Brevet FR2939570A1 — publié le 20100611

L'invention concerne notamment un dispositif à balais pour une machine électrique tournante, notamment un démarreur ou un alternateur de véhicule automobile. On connaît par le brevet US 4 754 184 un dispositif à balais pour machine électrique comportant une plaque de base et quatre porte-balais montés sur la plaque de base en étant espacés les uns des autres le long d'une circonférence de la plaque de base. Le brevet KR 430 503 décrit également un dispositif à balais pour machine électrique tournante. L'invention vise notamment à proposer un nouveau dispositif à balais. L'invention a ainsi pour objet un dispositif à balais pour une machine électrique tournante, notamment un démarreur de véhicule automobile, ce dispositif comportant : - au moins deux balais agencés pour venir frotter sur un collecteur de la machine électrique tournante lors du fonctionnement de celle-ci, - un ensemble porte-balais comprenant au moins deux cages agencées chacune pour recevoir l'un desdits balais, - un connecteur électrique agencé pour relier électriquement deux au moins des balais, ce connecteur étant porté au moins partiellement par l'une au moins des cages. L'invention peut permettre de réduire l'encombrement de la machine car le connecteur peut être placé dans un espace de la machine qui est habituellement inutilisé. De plus l'invention peut permettre une fixation rigide du connecteur sur les cages de balais, par exemple en métal. Par ailleurs l'invention permet une meilleure tenue en température dans la mesure où le connecteur ou pont inter- balais peut ne pas être maintenu par des pièces en plastique qui pourraient fondre en cas d'échauffement. De préférence, l'ensemble porte-balais s'étend sensiblement suivant une circonférence, et les deux balais sont espacés l'un de l'autre suivant ladite circonférence d'un angle non nul. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, le dispositif comporte un groupe de balais positifs et un groupe de balais négatifs, les balais positifs et négatifs étant disposés de manière alternée, et le connecteur est agencé pour relier électriquement entre eux tous les balais de l'un des groupes de balais, notamment tous les balais positifs. Chaque groupe de balais comprend par exemple au moins deux balais, notamment au moins trois balais. L'ensemble porte-balais comprend avantageusement un support sur lequel sont fixées les cages de balais, et le connecteur électrique peut s'étendre au moins sur une portion de sa longueur sur le dessus des cages, à l'opposé du support. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, l'une au moins des cages comprend au moins une languette de fixation du connecteur électrique. Par exemple la languette est formée par une découpe de la cage. Si on le souhaite, le connecteur électrique comporte une bande présentant une forme sensiblement annulaire, interrompue ou fermée. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, la bande du connecteur présente des ondulations le long d'une circonférence de cette bande de manière à ce que cette bande passe au dessus de l'une au moins des cages de balais sans la toucher. En variante, la bande peut être sensiblement plate. Dans ce cas, cette bande peut par exemple être pourvue d'une patte pour venir en contact avec l'une au 25 moins des cages. Le connecteur est réalisé dans un matériau électriquement conducteur par exemple en cuivre ou, en variante, en aluminium. Le cas échéant, le connecteur est réalisé d'un seul tenant. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, l'une au moins des cages 30 est montée sur le support par encliquetage ou par sertissage. Avantageusement chaque cage reçoit un ressort sur lequel s'applique le balai placé dans cette cage. L'invention a également pour objet une machine électrique tournante, notamment démarreur ou alternateur de véhicule automobile, comportant un dispositif à balais tel que défini ci-dessus. L'invention a encore pour objet un procédé pour fabriquer un dispositif à balais tel défini ci-dessus, comportant les étapes suivantes : - monter les cages de balais sur le support, puis - fixer le connecteur électrique sur au moins l'une de ces cages. L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'un exemple de mise en oeuvre non limitatif de l'invention, et à l'examen du dessin annexé, sur lequel : - la figure 1 représente, schématiquement et partiellement, un démarreur conforme à un exemple de mise en oeuvre de l'invention, - la figure 2 représente schématiquement et partiellement, en perspective, un