FR2994344A1 - Dispositif de balais et machine electrique ainsi equipee - Google Patents

Abstract

Dispositif de balais (1) comportant au moins un porte-balais (2) à deux canaux (6, 7) pour un balai coulissant et un ressort hélicoïdal (14, 15) entre l'un des balais et une butée (16, 17) dans le canal respectif, et au moins deux conducteurs électriques (20, 21) déformables élastiquement, relié chacun à une extrémité d'un des balais. La butée a au moins par zone, une forme annulaire avec un passage, et le conducteur électrique (21) relie le balai (10, 11) à travers le ressort hélicoïdal (14, 15) et le passage (18, 19) de la butée (16, 17) soutenant le ressort hélicoïdal (14, 15) jusqu'à un branchement (22, 23). Un dégagement latéral (26, 27) est réalisé entre le branchement (22, 23) et la butée (16, 17) pour le conducteur électrique (21) dans le porte-balais (2).

Description

Domaine de l'invention La présente invention se rapport à un dispositif de balais notamment pour une machine électrique comportant au moins un porte-balais à au moins deux canaux à balai pour recevoir chacun un balai, les balais étant logés coulissant dans leur canal et un ressort hélicoïdal étant monté avec précontrainte entre l'un des balais et une butée dans le canal à balai respectif, et au moins deux conducteurs électriques déformables élastiquement, reliés chacun par une extrémité d'un des balais.

L'invention se rapporte également à une machine électrique équipée d'un tel dispositif de balais. Etat de la technique Selon l'état de la technique, on connaît des dispositifs de balais ainsi que des machines électriques correspondant au type défini ci-dessus. Souvent les machines électriques ont des dispositifs à bague de frottement ou des dispositifs à collecteur pour inverser le courant électrique alimentant leurs bobines. Ces dispositifs à collecteur ont en général au moins deux balais poussés par un ou plusieurs porte- balais contre les lamelles du collecteur équipant l'arbre. Pour garantir le contact entre les balais et les lamelles du collecteur, souvent les balais sont poussés par un ressort pour être appliqué contre les lamelles du collecteur. C'est ainsi que par exemple on connaît des dispositifs de balais dont les porte-balais sont équipés de ressorts hélicoïdaux installés entre les balais et l'extrémité respective du canal à balai pour assurer la mise en contrainte. Ainsi le document US 20070080602 décrit un dispositif de balais ayant un porte-balais à deux balais logés coulissants chacun dans un canal à balai respectif ; entre chaque balai et l'extrémité de son canal il y a un ressort hélicoïdal. Le branchement électrique des balais est réalisé par un conducteur électrique déformable élastiquement associé à chaque balai. Chaque conducteur électrique est fixé latéralement au balai et passe dans l'espace entre les canaux à balais pour rejoindre le branchement constitué par exemple par un chemin conducteur. Le conducteur électrique est relié latéralement à son balai car il n'est pas possible de sortir par le côté arrière du balai tourné vers son ressort hélicoïdal. Mais cette fixation latérale du conducteur à son balai est relativement coûteuse à réaliser. Exposé et avantages de l'invention La présente invention a pour objet un dispositif de balai du type défini ci-dessus caractérisé en ce que la butée a au moins par zone, une forme annulaire avec un passage, le conducteur électrique relie son balai par le ressort hélicoïdal associé et le passage de la butée soutenant le ressort hélicoïdal correspondant jusqu'à un branchement à l'extrémité de son canal à balai, et un dégagement latéral est réalisé entre le branchement et la butée pour le conducteur électrique dans le porte-balais. Le dispositif de balais selon l'invention a l'avantage que le conducteur électrique respectif soit relié au côté arrière du balai ce qui est économique sans toutefois risquer de gêner le fonctionnement du ressort hélicoïdal ou de le coincer lorsque le ressort hélicoïdal est comprimé et que le conducteur électrique se déforme au moins par segments. Selon l'invention le porte-balais a dans chaque canal à balai, un balai chargé par un ressort. Toutefois chaque canal à balai a deux segments. Dans le segment avant, comme actuellement le balai coulisse dans une direction dans le canal et il y a également le ressort hélicoïdal qui pousse le balai vers l'avant. Le segment avant est séparé du segment arrière par une butée ayant au moins par segment, une forme annulaire pour le canal à balai. Le ressort hélicoïdal n'arrive pas dans le segment arrière du canal à balai. Au lieu de cela, le segment arrière du canal à balai comporte un dégagement latéral pour le conducteur électrique. Le conducteur électrique déplacé par le balai peut s'échapper par des formations élastiques dans ce dégagement sans gêner le fonctionnement du ressort hélicoïdal. On évite ainsi d'avoir à relier le conducteur électrique au côté du balai. Suivant une caractéristique avantageuse, le conducteur électrique est relié par une extrémité au côté arrière du balai, à l'opposé de la surface de contact du balai. En particulier le conducteur électrique est relié par une liaison par la forme et la force, notamment par enfoncement, au côté arrière du balai pour assurer la liaison.

