Brevet FR3079365A1 — publié le 20190927

PORTE-BALAIS DE DÉMARREUR DE MOTEUR THERMIQUE MUNI DE CAGES À BALAIS DE FORME MODIFIÉE La présente invention concerne un porte-balais de démarreur de moteur thermique muni de cages à balais de forme modifiée. De façon connue en soi, un porte-balais comporte une platine de support de forme sensiblement annulaire sur laquelle est fixé un ensemble de cages comportant chacune un logement pour un balai. La platine de support est une pièce monobloc comportant une plaque métallique et des couches de matériau isolant surmoulées disposées de part et d'autre de la plaque. Les couches de matériau isolant sont réalisées dans une matière plastique assurant une bonne isolation électrique. Les couches plastiques sont sensibles à la chaleur et déformables à partir d'un seuil de température correspondant à une température au-delà de laquelle le démarreur et/ou son environnement seraient susceptibles d'être endommagés. Chaque balai est monté à coulissement à l'intérieur d'une cage, laquelle est ouverte pour permettre la mise en contact électrique des balais avec les lames du collecteur. Chaque cage est fixée sur la platine au moyen de pattes de fixation. Un ressort associé à chaque cage sollicite radialement le balai correspondant vers les lames de contact du collecteur. La protection du démarreur en cas d'échauffement (pour des couples moteur allant de 0% à 25% du couple bloqué) est assurée par la fonte des couches plastiques surmoulées et l'action de poussée des ressorts sur les cages de balais positifs qui ont alors tendance à basculer pour établir un court-circuit avec un élément de polarité négative, comme par exemple la plaque métallique ou la culasse du moteur électrique. Cela a pour effet de faire fondre un fusible de protection et/ou de sectionner les tresses à balais positifs dont la section est la plus faible de tous les conducteurs du circuit électrique et donc d'ouvrir le circuit électrique du 30 démarreur afin de préserver ses composants. 2 Les cages nues sortent de l'outil de découpe avec une cage à balai plus large que l'épaisseur du balai. Ce défaut de forme est corrigé lors de la mise en position de la cage sur le platine de support. Toutefois, la mise en position reste dans le domaine élastique du matériau 5 de la cage, de sorte que l'on empêche un coincement du balai dans la cage dans le cas où cette dernière reviendrait à sa forme originale en raison des vibrations ou des phases ponctuelles d'échauffement dégradant le sertissage de la cage sur la platine de support. Cela peut toutefois poser un problème durant des échauffements à vide 10 prolongé, dans la mesure où, lorsque le surmoulage plastique fond pour libérer la cage en rotation, cette dernière peut également reprendre sa forme originale. La surface de contact entre la cage et le balai va donc diminuer et il sera difficile de faire circuler une intensité engendrant la section de la tresse lors du court-circuit entre la cage et la culasse du moteur électrique ou entre 15 la cage et la plaque métallique de la platine de support. L'invention vise notamment à remédier efficacement à cet inconvénient en proposant un porte-balais de démarreur de véhicule automobile comportant: - une platine de support ayant une plaque réalisée dans un matériau métallique et au moins une couche de matériau isolant surmoulée 20 sur une face de la plaque, - au moins une cage à balai munie d'un logement de réception d'un balai, caractérisé en ce que, lorsque la cage à balai n'est pas montée sur la platine de support, le logement de réception du balai présente au moins localement 25 une largeur inférieure à une épaisseur dudit balai. L'invention permet ainsi de garantir le contact entre le balai et la cage lors d'une phase d'échauffement pour s'assurer de l'établissement du court-circuit permettant d'ouvrir le circuit électrique du démarreur afin de préserver ses composants et son environnement. Selon une réalisation, ledit porte-balais comporte un dispositif d'indexage de la cage à balai par rapport à la platine de support configuré pour imposer une 3 largeur dudit logement au moins égale à l'épaisseur du balai lorsque la cage à balai est montée sur la platine de support. Selon une réalisation, le dispositif d'indexage comporte au moins deux pions issus de la couche surmoulée destinés à s'insérer dans des ouvertures 5 ménagées dans la cage à