DEMARREUR DE VEHICULE AUTOMOBILE

La présente invention porte sur un porte-balais amélioré de moteur électrique de démarreur de véhicule automobile. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, avec les démarreurs de véhicule automobile, en particulier ceux installés dans les véhicules équipés de la fonction d'arrêt et de re-démarrage automatique du moteur thermique (fonction dite "stop and start" en anglais).

De façon connue en soi, un porte-balais est monté sur l'arbre du rotor d'un démarreur de manière à faire coopérer des balais réalisés en matériau électriquement conducteur avec un collecteur électrique solidaire de l'arbre du rotor. Cela permet d'alimenter électriquement le rotor par commutation du courant électrique dans les conducteurs du rotor.

A cet effet, le porte-balais comporte une platine de support portant un ensemble de cages servant chacune de logement à un balai. Chaque balai comporte une face destinée à venir frotter contre les lames conductrices du collecteur reliées au bobinage du rotor. Un moyen élastique, tel qu'un ressort, exerce sur chaque balai reçu dans une cage un effort en direction du collecteur pour assurer le contact entre le balai et les lames du collecteur. Les balais présentent des polarités alternées. Ainsi, les balais de polarité positive sont reliés électriquement, via leur tresse respective, à un connecteur inter-balais auquel est également connecté électriquement le fil d'alimentation issu du contacteur du démarreur. Par ailleurs, les balais destinés au retour de courant sont reliés électriquement à la masse de la machine au moyen de leur tresse respective.

Il a été observé une perte de pression des balais sur le collecteur au cours de la vie du démarreur, ce qui a tendance à générer des arcs électriques accélérant l'usure des balais. Ce phénomène est particulièrement problématique pour les démarreurs de type "stop and start" devant supporter un très grand nombre de cycles de fonctionnement (de l'ordre de 250000 cycles). L'invention vise notamment à remédier efficacement à cet inconvénient en proposant un porte-balais de moteur électrique de démarreur de véhicule automobile comportant:

- une platine de support,

- au moins une cage montée sur ladite platine de support, ladite cage comportant un logement et au moins une ouverture,

- au moins un balai positionné à l'intérieur dudit logement de ladite cage, et

- une tresse conductrice connectée audit balai, ladite tresse conductrice passant par ladite ouverture de ladite cage,

caractérisé en ce que ladite tresse conductrice est maintenue au moins sur sa portion traversant ladite ouverture.

L'invention permet ainsi d'éviter tout contact entre les tresses de balais avec le bord de la cage, ce qui évite les frottements entre la tresse et la cage. On évite ainsi la perte de pression des balais sur le collecteur. Selon une réalisation, la portion de ladite tresse conductrice traversant ladite ouverture est positionnée à distance des bords de ladite ouverture de ladite cage.

Selon un mode de réalisation, la tresse comporte une partie de raccordement située uniquement à l'intérieure du balai et une partie de sortie située uniquement à l'extérieure du balai, la partie de sortie de la tresse comprenant la portion traversant l'ouverture et en ce que la partie de sortie comprend sur une portion de sa longueur comprenant au moins la portion traversant ladite ouverture le moyen de maintien et en ce que la portion de la tresse de la partie de sortie est maintenu différemment que par la partie de raccordement dans le balai.

Selon une réalisation, ladite tresse conductrice est maintenue au moyen d'une gaine.

Selon un exemple du mode de réalisation précédent, la gaine comprend une première surface radiale par rapport à la tresse et une surface entourant la tresse et une deuxième surface radiale par rapport à la tresse, la première surface étant plus proche du balai que la deuxième surface, et en ce que cette première surface radiale est à distance et en vis-à-vis du balais ou est en contact avec le balai.

Selon un exemple du mode de réalisation précédent, la gaine s'étend au maximum autour de la portion de la tresse sortant du balai. Autrement dit , la portion de la tresse dans le balai n'est pas entourée directement ou indirectement par la gaine. Selon un exemple du mode de réalisation précédent, la tresse comporte une partie de raccordement située uniquement à l'intérieure du balai et une partie de sortie située uniquement à l'extérieure du balai, la partie de sortie de la tresse comprenant la portion traversant l'ouverture et en ce que la gaine entoure uniquement sur une longueur de la partie de sortie dont au moins la portion traversant l'ouverture.

Selon une réalisation, ladite tresse conductrice est maintenue par déformation par compactage. Selon un exemple du mode de réalisation précédent, ladite tresse comprend une portion de compactage au niveau de la portion traversant l'ouverture différente de la portion de la tresse à l'intérieure du balai.

Selon un exemple du mode de réalisation précédent en combinaison avec ou sans l'exemple précédemment décrit, la tresse comporte une partie de raccordement située uniquement à l'intérieure du balai et une partie de sortie située uniquement à l'extérieure du balai, la partie de sortie de la tresse comprenant la portion traversant l'ouverture et en ce que une longueur de la partie de sortie dont au moins la portion traversant l'ouverture est déformé par compactage. Selon une réalisation, ladite tresse conductrice est maintenue par un apport d'étain solidifiant localement ladite tresse conductrice.

