Brevet FR2934434A1 — publié le 20100129

DISPOSITIF PORTE-BALAIS POUR DEMARREUR D'UN VEHICULE AUTOMOBILE La présente invention concerne un dispositif porte-balais pour démarreur de véhicules automobiles. De manière classique, un dispositif porte-balais pour démarreur de véhicule automobile est monté sur l'arbre rotor du démarreur de manière à coopérer avec un collecteur électrique solidaire de l'arbre rotor. Habituellement, les balais, généralement en nombre pair, sont chacun logés dans des cages porte-balais qui sont fixées sur une platine support de balais du dispositif porte-balais. Classiquement, cette platine se présente sous la forme d'un disque sur une face duquel les cages porte-balais sont radialement réparties, et la partie centrale de cette platine comporte un orifice par lequel l'ensemble qu'elle forme avec les cages porte-balais et les balais est monté autour de l'arbre rotor du démarreur. Pour réaliser des démarreurs de forte puissance, il est connu d'augmenter le nombre de balais pour, d'une part, réduire la résistance de contact électrique, et, d'autre part, limiter l'usure individuelle des balais afin de prolonger la durée de vie du démarreur. Cette augmentation du nombre de balais est toutefois limitée en raison des contraintes d'encombrement, de plus en plus strictes, qui s'appliquent aux démarreurs et, par là, aux dispositifs porte-balais. Il est également envisageable, pour limiter l'usure des balais et allonger la durée de vie du démarreur, d'augmenter la taille des balais. Il en résulte toutefois une augmentation du phénomène de porte-à-faux par rapport à la platine support de balais, ainsi qu'une augmentation des contraintes mécaniques qui s'exercent sur les cages porte-balais. Par ailleurs, il s'ensuit une multiplication du nombre de modèles de balais en fonction des types de démarreurs, générant des gammes de fabrication différenciées peu propices à des réductions de coût. L'invention vise à proposer une solution permettant de réduire l'encombrement des dispositifs porte-balais tout en conservant les performances de puissance des démarreurs qu'ils équipent, et sans générer de surcoût de fabrication important. Dans ce but, l'invention a pour objet un dispositif porte-balais dont la platine support de balais est placée en sandwich entre deux séries de cages porte-balais respectivement réparties de chaque côté de cette platine de manière à être disposées en regard l'une de l'autre. Selon l'une de ses caractéristiques, l'invention prévoit que cette platine support de balais comporte une plaque métallique et une rondelle inter-balais réalisée dans un matériau isolant, et que les cages porte-balais soient fixées deux à deux ensemble de part et d'autre de la platine support de balais en prenant ainsi cette dernière en sandwich. La fixation des cages porte-balais entre elles est avantageusement, mais non exclusivement, par exemple réalisée au moyen de rivets. Selon une autre caractéristique de l'invention, la rondelle inter-balais et la plaque métallique ont des formes générales similaires 20 (typiquement, mais non limitativement, un disque). Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, deux rondelles inter-balais sont chacune disposée de part et d'autre de la plaque métallique. Selon un mode de réalisation alternatif de l'invention, seule une rondelle inter-balais est placée d'un côté de la plaque 25 métallique. Dans tous les cas, la plaque métallique de la platine support de balais comporte, selon une autre caractéristique de l'invention, deux séries d'orifices destinés à être traversés par les moyens permettant de fixer l'une à l'autre deux cages porte-balais en regard de chaque côté de la platine du dispositif porte-balais. Plus précisément, l'invention prévoit que la plaque métallique comporte une première série d'orifices traversants dont le diamètre est sensiblement égal au diamètre des moyens de fixation (par exemple des rivets) d'une cage porte-balai à la cage porte-balai correspondante de l'autre côté de la platine du dispositif porte-balais. Ces orifices sont plus spécifiquement destinés à recevoir les moyens permettant de fixer entre elles, en prenant la platine du dispositif porte-balais en sandwich, des cages porte-balais destinées à recevoir des balais de polarité négative (ou cages négatives). En effet, ces balais étant classiquement reliés à la masse électrique du véhicule, un éventuel contact électrique réalisé entre ces moyens de fixation et la plaque métallique de la platine sera sans conséquence néfaste sur le fonctionnement du démarreur. Les orifices de la