ensemble porte-balais du démarreur de la figure 1, et - la figure 3 illustre, schématiquement et partiellement, en perspective, une cage de l'ensemble porte-balais de la figure 2. On a représenté sur la figure 1 un démarreur 1 pour moteur à combustion interne de véhicule automobile. Ce démarreur 1 comprend, d'une part, un rotor 2, encore appelé induit, pouvant tourner autour d'un axe X, et d'autre part, un stator 3, encore appelé inducteur, autour du rotor 2. Ce stator 3 comporte une culasse sur laquelle sont fixées une ou plusieurs pièces polaires 4 pour la mise en place d'un bobinage inducteur 5. Le rotor 2 comporte un corps de rotor 7, et un bobinage d'induit 8 enroulé dans des encoches du corps de rotor 7. Ce bobinage d'induit 8 forme, de part et d'autre du corps de rotor 7, un chignon avant 9 et un chignon arrière 10. Le rotor 2 est pourvu, à l'arrière, d'un collecteur 12 comprenant une pluralité de pièces de contact connectées électriquement aux éléments conducteurs, formés dans l'exemple considéré par des fils du bobinage d'induit 8. Un groupe de balais 13 d'un dispositif à balais 50, représenté très schématiquement sur la figure 1, est prévu pour l'alimentation électrique du bobinage d'induit 8, l'un au moins des balais 13 étant relié à la masse du démarreur 1 et un autre au moins des balais 13 étant relié à un contacteur 17. Les balais 13 viennent frotter sur le collecteur 12 lorsque le rotor 2 est en rotation. Les balais 13 sont réalisés par exemple à base de carbone. Le dispositif à balais 50 sera décrit plus en détail ci-dessous. Le démarreur 1 comporte en outre un lanceur 19 monté de manière coulissante sur un arbre d'entraînement 18 et pouvant être entraîné en rotation autour de l'axe X par le rotor 2. Un ensemble réducteur de vitesses 20 peut être interposé entre le rotor 2 et l'arbre d'entraînement 18, de manière connue en soi. Le lanceur 19 comporte un élément d'entraînement formé par un pignon 21 et destiné à s'engager sur un organe d'entraînement 33 du moteur à combustion. Cet organe d'entraînement est par exemple une couronne dentée. Le lanceur 19 comprend en outre une roue libre 22 et une rondelle poulie 23 définissant entre elles une gorge 24 pour recevoir l'extrémité 25 d'une fourchette 27. Cette fourchette 27 est réalisée par exemple par moulage d'une matière plastique. La fourchette 27 est actionnée par le contacteur 17 pour déplacer le lanceur 19 par rapport à l'arbre d'entraînement 18, suivant l'axe X, entre une première position dans laquelle le lanceur 19 entraîne le moteur à combustion par l'intermédiaire du pignon 21, et une deuxième position dans laquelle le lanceur 19 est désengagé de la couronne dentée 33. Le contacteur 17 comprend une borne 29 reliée via un élément de liaison électrique, notamment un fil 30, à une alimentation électrique du véhicule telle qu'une batterie 26. On va maintenant décrire plus en détails, en référence aux figures 2 et 3, le dispositif à balais 50. Comme on peut le voir sur la figure 2, le dispositif 50 comporte un ensemble porte-balais 54 pour la mise en place de balais 13. Cet ensemble porte-balais 54 comprend un support 51 pourvu d'une plaque électriquement conductrice 52, par exemple réalisé en acier, et présentant une forme annulaire perpendiculaire à l'axe X. Cette plaque conductrice 52 se raccorde à une portion tubulaire centrale 53 d'axe X. A l'intérieur de cette portion tubulaire 53, peut être placé un coussinet ou une douille pour maintenir l'arrière de l'induit, et éventuellement pour servir de butée axiale arrière pour cet induit. Une platine électriquement isolante 55, par exemple en époxy, est fixée sur la plaque conductrice 52, par exemple par sertissage de formes dans le palier arrière 52. Cette platine 55 comporte une alternance de zones élargies 56 et de zones étroites 57. Sur chaque zone élargie 56 de la platine 55 est disposée une cage 60 ou 61 pour un balai 13, non représenté sur la figure 2. Les balais 13 s'étendent dans une direction radiale du dispositif 50. Les cages 60 et 61, au nombre de six dans l'exemple décrit, sont de deux types. Trois des cages 60 sont agencées pour recevoir chacune un balai 13 positif, et trois autres des cages 61 sont agencées pour recevoir chacune des balais 13 négatifs. Les cages 60 et les cages 61 sont disposées sur la platine 55 de manière alternée. Les cages 60 et 61 sont réalisées en matériau électriquement conducteur, par exemple en acier, et sont fixées sur la platine 55 à l'aide d'oreilles de rivetage 64, comme on peut le voir notamment sur la figure 3. Les cages peuvent, si