Brevet FR2729800A1 — publié le 19960726

" Moteur à collecteur associé à un dispositif de nettoyage pour éliminer une couche d'oxyde sur la surface du collec- teur a. Etat de la technique: L'invention a pour objet un moteur à collecteur, servant notamment à entraîner des pompes à carburant dans des installations d'injection de moteur à combustion in- terne comportant un moteur à collecteur, servant en parti- culier à entraîner la pompe d'une installation d'alimentation en carburant d'un moteur à combustion in- terne, comportant un collecteur fixe sur l'arbre d'un rotor ainsi qu'au moins une paire de balais en charbon, fixes par rapport au collecteur et appliqués sur celui-ci par des ressorts, les balais de chaque paire étant reliés respecti- vement aux pôles d'une tension continue. De tels moteurs à collecteur servent par exemple à entraîner des pompes de refoulement utilisées dans les installations d'injection de carburant alimentant des mo- teurs à combustion interne, le carburant (essence ou ga- soil) étant refoulé vers le moteur à partir d'un réservoir. Le moteur à collecteur est réalisé avec la pompe qu'il en- traîne comme une unité de construction et est incorporé au réservoir de carburant (cf. DE 41 25 282 Ai). Dans les moteurs à collecteur, un problème fonda- mental est l'usure des balais et du collecteur qui a pour effet de réduire la durée de vie du moteur. La cause de cette usure est la formation d'épaisses couches d'oxyde à la surface du collecteur, portant atteinte au passage du courant du balai au collecteur. Cette formation d'oxyde est considérablement accrue en atmosphère agressive ou du fait de la présence de carburant dans l'ambiance du collecteur. Avantages de l'invention: Le moteur à collecteur selon l'invention est ca- ractérisé en ce qu'au collecteur est associé un dispositif de nettoyage qui, pendant le mouvement du collecteur pro- duit l'abrasion partielle de la couche d'oxyde qui se forme à la surface de ce collecteur, et a par contre l'avantage que le dispositif de nettoyage maintient propre en perma- nence la surface de collecteur et assure ainsi une bonne transmission du courant entre les balais et le collecteur. L'effet de nettoyage est réglé de manière que la couche d'oxyde ne soit pas entièrement éliminée mais soit mainte- nue à un niveau minimal. Simplement, on empêche cette cou- che de dépasser une épaisseur donnée. Le dispositif de nettoyage selon l'invention veille à ce qu'il n'apparaisse pas des tensions de contact différentes, ainsi que des taux d'usure différents sur les balais en charbon, de sorte qu'on atteint globalement une plus longue durée de vie de l'ensemble de transmission de courant "collecteur et ba- lais". De plus, les pertes de puissance du moteur se trou- vent réduites et le rendement amélioré. D'autres améliorations sont caractérisées en ce que: - le dispositif de nettoyage comprend un élément glissant sur la surface externe du collecteur, monté fixe- ment par rapport au collecteur et par rapport au sens de rotation de celui-ci, entre les balais, de préférence en amont du balai relié au pôle plus; - l'élément abrasif est un pinceau dont la touffe a un caractère abrasif; - l'élément abrasif est un balai de nettoyage ap- pliqué sur le collecteur par un ressort de balai; - le balai de nettoyage est fait d'un charbon à teneur élevée en cuivre; - le dispositif de nettoyage est intégré à au moins un balai en charbon; - pour réaliser le dispositif de nettoyage, un des balais en charbon est fait d'un matériau fortement abrasif vis-à-vis de la couche d'oxyde, tandis que l'autre balai est fait d'un matériau peu ou pas abrasif vis-à-vis de cette couche (donc avec peu ou pas d'effet de net- toyage); - le matériau du balai à fort effet de nettoyage est un mélange contenant 20 à 30 % de cuivre; - pour réaliser le dispositif de nettoyage, les deux balais en charbon sont faits du même matériau à pou- voir abrasif faible ou nul vis-à-vis de la couche d'oxyde (donc avec peu ou pas d'effet de nettoyage), tandis que de préférence le balai relié au pôle plus, porte, sur son bord situé en aval par rapport au sens de rotation de collecteur une couche d'un matériau à fort pouvoir abrasif vis-à-vis de la couche d'oxyde (effet de nettoyage élevé); - la couche de matériau à fort pouvoir de net- toyage présente une teneur en cuivre de 20 à 30 % et est montée de préférence sur le côté du balai en charbon. Dans les différentes formes de réalisation propo- sées du dispositif de nettoyage, l'effet de nettoyage est adaptée à la polarité des balais et on obtient ainsi une durée de vie optimale des balais et du