Brevet FR2790335A1 — publié le 20000901

MONTAGE PORTE BALAIS POUR MACHINES ELECTRIQUES, TELLES QU'UN DEMARREUR DE VEHICULE AUTOMOBILE La présente invention concerne un montage porte balais, notamment pour démarreur de véhicule automobile. On connait déjà, notamment par FR 2.389.253, un montage porte balais comportant deux pièces fixées l'une sur l'autre au moyen de pattes de verrouillage élastiques. L'une de ces deux pièces est une embase destinée à être rapportée sur un palier, tandis que l'autre est une pièce de guidage qui définit deux cages dans lesquelles les balais sont emprisonnés avec leurs ressorts lorsque ladite pièce de guidage est en place sur l'embase. Pour permettre d'assurer le centrage de ces deux pièces sur le palier, l'embase présente plusieurs orifices destinés à recevoir des pions de centrage portés par ce palier. En outre, elle est traversée par un moyeu cylindrique à l'intérieur duquel est reçu un élément annulaire appelé "coussinet" qui est destiné à assurer le guidage en rotation de l'arbre de la machine. Comme on l'aura compris, un tel montage pose un problème d'étanchéité et nécessite de prévoir entre l'embase et le palier des moyens particuliers pour éviter toute pénétration d'eau à l'intérieur de ce dernier. On connaît également, notamment par FR 2.536.602 un palier en matière plastique qui porte des cages de guidage qui sont d'une pièce avec ledit palier et qui sont moulées avec celui-ci. Toutefois, avec un tel palier, la mise en place des balais et de leurs ressorts dans les cages de guidage s'avère délicate, car il faut réaliser en même temps le montage du palier sur la carcasse, le montage des balais et des ressorts à l'intérieur de leurs cages, le centrage de l'ensemble par rapport à la carcasse de la machine électrique et à l'arbre de l'induit. En outre, cette solution n'est pas mécaniquement satisfaisante, car le palier moulé a tendance à se déformer sous l'effort des tirants qui assurent sa fixation à la carcasse. Le fluage dû à la température ambiante aggrave ce phénomène. Un but de l'invention est de palier les inconvénients des montages porte balais connus à ce jour et de proposer un montage étanche, d'une grande simplicité de réalisation et d'un nombre de pièces réduit. Elle propose à cet effet un montage porte balais pour machine électrique comportant deux pièces rapportées l'une sur l'autre, I'une qui présente plusieurs cages de guidage qui reçoivent chacune un balai et un ressort, I'autre qui constitue une pièce formant embase qui comporte des moyens permettant son assemblage sur un palier métallique, la pièce formant embase comportant un moyeu recevant un élément annulaire destiné à assurer le guidage en rotation de l'arbre de la machine, caractérisé en ce que le moyeu est fermé à son extrémité destinée à être opposée à l'arbre de la machine, la pièce formant embase étant apte à assurer par elle-même l'étanchéité par rapport au palier. Avantageusement, la pièce formant embase présente des pions de fixation destinés à traverser des trous complémentaires du palier. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit. Cette description est purement illustrative et non limitative. Elle doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels: - la figure la est une représentation en perspective de la pièce de guidage d'un montage conforme à un mode de réalisation possible de l'invention; * - la figure l b est une représentation en perspective d'une pièce formant embase destinée à être assemblée sur la pièce de guidage de la figure la; - la figure 2 est une vue de dessus illustrant l'assemblage des pièces des figures l a et 1 b sur un palier de machine électrique; la figure 3 est une vue en coupe axiale selon la ligne 111-111 de la figure 2; - la figure 4 est une représentation en perspective éclatée du montage porte balais réalisé avec les différents éléments représentés sur la figure 3; - la figure 5 est une représentation schématique en coupe d'un montage porte balais conforme à un mode de réalisation possible de l'invention. Le montage porte balais illustré sur les figures comporte une pièce de guidage 3 et un socle 4, qui sont destinés à être assemblés sur le palier arrière 5 d'une machine électrique, qui est par exemple un alternateur de véhicule automobile. La pièce de guidage 3 (figure la) comporte quatre cages de guidage 3c qui sont moulées d'une pièce avec un corps central 3d de forme générale cylindrique. Chaque cage de guidage 3c est de section de forme générale trapézoïdale et est destinée à recevoir un balai 1, ainsi qu'un ressort 7. Cette pièce de guidage 3 est réalisée par moulage en une matière qui est électriquement isolante et qui est choisie pour résister aux températures de fonctionnement élevées des balais 1. La matière de la pièce 3 est par exemple une résine thermodurcissable. Le socle 4 (figure