balai. Selon une réalisation, le dispositif d'indexage comporte au moins deux languettes issues de la cage à balai destinées à s'insérer dans des ouvertures ménagées dans la couche surmoulée. Selon une réalisation, une hauteur des languettes est inférieure ou égale à 10 une épaisseur de la couche surmoulée. Selon une réalisation, le dispositif d'indexage comporte deux pattes de fixation issues de la cage à balai traversant chacune une ouverture de la couche surmoulée et une ouverture de la plaque métallique. Selon une réalisation, l'ouverture de la couche surmoulée est disposée en 15 regard d'une ouverture de la plaque métallique de plus grande dimension. Selon une réalisation, la couche plastique est déformable à partir d'un seuil de température au-delà duquel le démarreur et/ou son environnement seraient susceptibles d'être endommagés. L'invention également pour objet un démarreur de véhicule automobile 20 caractérisé en ce qu'il comporte un porte-balais tel que précédemment défini. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. La figure 1 est une vue en perspective d'un porte-balais selon 25 la présente invention; La figure 2 est une vue en perspective d'une platine de support d'un porte-balais selon la présente invention; 4 La figure 3 est une vue de face d'une cage à balai selon la présente invention; La figure 4 est une vue en perspective illustrant un premier mode de réalisation d'un dispositif d'indexage de la cage à balai selon l'invention; 5 La figure 5a est une vue en perspective illustrant un deuxième mode de réalisation d'un dispositif d'indexage de la cage à balai selon l'invention; La figure 5b est une vue en perspective de la cage à balai utilisée dans le deuxième mode de réalisation du dispositif d'indexage; La figure 5c est une vue de dessous de la platine de support des cages à 10 balais utilisée dans le deuxième de réalisation du dispositif d'indexage; La figure 6 est une vue en dessous de la platine de support des cages à balais illustrant un troisième mode de réalisation d'un dispositif d'indexage de la cage à balai selon l'invention. Les éléments identiques, similaires, ou analogues, conservent la même 15 référence d'une figure à l'autre. La figure 1 montre un porte-balais 10 d'axe X comportant une platine de support 11 de forme sensiblement annulaire sur laquelle est fixé un ensemble de cages 12 comprenant chacune un logement 13 pour un balai 14. 20 Comme cela est visible sur la figure 2, la platine de support 11 est une pièce monobloc comportant une plaque métallique 16 et des couches de matériau isolant, notamment des couches plastiques 17 surmoulées sur les faces de la plaque 16. Les couches 17 sont ainsi disposées de part et d'autre de la plaque 16. Les couches 17 sont réalisées dans une matière plastique 25 assurant une bonne isolation électrique. Les couches plastiques 17 sont sensibles à la chaleur et déformables à partir d'un seuil de température au-delà duquel le démarreur et/ou son environnement seraient susceptibles d'être endommagés. Ce seuil de température est par exemple compris entre 60° pour du PA6.6 et 295° pour du PA46 295. 5 La partie centrale de la platine 11 comporte une ouverture 22 par laquelle l'ensemble qu'elle forme avec les cages 12 et les balais 14 est monté autour de l'arbre du moteur électrique (non représenté). Chaque balai 14 est monté à coulissement à l'intérieur d'une cage 12, 5 laquelle est ouverte du côté de l'axe X pour permettre la mise en contact électrique des balais 14 avec des lames d'un collecteur. Plus précisément, chaque cage 12 est réalisée par découpe et pliage d'une plaquette de tôle mince pour former le logement 13 et des branches d'extrémité 23 destinées à être fixées sur la platine 11. Au moins une des parois latérales du logement 10 13 présente une échancrure 24 pour autoriser le passage d'un bras 25.2 d'un ressort 25 correspondant. Du côté de la face débouchant du côté du collecteur, chaque cage 12 pourra comporter des volets 26 s'étendant de part et d'autre du balai 14 pour éviter que les poussières générées par les frottements du balai 14 avec les lames viennent altérer le fonctionnement du 15 porte-balais 10. Chaque cage 12 est fixée à la platine 11 au moyen de pattes de fixation 27 issues des branches d'extrémité 23. A cet effet, deux pattes 27 pénètrent à l'intérieur d'ouvertures 28, 29 réalisées respectivement dans les couches plastiques 