Brevet FR2917249A1 — publié le 20081212

Domaine de l'invention La présente invention concerne un contact électrique tel qu'un corps de base du contact de glissement est usiné au laser. L'invention concerne également un procédé d'usinage d'un tel balai. Le document DE-C-198 21 529 décrit un contact électrique et un procédé d'usinage d'un tel contact. Ce document concerne un contact électrique résistant au frottement pour un potentiomètre. Le document décrit également un procédé de fabrication d'un tel contact. Selon ce document, pour fabriquer le curseur on fabrique des plaques que l'on met en structure et que l'on divise. Pour l'usinage, il est prévu une étape préliminaire pour la fabrication du contact électrique consistant à un usinage par laser. Les contacts électriques et notamment les balais en carbone ou les pièces de glissement telles que des cuillères de contact ou pantographe ont pour fonction de transmettre le courant électrique d'un élément mobile par exemple en rotation vers un élément fixe. Comme pièces on utilise des pièces à base de carbone et de graphite. Pour la fabrication de contacts lisses ou contacts de glissement, on soumet la matière première y compris le liant qu'elle con-tient tel que par exemple une résine synthétique, tout d'abord à une opération de mise en forme pour ensuite effectuer un traitement thermique tel que la graphitisation. En plus, on peut prévoir une imprégna- tion pour obtenir les propriétés souhaitées pour des applications données. Ainsi, il est nécessaire après l'usinage du contact de glissement, de réaliser des structures par exemple de moleter la surface de circulation ou les moyens de réception pour les fixations des surfaces latérales. Les structures appropriées sont réalisées en principe par meulage, perçage ou fraisage des surfaces correspondantes. Il est également possible de réaliser des structures appropriées au cours de la mise en forme c'est-à-dire lors de la compression. Pour relier les balais en carbone par exemple avec des ressorts lames, il est connu de métalliser la face arrière à l'opposé de la surface de circulation et ensuite de la relier par une liaison par la forme à un segment du ressort lame. Ainsi, selon le document DE-A-103 59 896, il est prévu de réaliser la liaison par soudage aux ultrasons ou par un soudage par laser. Le document GB-A-292 232 décrit un balai en carbone mis en structure sans que ce document ne donne d'indications pour réaliser l'usinage à l'aide d'un laser. Le document DE-C-697 20 531 prévoit le traitement de surfaces supérieures, par une induction par laser sans qu'il ne soit fait référence à un contact de glissement. En fait, on réalise un alliage de pièces d'acier par laser. Le document EP-B-1 025 938 concerne un procédé de fabrication d'une matière composite susceptible d'être fortement sollicitée du point de vue thermique. Le document indique que l'on relie un tube d'acier à un tube Cu-Cr-Zr par soudage par faisceau d'électrons. On peut également rendre rugueux à l'aide d'un laser. Ce document ne donne aucune indication concernant un contact de glissement. Le document DE-A-10 2004 011 618 concerne un balai en carbone dont on perfore la surface de glissement. Enfin, le document DE-A-42 36 558 concerne un procédé de fabrication de pièces en matière plastique. Il est possible selon ce document d'enlever les lignes des barbes de compression en utilisant un faisceau laser. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un con-tact électrique lisse ou contact de glissement ainsi qu'un procédé de fabrication d'un tel contact permettant un usinage de grande précision avec des moyens simples. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention concerne un contact de glissement du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que le corps de base du con-tact de glissement est usiné au laser. L'usinage par laser a l'avantage de permettre de modifier la géométrie de zone choisie du corps de base sans toucher les zones adjacentes. En particulier, cela permet d'influencer positivement le comportement du contact électrique des balais en graphite. Par exemple, au moins une surface du corps en graphite pourra être lissée ou rendue rugueuse par un usinage par laser. La réa- lisation de cavités telles que des cuvettes ou des logements en particulier dans les surfaces latérales est ainsi possible. On peut réaliser de façon précise des structures dans des zones choisies, ces structures servant par exemple à intégrer des cordons ou à fixer des supports pour le contact de glissement. En mettant en structure on peut également obtenir un comportement de début de fonctionnement et de fonctionnement permanent, particulier pour les balais en carbone sans nécessiter un usinage mécanique compliqué. Pour ne bonne compatibilité dans le cadre d'un moteur électrique, et un rodage en douceur et régulier, tout en permettant d'obtenir une forte densité d'énergie, il est prévu de munir la surface d'attaque du balai en carbone avec des trous fabriqués par usinage par laser. Ces trous offrent la possibilité d'introduire simplement et régulièrement un agent d'imprégnation tel qu'un agent lubrifiant ou une ma- tière abrasive. Cela permet de répartir régulièrement les orifices sur la surface d'attaque pour répartir ainsi régulièrement l'agent d'imprégnation sur la surface d'attaque sans que cela ne nécessite la mise en oeuvre de moyens compliqués. L'invention prévoit également