collecteur. Dessins: L'invention est décrite plus en détail ci-après, en regard des dessins annexés représentant des exemples de réalisation: - la figure 1 est une vue en plan et, avec coupe partielle, d'un moteur à collecteur, montrant le collecteur et le porte-balais, - la figure 2 est une vue analogue à la figure 1, d'un autre exemple de réalisation. Description des exemples de réalisation: Le collecteur 10, appartenant à un moteur, que montre la figure 1, est, de manière connue, fixé sur l'ar- bre 11 du rotor à enroulement, tournant à l'intérieur du stator du moteur. Le collecteur 10 est de manière connue fait d'une pluralité de lamelles isolées entre elles, une paire de lamelles étant reliée à une spire de l'enroulement rotorique. Sur le boîtier de moteur, non représenté, dans lequel est logé le stator, est fixé un porte-balais 12, qui peut par exemple être constitué d'une plaque en matière plastique recouvrant frontalement le boîtier et traversée par l'arbre 11 du rotor. Le porte-balais 12 comprend deux guides creux 13, 14 recevant les balais et fixés en posi- tion diamétrale par rapport au collecteur 10, les axes lon- gitudinaux de ces guides 13, 14 étant orientés radialement par rapport au collecteur 10. Dans chaque guide 13, 14 se trouve un balai en charbon 15 et 16 respectivement, pouvant coulisser axialement. Ces balais sont poussés par les ex- trémités recourbées 151 et 161 de ressorts 17 et 18 péné- trant dans les guides, vers la périphérie du collecteur 10 o ils viennent s'appliquer sur les lamelles. Chaque res- sort 17 ou 18 est du type à épingle enroulée, montée sur une douille 19 ou 20 faisant partie du porte-balais 12 et dont une branche s'appuie sur un pion 21 ou 22 faisant par- tie du porte-balais tandis que l'autre s'appuie sur la face arrière 152 ou 162 du balai en charbon 15 ou 16. Chaque guide de balai 13 ou 14 présente, dans sa paroi latérale en regard de la douille 19 ou 20, une fente 23 ou 24 permet- tant à la branche du ressort 17 ou 18 de pénétrer à l'inté- rieur du guide 13 ou 14. Chaque balai 15 ou 16 porte un fil de raccordement 23 ou 24 le reliant à une borne d'une source à tension continue, à savoir le balai 13 au pôle né- gatif et le balai 14 au pôle positif de cette tension. Le collecteur est équipé d'un dispositif de net- toyage 25 qui, pendant la rotation du collecteur, produit une certaine usure par frottement de la couche d'oxyde qui se forme sur le collecteur, de sorte que cette couche est maintenue constamment à l'état d'un film mince. Une telle couche se forme inévitablement à la surface du collecteur, c'est-à-dire des lamelles, dans une atmosphère agressive; en particulier lorsque le moteur électrique entraîne une pompe à carburant et se trouve ainsi dans une atmosphère contenant du carburant. Le dispositif de nettoyage 25 représenté par la figure 1 agit sur le collecteur 10 entre les deux balais 15 et 16 et, par rapport au sens de rotation du collecteur, en amont du balai 16 relié au pôle plus. Le dispositif 25 com- porte un balai de nettoyage 27 qui, comme les balais en charbon 15, 16 est monté axialement dans un guide creux 28 et appliqué contre la surface du collecteur 10 par un res- sort 29. Comme les ressorts 17 et 18, le ressort 29 est une épingle à deux branches, monté sur une douille 30 faisant partie du porte-balais 12. Une de ses branches pénètre, à travers une fente 31, dans le guide 28 et vient s'appuyer sur la face arrière 272 du balai de nettoyage 27. L'autre branche du ressort 29 s'appuie aussi sur un pion 32 faisant partie du porte-balais. La face frontale 271 du balai 27 présente une forme courbe adaptée à celle du collecteur 10, c'est-à-dire ayant le même rayon que la surface externe du collecteur 10. L'effet de nettoyage attendu du balai 27 est obtenu en réalisant ce balai en charbon présentant une forte teneur en cuivre. Au lieu du balai 27, on peut prévoir, au même en- droit un pinceau fait d'une touffe de poils abrasifs, par exemple en fibres de verre, cette touffe dure étant en pression sur le collecteur. Le moteur à collecteur que montre en coupe la fi- gure 2, selon un autre exemple de réalisation, est identi- que, au dispositif de nettoyage, en ce qui concerne le collecteur 10 et les balais 15, 16, du moteur de la figure 1, de sorte que les mêmes éléments portent les mêmes réfé- rences. Le dispositif de nettoyage 25, ici, n'est plus sé- paré du porte-balais 12, il est intégré au balai de charbon 16'. Les deux balais en charbon 15, 16' sont faits de la même matière qui ne produit pas ou peu d'abrasion de la couche d'oxyde,, de sorte que les balais 15, 16' n'ont pas, ou presque