Brevet FR3000848A1 — publié le 20140711

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un support de balai de moteur électrique comportant au moins deux éléments de réception pour des éléments de balai, les éléments de réception étant reliés à un corps de base en matière plastique. L'invention se rapporte également à un procédé de réali- sation d'un support de balai et à un moteur électrique avec un tel support de balai. Etat de la technique Les supports de balai connus tels que définis ci-dessus comportent un corps de base en matière plastique muni d'éléments de réception en métal pour les éléments de balai (balai en carbone). Les éléments de réception connus sont des pièces embouties reliées au corps de base soit mécaniquement (par vissage, rivetage) soit par sur- moulage des éléments de réception avec la matière plastique du corps de base. Pour augmenter la densité de puissance et réduire le poids, actuellement on utilise de plus en plus fréquemment des moteurs électriques avec un système de circuits magnétiques multipolaire. De tels moteurs électriques utilisés par exemple pour les actionneurs de confort de véhicule automobile (tels que des composants d'un entraînement de lève-vitre, d'actionneur de réglage de siège ou autre) nécessitent, pour utiliser de manière optimale la puissance que peut fournir un tel système et en même temps réduire au minimum le bruit, d'avoir une orientation précise du système de commutation formé des balais en carbone, du collecteur, de l'enroulement et des lamelles de l'induit ainsi que du circuit magnétique. Dans le cas des supports de balai connus selon l'état de la technique, la précision visée est limitée par le procédé de fabrication de la pièce emboutie constituant l'élément de réception. En outre, le corps de base en matière plastique dans lequel est intégrée la pièce emboutie, par injection avec surmoulage l'outil ou relié de toute autre manière au corps de base, ne présente là encore qu'une précision très limitée du fait du procédé de fabrication. On connaît également des supports de balai dont les élé- ments de réception des éléments de balai sont en matière plastique ren- forcée par des fibres de verre. Les éléments de réception sont habituellement reliés en une seule pièce au corps de base ou encore les éléments de réception sont formés en une seule sur le corps de base. Du fait des tolérances de fabrication ainsi que les propriétés de la matière avec le coefficient de dilation thermique de la matière plastique, les pré- cisions que l'on peut atteindre pour le positionnement des balais en carbone sont, là encore, limitées. En outre, les moyens de réception en matière plastique pour les balais en carbone ont l'inconvénient que la matière plastique perd sa stabilité de forme à partir d'une certaine tem- pérature limite d'utilisation (environ 180°C). Un autre inconvénient est l'intervalle variable en fonction de la température, entre le balai en carbone et l'élément de réception en matière plastique car les coefficients de dilatation thermique du balai en carbone et celui de l'élément de réception diffèrent d'une manière relativement forte l'une de l'autre. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un support de balai de moteur électrique du type défini ci-dessus pour qu'il soit relativement simple et économique à réaliser et permette d'avoir une très grande précision de position des balais en carbone dans les éléments de réception. Exposé et avantages de l'invention A cet effet l'invention a pour objet un support de balai de moteur électrique comportant au moins deux éléments de réception pour des éléments de balai, les éléments de réception étant reliés à un corps de base en matière plastique, ce support étant caractérisé en ce que les éléments de réception sont des pièces moulées par injection de poudre métallique, de poudre céramique ou des mélanges de telles poudres. Cette réalisation des éléments de réception permet une précision particulièrement grande et une tenue aux températures élevées tout en réduisant au minimum les coûts en outillage pour la fabrication en grande série et permettant ainsi une fabrication économique. La pièce injectée en poudre est une pièce en poudre ou de céramique ou en poudre métallique ou en un mélange de ces matières. De façon particulièrement intéressante du point de vue constructif, les deux éléments de réception sont en une seule pièce avec un élément de support ayant au moins un segment intermédiaire servant à couper la liaison électro-conductrice entre les deux éléments de réception. Cette réalisation permet de disposer d'une manière extrêmement précise les éléments de réception grâce à la fabrication, cette pré- cision concernant leur position angulaire par l'intermédiaire de l'élément de support remplit l'une des conditions pour avoir une densité de puissance aussi élevée que possible, du moteur électrique avec un support de balai selon l'invention. De plus, cette réalisation permet de développer plusieurs éléments de réception simultanément au cours d'une seule étape de fabrication et d'économiser des installations et des éléments de fixation pour les éléments de réception sur le corps de base. On a une fonctionnalité supplémentaire sans avoir d'éléments complémentaires à monter séparément si l'élément de sup- port