EP2901528A1 - Cage a balai pour porte-balai de machine electrique et porte-balais correspondant - Google Patents

Cage a balai pour porte-balai de machine electrique et porte-balais correspondant

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Publication number
EP2901528A1
EP2901528A1 EP13785502.9A EP13785502A EP2901528A1 EP 2901528 A1 EP2901528 A1 EP 2901528A1 EP 13785502 A EP13785502 A EP 13785502A EP 2901528 A1 EP2901528 A1 EP 2901528A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
brush
blade
broom
cage
spring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP13785502.9A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Maximilien Gentil
Alexandre SALTEL
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Original Assignee
Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Equipements Electriques Moteur SAS filed Critical Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Publication of EP2901528A1 publication Critical patent/EP2901528A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02—Details for dynamo electric machines
    • H01R39/38—Brush holders
    • H01R39/40—Brush holders enabling brush movement within holder during current collection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01R39/02—Details for dynamo electric machines
    • H01R39/38—Brush holders
    • H01R39/41—Brush holders cartridge type
    • H01R39/415—Brush holders cartridge type with self-recoiling spring
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    • H01R39/02—Details for dynamo electric machines
    • H01R39/38—Brush holders
    • H01R39/383—Brush holders characterised by the electrical connection to the brush holder
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/14—Means for supporting or protecting brushes or brush holders
    • H02K5/143—Means for supporting or protecting brushes or brush holders for cooperation with commutators
    • H02K5/148—Slidably supported brushes
    • H—ELECTRICITY
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    • H01R2201/10—Connectors or connections adapted for particular applications for dynamoelectric machines
    • H—ELECTRICITY
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    • H01R2201/00—Connectors or connections adapted for particular applications
    • H01R2201/26—Connectors or connections adapted for particular applications for vehicles
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    • H01R39/02—Details for dynamo electric machines
    • H01R39/38—Brush holders
    • H01R39/381—Brush holders characterised by the application of pressure to brush

Definitions

  • the invention relates to a broom cage, also known as a case, for an electric machine brush holder and to the corresponding brush holder.
  • the invention finds a particularly advantageous, but not exclusive application with the electrical machines used in motor vehicle starters.
  • the invention is implemented with the starters used with vehicles equipped with the stop and restart function of the engine (function called "stop and start” in English) according to which the engine of the vehicle is stopped due to traffic conditions (especially during a stop at a red light) and then restarted to save fuel.
  • the electric machine is provided with a stator, or inductor, consisting of a yoke and a magnetic structure with several permanent magnets generally made of ferrite.
  • the machine also comprises a rotor, or armature, comprising conductors forming the rotor winding.
  • the rotor comprising a core formed of laminated sheets has longitudinal notches separated by teeth, the conductors being threaded inside these notches.
  • the machine also comprises at least two brushes made of electrically conductive material arranged inside the brush holder to allow the power supply of the rotor by switching the electric current in the conductors of the rotor.
  • each blade has a body having a front face intended to rub against a collector with conductive blades connected to the rotor winding, these blades being separated by interstices filled with an insulator.
  • Brushes also include a fastening area connected with one end of an electrically conductive member called a braid.
  • a braid provides power to one of the brooms; while the other braid ensures a return to the mass of the other broom via a metal housing of the starter.
  • a spring resting against a hood of the starter exerts on the body of each broom a force in the direction of the manifold to ensure contact between the blade and the blades of the collector.
  • the invention aims to meet this need by providing a brush holder brush holder housing for an electric machine blade having a front face of the blade intended to bear against a manifold, a rear face of the blade against which is intended to come to bear a spring, and at least on one of these faces connecting the front face to the rear face, a space between the first and second guide portions to allow the passage of a braid of the blade to the l end of a front face.
  • the broom cage allows the broom to wear to the braid.
  • the broom can have a stop so that the braid does not
  • INCORPORATED (E) BY REFERENCE (RULE 20.6) can not touch the manifold while allowing to increase the life of the brush by increasing the functional distance of the brush.
  • the stop may be located so that the braid comes into contact with the stop when the braid is at a predetermined distance, for example 0.5mm of the collector.
  • the broom cage serving as housing for an electric machine blade comprises a first guide portion of the blade and a second guide portion of the blade, these first and second guide portions being open on the side of a front face of the blade intended to to bear against a collector and the side of a rear face of the brush against which is intended to bear a spring, the brush cage comprising at least one space between the first portion and the second guide portion to allow the passage of a broom braid to the end of a front face.
  • the space is located on a side face of the broom cage separating two side walls.
  • the space is located on a transverse face of the broom cage separating two transverse walls.
  • the first portion is a lower guiding portion formed by two parallel side walls between them and the second portion is an upper guide portion formed by two parallel side walls relative to each other, and in that that the two side walls are interconnected at least by a transverse wall.
  • the brush cage comprises two spaces between the first and second guide portions to allow the passage of a braid of the blade to the end of a front face, on two opposite faces of these faces forming the outline of the first and second portions.
  • the broom cage comprises two flaps interconnecting the first and second guide portions, each flap comprising a
  • a dimension of the space between the first portion and the second guide portion tends to decrease when moving from the back to the front of the broom cage.
  • the broom cage comprises a support (60) connected to one of the first and second portions and in that the support comprises at least one attachment system of the broom cage on a body of the brush holder.
  • the fastening system comprises two hook branches folded towards each other at their end.
  • the broom cage comprises at least one system for holding a spiral spring.
  • the holding system is formed by a pin.
  • the pin is of substantially rectangular section. In one embodiment, the pin has two portions of different sections defining a shoulder at a junction between the two parts.
  • the holding system comprises three teeth, one of the teeth located between the two other teeth being positioned in a plane offset from the plane in which the other two teeth are located.
  • the invention also relates to a brush holder for an electric machine characterized in that it comprises a body, at least one brush cage according to the invention fixed on said body, a broom positioned inside the cage to broom, a braid connected to the blade and a spring (42) mounted to exert a force between the blade and the body, the spring being in contact
  • the blade has two bearing surfaces defined by the bottom of recesses formed on a rear face of the blade and in that the braid is connected to the brushes between these two recesses.
