Brevet FR2861891A1 — publié le 20050506

Dispositif de contacts d'un contacteur pour démarreur électrique. Domaine technique de l'invention L'invention concerne un contacteur pour démarreur électrique de véhicule automobile, comprenant un dispositif de contacts ayant: - deux éléments de contacts fixes en liaison avec le circuit principal d'alimentation du moteur de démarreur, - un contact mobile en forme de pont à plaquette conductrice coopérant avec 15 des têtes de contact des contacts fixes, - et un électroaimant d'actionnement du contact mobile entre des positions d'ouverture et de fermeture selon une direction sensiblement perpendiculaire au plan dans lequel sont situées les têtes de contact. État de la technique Sur les figures 1 et 2, un contacteur 10 de démarreur électrique du type décrit dans le document FR 2714521, comporte un électroaimant à noyau mobile 12 actionné en translation contre un noyau fixe 24, 26 lors de l'excitation d'une bobine 20, 22 de forme tubulaire. Le contacteur 10 est équipé d'un contact mobile 30 et de deux éléments de contacts fixes 36A, 36B en liaison respectivement avec la batterie, et le moteur électrique du démarreur. La bobine 20, 22 est logée dans un fourreau 18, et l'entrefer 32 entre les deux noyaux 12, 26, est axial. Le contact mobile 30 est constitué par une plaquette en forme de pont réalisé par découpe. Les deux éléments de contacts fixes 36A, 36B sont agencés dans un capot 34 isolant raccordé à la culasse 14, et sont munis chacun d'une tête de contact bombée 40A, 40B montée sur un plot 38A, 38B. Une tige de commande 28 est solidaire de la plaquette du contact mobile 30, et est actionnée par le noyau mobile 12 lors de son attraction contre le noyau fixe 26. La plaquette du contact mobile 30 comporte un orifice central 42 pour le passage de la tige de commande 28, et deux trous 44A, 44B oblongs dont les arêtes entrent en contact avec la tête de contact bombée 40A, 40B en forme de calotte sphérique. Les bords parallèles des deux trous 44A, 44B s'étendent selon des directions perpendiculaires. Chaque trou 44A, 44B délimite avec la tête de contact bombée 40A, 40B correspondante, deux zones de contact ponctuel permettant d'éviter tout risque de défaut de contact dû à un encrassement résultant de la présence de particules de matière isolante. L'orientation des trous 44A, 44B selon deux directions perpendiculaires autorise un léger effet d'oscillation favorisant l'autonettoyage des zones de contact mécanique lors de l'accostage de l'arête des deux trous 44A, 44B oblongs sur la tête de contact bombée 40A, 40B. Cette orientation perpendiculaire des trous 44A, 44B permet d'autre part de compenser les tolérances de fabrication des différents composants du contacteur, de manière à garantir la présence de deux points de contact mécanique et électrique sur chacune des têtes de contact bombées 40A, 40B. Après établissement du contact, la liaison plaquette et tête de contact bombée 40A, 40B est stable. La plaquette doit néanmoins avoir une taille importante dans le sens de la longueur, car la présence aux extrémités opposées des trous 44A, 44B oblongs nécessite une longueur supérieure à l'espacement entre les têtes de contact bombée 40A, 40B. Selon un contacteur connu illustré sur la figure 3, la surface de contact des deux éléments de contacts fixes 36A, 36B, et de la plaquette du contact mobile 30, est totalement plate, et peut éventuellement comporter des stries 37 qui servent à assurer le dégagement de particules isolantes ou à d'une éventuelle couche de givre susceptible de se trouver à l'interface des pièces. Les particules isolantes sont d'autant plus difficiles à évacuer que les surfaces de contact sont usées et les stries estompées. Les arcs électriques qui se produisent lors de la fermeture et de l'ouverture du contact mobile 30 accélèrent d'autre part l'érosion des surfaces de contact, et ont également tendance à y déposer une couche d'oxyde isolante. Même lorsque le contact est établi, l'apparition d'arcs électriques reste possible suite à d'éventuels micro-déplacements de la plaquette par rapport aux contacts fixes 36A, 36B, dus par exemple à des vibrations ou des chocs. Dans le cas d'un contact plat, la liaison plaquette-contacts fixes 36A, 36B en position de fermeture, dispose d'au moins trois degrés de liberté, à savoir des déplacements par rapport à x et y et une rotation par rapport à z. Ces deux défauts peuvent provoquer une augmentation de la résistance de contact, voire un isolement électrique total du contact. Dans un autre contacteur