisse y introduire un liquide de lubrification de ladite bille (13). 10. Balai de contact selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la bille (13) est montée non-rotative dans son fût récepteur (14).