  • the spring is spiral and has a U-shaped bent end and two sets of turns each coming from one of the U rods facing each other, each set of turns ending in a arm having a return intended to bear against one side of the broom.
  • the spring is spiral and comprises a wound portion formed by a plurality of substantially concentric turns of a flat ribbon wound on itself, the wound portion terminating in a flat end extended by at least one arm intended for come to bear against one side of the broom.
  • Figures 1a and 1b show views in perspective and from above of a first embodiment of a brush holder according to the invention
  • Figures 2a and 2b show perspective and top views of the brush holder of Figures 1 when the blade is worn;
  • Figure 3 shows a top view of two brushes used with a brush holder according to the invention having different functional distances;
  • Figures 4a to 4c respectively show perspective views of the front and rear and a front view of a broom cage according to the invention;
  • Figures 5a to 5c show respectively perspective views, from above and from the side, of a second embodiment of the brush holder according to the invention.
  • Figure 6 shows a detail view of the spiral spring used in the first embodiment of the brush holder according to the invention
  • Figure 7 shows a top view of another type of broom that can be used in combination with the broom cage according to the invention.
  • FIGS. 1a, 1b, 2a, 2b and 5a to 5c show a brush holder 21 according to the invention comprising a body 22 and at least one case 23 fixed on the body 22 serving as a housing for a broom 25.
  • the door broom can include in this case two brooms.
  • a single broom or case 23 is visible.
  • Each blade 25 is mounted to slide axially inside the brush cage 23 to cooperate with a manifold 27 of an electric machine rotor visible in FIG. 3.
  • a spring 42 with spirals provided with arms tends to push the brushes 25 to contact blades 26 of the collector 27 carried by a collector body of electrically insulating material, such as plastic.
  • the electric machine is for example the machine of a starter of a motor vehicle.
  • the electric machine may also take the form of an alternator or an alternator-starter.
  • the body 22 of the brush holder comprises a plate 28 made of an electrically conductive material and two parts 30 made of insulating material plated on both sides of the the plate 28.
  • This body 22 has a central opening 32 (see Figure 5a) for the passage of the manifold 27.
  • the body 22 has openings for its attachment for example by means of screws (not shown) on a cover of the starter.
  • each blade 25 shown in detail in FIG. 3 comprises a body 34 of substantially parallelepipedal shape having a face 35, referred to as the front face, intended to rub against the contact blades 26 of the collector 27.
  • a rear face 38 opposite to the front face 35 has two bearing surfaces 39 for a spring 42 for exerting a force on the body 34 towards the manifold 27.
  • the spring 42 is a spiral spring with arms 74 or 82 intended to come into contact with the bearing surfaces 39 of the blade 25.
  • the body 34 also includes a zone 44 for fixing with one end of an electrically conductive element called the connecting braid 45.
  • the zone 44 for fixing the braid 45 is situated between the two bearing surfaces 39 on a lateral face of the body 34 perpendicular to the front 35 and rear 38.
  • the two bearing surfaces 39 correspond to recess bottoms 50 formed on either side of the attachment zone 44.
  • the attachment zone 44 is thus positioned on a protuberance delimited by the recesses 50 which have a V-shaped shape in the figure to facilitate guiding. spring arm 42.
  • the zone 44 for fixing the braid 45 is located partly behind the bearing surfaces 39, the opposite side to the front face 35 of the blade 25. In other words, if delimits in a plan view the surface of the face of the brush 25 carrying the connection zone 44 in two spaces separated by the straight line passing through the bearing surfaces 39, at least a portion of the connection zone 44 is on the side of the space located on the side of the rear face 38.
  • the zone 44 for fixing the braid 45 is located completely behind the bearing surfaces 39. In this case, the most small distance DS between the bearing surfaces 39 and the front face 35 of the blade 25 is equal to the functional distance DF of the blade 25. This distance DF corresponds to the smallest distance between the front face 35 and the end of the zone Fixing 44 closest to the front face 35.
  • the braid 45 of one of the brushes 25 electrically connects this blade 25 to the hood here via a metal terminal 48 fixed to the plate 28 of the body 22 of the brush holder (see Figure 1a).
  • the braid 45 is advantageously made of copper or copper alloy to facilitate welding on the lug 48. This braid thus ensures a return to ground via the metal housing of the starter.
  • the brush cages 23 each comprise a lower portion 56 for guiding the blade connected to a support 60 and an upper portion 58 for guiding the blade.
  • the lower guide portion 56 is formed by two side walls 561 parallel to each other connected to the support 60; while the upper guide portion 58 is formed by two parallel side walls 581 which are parallel to each other and are connected to each other by an upper wall 582.
  • These portions 56 and 58 are open on the front face side 35 and the rear face 38 of the blade 25.
  • the lower 56 and upper guide portions 58 are separated from each other by a space 61 to allow the passage of the braid of the blade 25.
  • a dimension D1 of the space 61 between the portions 56 and 58 measured in a direction perpendicular to the top wall 582 tends to decrease when moving from the rear to the front of the broom cage 23.
  • the edges of the side walls 561, 581 defining the space 61 have a ramp shape extending between two areas where the gap between the two portions 56, 58 is constant.
  • the ramps of the edges of the lateral faces 561, 581 are symmetrical with respect to a horizontal median plane of the brush cage 23.
  • the side walls 561, 581 have an L shape, as shown in FIGS. 1 a, 2a and 5a.
  • each brush cage 23 has two flaps 57 interconnecting the lower portions 56 and upper 58 guide. These flaps 57 are located on the side of the front face 35 of the brush 25 along the vertical edges of the side walls 561, 581 of the portions 56 and 58. In FIGS. 4a to 4c, each flap 57 has
  • Each flap 57 has an opening 571 located in the extension of the space 61 to allow movement of the braid of the brush 25 as close as possible to the manifold 27. This maximizes the length of use of the blade 25.
  • each opening 571 extends in front view of the brush cage 23 in a direction perpendicular to the upper wall 582 and a direction perpendicular to the side faces 561, 581.