Selon un développement avantageux, la butée du canal à balai est un rétrécissement de la section du canal. Ainsi, à la fabrication du porte-balais, on réalise de manière simple, la butée du ressort hélicoïdal à l'endroit approprié dans le canal à balai. En particulier si le porte-balais est en matière plastique, on détermine simplement la position de la butée. Le rétrécissement de la section laisse automatiquement le passage pour le conducteur électrique arrivant dans le segment arrière du canal à balai. De façon préférentielle chaque canal à balai à son propre lo dégagement de sorte que le porte-balais équipé de deux balais comporte deux dégagements dans lesquels chaque conducteur électrique peut s'échapper par sa déformation élastique lors du coulissement des balais. Selon un développement avantageux, la section des 15 dégagements a une forme de L. En section, les dégagements sont de préférence décentrés et ont une branche qui s'écarte de manière décentré latéralement des balais. La branche permet au conducteur électrique de s'échapper. De façon particulièrement préférentielle, les dégagements 20 s'interpénètrent en section. Les dégagements en forme de L sont de préférence orientés suivant deux axes symétriques par rapport à un plan ou symétriques par rapport au point constitué par le milieu géométrique du porte-balais. Grâce à leur forme en L, les dégagements peuvent être combinés pour utiliser de façon optimale la place 25 disponible dans le porte-balais et donner à chaque dégagement une largeur suffisante. La largeur détermine ainsi le débattement maximum possible du conducteur électrique respectif. Pour cela il faut que la hauteur (vue en section) du dégagement ne soit pas plus grande que la largeur du conducteur électrique pour éviter que le conducteur 30 électrique ne soit coincé dans le dégagement. Selon un développement avantageux, le branchement du porte-balais reliant l'autre extrémité du conducteur électrique notamment par soudage, est un chemin conducteur ou est constitué par un chemin conducteur. Le chemin conducteur permet alors de 35 brancher électriquement de manière simple le balai correspondant. Le chemin conducteur peut par exemple rejoindre un contact à broche accessible de l'extérieur. Suivant une caractéristique particulièrement avantageuse, les deux dégagements sont séparés l'un de l'autre par une cloison du porte-balais qui a essentiellement une forme de S vue en coupe. Grâce à sa forme en S, la cloison forme automatiquement les dégagements à sections en L qui se font face, la forme en S de la cloison réalisant des arêtes à contours arrondis c'est-à-dire donnant la section en L avec des rayons qui simplifient la réalisation du porte-balai et lui donnent une grande tenue. Selon un développement préférentiel, le porte-balais est une pièce en matière plastique injectée. La position de la butée dans le canal se détermine de manière simple par des noyaux/tiroirs de dimensions choisies et engagés plus ou moins loin dans le moule. Cela permet d'adapter le porte-balais de manière simple et économique à différentes exigences. L'invention a également pour objet une machine électrique comportant un dispositif de balais tel que décrit ci-dessus et offrant ainsi les avantages déjà développés.

Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un dispositif de balais représenté dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue de côté du dispositif de balais, - la figure 2 est une vue en section du dispositif de balais, - la figure 3 est une première coupe longitudinale du dispositif de balais, et - la figure 4 est une seconde coupe longitudinale du dispositif de balais.

