Brevet FR2042415A1 — publié le 19710212

l'invention concerne un capteur répondant à un déplacement relatif en rotation entre une paire d'organes tournants l'un par rapport à l'autre. Succinctement, selon l'invention, chacun des deux organes tournants entraîne en rotation un élément tournant, l'un des deux éléments ayant deux parties, en un matériau polarisant la lumière, qui sont disposées chacune en regard d'une partie correspondante, en matériau polarisant la lumière, de l'autre élément, une ou des sources de lumière disposées pour envoyer de la lumière à travers chaque paire de parties opposées, et deux dispositifs sensibles à la lumière recevant la lumière ainsi transmise à travers les paires de parties opposées, les plans de polarisation desdites parties étant orientés de façon que lorsqu'il survient une rotation relative à partir d'une position neutre l'angle entre les plans de polarisation augmente pour une paire et diminue pour l'autre paire. Ainsi, lorsqu'il se produit une rotation relative à partir d'une position neutre, la lumière transmise à travers les parties dont l'angle augmente,diminue et celles à travers les parties dont l'angle diminue, augmente. Par conséquent, l'intensité de la lumière atteignant les dispositifs sensibles à la lumière varie et cette variation indique la rotation relative entre les organes. Il est possible de relier les deux organes en rotation relative par une structure de torsion élastique : le déplacement relatif entre les organes est alors fonction du couple produisant ce déplacement et on peut donc employer le dispositif pour capter ce couple. Par exemple, les deux organes en rotation relative peuvent être des parties différentes d'un arbre travaillant élastiquement à la torsion ou bien ils peuvent être reliés par un coupleur de torsion élastique. Partout ici, le terme lumière s'entend comme comprenant aussi bien la lumière des bandes visibles que celle des bandes invisibles. Par exemple, la source de lumière peut être une source d'infrarouge , les dispositifs sensibles à la lumière étant sensibles à cet infrarouge. De préférence, les plans de polarisation des parties sont tels que dans la position neutre les angles sont substantiellement égaux entre les plans de polarisation des deux paires des parties opposées. 70 16362 2 2042415 Les plans de polarisation des deux parties du premier éléœ.e peuvent être parallèles entre eus et les plans de polarisation des deux parties de l'autre élément être obliques l'un, sur l'autre. Dans cette disposition, les deux parties du premier 5 élément peuvent Être des portions différentes d'une seule pari-plus étendue. Dans chacun des susdits arrangement s 5 chaque partie de maté riau polarisant la lumière peut avoir la forme d'un panneau plat. 10 I»es panneaux de chaque élément peuvent être annulaires et coaxiaux avec l'axe de rotation de l'élément. De préférence, les deux éléments sont eux-mêmes coaxiaux. De préférence, on prévoit des écrans entre les deux dispositifs sensibles à la lumière pour empêcher que la lumière tra 15 mise par l'une des paires de parties atteigne le dispositif sensible à la lumière qui est associé avec l'autre paire de parties. le dispositif capteur de déplacement selon l'invention convient particulièrement aux directions assistées pour véhi-20 cules. Selon un aspect particulier de l'invention, une transmission assistée pour véhicule comprend deux organes en rotatr. relative sous commande manuelle, un dispositif tel que décrit ci-dessus est connecté entre les deux organes, et lesdits disp sitifs sensibles à la lumière commandent les moyens actionnant 25 la transmission avec une force fonction de la grandeur et du sens du déplacement angulaire appliqué entre les deux organes» les deux organes en rotation relative doivent être reliés p un couplage de torsion de telle sorte que leur rotation relati applique un couple à la transmission, lesdits dispositifs sen-30 sibles à la lumière commandant lesdits moyens de façon à assis ter le couple appliqué par voie manuelle. On décrira ci-après une exécution de l'invention, en se référant aux figures suivantes données à titre d'exemples non limitatifs t 35 - La figure 1 représente schématiquement une transmission assistée pour un véhicule comprenant un système selon l'invention ; - La figure 2 est un détail en plan à plus grande échelle d'une partie de ce dispositif ; 40 - La figure 3 est une coupe verticale d'une transmission 70 16362 3 2042415 assistée pour un véhicule à moteur ; — La figure 4 est une section transversale selon la ligne 4-4 de la figure 3. Avec, référence à la figure 1 ; la colonne de direction du 5 véhicule comprend deux arbres 10 et 11 connectés par un coupleur de torsion élastique 12. L'arbre 10 reçoit le volant habituel de direction 13 et l'arbre 11 