  • the openings 571 here have a rectangular shape but could in variant have any other shape, such as an arcuate shape. It depends on the intended application.
  • the support 60 is in two parts 601, 602 each connected to a lower edge of a lateral face 561 of the lower guide portion 56.
  • Each part 601, 602 comprises a system 62 for attaching the brush cage 23 to the body 22 of the brush holder 21.
  • Each fastening system 62 is formed by two hook branches 63 folded towards each other at the level of the brush holder. from their end. More precisely, as is clearly visible in FIG. 5c, the branches 63 coming from the front and rear edges of the support 60 pass through the body 22 according to its thickness and are folded towards one another at their end against the plate 28 of the body. In side view, the branches of the same fastening system 62 thus have a C shape, the recesses of the C of the two branches 63 being turned towards each other.
  • each part 601, 602 of the support 60 comprises a system 67 for holding a spiral spring formed by a pin 77 of substantially rectangular cross section around which is positioned the spring 42 shown in detail in Figure 6.
  • the pin 77 has two portions of different sections defining a shoulder at a junction between the two parts. An inner portion of the spring 42 can thus bear against the shoulder to ensure positioning
  • the support 60 comprises a single holding system 67.
  • the spring 42 has a coiled portion 80 formed by a plurality of substantially concentric turns of a flat metal tape wound on itself.
  • the wound portion 80 terminates with a flat end 81 of ribbon.
  • This flat end 81 is extended by two arms 82 parallel to each other intended to bear against the bearing surfaces 39 of the rear face of the blade. These arms 82 are each located in an extension of one of the edges of the flat end 81.
  • Each arm 82 has a first straight portion 84 extending in the plane of the flat end 81 of the spring and a second straight portion 85 extending in a direction away from the wound portion 80.
  • the straight portion 85 is connected to the portion 84 through a portion 91 folded rounded shape.
  • the right portion 85 is also connected to a third straight portion 86 via a second portion 92 folded rounded shape.
  • the straight portion 84 forms with the straight portion 85 an angle A of the order of 90 degrees; while the straight portion 86 forms with the straight portion 85 an angle B of the order of 135 degrees.
  • Such a configuration of the arms 82 ensures a good bearing surface of the arms 82 of the spring against the rear face 38 of the blade 25 regardless of the state of wear of the blade 25. Indeed, as is clearly visible on 1b, when the blade 25 is not yet worn, the folded portion 92 ensures the contact of the arms 82 of the spring 42 against the rear face 38 of the blade 25. When the blade 25 is worn and the arms 82 are are moved in rotation (see Figure 2b), the right portion 86 ensures the contact of the arms 82 of the spring 42 against the rear face 38 of the blade 25.
  • a portion of rectangular-shaped material is removed from the flat end of the ribbon so as to obtain straight parallel portions between them forming with the end of the ribbon a U-shape. These portions are then folded according to the desired arm shape 82.
  • the system 67 for holding the spring 42 is formed by three teeth 68-70 between which
  • the coil spring 42 is formed from a small diameter wire.
  • the spring 42 has a U-shaped bent end 72 positioned between the teeth 68-70 of the system 67 and two sets 73 of turns each coming from one of the U-rods facing each other. one of the other.
  • Each set 73 of turns positioned around the teeth 68-70 ends with an arm 74 having a return 75 visible in FIG. 5a intended to bear against a bearing surface 39 of the blade 25.
  • the brush cage 23 is fixed to the body 22 of the brush holder by means of the fastening systems 62.
  • the brush 25 is then positioned by the rear inside the brush cage 23.
  • the spiral spring 42 is placed in position on the holding system 67 adapted so that the spring arms are positioned in abutment against the back of the blade 25.
  • the wound portion 80 of the spring 42 is positioned around the pin 77 so that one end of the wound portion bears against the shoulder of the pin 77.
  • the arms 82 of the spring 42 are moved in rotation to be positioned against the bearing surfaces 39 of the blade 25. Such movement of the arms 82 tends to deform the wound portion 80 maintained by the pin 77, so that the arms 82 bear against the rear face 38 of the blade 25 pushes the blade 25 towards the header 27.
  • the end 72 of the U-shaped spring 42 is positioned between the teeth 68-70 of the feed system. retention
  • the translation guide of the blade 25 is provided by the side walls 261, 281 of the lower 56 and upper portions 58 of the brush cage 23, the upper wall 582 of the upper portion 58, and by the face of the body 22 on which the blade 25 rests.
  • the blade 25 rests against the bottom of a groove 65 formed in the upper face of the body 22.
  • the skilled person may of course change the configurations of the brush cage 23 and the brush holder 21 shown in the figures without departing from the scope of the invention.
  • the blade 25 has only one bearing surface 39 on its rear face 38, a single-arm spring can then be used.
  • the blade 25 has a conventional parallelepipedal shape shown in Figure 7, the braid being fixed on a side face of the blade 25 as previously via the attachment zone 44.
  • the configuration of the brush cage 23 will maximize the length used of this type of brush 25 without recess 50 to form the bearing surfaces 39.
  • the coil spring 42 can be replaced by a cylindrical spring 42 'supported on a hood 98 to push the broom 21 against the blades 26 of the collector 27.
  • the brush cage 23 has no flap 57, the side walls 561, 581 then being connected to one another on the side of the front face of the blade 25.
  • the flaps 57 have no opening 571.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Current Collectors (AREA)

Abstract

L'invention porte principalement sur une cage à balai (23) de porte- balais servant de logement à un balai (25) de machine électrique. Conformément à l'invention, cette cage à balai (23) comporte une portion inférieure (56) de guidage du balai reliée à un support (60) et une portion supérieure (58) de guidage du balai, ces portions inférieure (56) et supérieure (58) de guidage étant ouvertes du côté d'une face avant (35) et d'une face arrière du balai (25). Ces portions inférieure (56) et supérieure (58) de guidage sont séparées entre elles par un espace (61) pour permettre le passage d'une tresse du balai (25).

Description

CAGE À BALAI POUR PORTE-BALAI DE MACHINE ELECTRIQUE ET PORTE-BALAIS CORRESPONDANT
DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
L'invention porte sur une cage à balai, appelé aussi étui, pour porte-balai de machine électrique ainsi que sur le porte-balais correspondant.