Description d'un mode de réalisation La figure 1 montre, selon une représentation simplifiée, une vue de côté du dispositif de balais 1 d'une machine électrique non représentée, en particulier d'une machine électrique équipant un véhicule automobile. Le dispositif de balais 1 fait par exemple partie du collecteur ou d'un système à balais de frottement de la machine électrique. Le dispositif de balais 1 comporte un porte-balais 2 en matière plastique. Le porte-balais 2 est notamment réalisé par injection en matière plastique. Le porte-balais 2 a une forme de boitier avec un segment de fixation 3 et un segment de contact 4 ainsi qu'un segment de liaison 5. Le détail sera décrit à l'aide des figures 2 à 4 qui sont des vues en coupe du dispositif de balais 1. La figure 2 est une vue en section du dispositif de balais 1 coupé suivant la ligne A-A de la figure 1. Le porte-balais 2 a deux canaux à balai 6, 7 parallèles dans la direction du segment de fixation 3 du porte-balais 2. Les figures 3 et 4 montrent chacune une coupe longitudinale du dispositif de balais 1 suivant les lignes B-B (figure 3) et C-C (figure 4) indiquées à la figure 2. Comme le montrent notamment les figures 3 et 4, les canaux à balai 6, 7 sont subdivisés chacun en un segment avant 8 et un segment arrière 9. Chaque segment avant 8 des canaux à balai 6, 7 loge de manière coulissante un balai 10, 11 de façon que la surface de contact 12, 13, libre des balais 10, 11 dépasse du porte-balais 2 pour entrer en contact avec par exemple les lamelles du collecteur porté par l'arbre du rotor. Le côté arrière des balais 10, 11, à l'opposé de la surface de contact 12, coopère avec un ressort hélicoïdal 14, 15 réalisé sous forme de ressort de compression installé entre le côté arrière des balais 10, 11 et une butée 16, 17 du canal à balai 6, 7 respectif par une mise en tension mécanique.

Les butées 16, 17 sont formées chacune par un rétrécissement de la section des canaux à balai 6, 7 de sorte que le segment avant 8 du canal 6, 7 a une section plus grande que le segment 9 situé derrière. Les butées 16, 17 sont de préférence de forme annulaire de sorte que chaque ressort hélicoïdal 14, 15 s'appuie régulièrement. Comme les butées 16, 17 ont une forme annulaire, il subsiste un passage 18, 19 entre le segment avant 8 et le segment arrière 9. La longueur du segment arrière 9 correspond de préférence pratiquement à la longueur du segment avant 8. La forme annulaire des butées 16, 17 peut être une forme circulaire, ovale, carrée ou rectangulaire. Il n'est pas indispensable que la forme annulaire corresponde à la section des ressorts hélicoïdaux 14, 15. Pour avoir un grand passage 18, 19 il est avantageux que le ressort hélicoïdal 14, 15 respectif ne s'appuie que par zone sur sa butée 16, 17. En d'autres termes, la zone de la butée coopérant avec le ressort hélicoïdal peut être plus petite que la zone qui constitue globalement le passage. Des conducteurs électriques 20, 21 assurent le branchement électrique des balais 10, 11 ; ces conducteurs électriques sont déformables et dans l'exemple décrit il s'agit de cordons. Les conducteurs électriques 20, 21 sont reliés chacun au dos de l'un des balais 10, 11. En particulier les cordons ou conducteurs électriques 20, 21 sont enfoncés dans les balais (en carbone) 10, 11 pour être fixés par zone. Partant du côté arrière des balais 10, 11, les conducteurs électriques 20, 21 arrivent dans un perçage de branchement 22, 23 respectif à l'extrémité du canal à balai 6, 7 à l'opposé des balais 10, 11. Pour simplifier le montage, les canaux à balai 6, 7 ont chacun au moins une rampe 30 pour guider le conducteur électrique vers le perçage de branchement situé derrière et le faire du sortir du canal à balai 6, 7. Les rampes 30 servent ainsi de rampes de guidage pour les conducteurs électriques 20, 21. De façon particulièrement préférentielle chaque canal à balai 6, 7 a des rampes 30 en forme d'entonnoir pour garantir l'enfilement du conducteur électrique 20, 21 dans son perçage de branchement. De façon préférentielle un rail électrique vient dans les perçages de branchement 22, 23 pour la mise en contact électrique des conducteurs 20, 21. Selon l'exemple de réalisation, les rails électriques sortent du porte-balais 2 pour passer dans le segment de liaison 5 où les rails électriques sont soudées de préférence aux conducteurs électriques 20, 21. Les rails électriques arrivent en outre de préférence dans le segment de contact 4 où ils sont mis en contact électrique par l'extérieur. Selon les figures 3 et 4, l'extrémité libre du porte-balais 2 est couverte par un capuchon 24 au niveau du segment de liaison 5 qui protège les chemins conducteurs ou rails suggérés à titre d'exemple ainsi que les rails électriques et les points de soudure 25.