deuxième série d'orifices traversants ont, pour leur part, un diamètre qui est sensiblement supérieur à celui des orifices de la première série. Ces orifices sont plus spécifiquement destinés à accueillir les moyens permettant de fixer entre elles deux à deux, de part et d'autre de la platine du dispositif porte-balais, des cages porte-balais destinées à recevoir des balais de polarité positive (ou cages positives). En effet, ces balais étant reliés à la borne positive du dispositif d'alimentation en courant du véhicule (typiquement la batterie), il importe ici qu'une isolation électrique correcte soit effectuée par rapport à la masse du véhicule. Les moyens de fixation des cages porte-balais entre elles étant tous identiques quelles que soient la polarité des balais que celles-ci accueillent, cette isolation électrique est obtenue par le jeu existant alors entre lesdits moyens de fixation et les orifices de la deuxième série d'orifices percés sur la plaque métallique de la platine du dispositif porte-balais. La rondelle inter-balais est également percée d'orifices traversants dont les dimensions sont avantageusement toutes identiques pour des raisons d'économie à la fabrication. Préférentiellement, ces dimensions sont égales aux dimensions des orifices de plus grand diamètre percés sur la plaque métallique. Toutefois, il est à noter que, la rondelle inter-balais étant, ainsi qu'il a été mentionné plus haut, réalisée dans un matériau isolant, il importe peu que les moyens de fixation entre elles de deux cages correspondantes en regard de chaque côté de la platine soient ou non en contact avec elle, et les orifices percés sur cette rondelle peuvent être de dimension quelconque dans la mesure où ils laissent passer ces moyens de fixation. Selon une autre caractéristique de l'invention, rondelle inter-balais et plaque métallique sont également percées d'une série de découpes permettant le passage d'éléments conducteurs destinés à assurer le contact électrique entre balais de même polarité reçus dans des cages porte-balais en regard de chaque côté de la platine du dispositif porte-balais et fixées entre elles à travers cette dernière. L'invention permet ainsi de réaliser un dispositif porte-balais d'un encombrement réduit tout en incorporant un nombre élevé de balais. L'économie d'espace ainsi réalisée constitue de plus un avantage notable de l'invention par rapport aux dispositifs existants, au regard de l'espace de plus en plus limité dévolu au démarreur dans les véhicules automobiles. Les balais, disposés en regard de chaque côté de la platine du dispositif porte-balais, étant électriquement montés en parallèle, l'invention permet également la réalisation d'un démarreur de forte puissance. L'invention permet donc de réaliser des démarreurs présentant des performances élevées pour une durée de vie accrue. Par ailleurs, permettant d'utiliser, avec un encombrement réduit, un nombre élevé de balais et porte-balais de formes et de dimensions standard, l'invention permet de générer des réductions de coût supplémentaires grâce aux effets de quantité et à la forme de standardisation qui en résulte. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation préféré de l'invention et d'une de ses variantes, description illustrée par les figures suivantes : - la figure 1 qui est une vue de côté d'un dispositif porte-balais tel que connu dans l'art antérieur, assemblé et monté sur un collecteur solidaire de l'arbre rotor d'un démarreur, - la figure 2 qui est une vue en perspective éclatée des différents composants du dispositif porte-balais selon l'invention dans son mode de réalisation préféré, - la figure 3 qui est une vue de côté du mode de réalisation préféré de l'invention illustré par la figure 2, assemblé et monté sur un collecteur solidaire de l'arbre rotor d'un démarreur, et - la figure 4 qui une vue de côté d'un mode de réalisation alternatif de l'invention, assemblé et monté sur un collecteur solidaire de l'arbre rotor d'un démarreur. De manière classique (voir figure 1), un dispositif porte-balais tel que connu dans l'état de la technique comporte au moins une platine support de balais sur laquelle sont réparties et fixées des cages porte-balais 2 recevant chacune un balai 3. La platine support de balais a classiquement la forme d'un disque sur lequel les cages porte-balais sont réparties radialement : typiquement trois ou quatre cages porte-balais et leurs balais associés sont fixés sur une platine. La platine support de balais est fréquemment réalisée sous forme d'une plaque métallique. Pour augmenter la