L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive avec les machines électriques utilisées dans les démarreurs de véhicule automobile. En particulier, l'invention est mise en œuvre avec les démarreurs utilisés avec les véhicules équipés de la fonction d'arrêt et de re- démarrage du moteur thermique (fonction dite « stop and start » en anglais) suivant laquelle le moteur thermique du véhicule est arrêté en raison des conditions de circulation (notamment lors d'un arrêt au feu rouge) et redémarré ensuite afin de faire des économies de carburant.
ETAT DE LA TECHNIQUE Afin de démarrer un moteur thermique notamment d'un véhicule automobile, il est connu d'utiliser une machine électrique tournante sous la. forme d'un démarreur pourvu d'un lanceur capable de transmettre une énergie de rotation du démarreur à un vilebrequin du moteur thermique par l'intermédiaire d'une couronne d'entraînement. Ce lanceur déplacé par un levier relié à une tige mobile d'un contacteur est monté sur un arbre de sortie de la machine électrique, le cas échéant par l'intermédiaire d'un réducteur de vitesse.
La machine électrique est munie d'un stator, ou inducteur, constitué d'une culasse et d'une structure aimantée à plusieurs aimants permanents réalisés généralement en ferrite. La machine comporte également un rotor, ou induit, comprenant des conducteurs formant le bobinage du rotor. A cet effet, le rotor comprenant un noyau formé de tôles feuilletées présente des encoches longitudinales séparées par des dents, les conducteurs étant enfilés à l'intérieur de ces encoches.
INCORPORE(E) PAR RENVOI (RÈGLE 20.6) La machine comporte également au moins deux balais réalisés en matériau électriquement conducteur agencés à l'intérieur de porte-balais pour permettre l'alimentation électrique du rotor par commutation du courant électrique dans les conducteurs du rotor. A cet effet, chaque balai comporte un corps ayant une face avant destinée à venir frotter contre un collecteur à lames conductrices reliées au bobinage du rotor, ces lames étant séparées par des interstices garnis d'un isolant. Des balais comporte également une zone de fixation connectés avec une extrémité d'un élément électriquement conducteur appelé tresse. Une tresse assure l'alimentation électrique d'un des balais; tandis que l'autre tresse assure un retour à la masse de l'autre balai via un carter métallique du démarreur.
Un ressort en appui contre un capot du démarreur exerce sur le corps de chaque balai un effort en direction du collecteur pour assurer le contact entre le balai et les lames du collecteur.
Le nombre de cycles de fonctionnement des démarreurs utilisés avec les systèmes de type "stop and start" étant très élevé, il existe le besoin de modifier la configuration existante de la cage à balai et du porte-balai pour augmenter la durée de vie des balais. OBJET DE L'INVENTION
L'invention vise à répondre à ce besoin en proposant une cage à balai de porte-balais servant de logement à un balai de machine électrique comportant une face avant du balai destinée à être en appui contre un collecteur , une face arrière du balai contre laquelle est destiné à venir en appui un ressort, et au moins sur une de ces faces reliant la face avant à la face arrière, un espace entre la première et seconde portions de guidage pour permettre le passage d'une tresse du balai jusqu'à l'extrémité d'une face avant.
Ainsi la cage à balai permet au balai de s'user jusqu'à la tresse. Bien entendu, la cage à balai peut comporter une butée pour que la tresse ne
INCORPORE(E) PAR RENVOI (RÈGLE 20.6) puisse pas toucher le collecteur tout en permettant d'augmenter la durée de vie du balai en augmentant la distance fonctionnelle du balai. Par exemple la butée peut être située de façon à ce que la tresse vienne en contact avec la butée lorsque la tresse se situe à une distance prédéterminée, par exemple 0,5mm du collecteur.
Ainsi la cage à balai servant de logement à un balai de machine électrique comporte une première portion de guidage du balai et une seconde portion de guidage du balai, ces première et seconde portions de guidage étant ouvertes du côté d'une face avant du balai destinée à être en appui contre un collecteur et du côté d'une face arrière du balai contre laquelle est destiné à venir en appui un ressort, la cage à balai comprenant au moins un espace entre la première portion et la seconde portion de guidage pour permettre le passage d'une tresse du balai jusqu'à l'extrémité d'une face avant.
Selon une réalisation, l'espace est situé sur une face latérale de la cage à balai séparant deux parois latérales.
Selon une autre réalisation, l'espace est situé sur une face transversale de la cage à balai séparant deux parois transversales.
Selon une réalisation, la première portion est une portion inférieure de guidage formée par deux parois latérales parallèles entre elles et la seconde portion est une portion supérieure de guidage formée par deux parois latérales parallèles l'une par rapport à l'autre, et en ce que les deux parois latérales sont reliées entre elles au moins par une paroi transversale.
Selon une réalisation, la cage à balai comprend deux espaces entre la première et seconde portions de guidage pour permettre le passage d'une tresse du balai jusqu'à l'extrémité d'une face avant, sur deux faces opposées de ces faces formant le contour des première et seconde portions. Selon une réalisation, la cage à balai comporte deux volets reliant entre elles les première et seconde portions de guidage, chaque volet comportant une
INCORPORE(E) PAR RENVOI (RÈGLE 20.6) ouverture située dans le prolongement de l'espace entre les premières et secondes portions de guidage pour permettre un déplacement de la tresse du balai le plus proche possible d'un collecteur de la machine électrique.
Cela permet un déplacement de la tresse du balai le plus proche possible d'un collecteur de la machine électrique tout en l'empêchant de toucher le collecteur. De plus cela permet d'enfermer des arcs électriques entre le bali et le collecteur pour protéger la machine électrique.
Selon une réalisation, une dimension de l'espace entre la première portion et la seconde portion de guidage a tendance à diminuer lorsqu'on se déplace de l'arrière vers l'avant de la cage à balai.
Selon une réalisation, la cage à balai comporte un support (60) relié à une des première et secondes portion et en ce que le support comporte au moins un système de fixation de la cage à balai sur un corps du porte-balais.
