Brevet FR2966298A1 — publié le 20120420

DISPOSITIF PORTE-BALAIS PERFECTIONNE POUR DEMARREUR DE VEHICULE AUTOMOBILE La présente invention concerne un dispositif porte-balais pour démarreur de véhicule automobile comportant une platine support de balais 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. Le développement actuel de la fonctionnalité d'arrêt/relance automatique du moteur thermique dans les véhicules automobiles (appelée « Stop & Go » en anglais) demande la fourniture de démarreurs de forte puissance dits « renforcés ». Ces démarreurs renforcés doivent, d'une part, être capables d'assurer un démarrage rapide du moteur thermique en délivrant un couple mécanique important et, d'autre part, avoir une durée de vie élevée leur permettant de tenir jusqu'à 300 000 cycles de démarrage environ. 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. Par ailleurs, le nombre très élevé de cycles auquel doivent satisfaire les démarreurs renforcés est de nature à produire une grande accumulation de poussière conductrice due à l'usure des balais dans les dispositifs porte-balais. Cette accumulation de poussière conductrice est susceptible de créer des risques de court-circuit à long terme entre les polarités de potentiel opposées présentes dans un démarreur. La demande de brevet FR2934434 déposée le 24 juillet 2008 par la Demanderesse divulgue un dispositif porte-balais du type ci-dessus. Par rapport à d'autres solutions connues proposant une augmentation du nombre de balais, l'agencement proposé par FR2934434 favorise la réalisation de démarreurs plus compacts. En référence aux Figs.1 à 3 ci-annexées, le dispositif porte-balais selon FR2934434 comporte une platine support de balais P sur laquelle sont réparties et fixées des cages porte-balais 2 recevant chacune un balai 3. La platine support de balais P a la forme d'un disque sur lequel les cages porte-balais 2 sont réparties radialement. La partie centrale de cette platine P 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. La platine P, montrée plus en détail à la Fig.2, est formée d'une plaque métallique 1 et de deux rondelles inter-balais 4, isolantes, placées chacune d'un côté de la plaque métallique 1. 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 les cages 2 et ainsi maintenue. Les balais 3 (non représentés à la Fig.2), logés dans les cages porte-balais 2 en regard, sont montés électriquement en parallèle. Afin de pouvoir être fixées l'une à l'autre de part et d'autre de la platine P du dispositif porte-balais, les cages porte-balais 2 sont chacune munie de deux pattes 20 percées d'orifices 21 destinés à accueillir des moyens de fixation tels que des rivets. 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. Les orifices percés sur les rondelles isolantes 4, désignés par le repère général 6, sont préférentiellement tous de même dimension pour réduire les coûts de fabrication. Les orifices percés sur la plaque métallique 1 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. Le diamètre des orifices 7, de l'ordre de 3 à 6 millimètres, est déterminé de manière à permettre le passage des moyens de fixation avec un jeu radial minimal. 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, par exemple, 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 à la borne positive 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. 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. Typiquement, 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. Les rondelles isolantes 4 et la plaque métallique 1 sont également respectivement percées de découpes 9 et 10 pour le passage d'un élément conducteur (non représenté sur les Figs.1 à 3) destiné à assurer un contact électrique fiable 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. Cet élément conducteur est typiquement 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 ont préférentiellement des 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 la 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. En référence plus particulièrement à la Fig.2, l'assemblage du dispositif porte-balais selon la demande de brevet FR2934434 est réalisé de la manière décrite ci-dessous. La plaque métallique 1 est placée entre les 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 4. 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 les cages positives et les cages négatives sont de préférence alternées pour permettre une meilleure répartition de l'usure des balais. Le jeu radial entre les moyens de fixation 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 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 tel que tresse métallique en cuivre, ainsi qu'il a été indiqué plus haut. Bien que le dispositif porte-balais décrit ci-dessus en référence aux Figs.1 à 3 donne globalement satisfaction, il est souhaitable de proposer des perfectionnements autorisant une plus grande robustesse de l'isolation électrique, notamment vis-à-vis de l'accumulation à long terme des poussières conductrices, et une réduction des coûts. L'invention concerne donc un dispositif porte-balais pour un démarreur de véhicule automobile, comportant une platine support de balais placée en sandwich entre des première et seconde séries de cages porte-balais respectivement réparties de chaque côté de la platine support de balais. Conformément à l'invention, cette platine support de balais comporte au moins une partie surmoulée assurant une isolation électrique entre une plaque métallique formant la platine support de balais et au moins l'une des première et seconde séries de cages porte-balais. Grâce à cette