puissance et la durée de vie d'un démarreur de véhicule automobile, il est connu d'augmenter le nombre de balais. Dans ce but, selon un agencement connu et représenté par la figure 1, deux platines similaires P1 et P2 équipées respectivement de leurs cages porte-balais et de leurs balais peuvent être placées sur l'arbre rotor du démarreur du véhicule, les balais placés sur chaque platine étant montés électriquement en parallèle. Un tel agencement présente toutefois un encombrement en hauteur h peu compatible avec la réalisation de démarreurs compacts destinés à être placés dans les espaces de plus en plus réduits qui leur sont dévolus dans les véhicules. La platine P du dispositif porte-balais d'un démarreur de véhicule automobile selon le mode de réalisation préféré de l'invention illustré par les figures 2 et 3 est formée d'une plaque métallique 1 et de deux rondelles inter-balais 4, isolantes, placées chacune d'un côté de ladite plaque métallique. Les cages porte-balais 2 sont fixées ensemble deux à deux en regard de part et d'autre de la platine P, de telle manière que cette dernière, composée de la plaque métallique 1 et des deux rondelles 4, soit prise en sandwich entre elles et ainsi maintenue. Pour un nombre identique de cages porte-balais et balais, l'encombrement en hauteur h1 (voir figure 3) est ainsi réduit au regard de l'encombrement d'un agencement tel que connu dans l'état de la technique et représenté par la figure 1. Afin de pouvoir être fixées l'une à l'autre de part et d'autre de la platine du dispositif porte-balais selon l'invention, les cages porte-balais 2 sont chacune munie de deux pattes 20 percées d'orifices 21 destinés à accueillir des moyens de fixation non détaillés sur les figures. Pour permettre cette fixation, la plaque métallique 1 et les rondelles isolantes 4 sont également percées d'orifices traversants destinés à accueillir ces moyens de fixation. Ces moyens de fixation sont préférentiellement, mais non limitativement, par exemple des rivets. Les orifices percés sur les rondelles isolantes, désignés par le repère général 6, sont préférentiellement tous de même dimension pour 30 réduire les coûts de fabrication. Les orifices percés sur la plaque métallique se répartissent pour leur part en deux séries distinctes. Les orifices de la première série, désignés par le repère général 7, présentent un diamètre très légèrement supérieur à celui des moyens de fixation des cages porte-balais entre elles deux à deux à travers la platine P. Plus précisément, le diamètre des orifices 7 est calculé de telle manière qu'ils permettent le passage de ces moyens de fixation avec un jeu radial minimal. Typiquement ce diamètre est de l'ordre de quelques millimètres, par exemple 3 à 6 millimètres. Les orifices de la deuxième série, désignés par le repère général 8, présentent, quant à eux, un diamètre sensiblement supérieur au diamètre des orifices de la première série. A titre d'exemple non limitatif, si les orifices 7 ont un diamètre de l'ordre de 3 à 6 millimètres, les orifices 8 auront avantageusement un diamètre de l'ordre de 8 à 12 millimètres. Les orifices 7 sont destinés à la fixation entre elles deux à deux de part et d'autre de la platine P, de cages négatives, c'est-à-dire de cages recevant des balais de polarité négative. Ces balais, classiquement reliés à la masse du véhicule, peuvent être en contact électrique avec la plaque métallique 1, également reliée à la masse du véhicule, sans que cela nuise au fonctionnement du démarreur. Les orifices 8 sont, quant à eux, destinés à la fixation entre elles deux à deux de part et d'autre de la platine P, de cages positives, c'est-à-dire de cages recevant des balais de polarité positive. Ces balais, classiquement reliés au pôle positif de la batterie du véhicule, doivent impérativement être électriquement isolés de la masse du véhicule pour un bon fonctionnement du démarreur. Cette isolation est ici obtenue grâce à l'espace radial existant, du fait des dimensions des orifices 8, entre ces derniers et les moyens de fixation des cages entre elles deux à deux. Il est à noter ici que les cages positives et négatives sont identiques et ne se différencient que par la polarité des balais qu'elles reçoivent, c'est-à-dire par l'élément auquel ces balais sont électriquement reliés. Il en va de même pour les balais, qui présentent tous les mêmes formes et dimensions et ne se différencient entre eux que par l'élément auquel ils sont électriquement reliés. Selon un mode de réalisation préféré, les cages porte-balais 2 sont obtenues par pliage d'une plaque