attaque une boîte de direction 14. Selon l'invention, un disque 15 en matériau polarisant la lumière est monté sur l'arbre 10"au-dessus d'un disque 16 monté 10 sur l'arbre 11. Le plan de polarisation du disque 15 est indiqué par la flèche 17 sur la figure 2. Le disque inférieur 16 comprend une partie circulaire intérieure 18 dont le plan de polarisation est indiqué par la flèche 19 et une partie annulaire extérieure 20 dont le plan de polarisation est indiqué par la 15 flèche 21. Une source de lumière 22 est montée au-dessus du disque 15 et envoie de la lumière à travers les disques à des dispositifs photo-résistants 23 et 24 placés respectivement sous les parties 20 et 18 du disque inférieur 16. Une cloison descendante 25 est 20 placée sous la frontière entre les parties 18 et 20 de telle sorte que la lumière traversant une partie n8atteint pas le dispositif photo-résistant placé sous l'autre partie. Les dispositifs 23 et 24 sont connectés à un bloc de commandes électronique par pulsations, qui commande un moteur électrique 27 2j oui actionne 1*arbre 11 par des engrenages 28» La boîte de commande par pulsations peut être du type décrit dans la demande de brevet français ET® 69001219 déposée le 8 Janvier 1969, au nom de la Demanderesses'lés deux dispositifs photo-résistants 23 et 24 étant connectés en série avec, ou à 30 la place de, les résistances fixes 12 qui sont elles-mêmes connectées en série avec les deux résistances magnétostrictives qui commandent les deux directions de rotation du moteur 27. En ce cas9 13aimant permanent;ou la commande,32 décrit dans le susdit brevet reçoit une alimentation de base. 35 Dana ia position neutre de la transmission assistée? dans laquelle aucun couple n'est appliqué manuellement au volant 13, les disques 15 et 16 sont dans la position relative représentée sur la figure 2 s les plans de polarisation des parties 18 et 20 du disque inférieur sont obliques de façons égales sur le plan' 40 de polarisation du disque supérieur 15, si bien que les deux 70 16362 4 2042415 dispositifs photo-résistants 23 et 24 reçoive:.; I- ue la source de lumière 22 des lumières dont les intensités sont substantiellement égales. lorsqu'on tourne le volant de direction, un couple est appliqué, le coupleur de torsion élastique 12 cède, et l'arbre 10 5 tourne par rapport à l'arbre 11s à5où une rotation relative entre les disques 15 et 16. Si le volant est actionné dans le sens des aiguilles d'une montre, le plan de polarisation du disque supérieur 15 se rapproche du plan de polarisation de la partie 18 du disque inférieur 16, et l'intensité lumineuse reçue par le dispositif 10 photo-résistant 24 augmente® De façon semblable le plan de polarisation du disque supérieur s'éloigne du plan de polarisation de la partie 20 du disque inférieur et l'intensité lumineuse reçue par le dispositif 23 diminue, le système de commande par pulsations répond à ces variations en aetioœisat le moteur 27 qui fournit un 15 couple assistant à l'arbre 11. Semblablement, si le volant est actionné dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, l'intensité lumineuse reçue par le dispositif 23 augmente et oeil© reçue par le dispositif 24 diminue, le moteur 27 est actionné dans le sens inverse et exerce un couple en 20 sens inverse des aiguilles d'une montre sur l'arbre 11. les arbres 10 et 11 peuvent être accouplés de telle façon qu'il faille un co'apl® minimal déterminé pour produire une rotation relative entre eux* j-iki ce cas, sous de faibles efforts les disques tournent ensemble sans faire intervenir les dispositifs sensibles 25 à la lumière. Ceux-ci ne commencent à intervenir qu'en présence d'un couple suffisant pour produire une rotation relative des arbres. Les figures 3 et 4 concernent une application de l'invention à une transmission de direction assistée qui peut être employée, 30 par exemple, pour un chariot industriel, par exemple, un chariot à fourche levante ou un chariot à palette. Avec référence à la figure 3 : le mécanisme de direction comprend un boîtier tubulaire fixe 30 dans lequel tourne un arbre de direction en deux parties, l'arbre supérieur de direction est tubu— 35 laire et tourne dans des paliers 32 et 33 du boîtier 30. Un volant de direction (non représenté) est monté sur l'extrémité supérieure de l'arbre supérieur 31. Monté sur le fond fu boîtier 30, un boîtier plus large 34 loge le dispositif capteur. La partie inférieure de l'arbre 31 se pro-40 longe dans le boîtier 34 où elle comprend deux doigts 35, qui, 70 16362 5 2042415 comme représenté sur la figure 4» s'étendent diamétralement de part et d'autre d'un trou central 137 de la partie 31 « Les doigts 35 se placent entre des doigts 36 qui montent le l'extrémité supérieure de l'arbre inférieur 37 de direction. Gomme 5 représenté figure 4» les doigts 35 et 36 sont profilés de façon à permettre un petit mouvement de rotation relatif entre les arbres 31 et 37» Avec la conformation représentée, le mouvement relatif permis est d'environ 15° dans chaque sens à partir de la position neutre représentée figure 4. 