on le souhaite, être réalisées en matériau non électriquement conducteur. Les balais 13 négatifs dans les cages 61 sont reliés électriquement à la plaque conductrice 52, par exemple par soudage. Les balais 13 positifs sont reliés électriquement entre eux à l'aide d'un connecteur électrique 70. Ce connecteur électrique 70 s'étend sur le dessus des cages 61, à l'opposé du support 51. Les cages 60 comprennent chacune une languette de fixation 71 du connecteur électrique 70. Par exemple la languette 71 est formée par une découpe de la cage 60. Le connecteur électrique 70 comporte une bande 73 présentant une forme sensiblement annulaire. Cette bande 73 du connecteur 70 présente des ondulations le long d'une circonférence de cette bande 73 de manière à ce que cette bande 73 passe au dessus des cages 61 de balais 13 négatifs sans les toucher. Le connecteur 70 est réalisé d'un seul tenant dans un matériau électriquement conducteur par exemple du cuivre ou, en variante, de l'aluminium. La mise en place du connecteur 70 sur les trois cages 60 peut être obtenue en posant ce connecteur 70 sur le dessus de ces cages 60, puis en rabattant sur ce connecteur 70 les languettes 71 initialement droites (voir figure 3). Dans l'exemple considéré, la bande 73 du connecteur 70 est interrompu et comporte à chacune de ses extrémités circonférentielles un bord 75 replié vers le support 51. En variante, la bande 73 peut être continue sur toute sa circonférence. On va maintenant décrire plus en détail le chemin électrique entre les balais 13. Le courant électrique arrive par l'un des bords repliés 75, ce bord 75 étant par exemple soudé à une tresse ou un clou d'amenée de courant. Le connecteur 70 est alors alimenté électriquement. Les balais positifs sont reliés électriquement au connecteur 70, par exemple via 5 des éléments de connexion électrique tels que des `shunts', ce qui permet l'alimentation électrique des balais. Revendications1. Dispositif à balais (50) pour une machine électrique tournante, notamment un démarreur (1) de véhicule automobile, ce dispositif comportant : au moins deux balais (13) agencés pour venir frotter sur un collecteur (12) de la machine électrique tournante lors du fonctionnement de celle-ci, - un ensemble porte-balais (54) comprenant au moins deux cages (60 ; 61) agencées chacune pour recevoir l'un desdits balais, - un connecteur électrique (70) agencé pour relier électriquement deux au moins des balais, ce connecteur étant porté au moins partiellement par l'une au moins des cages. 2. Dispositif selon la revendication précédente, l'ensemble porte-balais s'étendant sensiblement suivant une circonférence, caractérisé par le fait que les deux balais (13) sont espacés l'un de l'autre suivant ladite circonférence d'un angle non nul. 20 3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte un groupe de balais positifs et un groupe de balais négatifs, les balais positifs et négatifs étant disposés de manière alternée, et par le fait que le connecteur (70) est agencé pour relier électriquement entre eux tous les balais de 25 l'un des groupes de balais, notamment tous les balais positifs. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, l'ensemble porte-balais comprenant un support (51) sur lequel sont fixées les cages (60 ; 61) de balais, caractérisé par le fait que le connecteur électrique (70) 15s'étend au moins sur une portion de sa longueur sur le dessus des cages, à l'opposé du support. 5. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que l'une au moins des cages (60) comprend au moins une languette (71) de fixation du connecteur électrique. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le connecteur électrique comporte une bande (73) présentant une forme sensiblement annulaire. 7. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que la bande (73) du connecteur présente des ondulations le long d'une circonférence de cette bande de manière à ce que cette bande passe au dessus de l'une au moins des cages (61) sans la toucher. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le connecteur (70) est réalisé d'un seul tenant. 9. Machine électrique tournante, notamment démarreur ou alternateur de véhicule automobile, comportant un dispositif à balais selon l'une quelconque des revendications précédentes. 10. Procédé pour fabriquer un dispositif à balais (60) tel défini dans l'une quelconque des revendications 1 à 8, le procédé comportant les étapes suivantes : - monter les cages de balais sur le support, puis - fixer le connecteur électrique sur au moins l'une de ces cages.