de tôle mince dans laquelle sont ensuite embouties les formes des orifices de fixation 21. Rondelles isolantes 4 et plaque métallique 1 sont également respectivement percées de découpes 9 et 10 pour le passage d'un élément conducteur (non représenté sur les figures) destiné à assurer un contact électrique fiable et performant entre chaque balai reçu dans une cage porte-balai et le balai correspondant reçu dans la cage en regard de l'autre côté de la platine P. Les balais sont ainsi électriquement montés en parallèle, ce qui permet d'augmenter la puissance du démarreur. L'élément conducteur préférentiellement utilisé est une tresse métallique, et il est à noter que chaque découpe 9 présente une partie rétrécie qui permet le maintien en place de cette tresse une fois qu'elle est positionnée, afin d'éviter tout contact électrique intempestif avec un autre élément du dispositif porte-balais ou du démarreur. Dans ce sens, les découpes 10 réalisées sur la plaque métallique 1 seront préférentiellement de dimensions supérieures aux découpes 9 réalisées sur les rondelles isolantes 4, notamment afin d'éviter tout contact intempestif entre une tresse positive (c'est-à-dire reliant entre eux deux balais de polarité positive) et ladite plaque métallique 1. Les tresses reliant des balais de même polarité sont ensuite regroupées par des moyens connus pour réaliser la connexion respectivement aux pôles positif et négatif du dispositif d'alimentation électrique du véhicule. L'assemblage du dispositif porte-balais selon l'invention est réalisé de la manière suivante, plus particulièrement illustrée par la figure 2. La plaque métallique 1 est placée entre deux rondelles isolantes 4, de telle manière que les orifices 7, 8, ainsi que les découpes 10 qu'elle comporte, soient placés en coïncidence respectivement avec les orifices 6 et les découpes 9 des rondelles inter-balais. Les moyens de fixation reliant entre elles les cages négatives sont ensuite enfilés respectivement au travers des orifices 21 des cages négatives placées d'un côté de la platine support de balais P, des orifices 6 d'une rondelle inter-balais 4, des orifices 7 de la plaque métallique 1, des orifices 6 de la rondelle inter-balais 4 située de l'autre côté de la plaque métallique 1, puis des orifices 21 des cages négatives placées du côté opposé de la platine support de balais P. La même opération est ensuite répétée pour les cages positives. Il est à noter que cages positives et cages négatives sont avantageusement alternées pour permettre une meilleure répartition de l'usure des balais. Le jeu radial entre les moyens de fixation (typiquement, des rivets) et les orifices 7 étant minimal, il s'ensuit un centrage de l'ensemble des éléments du dispositif porte-balais relativement les uns aux autres, qui garantit le centrage des moyens de fixation au regard des orifices 8 de plus grande dimension, supprimant ainsi tout risque de contact intempestif entre une cage positive et la plaque métallique 1. Une fois le dispositif porte-balais ainsi assemblé, chaque cage positive et chaque cage négative est en contact électrique avec sa cage en regard de l'autre côté de la platine support de balais P. Ce contact n'est toutefois assuré que par l'intermédiaire des moyens de fixation de ces cages entre elles. Pour assurer un contact électrique fiable et reproductible permettant le passage éventuel de forts courants, chaque balai est alors électriquement relié à son balai correspondant de l'autre côté de la platine P, au regard de la platine P par l'élément conducteur (préférentiellement, mais non exclusivement, une tresse métallique, le plus souvent réalisée en cuivre), respectivement inséré dans les découpes 9 et 10 ainsi qu'il a été indiqué plus haut. La figure 4 présente une vue de côté d'un mode de réalisation alternatif d'un dispositif porte-balais selon l'invention. Selon ce mode de réalisation, la platine support de balais P' est constituée d'une plaque métallique 1' et d'une seule rondelle inter-balais 4' placée d'un côté de la plaque métallique. Les cages porte-balais 2 sont de formes et de dimensions similaires à celles des cages porte-balais présentées dans le mode de réalisation illustré par les figures 2 et 3. Toutefois, dans ce cas, afin de permettre la fixation entre elles deux à deux des cages en regard, sans risque de contact électrique non désiré, la plaque métallique 1' est percée de découpes de formes similaires à celles des pattes 20 de ces cages, et de dimensions sensiblement supérieures à celles de ces pattes. Lors de la fixation entre elles deux à