10 Les deux arbres 31 et 35 sont reliés ensemble par une tige de torsion 38. L'extrémité supérieure de la tige de torsion 38 est fixée en 39 en haut de l'arbre supérieur 31 et l'extrémité inférieure de la tige de portion 38 est clavetée en 40 dans l'arbre Inférieur 37. 15 L'arbre inférieur 37 est relié par un dispositif anti-retour 41 à un arbre 42 pivoté dans un boîtier 43 fixé en dessous du boîtier 34» L'arbre 42 transmet la rotation de l'arbre de direction à une boîte classique de direction 44 depuis laquelle le mouvement de direction est transmis aux roues du véhicule de façon connue. 20 Un moteur électrique de direction 45 est monté sur le boîtier 43 et le bout d'arbre 46 du moteur attaque l'arbre 42 par un ensemble d'engrenages 47. Le moteur électrique 45 est commandé par le dispositif sensible qui est associé avec le mécanisme de direction et qui sera décrit ci-après. 25 Dans le boîtier 34» à l'extrémité inférieure de l'arbre 31 et autour des doigts 35, une douille 48 est munie d'un épaulement extérieur 49. L'épaulement 49 est placé au-dessus et à petite distance d'un épaulement semblable 50 d'une douille 51 montée sur l'arbre inférieur 37. Les douilles 48 et 51 sont montées sur leurs ar-30 bres respectifs par des vis sans tête. Chacun des éléments 48, 49, 50 et 51 est en matériau transparent. Sur la face inférieure de l'épaulement 49 est monté un disque annulaire 52 en matériau polarisant la lumière. Sur la face supérieure de 1*épaulement inférieur 50 sont montés deux disque concen-35 triques 53 et 54 en matériau polarisant la lumière. Le disque 52 est le disque 15 de la figure 1, et les disques 53 et 54 sont les portions 18 et 20 de la même figure 1 ; leurs plans de polarisation sont semblables à ceux représentés figures 1 et 2. Les périphéries des épaulements 49 et 50 se logent ni an,g un 40 retrait d'un dispositif sensible 55 monté sur la paroi du boîtier 70 16362 6 2042415 34o En haut du dispositif 55 est montée une lampe 56 envoyant la lumière sur les épaulements 49 et 50 et les organes en materiara polarisant qu'ils supportent. La lumière traversant le disque 53 tombe sur un dispositif photo-résistant 57 et la lumière traver-5 saut le disque 54 tombe sur un dispositif analogue 58* Les dispositifs 57 et 58 sont logés en bas du retrait dans le dispositif sensible 55 et une cloison 59 forme écran de façon que le dispositif 57 ne peut pas recevoir de la lumière transmise à travers le disque 54 et le dispositif 58 ne peut pas recevoir de la lumière trans-10 mise à travers le disque 53. Les dispositifs 57 et 58 sont connectés à un dispositif 60 de commande par pulsations qui commande le moteur électrique 45. Cette exécution fonctionne de façon similaire au dispositif déjà décrit à propos des figures 1 et 2, Dans la position neuti^ 15 de la direction» dans laquelle aucun couple n'est appliqué manuel/• lement au volant de direction» les disques 52, 53 et 54 sont dans la position neutre correspondait aux positions des disques 15, 18 et 20 de la figure 2 : les plans de polarisation des disques inférieurs sont obliques de façon égale sur le plan-de polarisation on 20 disque supérieur de sorte que les deux dispositifs photo-résistaal-s 57 et 58 reçoivent de la source lumineuse 56 des intensités substa? tiellement égales. Lorsqu'on tourne le volant de direction, on lui applique un couple, l'arbre de torsion 38 cède, et l'arbre supéris-. 31 tourne par rapport à 18arbre inférieur 37» d'où une rotation 25 relative entre les épaulement 49 et 500 Le système de coiaman.de paï pulsations 60 répond aux variations de lumière arrivant aux dispositifs 57 et 58 en actionnant le moteur 45 qui par les engrenages 47 applique un couple assistant sur l'arbre 42. On notera que» s'il se produit un défaut ou une défaillance d-30 la transmission de puissance, la direction continuant alors à faix1 tourner l'arbre 31 amènera les doigts 35 à engager les doigts 36} ce qui actionne directement et mécaniquement l'arbre inférieur 57.. Ainsi la direction manuelle est automatiquement rétablie en cas de défaillance du système d'assistanceo 35 Pour limiter la rotation du volant, l'arbre partiel 31 est fileté sur sa surface externe 61, sur laquelle un écrou 62 est b.lo qué en rotation par engagement avec un guide 63 de la surface interne du boîtier 30. L'écrou 62 monte et descend selon le sens de rotation du volant, et, après une rotation déterminée, 18écrou 40 engage une butée supérieure 64 ou une butée inférieure 65 de l'ar 70 16362 7 2042415 bre 31 aui ne peut plus tourner