17 et dans la plaque 16 (cf. figure 2) et sont repliées de 90 degrés 20 contre la platine 11. Par ailleurs, un ressort à spirales 25 associé à chaque cage 12 sollicite radialement le balai 14 correspondant vers les lames de contact du collecteur (non représenté). Chaque ressort 25 comporte une partie enroulée 25.1 formée par une pluralité de spires, ainsi qu'un bras 25.2 destiné à venir en 25 appui contre la face arrière du balai 14 correspondant. Chaque ressort 25 est en l'occurrence monté autour d'une tige de maintien 30 s'étendant axialement par rapport à l'axe X. Comme on peut le voir sur la figure 3, lorsque la cage à balai 12 n'est pas montée sur la platine 11 et qu'elle est nue, c'est-à-dire qu'aucun balai 14 30 n'est disposé à l'intérieur du logement 13, ledit logement 13 de réception de balai présente localement une largeur L1 inférieure à une épaisseur du balai L2 (cf. figure 1). En particulier, une largeur L1 mesurée entre les parois latérales 21 du logement 13 du côté opposé à la paroi supérieure 31 du 6 logement 13, c'est-à-dire du côté destiné à être disposé en regard de la platine de support 11, est inférieure à l'épaisseur L2 du balai 14. En outre, on prévoit un dispositif d'indexage de la cage 12 par rapport à la platine 11 configuré pour imposer une largeur du logement 13 au moins 5 égale à l'épaisseur L2 du balai 14 lorsque la cage 12 est montée sur la platine 11. Grâce au dispositif d'indexage, cette largeur minimale est imposée suivant toute la hauteur de la cage 12 pour éviter de bloquer un déplacement des balais 14 en cours d'utilisation normale du démarreur. Dans le mode de réalisation de la figure 4, le dispositif d'indexage comporte 10 deux pions 37 issus de la couche surmoulée supérieure 17 destinés à s'insérer dans des ouvertures 38 ménagées dans la cage à balai 12. Plus spécifiquement, un pion 37 est inséré dans une ouverture 38 ménagée dans une branche d'extrémité 23 correspondante. Un plus petit écart L3 mesuré entre les deux pions 37 est tel que la largeur L1' du logement 13 est au 15 moins égale à l'épaisseur L2 du balai 14 pour garantir le coulissement du balai 14 à l'intérieur de la cage 12 lors d'un fonctionnement normal du démarreur. En cas de surchauffe, les pions 37 des couches 17 fondent de sorte que les cages 12 ont tendance à reprendre leur forme initiale par déformation 20 élastique. Compte tenu de la largeur L1 du logement 13 qui est inférieure à l'épaisseur du balai 14 à l'état non contraint, on garantit le contact entre le balai 14 et la cage 12. En conséquence, lorsque les cages 12 des balais positifs 14 viendront en contact- avec une partie du démarreur reliée au potentiel négatif suite à la fonte des couches plastiques 17 et à l'action des 25 ressorts 25, il pourra s'établir un court-circuit permettant de faire fondre la tresse des balais 14 positifs ou un fusible afin d'ouvrir le circuit électrique du démarreur. Dans le mode de réalisation des figures 5a et 5b, le dispositif d'indexage comporte deux languettes 39 issues de la cage à balai 12 destinées à 30 s'insérer dans des ouvertures 40 ménagées dans la couche surmoulée supérieure 17. 7 Une languette 39 est avantageusement ménagée dans une branche d'extrémité 23 correspondante de la cage à balai 12. Une languette 39 est située par exemple entre deux pattes de fixation 27. Comme cela est montré sur la figure 5c, un plus petit écart L4 mesuré entre les deux ouvertures 40 5 est tel que la largeur L1' du logement 13 est au moins égale à l'épaisseur L2 du balai 14 pour garantir le coulissement du balai 14 à l'intérieur de la cage 12 lors d'un fonctionnement normal du démarreur. En cas de surchauffe, les bords des ouvertures 40 vont fondre, de sorte que la cage 12 a tendance à reprendre sa forme initiale par déformation élastique io afin de garantir le contact entre la cage 12 et le balai 14 positif pour l'établissement du court-circuit. Une hauteur axiale d'une languette 39 est de préférence inférieure ou égale à une épaisseur de la couche supérieure 17. Dans le cas où cette hauteur serait supérieure à l'épaisseur de la couche 17, les ouvertures 40 de la 15 couche surmoulée 17 sont disposées en regard d'ouvertures correspondantes ménagées dans la plaque métallique 16 de plus grandes dimensions pour permettre un déplacement de la cage 12 suite à la fonte de la couche surmoulée 17. Dans le mode de réalisation de la figure 