Selon une réalisation, le système de fixation comporte deux branches formant crochet rabattues l'une vers l'autre au niveau de leur extrémité.
Selon une réalisation, la cage à balai comporte au moins un système de maintien d'un ressort à spirales.
Selon une réalisation, le système de maintien est formé par un pion.
Selon une réalisation, le pion est de section sensiblement rectangulaire. Selon une réalisation, le pion présente deux parties de sections différentes délimitant un épaulement au niveau d'une jonction entre les deux parties.
Selon une réalisation, le système de maintien comporte trois dents, une des dents située entre les deux autres dents étant positionnée dans un plan décalé par rapport au plan dans lequel se situent les deux autres dents. L'invention a également pour objet un porte-balais pour machine électrique caractérisé en ce qu'il comporte un corps, au moins une cage à balai selon l'invention fixé sur ledit corps, un balai positionné à l'intérieur de la cage à balai, une tresse de connexion connectée au balai et un ressort (42) monté pour exercer une force entre le balai et le corps , le ressort étant en contact
INCORPORE(E) PAR RENVOI (RÈGLE 20.6) sur la face arrière du balai (25), la tresse étant connecté sur une face du balai faisant face à l'espace entre les première et seconde portions du balai. Selon une réalisation, le balai comporte deux surfaces d'appui définies par le fond d'évidements ménagés sur une face arrière du balai et en ce que la tresse est connectée aux balais entre ces deux évidements.
Selon une réalisation, le ressort est à spirales et présente une extrémité pliée en forme de U et deux ensembles de spires issus chacun d'une des tiges du U en regard l'une de l'autre, chaque ensemble de spires se terminant par un bras ayant un retour destiné à venir en appui contre une face du balai. Selon une réalisation, le ressort est à spirales et comporte une partie enroulée formée par une pluralité de spires sensiblement concentriques d'un ruban plat enroulé sur lui-même, la partie enroulée se terminant par une extrémité plate prolongée par au moins un bras destiné à venir en appui contre une face du balai. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
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.
Les figures 1a et 1 b montrent des vues en perspective et de dessus d'un premier mode de réalisation d'un porte-balais selon l'invention;
Les figures 2a et 2b montrent des vues en perspective et de dessus du porte-balais des figures 1 lorsque le balai est usé;
La figure 3 montre une vue de dessus de deux balais utilisés avec un porte- balai selon l'invention ayant des distances fonctionnelles différentes; Les figures 4a à 4c montrent respectivement des vues en perspective de l'avant et de l'arrière ainsi qu'une vue de face d'une cage à balai selon l'invention;
INCORPORE(E) PAR RENVOI (RÈGLE 20.6) Les figures 5a à 5c montrent respectivement des vues en perspective, de dessus et de côté, d'un deuxième mode de réalisation du porte-balais selon l'invention ;
La figure 6 montre une vue en détails du ressort à spirales utilisé dans le premier mode de réalisation du porte-balais selon l'invention;
La figure 7 montre une vue de dessus d'un autre type de balai pouvant être utilisé en combinaison avec la cage à balai selon l'invention.
Les éléments identiques similaires ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre. DESCRIPTION D'EXEMPLES DE REALISATION DE L'INVENTION
Les figures 1a, 1 b, 2a, 2b, et 5a à 5c montrent un porte-balais 21 selon l'invention comportant un corps 22 et au moins un étui 23 fixé sur le corps 22 servant de logement à un balai 25. Le porte balai peut comprendre en l'occurrence deux cages à balais. Sur les figures qui correspondent à des vues partielles, une seule cage à balai ou étui 23 est visible. Chaque balai 25 est monté à coulissement axial à l'intérieur de la cage à balai 23 afin de coopérer avec un collecteur 27 d'un rotor de machine électrique visible sur la figure 3. A cet effet, un ressort 42 à spirales muni de bras a tendance à pousser les balais 25 vers des lames de contact 26 du collecteur 27 portées par un corps du collecteur en matière électriquement isolante, telle que de la matière plastique. La machine électrique est par exemple la machine d'un démarreur d'un véhicule automobile. En variante, la machine électrique pourra également prendre la forme d'un alternateur ou d'un alterno- démarreur. Plus précisément, comme cela est bien visible sur les figures a, 2a et 5c, le corps 22 du porte-balais comporte une platine 28 réalisée dans un matériau électriquement conducteur et deux parties 30 réalisées en matériau isolant plaquées de part et d'autre de la platine 28. Ce corps 22 présente une ouverture centrale 32 (cf. figure 5a) pour le passage du collecteur 27. Le corps 22 comporte des ouvertures pour sa fixation par exemple à l'aide de vis (non représentées) sur un capot du démarreur.
INCORPORE(E) PAR RENVOI (RÈGLE 20.6) Par ailleurs, chaque balai 25 montré en détails sur la figure 3 comporte un corps 34 de forme sensiblement parallélépipédique ayant une face 35, dite face avant, destinée à frotter contre les lames de contact 26 du collecteur 27. Une face arrière 38 opposée à la face avant 35 comporte deux surfaces d'appui 39 pour un ressort 42 destiné à exercer un effort sur le corps 34 en direction du collecteur 27. Plus précisément, comme décrit ci-après, le ressort 42 est un ressort à spirales muni de bras 74 ou 82 destinés à venir en contact avec les surfaces d'appui 39 du balai 25.
Le corps 34 comporte également une zone 44 de fixation avec une extrémité d'un élément électriquement conducteur appelé tresse de connexion 45. La zone 44 de fixation de la tresse 45 se situe entre les deux surfaces d'appui 39 sur une face latérale du corps 34 perpendiculaire aux faces avant 35 et arrière 38. Les deux surfaces d'appui 39 correspondent à des fonds d'évidements 50 ménagés de part et d'autre de la zone 44 de fixation. La zone 44 de fixation est ainsi positionnée sur une protubérance délimitée par les évidements 50 qui présentent sur la figure une forme en V pour faciliter le guidage des. bras du ressort 42.