pas, d'effet de nettoyage. Pour réaliser le dis- positif de nettoyage 25, on applique de préférence sur le balai de charbon 16' relié au pôle positif, une couche mé- tallique 33 à fort pouvoir de nettoyage, produisant une abrasion élevée de la couche d'oxyde portée par le collec- teur 10. Cette couche métallique 33 se trouve, par rapport au sens de rotation de collecteur 10 (flèche 26) le long du bord aval du balai 16'. L'effet de nettoyage de cette cou- che 33 est obtenue par exemple grâce à une teneur en cuivre de 20 à 30 %. Selon une autre forme de réalisation de l'inven- tion, on peut renoncer à la couche 33 déposée sur le côté longitudinal du balai en charbon 16 et, à sa place, créer l'effet de nettoyage en prévoyant un balai en charbon, de préférence celui 16' relié au pôle plus, fait d'un matériau exerçant une action abrasive élevée sur la couche d'oxyde donc un nettoyage intense, tandis que le balai en charbon, de préférence celui 15 relié au pôle moins, est fait d'un matériau n'ayant aucune action ou peu d'action abrasive sur la couche d'oxyde et produirait par conséquent un nettoyage nul ou presque. Le nettoyage assuré par le balai en charbon 16' est assuré à nouveau et à titre d'exemple, par une te- neur élevée en cuivre du charbon constituant le balai, soit à 30 % environ. L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits. Ainsi le moteur à collecteur peut avoir plus d'une paire de pôles. Corrélativement, il faut prévoir davantage de balais en charbon, à savoir deux ba- lais par paire de pôles. Le collecteur peut éventuellement être du type à plat comportant des lamelles disposées ra- dialement. Le balai de charbon et le dispositif de balayage s'appuient alors axialement sur le collecteur. R E V E N D I C A T I ONS S ) Moteur à collecteur, servant en particulier à entraîner la pompe d'une installation d'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne, comportant un collecteur (10) fixe sur l'arbre (11) d'un rotor ainsi qu'au moins une paire de balais en charbon (15, 16), fixes par rapport au collecteur (10) et appliqués sur celui-ci par des ressorts (17, 18), les balais de chaque paire étant reliés respectivement aux pôles d'une tension continue, ca- ractérisé en ce qu'au collecteur (10) est associé un dispo- sitif de nettoyage (25) qui, pendant le mouvement du collecteur produit l'abrasion partielle de la couche d'oxyde qui se forme à la surface de ce collecteur. 2 ) Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de nettoyage (25) comprend un élé- ment (27) glissant sur la surface externe du collecteur (10), monté fixement par rapport au collecteur (10) et par rapport au sens de rotation (26) de celui-ci, entre les ba- lais (15, 16), de préférence en amont du balai (16) relié au pôle plus. 3 ) Moteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément abrasif est un pinceau dont la touffe a un caractère abrasif. ) Moteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément abrasif est un balai de nettoyage (27) appliqué sur le collecteur (10) par un ressort de balai (29). ) Moteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le balai de nettoyage (27) est fait d'un charbon à teneur élevée en cuivre. 6 ) Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de nettoyage (25) est intégré à au moins un balai en charbon (16'). 7 ) Moteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que pour réaliser le dispositif de nettoyage, un (16') des balais en charbon est fait d'un matériau forte- ment abrasif vis-à-vis de la couche d'oxyde, tandis que l'autre balai (15) est fait d'un matériau peu ou pas abra- sif vis-à-vis de cette couche (donc avec peu ou pas d'effet de nettoyage). 8 ) Moteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que le matériau du balai (16') à fort effet de net- toyage est un mélange contenant 20 à 30 % de cuivre. 9 ) Moteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que pour réaliser le dispositif de nettoyage, les deux balais en charbon (15, 16') sont faits du même maté- riau à pouvoir abrasif faible ou nul vis-à-vis de la couche d'oxyde (donc avec peu ou pas d'effet de nettoyage), tandis que de préférence le balai (16'), relié au pôle plus, porte, sur son bord situé en aval par rapport au sens de rotation de collecteur (26) une couche (33) d'un matériau à fort pouvoir abrasif vis-à-vis de la couche d'oxyde (effet de nettoyage élevé). ) Moteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que la couche de matériau (33) à fort pouvoir de net- toyage présente une teneur en cuivre de 20 à 30 % et est montée de préférence sur le côté du balai en charbon (16').