Selon un exemple du mode de réalisation précédent, la tresse comporte une partie de raccordement située uniquement à l'intérieure du balai et une partie de sortie située uniquement à l'extérieure du balai, la partie de sortie de la tresse comprenant la portion traversant l'ouverture et en ce que l'étain est situé uniquement sur une longueur de la partie de sortie dont au moins la portion traversant l'ouverture.

Selon une réalisation, l'au moins un balais est un balai négatif. Un tel balai ne nécessite pas d'être isolé par rapport à la platine via la gaine qui assure alors uniquement une fonction de maintien en sortie de balai.

Selon un autre mode de réalisation, chaque tresse conductrice de chaque balai est maintenue au moins sur la portion traversant la dite ouverture.

Selon une réalisation, ladite cage est réalisée en métal. Cela permet de mieux contrôler les dimensions de la cage.

Selon une réalisation, ledit porte-balais comporte au moins un ressort exerçant un effort sur le balai en direction d'un collecteur.

Selon une réalisation, ledit ressort est un ressort à spirales.

Selon une réalisation, une plage d'effort exercé par ledit ressort sur ledit balai est comprise entre 20 et 35N, et vaut notamment 25N.

Selon une réalisation, ladite tresse conductrice est agencée de manière à ne pas générer de frottement lors d'une usure dudit balai en direction d'un contacteur.

L'invention a également pour objet un moteur électrique comportant un porte- balais tel que précédemment défini.

L'invention concerne en outre un démarreur de véhicule automobile comportant un moteur électrique 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 de moteur électrique selon la présente invention; La figure 2 est une vue de côté d'un balai de polarité négative muni d'une gaine de maintien selon la présente invention.

Les éléments identiques, similaires, analogues, conservent la même référence d'une figure à l'autre. La figure 1 montre un porte-balais 10 selon l'invention destiné à être utilisé avec un démarreur de véhicule automobile. Ce porte-balais 10 comporte une platine de support 12 de forme sensiblement annulaire sur laquelle est fixé un ensemble de cages 13 servant chacune de logement à un balai 15. Un axe X de la platine de support 12 correspond à l'axe du porte-balais 10. La platine de support 12 est une pièce monobloc comportant une plaque métallique 121 et des couches surmoulées 122 de part et d'autre de la plaque métallique 121 (cf. figure 2). Les couches 122 sont réalisées dans une matière plastique assurant une bonne isolation électrique.

La platine de support 12 et les cages 13 qu'elle porte viennent se fixer sur un capot (non représenté) formant un palier arrière pour l'arbre de rotor de la machine électrique. En outre, la partie centrale de la platine 12 comporte une ouverture autorisant le passage d'un collecteur de rotor de machine électrique.

Chaque balai 15 est monté à coulissement à l'intérieur d'une cage 13 laquelle est ouverte du côté de l'axe X pour permettre la mise en contact électrique des balais 15 avec des lames portées par le collecteur.

Les balais 15 présentent des polarités alternées. Ainsi, les balais 15 de polarité positive sont reliés électriquement, via leur tresse 19 respective, à un connecteur inter-balais 20 auquel est également connecté électriquement le fil d'alimentation issu du contacteur du démarreur. En l'occurrence, le connecteur inter-balais 20 est relié au fil d'alimentation via un pion 21 traversant un passe-fil 22 coopérant avec la carcasse du démarreur pour assurer l'étanchéité du porte-balais 10.

Les balais positifs 15 et leurs cages 13 correspondantes sont isolés électriquement de la polarité négative pour un bon fonctionnement du démarreur. Cette isolation est obtenue par les couches surmoulées 122. Les tresses souples 19 sont avantageusement en cuivre ou en alliage de cuivre pour faciliter le soudage. Par ailleurs, les balais 15 de polarité négative destinés au retour de courant sont reliés électriquement à la masse de la machine au moyen de leur tresse 19 respective soudée sur la plaque 121 de la platine 12.

Plus précisément, chaque cage 13 présente un logement 23 pour le balai 15 délimité par deux parois latérales 26, 27 en vis-à-vis reliées entre elles par une paroi 28 de liaison supérieure. Chaque cage 13 pourra par exemple être obtenue par pliage d'une plaquette de tôle mince de manière à former sensiblement un oméga dont les branches d'extrémité sont fixées sur la platine 12 via des moyens de fixation 30 visibles en figure 2. Les moyens de fixation 30 pourront comporter des jambes insérées dans les trous correspondants de la platine 12 et rabattues l'une vers l'autre contre la platine 12. Alternativement, les moyens de fixation 30 comportent des rivets. La réalisation des cages 13 en métal permet de mieux contrôler les dimensions de la cage. En variante, les cages 13 sont réalisées dans un matériau plastique. Afin d'augmenter la rigidité des cages 13, ces dernières pourront être munies d'ailettes 45 s'étendant de part et d'autre de la face ouverte située du côté du collecteur. Par ailleurs, un ressort à spirales 36 associé à chaque cage 13 sollicite radialement le balai 15 correspondant vers les lames de contact du collecteur. A cet effet, chaque ressort 36 comporte une partie enroulée 37 formée par une pluralité de spires qui est montée autour d'une patte 38, ainsi qu'un bras 39 en appui contre une face du balai 15 opposée à la face en contact avec les lames du collecteur. La plage d'effort exercé par le ressort 36 sur le balai 15 est comprise entre 20 et 35N, et vaut notamment 25N.