6, le dispositif d'indexage est formé 20 par les deux pattes de fixation 27 issues de la cage 12 traversant chacune une ouverture 28 dans au moins une couche surmoulée 17 et une ouverture 29 de la plaque métallique 16. Chaque patte de fixation 27 vient en appui contre un bord de l'ouverture 28 ménagée dans la couche surmoulée 17. L'ouverture 28 de la couche 25 surmoulée 17 est disposée en regard de l'ouverture 29 de la plaque métallique 16 de plus grande dimension. On remarque ainsi que le contour de l'ouverture 28 de la couche surmoulée 17 est circonscrit à l'intérieur du contour de l'ouverture 29 de la plaque métallique 16 correspondante. Un plus petit écart L5 mesuré entre les deux ouvertures 28 de la couche 30 surmoulée 17 est tel que la largeur L1' du logement 13 est au moins égale à l'épaisseur L2 du balai 14 correspondant pour garantir le coulissement du 8 balai 14 à l'intérieur de la cage 12 lors d'un fonctionnement normal du démarreur. En outre, un plus petit écart L6 mesuré entre les deux ouvertures 29 de la plaque métallique 16 est tel que la cage à balai 12 peut rependre sa forme 5 initiale à l'état non contraint. Ainsi, en cas de surchauffe, les bords des ouvertures 28 de la couche 17 vont fondre, de sorte que la cage 12 pourra tendre vers sa forme initiale par déformation élastique du fait du dégagement prévu dans les ouvertures 29 de la plaque métallique 16. On garantit ainsi le contact entre la cage 12 et le balai 14 positif pour l'établissement 10 du court-circuit. Bien entendu, la description qui précède a été donnée à titre d'exemple uniquement et ne limite pas le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les différents éléments par tous autres équivalents. En outre, les différentes caractéristiques, variantes, et/ou formes de 15 réalisation de la présente invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons, REVENDICATIONS1. Porte-balais (10) de démarreur de véhicule automobile comportant: - une platine de support (11) ayant une plaque (16) réalisée dans un matériau métallique et au moins une couche de matériau isolant (17) surmoulée sur une face de la plaque (16), - au moins une cage à balai (12) munie d'un logement (13) de réception d'un balai (14), caractérisé en ce que, lorsque la cage à balai (12) n'est pas montée sur la platine de support (11), le logement (13) de réception du balai (14) lo présente au moins localement une largeur (L1) inférieure à une épaisseur (L2) dudit balai (14). 2. Porte-balais selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'indexage de la cage à balai (12) par rapport à la platine de support (11) configuré pour imposer une largeur (L1') dudit 15 logement (13) au moins égale à l'épaisseur (L2) du balai (14) lorsque la cage à balai (12) est montée sur la platine de support (11). 3. Porte-balais selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif d'indexage comporte au moins deux pions (37) issus de la couche surmoulée (17) destinés à s'insérer dans des ouvertures (38) ménagées 20 dans la cage à balai (12). 4. Porte-balais selon la revendications 2, caractérisé en ce que le dispositif d'indexage comporte au moins deux languettes (39) issues de la cage à balai (12) destinées à s'insérer dans des ouvertures (40) ménagées dans la couche surmoulée (17). 25 5. Porte-balais selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'une hauteur des languettes (39) est inférieure ou égale à une épaisseur de la couche surmoulée (17). 6. Porte-balais selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif d'indexage comporte deux pattes de fixation (27) issues de la cage 30 à balai (12) traversant chacune une ouverture (28) de la couche surmoulée (17) et une ouverture (29) de la plaque métallique (29). 7. Porte-balais selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'ouverture (28) de la couche surmoulée (17) est disposée en regard d'une ouverture (29) de la plaque métallique (29) de plus grande dimension. 8. Porte-balais selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, 5 caractérisé en ce que la couche de matériau isolant (17) est déformable à partir d'un seuil de température au-delà duquel le démarreur et/ou son environnement seraient susceptibles d'être endommagés. 9. Démarreur de véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comporte un porte-balais (10) tel que défini selon l'une quelconque des revendications 10 précédentes.