Le segment arrière 9 de chaque canal à balai 6, 7 a un dégagement latéral 26, 27. Comme cela apparaît le mieux à la figure 2, les dégagements 26, 27 ont une section en forme de L en étant séparés l'un de l'autre par une cloison 28 en forme de S du porte-balais 2. Les dégagements 26, 27 sont disposés l'un par rapport à l'autre ou alignés l'un par rapport l'autre pour que la branche qui s'écarte latéralement de chaque canal à balai 6, 7 arrive vers le canal à balai 7, 6 opposé de sorte que les dégagements 26, 27 s'interpénètrent ou se chevauchent dans la vue de côté, selon la flèche 29.

En fonctionnement, lorsque les balais 10, 11 sont poussés par le porte-balais 2 contre les lamelles du collecteur de l'arbre de rotor en rotation, les conducteurs électriques 20, 21 se déforment élastiquement lorsque les balais 10, 11 sont coulissés vers le segment arrière 9 ; les conducteurs électriques s'échappent avantageusement dans les dégagements 26, 27 en sortant latéralement du segment arrière 9 de chaque canal à balai 6, 7. Cette réalisation avantageuse permet d'avoir des balais 10, 11 avec sortie du conducteur vers l'arrière. En divisant chaque canal à balai 6, 7 en deux segments 8, 9 de section différente on forme la surface d'appui des ressorts hélicoïdaux 14, 15 ou la butée 16, 17 respective, directement par la forme des canaux à balai 6, 7. Suivant la longueur du balai utilisé, la butée 16, 17 sera dans une position différentes, ce que l'on obtient simplement par injection en utilisant des noyaux ou tiroirs de moule différents. De façon préférentielle les tiroirs traversent la chambre à ressorts c'est-à-dire le segment 8 de chaque canal à balai 6, 7. Les dégagements latéraux 26, 27 du segment arrière 9 permettent aux cordons ou conducteurs électriques 20, 21, lorsque les ressorts hélicoïdaux 14, 15 sont comprimés, de ne pas se déformer à l'intérieur des ressorts hélicoïdaux 14, 15.

Au lieu de cela chaque conducteur 20, 21 se déforme à l'extérieur des ressorts hélicoïdaux, à savoir dans le segment arrière 9 de son canal à balai. Grâce au dégagement, chaque conducteur 20, 21 peut s'échapper en se déformant avec un rayon relativement grand. Ce qui évite d'endommager les conducteurs 20, 21 par un frottement contre les spires des ressorts hélicoïdaux 14, 15 ou à cause de rayons de pliage trop petits dans les ressorts hélicoïdaux 14, 15. On réduit ainsi le risque de rupture des cordons ou conducteurs. A l'état installé lorsque les ressorts hélicoïdaux 14, 15 sont déformés au maximum c'est-à-dire comprimés complètement, chaque conducteur électrique 20, 21 a suffisamment de place pour se déformer de manière quelconque dans son dégagement 26, 27. Pour avoir des dégagements 26, 27 aussi grands que possible on procède comme indiqué ci-dessus, et chaque passage 18, 19 est plus grand par zone que la zone des butées 16, 17 coopérant avec les ressorts hélicoïdaux 14, 15.