Pour le balai 25 représenté en bas de la figure 3, la zone 44 de fixation de la tresse 45 est située en partie derrière les surfaces d'appui 39, du côté opposé à la face avant 35 du balai 25. Autrement dit, si on délimite en vue de dessus la surface de la face du balai 25 portant la zone 44 de connexion en deux espaces séparés par la droite passant par les surfaces d'appui 39, au moins une partie de la zone 44 de connexion se trouve du côté de l'espace situé du côté de la face arrière 38. Pour le balai 25 représenté en haut de la figure 3, la zone 44 de fixation de la tresse 45 est située complètement derrière les surfaces d'appui 39. Dans ce cas, la plus petite distance DS entre les surfaces d'appui 39 et la face avant 35 du balai 25 est égale à la distance DF fonctionnelle du balai 25. Cette distance DF correspond à la plus petite distance entre la face avant 35 et l'extrémité de la zone 44 de fixation la plus proche de la face avant 35.
On note qu'une telle configuration du balai 25 permet de maximiser la distance fonctionnelle DF et donc d'augmenter la durée de vie du balai 25.
INCORPORE(E) PAR RENVOI (RÈGLE 20.6) La tresse 45 d'un des balais 25 relie électriquement ce balai 25 au capot ici via une cosse 48 métallique fixée sur la platine 28 du corps 22 du porte-balai (cf. figure 1 a). A cet effet, la tresse 45 est avantageusement en cuivre ou en alliage de cuivre pour faciliter le soudage sur la cosse 48. Cette tresse assure ainsi un retour à la masse via le carter métallique du démarreur. Une autre tresse 45 en cuivre, solidaire de l'autre balai (non représenté), relie électriquement cet autre balai 25 à une alimentation électrique, le cas échéant via une borne du contacteur du démarreur.
Comme cela est bien visible sur les figures 4a à 4c, les cages à balais 23 comportent chacun une portion inférieure 56 de guidage du balai reliée à un support 60 et une portion supérieure 58 de guidage du balai. La portion 56 inférieure de guidage est formée par deux parois latérales 561 parallèles l'une par rapport à l'autre reliées au support 60; tandis que la portion 58 supérieure de guidage est formée par deux parois latérales 581 parallèles l'une par rapport à l'autre reliées entre elles par une paroi supérieure 582. Ces portions 56 et 58 sont ouvertes du côté de la face avant 35 et de la face arrière 38 du balai 25. Les portions inférieure 56 et supérieure 58 de guidage sont séparées entre elles par un espace 61 pour permettre le passage de la tresse du balai 25. Comme visible sur la figure 4b, une dimension D1 de l'espace 61 entre les portions 56 et 58 mesurée suivant une direction perpendiculaire à la paroi supérieure 582 a tendance à diminuer lorsqu'on se déplace de l'arrière vers l'avant de la cage à balai 23. Pour faire varier l'écart entre les deux portions 56, 58, les bords des parois latérales 561 , 581 délimitant l'espace 61 présentent une forme de rampe s'étendant entre deux zones où l'écart entre les deux portions 56, 58 est constant. Les rampes des bords des faces latérales 561 , 581 sont symétriques par rapport à un plan médian horizontal de la cage à balai 23. Alternativement, les parois latérales 561 , 581 présentent une forme en L, comme montré sur les figures 1 a, 2a et 5a. Par ailleurs, comme bien visible sur les figures 4a à 4c, chaque cage à balai 23 comporte deux volets 57 reliant entre elles les portions inférieure 56 et supérieure 58 de guidage. Ces volets 57 sont situés du côté de la face avant 35 du balai 25 le long des bords verticaux des parois latérales 561 , 581 des portions 56 et 58. Sur les figures 4a à 4c, chaque volet 57 présente une
INCORPORE(E) PAR RENVOI (RÈGLE 20.6) première partie s'étendant perpendiculairement aux parois latérales 561 , 581 et une deuxième partie rabattue vers la face arrière 38 du balai 25. Sur les figures 1a, 1 b, 2a, 2b, les volets 57 s'étendent sensiblement circonférentiellement de part et d'autre de la cage à balai 23 de manière à suivre la courbure d'une périphérie extérieure du collecteur 27.
Chaque volet 57 comporte une ouverture 571 située dans le prolongement de l'espace 61 pour permettre un déplacement de la tresse du balai 25 le plus proche possible du collecteur 27. On maximise ainsi la longueur d'utilisation du balai 25. Comme montré sur la figure 4c, chaque ouverture 571 s'étend en vue de face de la cage à balai 23 suivant une direction perpendiculaire à la paroi supérieure 582 et une direction perpendiculaire aux faces latérales 561 , 581. Les ouvertures 571 présentent ici une forme rectangulaire mais pourrait en variante présenter toute autre forme, telle qu'une forme en arc de cercle. Cela dépend de l'application envisagée. Comme visible sur les figures 4a à 4c, le support 60 est en deux parties 601 , 602 reliées chacune à un bord inférieur d'une face latérale 561 de la portion inférieure 56 de guidage.
Chaque partie 601 , 602 comporte un système 62 de fixation de la cage à balai 23 sur le corps 22 du porte-balais 21. Chaque système 62 de fixation est formé par deux branches 63 formant crochet rabattues l'une vers l'autre au niveau de leur extrémité. Plus précisément, comme cela est bien visible sur la figure 5c, les branches 63 issues des bords avant et arrière du support 60 traversent le corps 22 suivant son épaisseur et sont rabattues l'une vers l'autre à leur extrémité contre la platine 28 du corps. En vue de côté, les branches d'un même système de fixation 62 présentent ainsi une forme en C, les creux du C des deux branches 63 étant tournés l'un vers l'autre.
Dans le mode de réalisation des figures 4a à 4c, chaque partie 601 , 602 du support 60 comporte un système 67 de maintien d'un ressort à spirales formé par un pion 77 de section sensiblement rectangulaire autour duquel est positionné le ressort 42 montré en détails sur la figure 6. Le pion 77 présente deux parties de sections différentes délimitant un épaulement au niveau d'une jonction entre les deux parties. Une partie interne du ressort 42 peut ainsi venir en appui contre l'épaulement pour garantir un positionnement
INCORPORE(E) PAR RENVOI (RÈGLE 20.6) précis du ressort 42. Alternativement, comme montré sur les figures 1 a, 1 b, 2a, 2b, le support 60 comporte un seul système de maintien 67.