connu représenté sur la figure 4, la plaquette du contact mobile 30 comporte à chaque extrémité une surface inclinée 37A par rapport à la direction de déplacement z. Les têtes des contacts fixes 36A, 36B comportent également une surface inclinée en regard de celle de la plaquette. Le contact sur ces surfaces inclinées favorise un nettoyage mécanique des zones de contact par la composante tangentielle de glissement lors de l'accostage. En position de fermeture, la liaison contact mobile 30 et contacts fixes 36A, 36B est plus stable, puisqu'il ne reste qu'un degré de liberté, à savoir une translation selon l'axe y. Le risque d'apparition des arcs électriques est limité, ce qui réduit l'oxydation et l'usure des surfaces de contact. Le procédé de fabrication de la plaquette est plus coûteux que celui d'un contact plat, car une reprise d'usinage est nécessaire pour obtenir les surfaces inclinées. L'épaisseur de la plaquette doit également être plus importante pour pouvoir contenir ces surfaces. Un autre inconvénient est la nécessité d'orienter convenablement les contacts fixes 36A, 36B et la plaquette au montage, sous peine d'un défaut de qualité très élevé (non-fonctionnement du produit, voire court-circuit permanent...). L'espace réduit ne permet pas toujours de prévoir des détrompeurs efficaces sur les pièces. Le document DE 4301056 décrit un contacteur, dans lequel la plaquette prismatique est remplacée par un tronc de cône centré sur l'axe Z de la direction de déplacement. Les contacts fixes ont une forme tronconique complémentaire, elle-même centrée sur l'axe Z. La plaquette peut ainsi tourner autour de l'axe Z, pour répartir l'usure de contact lors de fonctionnements successifs du contacteur. Cependant cette absence d'immobilisation risque d'engendrer des arcs électriques nuisibles aux performances et à la durabilité du contacteur. Objet de l'invention L'objet de l'invention consiste à réaliser un contacteur électrique pour un démarreur de véhicule automobile, permettant de remédier aux inconvénients précités, et d'assurer une bonne tenue mécanique et électrique du contacteur, et de réduire la résistance de contact dans le temps. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que la plaquette du contact mobile comporte, à chacune des deux extrémités opposées, un évidement à profil rentrant venant en engagement avec une portion de la tête de contact pour créer une zone de contact apte à assurer l'immobilisation angulaire de ladite plaquette en position de fermeture. La zone de contact peut être constituée par une ligne de contact, ou une succession de points de contacts, permettant d'améliorer la tenue mécanique et électrique, avec une réduction dans le temps de la résistance de contact. Selon un mode de réalisation préférentiel, chaque évidement de la plaquette du contact mobile possède un profil curviligne et concave, notamment en arc de cercle. La tête de contact des contacts fixes possède une structure conique, l'angle formé par le cône et la plaquette à un point de contact prédéterminé ayant une pente comprise entre 5 et 80 , et de préférence entre 30 et 60 . La forme des contacts favorise le nettoyage mécanique des surfaces lors de l'accostage qui se fait sans vibrations avec une composante tangentielle. Une fois en appui des têtes de contact, la plaquette est immobilisée en translation et rotation dans toutes les directions x, y et z, ce qui diminue les cas d'apparition d'arcs électriques par mouvement relatif des pièces en contact. Il en résulte une augmentation de la durée du contacteur, et une résistance de contact limitée dans le temps. Selon une variante de réalisation, chaque évidement de la plaquette du contact mobile possède un profil découpé suivant une ligne brisée, notamment en forme de V. Selon une autre variante, la tête de contact des contacts fixes peut présenter une structure bombée, notamment sphérique, ou une structure à plusieurs facettes inclinées. De préférence, chaque évidement débouche aux deux faces planes opposées de la plaquette par des chanfreins, s'étendant chacun sur une distance inférieure à la moitié de l'épaisseur de la plaquette. La présence de ces chanfreins permet de réduire l'échauffement susceptible de se produire au passage du courant après la fermeture du contacteur. Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe d'un contacteur de démarreur selon l'art antérieur, les contacts étant représentés en position de fermeture; o - la figure 2 montre une vue en perspective à échelle agrandie du dispositif de contacts de la figure 1; les figures 3 et 4 représentent des vues identiques de la figure 2, de deux autres dispositifs de contacts selon l'art antérieur; - la figure 5 est une vue schématique en perspective d'un dispositif de 15 contacts selon l'invention; - la figure 6 montre une vue partielle du dispositif de la figure 5 avec la localisation du point de contact de la plaquette avec un contact fixe; - la figure 6A représente une vue dans le plan P de la zone de contact; - les figures 7 à 9 illustrent des variantes de réalisation de la figure 5. Description de modes particuliers de réalisation. En référence aux figures 5, 6 et 6A, la plaquette conductrice du contact mobile 30 du contacteur est conformée selon un pont comportant à chacune de ses extrémités opposées, un évidement 50 présentant un profil curviligne, notamment en arc de cercle. Chaque contact fixe 36A, 36B comporte une embase 51 en forme de plot sensiblement rectangulaire, ladite embase étant surmontée d'une tête de contact 52 conique, destinée à coopérer avec l'évidement 50 correspondant lors de la fermeture du contacteur. Les deux évidements 50 de la plaquette ont des profils identiques, et sont symétriques par rapport à l'axe médian confondu avec l'axe z de déplacement de la plaquette 30. La venue en engagement de la tête de contact 52 avec la plaquette conductrice du contact mobile 30 s'effectue selon une ligne de contact en arc de cercle. A cet endroit, l'arête de la plaquette du contact mobile 30 est dotée avantageusement d'un chanfrein 53 de frappe sur les deux faces opposées. La o présence du chanfrein inférieur permet d'augmenter la surface d'échange le long de la ligne de contact en arc de cercle, de façon à réduire l'échauffement susceptible de se produire au passage du courant. Le chanfrein supérieur est identique au chanfrein inférieur, mais ne vient pas en engagement avec la tête de contact 52. La symétrie de la plaquette permet ainsi de s'affranchir de l'orientation de la plaquette au moment du montage du contacteur. Sur la figure 6A, l'angle A formé par le cône de la tête de contact 52 et la plaquette favorise l'effet d'accostage tangentiel lors de la fermeture du contacteur. La forme rectangulaire de l'embase 51 permet d'encaisser le couple de vissage des écrous sur les bornes de connexion des contacts fixes 36A, 36B. Le profil curviligne de l'évidement 50 peut bien entendu avoir une autre forme concave, à condition d'être complémentaire à la tête de contact 52. La forme enveloppante des deux évidements 50 autorise l'immobilisation angulaire de la plaquette sur les têtes de contact 52. Sur la figure 6, on considère le plan P passant par l'axe vertical Z' médian du contact fixe 36B, et un point quelconque PC de la ligne de contact. L'axe W se trouve à l'intersection du plan P et d'un plan parallèle à XY passant par le point de contact PC. L'angle A formé par le cône de la tête de contact 52 dans le plan P, présente une pente pouvant être comprise entre 5 et 80 , et de préférence entre 30 et 60 , en fonction de la structure du contact fixe 36B. Le chanfrein 53 ne dépasse pas la moitié de l'épaisseur de la plaquette du contact mobile 30, et l'angle de ce chanfrein 53 est voisin de celui de l'angle A du cône de la tête de contact 52. Il en résulte une surface d'échange optimum le long de la ligne de contact lorsque le contacteur se trouve en position de fermeture. La forme des contacts favorise le nettoyage mécanique des surfaces lors de l'accostage qui se fait sans vibrations avec une composante tangentielle. Une fois en appui des têtes de contact 52, la plaquette 30 est immobilisée en translation et rotation dans toutes les directions x, y et z, ce qui diminue les cas d'apparition d'arcs électriques par un mouvement relatif des pièces en contact. Ces deux caractéristiques permettent d'obtenir une durée de vie des pièces plus importante, et de réduire l'augmentation de la résistance de contact dans le temps. Les formes envisagées sont réalisables par des procédés de fabrication peu coûteux pour une production en grande série, et permettent par ailleurs de diminuer de façon significative la quantité de matière utilisée. Aucune orientation des contacts fixes 36A, 36B, ni de la plaquette 30 n'est nécessaire au montage, ce qui élimine tout risque de défaut de qualité. Les figures 7-9 montrent différentes variantes de réalisations de la géométrie des contacts fixes et des extrémités de la plaquette. Sur la figure 7, les têtes de contact 52 des contacts fixes 36A, 36B présentent des sommets bombés ou sphériques, et non pas des sommets à surfaces 30 