comporte au moins un conducteur de mise à la masse appliqué avec une tension de ressort contre le segment de boîtier du moteur électrique. Ce conducteur de mise à la masse peut être réalisé simultanément (en une seule pièce) avec l'élément de support et les éléments de réception. La fonction du support de balai selon l'invention est amé- liorée en plus de manière simple si l'élément de support comporte d'autres éléments de réception pour des composants électriques et/ou leurs branchements électriques. Dans ce cas, le support de balai est réalisé comme pièce injectée en métallurgie des poudres. Comme les éléments de réception des balais en carbone doivent être reliés d'une manière non électro-conductrice, il faut couper les régions entre les éléments de réception sur l'élément de support. Pour avoir une accessibilité aussi simple que possible pour les outils de coupe (par exemple des disques ou un faisceau laser) sans risque d'endommager l'élément de support ou le corps de base, selon un autre développement avantageux de l'invention, le segment intermédiaire dépasse notamment radialement du contour périphérique de l'élément de support. Cela permet une réalisation simple, relativement peu sensible aux tolérances pour le segment intermédiaire. Un développement constructif avantageux n'utilisant pas de composants supplémentaires distincts et sans nécessiter leur montage sur le support de balai, prévoit un élément de fixation d'un élément de ressort sur l'élément de réception, en une seule pièce sur celui-ci. L'invention a également pour objet un procédé de fabrica- tion d'un support de balai tel que défini ci-dessus dont les éléments de réception des éléments en carbone sont réalisés par un procédé d'injection en métallurgie des poudres et dont les éléments de réception sont reliés à la matière plastique du corps de base. De façon particulièrement préférentielle, les éléments de réception sont reliés au corps de base au moins par un surmoulage par zone. Une telle réalisation à l'avantage que les éléments de réception peuvent être des composants ou insert dans un moule d'injection et le développement du corps de base ou sa liaison avec les éléments de ré- ception se fait alors de manière économique par une seule étape de fabrication. Dans le cas d'un procédé particulièrement avantageux, les éléments de réception sont reliés en une seule pièce aux éléments de support et ce procédé prévoit un segment intermédiaire entre deux élé- ments de réception qui pourra être coupé mais notamment mécanique- ment sur l'élément de support et qui après la coupure des composants électriques est relié à l'élément de support notamment par un procédé d'impression/ soudage. Une utilisation particulièrement préférentielle du moteur électrique est son application à un actionneur de confort dans un véhi- cule automobile, par exemple d'un actionneur de lève-vitre, d'un actionneur de réglage du siège ou un actionneur de ce type. De tels actionneurs de confort dans les véhicules automobiles doivent répondre à une demande permanente de densité de puissance aussi élevée que possible pour réduire le poids et l'encombrement de l'actionneur et ré- duire encore plus le poids et diminuer sa consommation grâce au gain de poids. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels les éléments identiques ou de mêmes fonctions dans les différentes figures portent les mêmes références. Ainsi : - la figure 1 est une vue en perspective d'un élément de support en forme de composants d'un support de balai selon l'invention compor- tant deux éléments de réception pour des balais en carbone, - la figure 2 montre un premier support de balai selon l'invention utilisant le composant de la figure 1, l'ensemble étant représenté en perspective, - la figure 3 est une vue de dessus du support de balai de la figure 2, - la figure 4 est une vue en perspective d'un second composant d'un support de balai sur lequel ne sont pas formés des éléments de réception pour les balais en carbone, - la figure 5 montre un support de balai utilisant un insert selon la figure 4, en vue en perspective, - la figure 6 est une vue en perspective à échelle agrandie d'un détail de la figure 5, - la figure 7 est une vue en perspective d'un autre composant de support de balai muni de logements formés. Description de modes de réalisation de l'invention La figure 1 montre un composant 10 d'un support de balai 100 représenté à la figure 2. Le support de balai 100 est lui-même un composant de moteur électrique d'un actionneur de confort de véhicule automobile tel qu'un actionneur lève-vitre, un actionneur de ré- glage de siège ou actionneur analogue pour régler un élément (vitre, siège ou autre). Le composant 10 de l'exemple de réalisation comporte deux éléments de réception 11, 12 sous la forme de carquois à charbon pour des balais en carbone non représentés. Les éléments de réception 11, 12 ont chacun à titre d'exemple et de façon non limitative une sec- tion rectangulaire avec une ouverture longitudinale 13, traversante ; le côté supérieur de chaque élément de réception 11, 12 ainsi que chacune des surfaces latérales comporte une fente allongé 14, 15 s'étendant sur une partie de la longueur de l'élément de réception 11, 12. L'un des éléments de réception 11 comporte sur son côté supérieur, un élément