Comme montré sur la figure 6, le ressort 42 comporte une partie enroulée 80 formée par une pluralité de spires sensiblement concentriques d'un ruban plat métallique enroulé sur lui-même. La partie enroulée 80 se termine par une extrémité plate 81 de ruban. Cette extrémité plate 81 est prolongée par deux bras 82 parallèles entre eux destinés à venir en appui contre les surfaces d'appui 39 de la face arrière du balai. Ces bras 82 se situent chacun dans un prolongement d'un des bords de l'extrémité plate 81. Chaque bras 82 comporte une première portion droite 84 s'étendant dans le plan de l'extrémité plate 81 du ressort et une deuxième portion droite 85 s'étendant dans une direction éloignée de la partie enroulée 80. La portion droite 85 est reliée à la portion 84 par l'intermédiaire d'une portion 91 pliée de forme arrondie. La portion droite 85 est également reliée à une troisième portion droite 86 par l'intermédiaire d'une deuxième portion 92 pliée de forme arrondie. Suivant une réalisation, la portion droite 84 forme avec la portion droite 85 un angle A de l'ordre de 90 degrés; tandis que la portion droite 86 forme avec la portion droite 85 un angle B de l'ordre de 135 degrés.
Une telle configuration des bras 82 permet de garantir une bonne surface d'appui des bras 82 du ressort contre la face arrière 38 du balai 25 quel que soit l'état d'usure du balai 25. En effet, comme cela est bien visible sur la figure 1 b, lorsque le balai 25 n'est pas encore usé, la portion pliée 92 assure le contact des bras 82 du ressort 42 contre la face arrière 38 du balai 25. Lorsque le balai 25 est usé et que les bras 82 se sont déplacés en rotation (cf. figure 2b), la portion droite 86 assure le contact des bras 82 du ressort 42 contre la face arrière 38 du balai 25.
Pour réaliser les bras 82, on retire une portion de matière de forme rectangulaire de l'extrémité plate du ruban de manière à obtenir des portions droites parallèles entre elles formant avec l'extrémité du ruban une forme en U. Ces portions sont ensuite pliées suivant la forme de bras 82 souhaitée.
Alternativement, dans le mode de réalisation des figures 5a à 5c, le système 67 de maintien du ressort 42 est formé par trois dents 68-70 entre lesquelles
INCORPORE(E) PAR RENVOI (RÈGLE 20.6) est maintenue une extrémité du ressort 42 décrit plus en détails ci-après. Deux dents 68, 69 se situent dans un même plan tandis que la troisième dent 70 est située entre les deux premières dents 68, 69. En outre, la dent 70 est en surélévation par rapport aux dents 68 et 69, c'est-à-dire qu'elle se situe dans un plan décalé par rapport aux deux dents 68 et 69.
Dans ce mode de réalisation, le ressort 42 à spirales est formé à partir d'un fil métallique de faible diamètre. Comme visible sur les figures 5a et 5c, le ressort 42 présente une extrémité 72 pliée en forme de U positionnée entre les dents 68-70 du système 67 et deux ensembles 73 de spires issus chacun d'une des tiges du U en regard l'une de l'autre. Chaque ensemble 73 de spires positionné autour des dents 68-70 se termine par un bras 74 ayant un retour 75 visible sur la figure 5a destiné à venir en appui contre une surface d'appui 39 du balai 25.
On décrit ci-après l'assemblage des différents éléments du porte-balai 21 selon l'invention.
Dans un premier temps, la cage à balai 23 est fixée sur le corps 22 du porte- balais au moyen des systèmes de fixation 62. Le balai 25 est ensuite positionné par l'arrière à l'intérieur de la cage à balai 23.
Suivant la configuration du ressort 42 à spirales, ce dernier est mis en position sur le système de maintien 67 adapté en sorte que les bras du ressort sont positionnés en appui contre le dos du balai 25.
Ainsi, dans le mode de réalisation des figures 1 et 2, la partie enroulée 80 du ressort 42 est positionnée autour du pion 77 de sorte qu'une extrémité de la partie enroulée est en appui contre l'épaulement du pion 77. Les bras 82 du ressort 42 sont déplacés en rotation pour être positionnés contre les surfaces d'appui 39 du balai 25. Un tel déplacement des bras 82 a tendance à déformer la partie enroulée 80 maintenue par le pion 77, de sorte que les bras 82 en appui contre la face arrière 38 du balai 25 poussent le balai 25 en direction du collecteur 27. Dans le mode de réalisation des figures 5a à 5c, l'extrémité 72 du ressort 42 en forme de U est positionnée entre les dents 68-70 du système de maintien
INCORPORE(E) PAR RENVOI (RÈGLE 20.6) 67. Les bras 74 sont positionnés en appui via les retours 75 visibles sur la figure 5a contre une surface d'appui 39 du balai 25, de sorte que les bras 74 poussent le balai 25 en direction du collecteur 27.
Dans les deux cas, le guidage en translation du balai 25 est assuré par les parois latérales 261 , 281 des portions inférieure 56 et supérieure 58 de la cage à balai 23, la paroi supérieure 582 de la portion supérieure 58, ainsi que par la face du corps 22 sur laquelle repose le balai 25. En l'occurrence, comme cela est visible sur la figure 5a, le balai 25 repose contre le fond d'une rainure 65 ménagée dans la face supérieure du corps 22. L'homme du métier pourra bien entendu modifier les configurations de la cage à balai 23 et du porte-balais 21 présentées dans les figures sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, en variante notamment, le balai 25 ne comporte qu'une seule surface d'appui 39 sur sa face arrière 38, un ressort à bras unique pouvant alors être utilisé. En variante, le balai 25 présente une forme parallélépipédique classique montrée sur la figure 7, la tresse étant fixée sur une face latérale du balai 25 comme précédemment via la zone de fixation 44. La configuration de la cage à balai 23 permettra de maximiser la longueur utilisée de ce type de balai 25 dépourvu d'évidement 50 pour former les surfaces d'appui 39. Comme cela est montré sur la figure 3, le ressort 42 à spirales peut être remplacé par un ressort cylindrique 42' prenant appui sur un capot 98 pour pousser le balai 21 contre les lames 26 du collecteur 27.