lb) présente une partie principale de forme générale plate qui définit l'embase E sur laquelle la pièce 3 est destinée à venir en appui. Sur sa face destinée à recevoir ladite pièce 3, cette embase E porte deux pattes 4a de verrouillage élastique qui se terminent par des crochets destinés à coopérer avec des ergots complémentaires que présente extérieurement le corps central 3d de la pièce 3. Elle porte également des pions de centrage 4g destinés à coopérer avec des orifices complémentaires 3b que présente la pièce 3. En outre, I'embase du socle 4 présente des rainures annulaires 4f qui sont destinées à permettre le centrage des ressorts 7 et qui sont destinées à recevoir ceux-ci à leur extrémité opposée aux balais 1. Le socle 4 comporte également un moyeu cylindrique 4h qui est destiné à être reçu dans le corps central 3b lorsque la pièce de guidage 3 est en place sur le socle 4. Le socle 4 est réalisé par moulage en une matière électriquement isolante. Cette matière est par exemple de type thermoplastique et est choisie de façon à permettre une élasticité suffisante pour les pattes de fixation 4a. Un coussinet 9 annulaire est emmanché à force à l'intérieur du moyeu 4h. Ce coussinet 9 est destiné à assurer la rotation de l'arbre de la machine électrique par rapport au palier 5 et est en un matériau de friction du type bronze ou équivalent. La friction entre ce coussinet 9 et le moyeu 4h est suffisante pour empêcher la rotation de ce coussinet 9 par rapport au socle 4. Cette liaison entre le moyeu 4h et le coussinet 9 peut en outre être renforcée par le choix, pour le moyeu 4h et ledit coussinet 9, de formes complémentaires s'opposant à toute rotation de l'un par rapport à l'autre. A l'intérieur du moyeu 4h, ce coussinet 9 est en butée contre un épaulement 4b que présente ledit moyeu 4h. Il est en outre empêché de sortir dudit moyeu par une paroi en retour qui ferme partiellement le corps central 3b à son extrémité opposée à l'embase E du socle 4 et qui, avec l'épaulement 4b, empêche tout déplacement axial du coussinet 9. Sur les figures, le palier 5 a été représenté sous la forme d'un palier plat. D'autres types de paliers pourraient bien entendu également être envisagés et notamment des paliers de forme en cloche. Le palier 5 comporte deux oreilles 5a diamétralement opposées qui présentent chacune un orifice 5d destiné à permettre la fixation dudit palier sur la carcasse de la machine électrique, au moyen de tirants (non représentés). Le palier 5 présente en outre, entre ces oreilles 5a et le reste dudit palier 5, un décrochement 5c qui assure le centrage dudit palier 5 sur la carcasse. Par ailleurs, le socle 4 présente sur sa face directement en regard du palier 5 au moins une proéminence 4c destinée à être reçue dans une alvéole complémentaire 5b que présente ledit palier 5. Cette alvéole 5b n'est pas debouchante afin que le palier soit étanche. Dans l'exemple illustré sur les figures, cette proéminence 4c est une proéminence centrale et est constituée par la paroi qui ferme le moyeu 4h. Le socle 4 comporte en outre, du même côté, des tétons 4d reçus dans des trous aménagés dans le palier 5. Ces tétons 4d sont destinés à être rivetés à chaud ou par ultrasons une fois que le socle 4 est en place sur le palier 5. Ce rivetage confère une excellente étanchéité à l'ensemble. D'autres systèmes d'assemblages peuvent bien entendu être envisagés. Le socle 4 reçoit à l'intérieur de son moyeu 4h, entre le fond que constitue la proéminence centrale 4c et le coussinet 9, un élément 8 sur lequel l'arbre d'induit 11 est destiné à venir en butée axiale. Cet élément 8 est par exemple une bille qui est emmanchée dans le socle 4 et qui est maintenue par friction dans celui-ci. En jouant sur la force exercée sur ladite bille 8 lors de son emmanchement, on règle sa position en fonction de la longueur du bout d'arbre 11 de façon à avoir, après assemblage du démarreur, un jeu axial d'induit de valeur réduite. Dans d'autres modes de réalisation, on peut remplacer la bille sphérique par une pièce d'une autre géométrie emmanchée dans le socle. En variante encore, cette butée peut être réalisée par une forme venue de moulage avec le socle. Egalement, sur sa face qui reçoit la pièce de guidage 3, le socle 4 comporte des pattes 4e (figures l b et 2) en forme de crochet qui sont destinées à servir de structure de maintien pour les éléments filaires la destinés à relier deux des balais à la masse, avant que ces éléments filaires ne soient soudés sur le palier 5. Le socle 4 porte en outre un élément passe-fil 6 en une matière isolante souple (plastique par exemple). Cet élément passe-fil 6 est destiné à traverser la carcasse C de la machine électrique pour assurer la connexion à une borne d'alimentation positive des deux balais qui ne sont pas à la masse. Cet élément passe-fil est comprimé