partie surmoulée, le dispositif porte-balais est ainsi mieux protégé contre des courts-circuits éventuels dus à une accumulation de poussière conductrice. De plus, l'assemblage du dispositif est simplifié en fabrication du fait de la suppression des deux rondelles inter-balais isolantes présentes dans le dispositif de la technique antérieure, entraînant ainsi une réduction du coût de fabrication. Selon une autre caractéristique, la partie surmoulée couvre au moins en partie deux faces de la platine support de balais, ces deux faces de la platine supportant respectivement les première et seconde séries de cages porte-balais. Selon encore une autre caractéristique, la partie surmoulée couvre également au moins en partie un contour intérieur de la platine support de balais. Selon une forme de réalisation particulière, la platine support de balais comporte des première et seconde séries d'orifices dont une au moins est composée d'orifices surmoulés, les première et seconde séries d'orifices étant destinées à la fixation des cages porte-balais sur la platine support de balais. Selon une autre forme de réalisation particulière dans laquelle les première et seconde séries de cages porte-balais correspondent respectivement à des première et seconde polarités de tension et la plaque métallique est portée électriquement à la polarité de tension de l'une des séries de cages porte-balais, l'autre série de cages porte-balais est fixée à la platine support de balais par l'intermédiaire d'une série d'orifices composée d'orifices surmoulés. Selon une autre caractéristique, la partie surmoulée comprend une matière plastique thermoplastique à base de polyamide de type PA4.6 ou PA6.6 ou à base de polypropylène PPS chargé en fibre de verre entre 40 et 50%. Selon une forme de réalisation différente, la partie surmoulée peut comprendre une matière plastique thermodurcissable. Selon encore une autre caractéristique, la plaque métallique est une pièce obtenue par emboutissage à partir d'un acier à découper de type FePO5. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit d'une forme de réalisation particulière de l'invention, en référence aux figures ci- annexées: la Fig.1 qui est une vue de côté d'un dispositif porte-balais tel que connu dans la technique antérieure, assemblé et monté sur un collecteur solidaire de l'arbre rotor d'un démarreur; la Fig.2 qui est une vue en perspective éclatée des différents composants du dispositif porte-balais de la technique antérieure montré à la Fig.1, le dispositif n'étant ici pas équipé de ses balais; la Fig.3 qui est une vue en perspective du dispositif porte-balais de la technique antérieure montré à la Fig.1, le dispositif n'étant ici pas équipé de ses balais; la Fig.4 qui est une vue en perspective d'une forme de réalisation du dispositif porte-balais selon l'invention, le dispositif n'étant ici pas équipé de ses balais; la Fig.5 qui est une vue en perspective d'une platine support de balais comprise dans le dispositif porte-balais selon l'invention de la Fig.4; et les Figs.6A et 6B qui sont des vues en coupe partielles au niveau de cages porte-balais positive et négative, respectivement, du dispositif porte-balais selon l'invention de la Fig.4, le dispositif n'étant ici pas équipé de ses balais. Dans la forme de réalisation particulière de l'invention décrite ci-dessous, on notera que les pièces ayant sensiblement les mêmes fonctions que celles du dispositif porte-balais des Figs.1 à 3 conservent les mêmes repères mais munis du signe prime. Comme cela apparaît aux Figs.4, 5, et 6A, 6B, le dispositif porte-balais selon l'invention se différencie du dispositif des Figs.1 à 3, par la présence d'une platine support de balais P' ayant une configuration en pièce monobloc. Conformément à l'invention, la platine support de balais P' est donc une pièce monobloc comportant une plaque métallique 1' et des parties surmoulées 4' réalisées de part et d'autre de la plaque métallique 1'. Les parties surmoulées 4' sont réalisées au moyen d'une matière plastique assurant une bonne isolation électrique. Les parties surmoulées 4' protègent toutes les zones à risque de la platine support de balais P', c'est-à-dire, toutes les zones où pourrait apparaître un court-circuit. Différentes matières plastiques sont utilisables selon les applications et les contraintes qui s'imposent à celles-ci. Typiquement, la matière plastique utilisée pour les parties surmoulées 4' est une matière thermoplastique telle qu'un polyamide PA4.6 ou PA6.6 ou un polypropylène PPS chargé en fibre de verre entre 40 et 500/0. Des matières thermodurcissables peuvent aussi être envisagées. La plaque métallique 1' est typiquement obtenue par emboutissage à partir d'un acier à découper tel que par exemple le FePO5. Comme montré plus particulièrement aux Figs.4 et 5, la platine P' comporte un contour intérieur 11' qui est surmoulé ici en totalité par la matière plastique. En effet, le contour intérieur 11' est particulièrement exposé à une accumulation de poussière conductrice due à l'usure des balais, du fait de la proximité du contact entre les balais et le collecteur du démarreur, et une bonne isolation électrique de la plaque métallique 1' à ce niveau est nécessaire . La platine P' comporte des première et seconde séries d'orifices 7' et 8' pour la fixation des cages porte-balais 2'. Typiquement, les cages 2' sont fixées avec des moyens de fixation tels que de rivets 12'. Les orifices 7' sont destinés à la fixation entre elles, deux à deux, de part et d'autre de la platine P', des cages négatives 2'. Cette fixation des cages 2' au