davantage. On. a décrit ci-dessus le dispositif en tant qu'appliqué à une direction assistée, mais on remarquera que le dispositif peut être employé de nombreuses façons pour répondre à une rotation relati-5 Te entre deux organes tournants. Les dispositifs sensibles à la lumière peuvent être aménagés pour actionner de nombreux types d'autres dispositifs pour une "valeur déterminée du déplacement angulaire entre organes, ou bien, lorsque ces organes sont couplés par une structure de torsion résiliente, le fonctionnement du dis-10 positif commandé peut dépendre du couple produisant le déplacement relatif. Par exemple, on peut employer le dispositif comme un dispositif anti-surcharge, qui coupe le moteur électrique lorsque le couple produit par le moteur dépasse une valeur déterminée» Par exemple, dans certaines formes de chariots de levage industriels, 15 la structure supportant la charge est élevée et abaissée par des vis tournantes et on peut employer alors le dispositif suivant l'invention en tant que dispositif anti-surcharge pour ces vis. Au lieu des dispositifs sensibles à la lumière, qui commandent dsautres dispositifs comme dans les exécutions décrites, ces dis-20 positifs peuvent simplement indiquer la grandeur du déplacement relatif ou le couple produisant ce déplacement» Lorsque le dispositif ne fait simplement que détecter un déplacement relatif, il n'est pas besoin de coupler les deux organes en rotation relative ; cette disposition convient par exemple pour 25 déceler une différence de vitesse entre deux arbres tournant normalement en synchronisme. La source de lumière n'est pas nécessairement une source de lumière visible, elle peut aussi bien être une source d'infrarouge, ou autre radiation invisible, les dispositifs sensibles devant bien 30 entendu répondre à ladite radiation. 70 16362 8 2042415 EBVEHDIOAIIOHS 1 o- Dispositif pour apprécier le déplacement angulaire relatif entre deux organes tournant l'un par rapport à l'autre, caractérisé en ce qu'il comprend deux éléments associés chacun avec l'un 5 desdits deux organes, un élément ayant deux parties en matériau polarisant la lumière placée chacune en regard d'une partie correspondante en matériau polarisant la lumière de l'autre élément, au moins une source de lumière envoyant de la lumière à travers chaque paire de parties, et deux dispositifs sensibles à la lumière rece-10 vaut la lumière ayant traversé respectivement les paires de parties opposées, les parties en matériau polarisant la lumière étant orientées de façon à polariser la lumière dans des plans tels qu' une rotation relative à partir d'une position neutre augmente l'angle entre les plans de polarisation pour une paire et le diminue 15 pour l'autre. 2o- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les plans de polarisation des parties sont tels que dans la position neutre les angles entre les plans de polarisation des deux paires de parties opposées sont substantiellement égaux. 20 3»- Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les plans de polarisation des deux parties d'un élément sont parallèles et les plans de polarisation des deux parties de l'autre élément sont obliques l'un sur l'autre. 4o— Dispositif selon la revendication 3» caractérisé en ce 25 que les deux parties dudit élément sont des portions différentes d'une seule partie plus grande. 5o- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque partie en matériau polarisant la lumière est un panneau plat. 30 60- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les panneaux de chaque élément sont annulaires et coaxiaux avec l'élément. 7o- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les deux éléments sont coaxiaux. 35 80- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, carac térisé en ce qu'il comprend des écrans entre les deux dispositifs sensibles à la lumière empêchant chacun d'eux de recevoir la lumière destinée à l'autre. 9»- Transmission assistée de direction pour véhieules compre-40 nant deux organes en rotation relative à l'un desquels est appli— 70 16362 9 2042415 que manuellement une rotation relative, caractérisée en ce qu'un dispositif selon -l'une des revendications f à 8 est connecté entre les deux organes et que lesdits dispositifs sensibles à la lumière commandent des moyens qui alimentent la transmission en fonction, 5 en sens et en grandeur, du déplacement relatif appliqué entre les deux organes. 10.— Transmission de direction assistée selon la revendication 9, caractérisée en ce que lesdits deux organes tournants scarfc réunis par un coupleur de torsion, ladite rotation relative entre 10 les organes appliquant ainsi un couple à la transmission, lesdits dispositifs sensibles à la lumière commandant des moyens de puissance qui assistent le couple appliqué manuellement.