planes comme à la figure 6. La plaquette du contact mobile 30 comporte des évidements 50 concaves en arc de cercle. La tenue mécanique et électrique du contacteur est similaire à celle obtenue avec les têtes de contact 52 de la figure 6. Sur la figure 8, les têtes de contact 52 des contacts fixes 36A, 36B sont coniques comme celles de la figure 5, mais les évidements 50 au lieu d'être en arcs de cercle, sont découpés selon un V à profil de dièdre rentrant. Les sommets des deux évidements en V sont dirigés l'un vers l'autre, et alignés selon une direction passant par le plan médian longitudinal de symétrie de la plaquette 30. Les deux arêtes du dièdre de chaque évidement 50 viennent en engagement avec la tête de contact 52 en deux points de contact disposés de part et d'autre du plan médian longitudinal de symétrie. L'encombrement de la plaquette dans la direction longitudinale est sensiblement identique à celle de la figure 6 ou 7. La tenue mécanique et électrique du contacteur est également conservée. Sur la figure 9, la plaquette du contact mobile 30 est identique à celle de la figure 8, mais les têtes de contact 52 des contacts fixes 36A, 36B sont dotées d'une pluralité de facettes planes, au lieu d'être coniques. La zone de contact avec les évidements 50 en V s'effectue selon des points ou des lignes selon le degré d'inclinaison des facettes par rapport aux arêtes du dièdre de chaque évidement 50. La tenue mécanique et électrique du contacteur est également conservée dans cette variante d'éxécution. Revendications 1. Contacteur pour démarreur électrique comprenant un dispositif de contacts 5 ayant: - deux éléments de contacts fixes (36A, 36B) en liaison avec le circuit principal d'alimentation du moteur de démarreur, - un contact mobile (30) en forme de pont à plaquette conductrice coopérant avec des têtes de contact (52) des contacts fixes (36a, 36b), - et un électroaimant d'actionnement du contact mobile (30) entre des positions d'ouverture et de fermeture selon une direction sensiblement perpendiculaire au plan dans lequel sont situées les têtes de contact (52) , caractérisé en ce que la plaquette du contact mobile (30) comporte, à chacune des deux extrémités opposées, un évidement (50) à profil rentrant venant en engagement avec une portion de la tête de contact (52) pour créer une zone de contact apte à assurer l'immobilisation angulaire de ladite plaquette en position de fermeture. 2. Contacteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la zone de 20 contact est formée par une ligne de contact ou une succession de points de contacts. 3. Contacteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque évidement (50) de la plaquette du contact mobile (30) possède un profil 25 curviligne. 4. Contacteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque évidement (50) de la plaquette du contact mobile (30) possède un profil concave en arc de cercle. 5. Contacteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque évidement (50) de la plaquette du contact mobile (30) possède un profil découpé suivant une ligne brisée. 6. Contacteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le profil des deux évidements (50) de la plaquette est en V. 7. Contacteur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la tête de contact (52) des contacts fixes (36a, 36b) possède une structure conique, l'angle A formé par le cône et la plaquette à un point de contact prédéterminé ayant une pente comprise entre 5 et 80 , et de préférence entre 30 et 60 . 8. Contacteur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la 15 tête de contact (52) des contacts fixes (36a, 36b) possède une structure bombée, notamment sphérique. 9. Contacteur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la tête de contact (52) des contacts fixes (36a, 36b) possède une structure à 20 plusieurs facettes. 10. Contacteur selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que chaque évidement (50) débouche aux deux faces planes opposées de la plaquette par des chanfreins (53). 11. Contacteur selon la revendication 10, caractérisé en ce que chaque chanfrein (53) s'étend sur une distance inférieure à la moitié de l'épaisseur de la plaquette. 12. Contacteur selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que l'angle du chanfrein (53) est voisin ou égal à celui de la pente de la tête de contact (52). 13. Contacteur selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la tête de contact (52) de chaque contact fixe (36a, 36b) est montée sur une embase (51) agencée selon un plot rectangulaire.