de fixation 16 d'une seule pièce pour recevoir un élément de ressort non représenté qui exerce une force de ressort sur le balai en carbone de manière connue en soi, pour appliquer le balai contre le collecteur du moteur électrique. Selon l'invention, l'autre élément de récep- tion 12 a également un élément de fixation 16 correspondant ou encore il y a deux éléments de réception 12 sans élément de fixation 16. En d'autres termes, les deux éléments de réception 11, 12 ont chacun un élément de fixation 16 ou encore les deux éléments de réception 11, 12 n'ont aucun élément de fixation 16. Selon l'invention, comme les deux éléments de réception 11, 12 sont nécessairement électro-conducteurs, ils sont en métal et réalisés comme pièces injectées en métallurgie des poudres (MIN = moulage par injection de métal). Cela signifie que les éléments de réception 11, 12 ou le composant 10 sont réalisés par frittage à partir d'une poudre métallique ainsi que de composants en céramique le cas échéant avec des additifs. Les deux éléments de réception 11, 12 sont reliés en une seule pièce à un élément de support 18 ayant deux entretoises de liaison 19, 20. Les deux éléments de réception 11, 12 sont par exemple dé- calés l'un par rapport à l'autre d'un angle de rotation de 90°. Les deux entretoises de liaison 19, 20 sont réalisées avec les éléments de réception 11, 12 c'est-à-dire également comme pièces injectées en poudre. Les figures 2 et 3 montrent le support de balai 100 comportant un composant 10 tel que celui décrit ci-dessus. Le support de balai 100 a un corps de base 25 en matière plastique de préférence réa- lisée par injection. Le composant 10 est surmoulé par injection par zone par la matière plastique du corps de base 25 dans l'outil de moulage du corps de base 25 et il est fixé à une position définie dans la région du corps de base 25. En outre, on voit deux arceaux de fixation 26, 27 électriques, ayant chacun une section rectangulaire et qui sont installés de préférence à la fabrication du corps de base 25, dans son outil de moulage. Aux points de contact 28, 29 entre les zones d'extrémité des arceaux de fixation 26, 27, et des fils électro-conducteurs 30, 31 reliés au balai en carbone, on a soudé les fils 30, 31 avec les arceaux de fixation 26, 27 ou relié d'une autre manière de façon électroconductrice. La figure 2 montre également les éléments de ressort 32 équipant les éléments de fixation 16 pour les balais en carbone. La fi- gure montre en outre que les deux entretoises de liaison 19, 20 compor- tent des segments de séparation 33, 34 de forme courbe. La figure 2 montre uniquement un segment de séparation 33. En particulier à l'aide de la figure 3 on voit que les segments de séparation 33, 34 sont radialement en saillie du contour du corps de base 25 de sorte qu'après la réalisation du porte-balai 11, on sépare électriquement les deux élé- ments de réception 11, 12 en coupant les segments de séparation 33, 34 (c'est-à-dire en les isolant). La séparation des segments 33, 34 se fait de préférence mécaniquement par emboutissage ou par un procédé analogue mais on peut également envisager de faire cette séparation par exemple à l'aide d'un faisceau laser ou d'un dispositif analogue. La figure 4 montre un composant 10a en forme de pièce injectée en métallurgie des poudres ; contrairement au composant 10 il n'y a dans ce cas pas d'élément de réception 11, 12. Toutefois, le composant 10a est également réalisé comme pièce injectée en métallurgie des poudres et il comporte plusieurs éléments de réception 35 venant en saillie vers le haut, perpendiculairement aux côtés ; ces éléments de réception on une forme de fourchette et sont dirigés vers le côté supérieur d'une région de réception 36. Le composant 10a comporte en outre deux entretoises de liaison 19a, 20a ainsi que deux pattes de branchement 37, 38 servant aux branchements électriques. Les entretoises de liaison 19a, 20a peuvent être séparées dans la région de leurs segments de séparation 33a, 34a. Le composant 10a comporte également un segment de ressort 39 réalisé en une seule pièce avec la masse (électrique) par exemple dans la région du boîtier polaire du moteur électrique, ce segment de ressort 39 étant radialement en saillie vers l'extérieur. Comme le montre notamment la figure 5, le composant 10a est enrobé par injection, dans certaines parties avec la matière du corps de base 25a et pour le composant 10a les segments de séparation 33a, 34a viennent radialement en saillie vers l'intérieur ou vers l'extérieur par rapport au contour du corps de base 25a. En outre, le segment de ressort 39 dépasse la périphérie extérieure du corps de base 25a entre les pattes de branchements 37, 38. Dans les régions de réception 36 il y a des segments de fils de composants électriques 40 soient reliés électriquement aux éléments de réception 35 ou aux zones de ré- ception 36. La liaison des fils de branchement des composants 40 dans la zone des régions de réception 36 se fait soit par un procédé d'impression mécanique soit par soudage ou autres techniques de liaisons connues selon l'état de la technique. La figure 6 montre que le segment de ressort 39 dépasse radialement de la surface périphérique 41 du corps de base 25a de sorte que lorsqu'on engage ou que l'on place le corps de base 