entre le palier 5 et la carcasse, réalisant ainsi une bonne étanchéité. L'assemblage des éléments qui viennent d'être décrits se fait de la façon suivante. Les deux balais positifs 1 sont préalablement soudés sur l'élément de connexion qui est destiné à être placé dans l'élément passe-fil 6. Ils sont ensuite montés dans les cages de guidage 3c, avec les deux autres balais. Puis, les quatre ressorts de balais 7 sont également introduits dans lesdites cages 3c. Le socle 4, préalablement muni du coussinet 9 et de la bille 8, est assemblé sur la pièce 3, les deux pièces étant maintenues l'une par rapport à l'autre par les pattes de verrouillage élastiques 4a. On obtient ainsi un sous-ensemble monobloc facile à entreposer ou à manipuler dans un atelier de production. Ce sous-ensemble est ensuite monté sur le palier 5 en plaçant les éléments filaires la sous les pattes 4e du socle. Puis on procède au rivetage par les pions 4d. Ensuite, pour maintenir définitivement la pièce 3 sur le socle 4, on effectue le rivetage des pions 4g. Les pattes de fixation 4a n'ont en effet qu'un rôle temporaire et ne sont destinées qu'à faciliter le préassemblage avant les opérations de rivetage. Les extrémités des liaisons la sont ensuite soudées électriquement sur le palier métallique 5 et le passe-fil 6 est mis en place. Enfin, le palier complet est monté sur l'extrémité de l'arbre 11 et la carcasse C. Des tirants passant par les oreilles 5a du palier 5 permettent la fixation de celui-ci sur le moteur et mettent en compression le passe-fil 6, ce qui assure l'étanchéité et l'isolation de la liaison électrique. Comme on l'aura compris, un tel montage présente de nombreux avantages. Il est facile à assembler sur le démarreur. Notamment, les pièces 3 et 4 peuvent être assemblées avec les balais 1, les ressorts 7, les connexions, le palier 5, le passe-fil 6, le coussinet 9 et la butée d'induit 8 indépendamment du reste du démarreur. Egalement, les différents éléments de ce sous-ensemble sont aptes à être assemblés entre eux de manière simple, sans pièces additionnelles de fixation. Il en résulte une réduction des coûts. En outre, le montage qui vient d'être décrit assure de lui-même I'étanchéité de la partie arrière de la machine électrique, et ce sans qu'aucune pièce supplémentaire spécifique ne soit nécessaire. REVENDICATIONS 1. Montage porte balais pour machine électrique comportant deux pièces (3, 4) rapportées l'une sur l'autre, I'une (3) qui présente plusieurs cages de guidage (3c) qui reçoivent chacune un balai (1) et un ressort (7), l'autre (4) qui constitue une pièce formant embase qui comporte des moyens permettant son assemblage sur un palier métallique (5), la pièce (4) formant embase comportant un moyeu (4h) recevant un élément annulaire (9) destiné à assurer le guidage en rotation de l'arbre de la machine, caractérisé en ce que le moyeu (4h) est fermé à son extrémité destinée à être opposée à l'arbre de la machine, la pièce (4) formant embase étant apte à assurer par elle-même l'étanchéité par rapport au palier. 2. Montage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce (4) formant embase présente des pions de fixation (4d) destinés à traverser des trous complémentaires du palier (5). 3. Montage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les pions de fixation (4d) sont rivetés sur le palier (5). 4. Montage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément annulaire (9) destiné à assurer le guidage en rotation de I'arbre de la machine est au moins partiellement maintenu par friction dans le moyeu. 5. Montage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyeu (4h) présente un épaulement interne (4b) formant butée pour l'élément annulaire destiné à assurer le guidage en rotation de l'arbre de la machine. 6. Montage selon la revendication 5, caractérisé en ce que la pièce (3) qui porte les cages de guidage porte un corps central cylindrique qui coiffe le moyeu et qui est partiellement fermé par une paroi en retour qui, avec l'épaulement interne, empêche tout déplacement axial de l'élément annulaire destiné à assurer le guidage en rotation de l'arbre de la machine. 7. Montage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pièce formant embase porte au moins une proéminence (4c) de centrage destinée à être reçue dans une alvéole complémentaire non débouchante (5b) que présente le palier (5). 8. Montage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un élément (8) de butée axiale est maintenu par friction à l'intérieur du moyeu (4h). 9. Montage selon la revendication précédente, caractérisé en ce que cet élément de butée axiale (8) est une bille. 10. Montage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pièce formant embase comporte des pattes en forme de crochet destinées à recevoir un élément filaire destiné à relier un balai à la masse.