de réaliser le corps de base sous la forme d'un balai en carbone ayant des rainures parallèles aux lamelles et partant de la surface de glissement, rainures par lesquelles le balai en carbone prend appui. On améliore ainsi la commutation car on augmente la résistance transversale grâce aux rainures. En outre, on peut avoir un enlèvement extrêmement précis de la peau ou pellicule de compression qui se développe notamment lorsqu'on fabrique de petits balais en carbone ; dans ces conditions, la longueur utile du balai en carbone ne sera pratiquement plus influencée par comparaison à celle disponible pour les autres usinages méca- niques. Comme matériau préférentiel pour les contacts lisses mis en structure par un usinage par laser, il y a le carbone et/ou le graphite naturel contenant une résine de synthèse comme liant. De manière préférentielle, l'usinage se fait à l'aide d'un laser à gaz tel qu'un laser CO2 ou par un laser à corps solide. Ainsi, on peut envisager un laser utilisant un rubis ou un laser YAG convenant d'une manière particulièrement préférentielle. On peut également utiliser un laser à semi-conducteur pour usiner la périphérie souhaitée du corps de base du contact de glissement. io Un procédé du type défini ci-dessus se caractérise en ce qu'on usine le corps de base à l'aide d'un laser. L'usinage du corps de base avec le laser peut se faire après un usinage préalable tel que le meulage ou le sciage. Un procédé d'usinage d'un balai en carbone présentant 15 une surface de glissement s'appuyant sur les lamelles d'un collecteur se caractérise en ce que la surface de glissement est structurée avec un laser. On peut réaliser des orifices répartis régulièrement dans la sur-face de glissement, ces orifices recevant un agent d'imprégnation tel qu'un agent lubrifiant et/ou une matière abrasive ou agent abrasif. 20 En outre, le laser permet de réaliser des rainures dans la surface de glissement, ces rainures étant parallèles aux lamelles pour améliorer la commutation. Il est notamment prévu que dans au moins une surface latérale du corps de base, on réalise une cavité telle qu'une poche qui 25 est dirigée notamment transversalement à la direction de compression. Des cavités appropriées telles que des poches peuvent également être fabriquées selon l'état de la technique seulement avec des moyens compliqués tels que le perçage et le meulage moins précis. Il est en outre prévu d'enlever par zone à l'aide d'un laser 30 la peau de compression qui résulte nécessairement de la compression du corps de base. Dessins La présente invention sera décrite ci-après à l'aide d'exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés dans 35 lesquels : - la figure 1 est un schéma de principe d'un premier mode de réalisation d'un balai en carbone, - la figure 2 est un schéma de principe d'un second mode de réalisation d'un balai en carbone, - la figure 3 est un schéma de principe d'un troisième mode de réalisation d'un balai en carbone, - la figure 4 est un schéma de principe d'un quatrième mode de réalisation d'un balai en carbone, - la figure 5 montre un balai en carbone muni d'un dispositif de re- tenue, - la figure 6 montre un balai en carbone avec un marquage. Description de modes de réalisation de l'invention Les figures montrent des schémas de principe de balais en carbone composés des matériaux usuels tels que du carbone et/ou du graphite naturel avec comme liant une résine synthétique. Les balais en carbone sont comprimés et le cas échéant usinés préalablement par meulage ou sciage. Pour donner les propriétés souhaitées au balai en carbone notamment du point de vue du rodage, on fait un usinage par laser. Ainsi, le balai en carbone 10 selon la figure 1 a une surface de circulation 12 munie d'orifices 14, 16 réalisés par un usinage par laser. Grâce aux orifices 14, 16, on a une usure plus rapide de la surface d'attaque 12 avec pour conséquence un comportement de rodage en douceur car la surface d'attaque 14 sera usée plus rapidement. Les orifices 14, 16 peuvent toutefois également servir à recevoir un agent d'imprégnation qui peut être ainsi réparti régulière-ment sur la surface d'attaque 12. Comme agent d'imprégnation, on en-visage des agents lubrifiants et/ou des agents abrasifs ou matière abrasive. Un balai en carbone 18 selon la figure 2 comporte une surface de glissement 20 ayant une forme géométrique de calotte également réalisée par un usinage par laser. Le balai en carbone 18 est comprimé dans la direction longitudinale de sorte que par cette compression, on ne peut par réaliser des cavités dans les surfaces latérales telles que la surface latérale 22 avec les moyens habituels. Selon l'état de la technique, ces cavités doivent être réalisées par meulage ou perçage. En revanche, selon l'invention, on réalise une cavité 24 telle qu'une poche dans la surface latérale 22 par un usinage par laser ; cela permet d'obtenir une forme géométrique extrêmement précise. Les cavités ou les poches 24 servent par exemple lors du montage, à retenir le balai en carbone ou encore de faciliter le classement. Cela apparaît en principe aux figures 5 et 6. C'est ainsi qu'un balai en carbone 38 pré-sente une cavité 40 en forme de rainure de préférence parallèle à la surface de circulation. Cette cavité peut par exemple recevoir un moyen de blocage d'un guide de balai au cours du montage du balai. La cavité 40 peut également servir de dispositif de retenue pour un