moyen des rivets 12' est montrée à la Fig.6A. On notera, comme montré à la Fig.6A, que les orifices 7' ne sont pas isolés électriquement et un contact électrique peut donc intervenir, à travers les rivets 12' métalliques, entre les cages négatives 2' et la plaque métallique 1'. Ce contact électrique n'est pas nuisible au fonctionnement du démarreur, bien au contraire, puisqu'il participe à l'établissement du contact électrique entre des pièces destinées à être au même potentiel, le potentiel de masse dans cette application. L'établissement d'un contact électrique de bonne qualité entre les cages négatives 2' et la plaque métallique 1' est réalisé typiquement au moyen d'une tresse de cuivre soudée reliant les deux pièces, comme connu dans la technique antérieure. Les orifices 8' sont destinés à la fixation entre elles, deux à deux, de part et d'autre de la platine P', des cages positives 2'. Cette fixation des cages 2' au moyen des rivets 12' est montrée à la Fig.6B. On notera, comme montré à la Fig.6B, que les orifices 8' sont isolés électriquement, le surmoulage en matière plastique 4' se prolongeant à l'intérieur des orifices 8'. Aucun contact électrique ne peut donc intervenir entre, d'une part, les cages positives 2' reliées par les rivets 12' et, d'autre part, la plaque métallique 1'. Cette isolation électrique est indispensable pour un fonctionnement correct du démarreur. En effet, lors d'un démarrage du moteur thermique, la plaque métallique 1' et les cages positives 2' sont à des potentiels différents, les cages positives 2' étant alors au potentiel de la borne positive de la batterie du véhicule. La présence du surmoulage plastique à l'intérieur des orifices 8' assure une isolation électrique robuste à ce niveau et prévient donc tout risque de court-circuit par accumulation de poussière conductrice. On notera également que dans cette forme de réalisation, les orifices 7' et 8' de la platine P' ont un même diamètre. Cependant, les orifices de la plaque métallique 1' correspondant aux orifices 8' auront un diamètre sensiblement supérieur à ceux correspondant aux orifices 7'. La différence de diamètre autorisera ainsi une épaisseur de surmoulage plastique suffisante à l'intérieur des orifices 8'. Selon une variante de réalisation, les orifices 7' et 8' sont identiques, avec un surmoulage en matière plastique 4' se prolongeant à l'intérieur de l'ensemble des orifices. Les orifices correspondant dans la plaque métallique 1' auront alors tous le même diamètre, ce qui autorise une fabrication simplifiée de la plaque, ainsi que davantage de standardisation. REVENDICATIONS1. Dispositif porte-balais pour un démarreur de véhicule automobile, comportant une platine support de balais (P') placée en sandwich entre des première et seconde séries de cages porte-balais (2') respectivement réparties de chaque côté de la platine support de balais (P'), caractérisé en ce que cette platine support de balais (P') comporte au moins une partie surmoulée (4') assurant une isolation électrique entre une plaque métallique (1') formant la platine support de balais (P') et au moins l'une des première et seconde séries de cages porte-balais (2'). 2. Dispositif porte-balais selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie surmoulée (4') couvre au moins en partie deux faces de la platine support de balais (P'), ces deux faces de la platine (P) supportant respectivement les première et seconde séries de cages porte-balais (2'). 3. Dispositif porte-balais selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie surmoulée (4') couvre également au moins en partie un contour 20 intérieur (11') de la platine support de balais (P'). 4. Dispositif porte-balais selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la platine support de balais (P') comporte des première et seconde séries d'orifices (7', 8') dont une au moins est composée d'orifices 25 surmoulés (8'), les première et seconde séries d'orifices (7', 8') étant destinées à la fixation des cages porte-balais (2') sur la platine support de balais (P'). 5. Dispositif porte-balais selon la revendication 4, dans lequel les 30 première et seconde séries de cages porte-balais (2') correspondent respectivement à des première et seconde polarités de tension et la plaque métallique (1') est portée électriquement à la polarité de tensionde l'une des séries de cages porte-balais (2'), caractérisé en ce que l'autre série de cages porte-balais (2» est fixée à la platine support de balais (P') par l'intermédiaire d'une série d'orifices (8» composée d'orifices surmoulés. 6. Dispositif porte-balais selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la partie surmoulée (4» comprend une matière plastique thermoplastique à base de polyamide de type PA4.6. 10 7. Dispositif porte-balais selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la partie surmoulée (4» comprend une matière plastique thermoplastique à base de polyamide de type PA6.6. 8. Dispositif porte-balais selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, 15 caractérisé en ce que la partie surmoulée (4» comprend une matière plastique thermoplastique à base de polypropylène PPS chargé en fibre de verre entre 40 et 500/0. 9. Dispositif porte-balais selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, 20 caractérisé en ce que la partie surmoulée (4» comprend une matière plastique thermodurcissable. 10. Dispositif porte-balais selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce la plaque métallique (1» est une pièce obtenue par 25 emboutissage à partir d'un acier à découper de type FePO5.5