deux des cages en regard, les pattes 20 de la cage située du côté de la plaque métallique 1' opposé au côté accueillant la rondelle inter-balais 4' se trouvent ainsi dans l'épaisseur de cette plaque métallique 1', ce qui permet de réduire encore l'encombrement en hauteur h2 de l'ensemble. L'invention permet ainsi, quel que soit le mode de réalisation choisi, de réaliser un ensemble porte-balais de dimensions réduites comparativement aux dispositifs existants, et ce, tout en conservant des performances élevées en termes de puissance et de durée de vie pour le démarreur associé. L'invention ne saurait toutefois se limiter aux modes et aux moyens de réalisation qui ont été décrits ici, et s'étend en particulier à tous moyens équivalents et à toute combinaison techniquement opérante de tels moyens. REVENDICATIONS1. Dispositif porte-balais pour un démarreur de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte une platine support de balais placée en sandwich entre deux séries de cages porte-balais (2) respectivement réparties de chaque côté de cette platine de manière à être disposées en regard l'une de l'autre. 2. Dispositif porte-balais selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite platine support de balais est formée d'une plaque métallique (1) et de deux rondelles inter-balais (4) réalisées dans un matériau isolant et qui sont placées chacune d'un côté de ladite plaque métallique, et en ce que lesdites cages porte-balais (2) sont fixées deux à deux ensemble de part et d'autre de ladite platine support de balais, par des pattes de fixation (20) qu'elles comportent, pour assurer le maintien en sandwich de ladite platine entre elles. 3. Dispositif porte-balais selon l'une ou l'autre des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite plaque métallique (1) est percée d'un premier ensemble d'orifices (7) pour recevoir les moyens de fixation entre elles de deux cages porte-balais destinées à recevoir des balais de polarité négative, et en ce que ladite plaque métallique est également percée d'un deuxième ensemble d'orifices (8) dont le diamètre est sensiblement supérieur au diamètre desdits premiers orifices (7), pour recevoir les moyens de fixation entre elles de deux cages porte-balais destinées à accueillir des balais de polarité positive. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de fixation entre elles respectivement des cages positives et des cages négatives sont identiques, et en ce que le diamètre desdits premiers 12 orifices (7) est très légèrement supérieur au diamètre desdits moyens de fixation pour assurer un jeu radial minimal garantissant le centrage relatif de ladite plaque métallique (1) et desdites rondelles inter-balais (4). 5. Dispositif porte-balais selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite plaque métallique (1) et ladite rondelle inter-balais (4) sont percées de découpes (10, 9) de formes similaires destinées à recevoir chacune un élément conducteur assurant la connexion électrique entre deux balais de même polarité reçus dans des cages porte-balais disposées en regard de chaque côté de la platine support de balais. 6. Dispositif porte-balais selon la revendication 5, caractérisé en ce que les dimensions desdites découpes (10) réalisées sur la plaque métallique (1) sont sensiblement supérieures aux dimensions desdites découpes (9) réalisées sur les rondelles inter-balais (4). 7. Dispositif porte-balais selon la revendication 1, caractérisé en ce que la platine support de balais qu'il comporte est constituée d'une plaque métallique (1) et d'une seule rondelle inter-balais (4') réalisée dans un matériau isolant placée d'un côté de ladite plaque métallique, et en ce que les cages porte-balais (2) sont fixées deux à deux ensemble de part et d'autre de ladite platine pour assurer le maintien en sandwich de cette dernière entre elles. 8. Dispositif porte-balais selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite plaque métallique est percée de découpes de formes similaires à celles de pattes de fixation (20) des cages porte-balais sur la platine support de balais, et en ce que les dimensions de ces découpes sont sensiblement supérieures aux dimensions desdites pattes, de telle manière que lesdites pattes de fixation (20) des cages situées du côté de la plaque métallique (1') opposé au côté de ladite plaque qui accueille13 ladite rondelle inter-balais (4') soient insérées dans l'épaisseur de ladite plaque métallique (1') lors de la fixation desdites cages avec leurs cages correspondante en regard de l'autre côté de ladite plaque métallique.