En variante, la cage à balai 23 est dépourvue de volet 57, les parois latérales 561 , 581 étant alors reliées entre elles du côté de la face avant du balai 25. En variante, les volets 57 sont dépourvus d'ouverture 571.
Il est également évident que certaines caractéristiques présentées dans un mode de réalisation particulier pourraient être transposées sans difficulté dans un autre mode de réalisation.
Dans ce document, les termes relatifs du type "inférieur", "supérieur", "horizontal" ou "vertical" sont entendu par rapport à une cage à balai 23 reposant sur un support plan, la portion inférieure 56 de guidage étant la plus
INCORPORE(E) PAR RENVOI (RÈGLE 20.6) proche du support tandis que la portion supérieure 58 de guidage étant la plus éloignée du support, comme cela est représenté sur les figures 1a, 2a, 4a-4c, et 5c. Les parties "arrière" et "avant" de la cage à balai 23 sont situées respectivement du côté de la face avant 35 du balai 25 destinée à venir en appui contre le collecteur 27 et du côté de la face arrière 38 du balai 25 contre laquelle viennent en appui les bras du ressort 42.
INCORPORE(E) PAR RENVOI (RÈGLE 20.6)

Claims

REVENDICATIONS
. Cage à balai (23) de porte-balais servant de logement à un balai (25) de machine électrique caractérisé en ce qu'il comporte une première portion (56) de guidage du balai et une seconde portion (58) de guidage du balai, ces première et seconde portions de guidage étant ouvertes du côté d'une face avant (35) du balai (25) destinée à être en appui contre un collecteur et du côté d'une face arrière (38) du balai (25) contre laquelle est destiné à venir en appui un ressort, la cage à balai comprenant au moins un espace (61) entre la première portion et la seconde portion de guidage pour permettre le passage d'une tresse du balai (25) jusqu'à l'extrémité d'une face avant.
2. Cage à balai selon la revendication 1 , dans lequel l'espace est situé sur une face latérale de la cage à balai séparant deux parois latérales.
3. Cage à balai selon la revendication 1 , dans lequel l'espace est situé sur une face transversale de la cage à balai séparant deux parois transversales.
4. Cage à balai selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la première portion est une portion inférieure (56) de guidage formée par deux parois latérales (561) parallèles entre elles et la seconde portion est une portion supérieure (58) de guidage formée par deux parois latérales (581) parallèles l'une par rapport à l'autre, et en ce que les deux parois latérales sont reliées entre elles au moins par une paroi transversale(582).
5. Cage à balai selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte deux volets (57) reliant entre elles les première et seconde portions de guidage, chaque volet (57) comportant une
INCORPORE(E) PAR RENVOI (RÈGLE 20.6) ouverture (571) située dans le prolongement de l'espace (61 ) entre les première et seconde portions de guidage pour permettre un déplacement de la tresse du balai (25) le plus proche possible d'un collecteur de la machine électrique.
6. Cage à balai selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'une dimension (D1 ) de l'espace entre la première et la seconde portion de guidage a tendance à diminuer lorsqu'on se déplace de l'arrière vers l'avant de la cage à balai (23).
7. Cage à balai selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte un support (60) relié à une des première et secondes portion, le support comportant au moins un système de fixation (62) de la cage à balai (23) sur un corps (22) du porte-balais (21).
8. Cage à balai selon la revendication 7, caractérisé en ce que le système de fixation (62) comporte deux branches (63) formant crochet rabattues l'une vers l'autre au niveau de leur extrémité.
9. Cage à balai selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un système (67) de maintien d'un ressort (42) à spirales.
10. Cage à balai selon la revendication 9, caractérisé en ce que le système de maintien (67) est formé par un pion (77) présentant deux parties de sections différentes délimitant un épaulement au niveau d'une jonction entre les deux parties.
11 . Cage à balai selon la revendication 9, caractérisé en ce que le
INCORPORE(E) PAR RENVOI (RÈGLE 20.6) système (67) de maintien comporte trois dents (68-70), une des dents (70) située entre les deux autres dents (68, 69) étant positionnée dans un plan décalé par rapport au plan dans lequel se situent les deux autres dents.
12. Porte-balais (21 ) pour machine électrique caractérisé en ce qu'il comporte un corps (22), au moins une cage à balai (23) selon l'une des revendications 1 à 11 fixé sur ledit corps (22), un balai (25) positionné à l'intérieur de la cage à balai (23), une tresse de connexion connectée au balai et un ressort (42) monté pour exercer une force entre le balai et le corps , le ressort étant en contact sur la face arrière du balai (25), la tresse étant connecté sur une face du balai faisant face à l'espace entre les première et seconde portions du balai.
13. Porte-balais selon la revendication 12, caractérisé en ce que le balai (25) comporte deux surfaces d'appui (39) définies par le fond d'évidements (50) ménagés sur la face arrière du balai et en ce que la tresse est connectée aux balais entre ces deux évidements.
14. Porte-balais selon la revendication 12 ou 13, caractérisé en ce que le ressort (42) est à spirales et présente une extrémité (72) pliée en forme de
U et deux ensembles (73) de spires issus chacun d'une des tiges du U en regard l'une de l'autre, chaque ensemble (73) de spires se terminant par un bras (74) ayant un retour (75) destiné à venir en appui contre une face du balai.
15. Porte-balais selon l'une des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que le ressort (42) est à spirales et comporte une partie enroulée (80) formée par une pluralité de spires sensiblement concentriques d'un ruban plat enroulé sur lui-même, la partie enroulée (80) se terminant par une extrémité plate (81) prolongée par au moins un bras (82) destiné à venir en appui contre une face du balai (25).
INCORPORE(E) PAR RENVOI (RÈGLE 20.6)
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