25a dans un boîtier électro-conducteur, notamment le boîtier polaire du moteur électrique, on a une liaison électro-conductrice entre le segment de res- sort 39 de l'insert 10a ou le support de balai 100a et aussi la masse de la zone reliée du moteur électrique. Comme déjà indiqué, le composant 10a comporte des éléments de réception 11, 12 qui ne sont pas en une seule pièce avec le composant 10a. Ce support de balai 100a comporte également des élé- ments de réception non représentés de manière détaillée pour les balais en carbone réalisés sous la forme de composants injectés en métallurgie des poudres et par exemple reliés au composant 10a par soudage ou par une liaison mécanique. La figure 7 montre finalement un composant 10b qui est une combinaison du composant 10a avec les éléments de réception 11, connus selon le composant 10. Cela signifie que les éléments de réception 11 ayant chacun un élément de fixation 16 sont formés en une seule pièce sur le composant 10a ce qui rend inutile toute opération de montage distincte comme pour le composant 10a. Les composants 10, 10a, 10b décrits ci-dessus ainsi que le support de balai 100, 100a peuvent être modifiés et transformés de différentes manières sans sortir du cadre de l'invention. Il s'agit de l'utilisation d'éléments de réception 11, 12 comme composant injecté en métallurgie des poudres. On peut notamment envisager dans le cas d'un moteur électrique multipolaire, d'utiliser plus de deux tels élé- ments de réception 11, 12. Il est également possible dans le cas de composants non électro-conducteurs d'utiliser une poudre céramique à la place d'une poudre métallique.5 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX (La nomenclature se limite aux références numériques sans les suffixes a et b). 10 Composant 11, 12 Eléments de réception 13 Ouverture allongée 14, 15 Fente allongée 16 Elément de fixation 19, 20 Entretoise de liaison 25 Corps de base 26, 27 Arceaux de liaison 28, 29 Points de contact 30,31 Fils 33, 34 Segment de séparation 35 Elément de réception 36 Région de réception 37, 38 Pattes de branchement 39 Segment de ressort 40 Composant électrique 41 Surface périphérique 100 Support de balai25 REVENDICATIONS1°) Support de balai (100, 100a) de moteur électrique comportant au moins deux éléments de réception (11, 12) pour des éléments de balai, les éléments de réception (11, 12) étant reliés à un corps de base (25, 25a) en matière plastique, support caractérisé en ce que les éléments de réception (11, 12) sont des pièces de moulage par injection de poudre, de poudre métallique, de poudre céramique ou des mélanges de telles poudres. 2°) Support de balai selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux éléments de réception (11, 12) sont reliés en une seule pièce à un élément de support (18) qui comporte un segment intermédiaire (33, 33a, 34, 34a) servant le cas échéant à couper la liaison électro- conductrice entre les deux éléments de réception (11, 12). 3°) Support de balai selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément de support (18) comporte un contact de ressort (39) appliqué par une précontrainte mécanique contre un segment du boîtier du moteur électrique. 4°) Support de balai selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément de support (18) comporte d'autres éléments de réception (35) pour des composants électriques (40) et/ou leurs branchements en une seule pièce. 5°) Support de balai selon la revendication 2, caractérisé en ce que le segment intermédiaire (33, 33a, 34, 34a) dépasse notamment radialement du contour périphérique de l'élément de support (18).356°) Support de balai selon la revendication 1, caractérisé par un élément de fixation (16) pour un élément de ressort (32) équipant l'élément de réception (11, 12) et qui est en une seule pièce avec cet élément de réception (11, 12). 7°) Procédé de réalisation d'un support de balai (100, 100a) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par les étapes suivantes consistant à : a) réaliser des éléments de réception (11, 12) pour des éléments de ba- lai par un procédé de moulage par injection de poudre et b) relier l'élément de réception (11, 12) à la matière plastique d'un corps de base (25, 25a). 8°) Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que les éléments de réception (11, 12) sont reliés au moins par zone, par enrobage avec le corps de base (25, 25a). 9°) Procédé selon la revendication 7, caractérisé par au moins un segment intermédiaire (33, 33a, 34, 34a) entre deux éléments de réception (11, 12) sur un élément de support (18)) notamment séparé mécaniquement et le cas échéant après la séparation, les com- posants électriques (40) restent liés à l'élément de support (18) notam- ment par un procédé de soudage/impression. 10°) Moteur électrique notamment comme composant d'un actionneur de confort d'un véhicule automobile muni d'un support de balai (100, 100a) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, comportant au moins deux éléments de réception (11, 12) pour des éléments de balai, les éléments de réception (11, 12) étant reliés à un corps de base (25, 25a) en matière plastique,les éléments de réception (11, 12) étant des pièces moulées par injection de poudre, poudre métallique, poudre céramique ou des mélanges de telles poudres.5