ressort. On peut faciliter le classement par exemple par le marquage du balai en carbone ; le marquage est réalisé par un usinage par laser. La figure 6 montre le principe d'un tel marquage 42. La figure 3 montre un balai en carbone 26 muni de rainures longitudinales 30, 32 partant de la surface de glissement 28. Ces rainures sont parallèles aux lamelles d'un collecteur sur lequel s'appuie le balai en carbone 26. Cela permet d'augmenter la résistance transver- sale et d'améliorer ainsi la commutation. L'usinage des balais en carbone 26 et la réalisation des rainures 30, 32 se font également par laser. L'enseignement de l'invention permet de mettre en forme un balai en carbone ayant une forme de parallélépipède pour obtenir la forme géométrique finale souhaitée que l'on ne peut obtenir par ailleurs selon l'état de la technique que par des opérations complexes de sciage et de meulage. Ainsi, la figure 4 montre un balai en carbone dont le côté correspondant à la surface de circulation a une forme géométrique en dièdre ; la surface de glissement 36 elle-même est courbe. Un tel balai en carbone 34 peut par exemple s'appliquer à des imprimantes. REVENDICATIONS 1 ) Contact électrique de glissement tel que balai en carbone, comprenant un corps de base (10, 18, 26, 34) en carbone tel qu'en graphite électrique et fabriqué par exemple par compression et traitement ther- mique et le cas échéant suivi d'un usinage, caractérisé en ce que le corps de base (10, 18, 26, 34, 38) du contact de glissement est usiné au laser. 2 ) Contact électrique de glissement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps de base (10, 18, 26, 34, 38) est structuré par un usinage par laser. 3 ) Contact électrique de glissement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le corps de base (18, 34) a une surface (20, 36) lissée par usinage par laser. 4 ) Contact électrique de glissement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps de base (10) du contact de glissement a au moins une surface (12) rendue rugueuse par usinage par laser. 5 ) Contact électrique de glissement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' au moins une surface (22) du corps de base (18, 38) comporte une cavité (24, 40) telle qu'une poche ou un logement de fixation réalisé par un usinage par laser. 6 ) Contact électrique de glissement selon la revendication 5, caractérisé en ce que la cavité (40) est parallèle à la surface de circulation du corps de base (38).357 ) Contact électrique de glissement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' au moins une surface notamment une surface de glissement du balai en carbone (10) dans le corps de base comporte des cavités telles que des trous (14, 16) fabriqués par un usinage au laser. 8 ) Contact électrique de glissement selon la revendication 7, caractérisé en ce que les cavités (14, 16) comportent un agent d'imprégnation tel qu'une matière lubrifiante et/ou une matière abrasive. 9 ) Contact électrique de glissement sous la forme d'un balai en carbone (10) ayant une surface d'attaque, caractérisé en ce que 15 la surface d'attaque (12) est percée par un usinage au laser. 10 ) Contact électrique de glissement sous la forme d'un balai en carbone muni d'une peau de compression, caractérisé en ce que 20 la peau de compression a été enlevée au moins par zone par un usinage par laser. 11 ) Procédé d'usinage d'un contact électrique tel qu'un balai en carbone formé d'une matière à base de carbone telle qu'un graphite électri- 25 que formé d'un corps de base fabriqué de préférence par compression et traitement thermique, caractérisé en ce qu' on usine le corps de base à l'aide d'un laser. 30 12 ) Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'usinage du corps de base par un laser se fait après un usinage préalable tel qu'un meulage ou un sciage. 513 ) Procédé d'usinage d'un balai en carbone ayant une surface de glissement s'appuyant sur les lamelles d'un collecteur, caractérisé en ce que la surface de glissement est structurée à l'aide d'un laser. 14 ) Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce qu' on réalise des trous dans la surface de glissement à l'aide du laser. 10 15 ) Procédé selon les revendications 13 et 14, caractérisé en ce qu' on introduit un agent d'imprégnation tel qu'un agent lubrifiant et/ ou un agent abrasif dans les trous. 15 16 ) Procédé selon l'une des revendications 11 à 15, caractérisé en ce qu' on réalise dans au moins une surface latérale du corps de base, une cavité qu'une poche à l'aide d'un laser. 20 17 ) Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que la cavité est réalisée en continu, transversalement à la direction de compression du corps de base. 25 18 ) Procédé de fabrication d'un contact électrique sous la forme d'un balai en carbone comportant une surface d'attaque selon la revendication 11, caractérisé en ce que la surface d'attaque est structurée par un laser. 30 19 ) Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que la surface d'attaque est percée à l'aide d'un laser.5io 20 ) Contact électrique de glissement sous la forme d'un balai en carbone comportant une peau de compression selon la revendication 11, caractérisé en ce que la peau de compression est enlevée au moins par zone à l'aide du laser. 21 ) Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que la surface de glissement comporte des rainures parallèles aux lamelles, ces rainures étant réalisées par un laser. io