Le dispositif de balais 1 tel que présenté décrit ci-dessus peut s'appliquer par exemple à une machine électrique d'un entrainement hybride appliquant le principe de récupération-amplification (freinage dynamique).15 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 1 Dispositif de balais 2 Porte-balais 3 Segment de fixation 4 Segment de contact 5 Segment de liaison 6, 7 Canal à balai 8 Segment avant du canal à balai 9 Segment arrière du canal à balai 10, 11 Balai 12, 13 Surface de contact de balai 14, 15 Ressort hélicoïdal 16, 17 Butée 18, 19 Passage 20, 21 Conducteur 22, 23 Branchement / Perçage de branchement 24 Capuchon 26, 27 Dégagement 28 Cloison 30 Rampe / rampe en forme d'entonnoir25

Claims (9)

1. REVENDICATIONS1°) Dispositif de balais (1) notamment pour une machine électrique comportant au moins un porte-balais (2) à au moins deux canaux à balai (6, 7) pour recevoir chacun un balai (10, 11), les balais (10, 11) étant logés coulissant dans leur canal respectif (6, 7), un ressort hélicoïdal (14, 15) respectif monté avec précontrainte entre l'un des balais (10, 11) et une butée (16, 17) dans le canal à balai (6, 7) respectif, et au moins deux conducteurs électriques (20, 21) déformables élastiquement, reliés chacun par une extrémité à l'un des balais (10, 11), dispositif caractérisé en ce que la butée (16, 17) a au moins par zone, une forme annulaire avec un passage (18, 19), le conducteur électrique (20, 21) relie son balai (10, 11) par le ressort hélicoïdal (14, 15) associé et le passage (18, 19) de la butée (16, 17) soutenant le ressort hélicoïdal (14, 15) correspondant jusqu'à un branchement (22, 23) à l'extrémité de son canal à balai (6, 7), et un dégagement latéral (26, 27) est réalisé entre le branchement (22, 23) et la butée (16, 17) pour le conducteur électrique (20, 21) dans le porte- balais (2).
2. 2°) Dispositif de balais selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque conducteur électrique (20, 21) est relié par une extrémité au côté arrière non tourné vers la surface de contact de balai (12, 13), du balai (10, 11) respectif.
3. 3°) Dispositif de balais selon la revendication 1, caractérisé en ce que la butée (16, 17) est réalisée par un rétrécissement de la section du canal à balai (6, 7).
4. 4°) Dispositif de balais selon la revendication 1, caractérisé en ce quele canal à balai (6, 7) a son propre dégagement (26, 27) latéral.
5. 5°) Dispositif de balais selon la revendication 1, caractérisé en ce que la section du dégagement (26, 27) est en forme de L.
6. 6°) Dispositif de balais selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' en section, les dégagements (26, 27) s'interpénètrent.
7. 7°) Dispositif de balais selon la revendication 1, caractérisé en ce que le branchement (22, 23) est réalisé sous la forme d'un chemin conducteur ou par un chemin conducteur.
8. 8°) Dispositif de balais selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux dégagements (26, 27) sont séparés par une cloison (28) ayant en section une forme de S du porte-balais (2).
9. 9°) Dispositif de balais selon la revendication 1, caractérisé en ce que le porte-balais (2) est une pièce en matière plastique injectée. 25 10°) Machine électrique notamment pour véhicules automobiles caractérisée en ce qu' elle comporte un dispositif de balais (1) selon l'une ou plusieurs des revendications 1 à 9, comportant au moins un porte-balais (2) à au moins deux canaux à balai (6, 7) pour recevoir chacun un balai (10, 11), 30 les balais (10, 11) étant logés coulissant dans leur canal respectif (6, 7), un ressort hélicoïdal (14, 15) respectif étant monté de manière précontrainte entre l'un des balais (10, 11) et une butée (16, 17) dans le canal à balai (6, 7) respectif, et au moins deux conducteurs électriques (20, 21) déformables 35 élastiquement, relié chacun par une extrémité d'un des balai (10, 11), 15 20la butée (16, 17) respective a au moins par zone, une forme annulaire avec un passage (18, 19), le conducteur électrique (20, 21) respectif relie le balai (10, 11) à travers le ressort hélicoïdal (14, 15) associé et le passage (18, 19) de la butée (16, 17) soutenant le ressort hélicoïdal (14, 15) correspondant jusqu'à un branchement (22, 23) à l'extrémité du canal à balai (6, 7) respectif, et un dégagement latéral (26, 27) est réalisé entre le branchement (22, 23) et la butée (16, 17) pour le conducteur électrique (20, 21) dans le porte- balais (2).