La patte 38 est en l'occurrence obtenue par pliage d'une des branches d'extrémité de la cage 13. Les parois latérales 26, 27 comportent chacune une ouverture 43 pour le passage du bras 39 du ressort 36 et/ou de la tresse 19 du balai 15 correspondant. Ainsi, pour les balais négatifs, le bras 39 et la tresse 19 passent par la même ouverture 43. Pour les balais positifs, le bras 39 et la tresse 19 passent chacun à travers une ouverture 43 différente. La tresse comporte une partie de raccordement située uniquement à l'intérieure du balai et une partie de sortie située uniquement à l'extérieure du balai. La partie de sortie de la tresse 19 comprend la portion de la tresse traversant l'ouverture 43. La partie de sortie comprend sur une portion de sa longueur comprenant au moins la portion traversant ladite ouverture est maintenue.

En l'occurrence la portion de la tresse de la partie de sortie est maintenu différemment que par la partie de raccordement dans le balai.

Comme cela est visible sur la figure 2, chaque tresse 19 est maintenue au moyen d'une gaine 48 au moins sur sa portion 49 traversant l'ouverture 43, c'est-à-dire au moins sur la portion 49 de la tresse 19 coupée par le plan P dans lequel s'étend la paroi latérale 26 dans laquelle est ménagée l'ouverture 43. La portion 49 de la tresse 19 traversant l'ouverture 43 via la gaine 48 est ainsi positionnée à distance des bords de l'ouverture 43 de la cage 13. Chaque gaine 48, réalisée par exemple dans un matériau plastique, est positionnée en sortie de balai 15, c'est-à-dire au niveau de la jonction entre la tresse 19 et la face du balai 15 d'où est issue la tresse 19. La gaine 48 ou la portion 49 de la tresse correspondante s'étend par exemple depuis la sortie de balai 15 sur une longueur de moins de 1 cm, en particulier sur les balais 15 négatifs qui ne nécessitent pas d'être isolés par rapport à la platine 12 connectée à la masse. La gaine 48 des balais 15 positifs pourra le cas échéant être plus longue pour assurer en outre une isolation électrique des tresses 19 positives par rapport à la platine 12.

L'invention permet ainsi d'éviter tout contact entre les tresses 19 des balais 15 positifs et négatifs avec le bord des cages 13 correspondantes, ce qui évite les frottements entre les tresses 19 et les cages 13. On évite ainsi la perte de la pression des balais 15 exercée sur le collecteur par l'action des ressorts à spirales 36.

La gaine comprend une première surface radiale par rapport à la tresse et une surface entourant la tresse et une deuxième surface radiale par rapport à la tresse, la première surface étant plus proche du balai que la deuxième surface, et en ce que cette première surface radiale est à distance et en vis- à-vis du balais ou est en contact avec le balai.

La gaine s'étend au maximum autour de la partie de sortie de la tresse sortant du balai. Autrement dit , la partie de raccordement de la tresse dans le balai n'est pas entourée directement ou indirectement par la gaine.

La gaine entoure donc uniquement sur une longueur de la partie de sortie dont au moins la portion traversant l'ouverture.

Alternativement, chaque tresse 19 est maintenue sur sa portion 49 traversant l'ouverture 43 correspondante par déformation par compactage, réalisé par exemple par électrolyse.

Ladite tresse peut comprendre une portion de compactage au niveau de la portion traversant l'ouverture différente de la portion de la tresse à l'intérieure du balai. Une longueur de la partie de sortie dont au moins la portion traversant l'ouverture est déformée par compactage.

En variante, chaque tresse 19 est maintenue sur sa portion 49 traversant l'ouverture 43 correspondante par un apport d'étain solidifiant localement la tresse 19. La partie de sortie de la tresse comprenant la portion traversant l'ouverture et en ce que l'étain est situé uniquement sur une longueur de la partie de sortie dont au moins la portion traversant l'ouverture.

En variante, le porte-balais 10 comprend plus de quatre balais 15, chaque balai 15 pouvant par exemple être associé à un autre balai 15 positionné du côté opposé de la plaque 12. En variante, le ressort à spirales 36 est remplacé par un ressort hélicoïdal.

Le porte-balais 10 est ici un porte-balais de moteur électrique d'un démarreur de véhicule automobile. En variante, le porte-balais 10 pourrait également appartenir à un alternateur ou à un alterno-démarreur. 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.