Brevet FR2572845A1 — publié le 19860509

La présente invention se rapporte à des dispositifs de transmission d'informations issues d'un volant de direction, à un organe solidaire d'un véhi- cule et notamment de transmission des ordres, donnés par le conducteur du véhicule, traduits par des ac- tions sur des organes de commande solidaires du vo- lant, à un système de reconnaissance de l'information solidaire du véhicule. Il existe dans l'état de la technique des dispositifs de transmission d'informations qui utili- sent des contacts tournants à frottement pour réaliser une liaison électrique entre les organes de commande portés par le volant mobile et le système de recon- naissance des informations solidaire du véhicule. Ces dispositifs présentent des inconvénients liés à l'utilisation des contacts tournants à frottement. En effet, les contacts tournants à frottement se dété- riorent à l'usage, compromettant ainsi la qualité de la transmission. Le but de l'invention est de proposer un dispositif de transmission des informations provenant de plusieurs organes de commande montés sur un volant, à un système de reconnaissance des informations soli- daire du véhicule, qui supprime toute liaison électri- que entre le volant mobile et le système de reconnais- sance fixe. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de transmission d'informations issues de plusieurs organes de commande montés sur un volant de direction porté par une colonne de direction d'un véhicule automobile à un système de reconnaissance des informations solidaire du véhicule, caractérisé en ce qu'il comporte un transformateur dont les enroulements primaire et secondaire sont montés à rotation l'un par rapport à l'autre et portés chacun par une portion de circuit magnétique, l'une desdites portions de circuit magnétique étant solidaire du volant de direction et l'autre, du véhicule, les surfaces des portions de circuit magnétique en regard l'une de l'autre étant circulaires et définissant entre elles un entrefer constant au cours du déplacement relatif en rotation d'une desdites portions par rapport à l'autre. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: - la Fig.1 représente une coupe partielle d'un volant de direction muni d'un transformateur entrant dans la constitution d'un dispositif de trans- mission selon l'invention; - les Fig.2 et 3 représentent différents moyens permettant de maintenir l'entrefer, entre les portions de circuit magnétique du transformateur, constant; - la Fig.4 représente un schéma synoptique d'un dispositif de transmission selon l'invention; - la Fig.5 est un schéma d'une réalisation d'un dispositif de transmission selon l'invention. A la Fig.1, on a représenté un volant 1 de véhicule automobile sur lequel est monté un boitier 2 supportant des organes de commande 3, le volant étant fixé à un arbre de direction 4. Une portion 5 de circuit magnétique d'un transformateur 6 est traversée en son centre par l'arbre de direction 4 auquel.elle est fixée. Cette portion 5 de circuit magnétique présente un évidement annulaire 5. disposé entre un moyeu 5b et des rebords périphériques 5c, coaxial avec l'arbre de direction 4. Un enroulement secondaire 7 vient se loger dans cet évidement annulaire 5a. Une pièce tubulaire-fixe 8, constituant avec l'arbre de direction 4 une colonne de direction C tra- verse une portion 9 de circuit magnétique du transfor- mateur 6. Cette portion de circuit magnétique 9 est solidaire de la pièce tubulaire 8 et présente égale- ment un évidement annulaire 9a, disposé entre un moyeu 9b et des rebords périphériques 9c, coaxial avec l'ar- bre de direction 4. Un enroulement primaire 10 vient se loger dans cet évidement 9a. Les portions 5,9 de circuit magnétique sont constituées par des culasses cylindriques. Les surfaces des portions de circuit magné- tique 9 et 5 en regard l'une de l'autre sont circu- laires et définissent entre elles un entrefer e. Cet entrefer est maintenu constant, ainsi qu'il est re- présenté sur la Fig.2, par des billes 11 montées dans une cage 12. Cette cage est destinée à maintenir les billes dans une position relative déterminée. Des logements 13 et 14 sont prévus dans les portions de circuit magnétique 5 et 9, et plus particulièrement dans les rebords périphériques 5. et 9c respective- ment, afin de constituer des chemins de roulement pour les billes. L'entrefer & peut également être maintenu constant en interposant, comme représenté sur la Fig.3, entre les portions de circuit magnétique 5 et 9, une cale ou une rondelle anti-friction 15, par exemple en bronze ou en tout métal approprié. On trouve, sur- la Fig.4, un dispositif de commande 3a comportant les organes de commande relié à l'enroulement secondaire 7 du transformateur 6. L'en- roulement primaire 10 du transformateur 6 est relié d'une part à un dispositif d'alimentation 16 et d'au- tre part à un dispositif de détection des informations 17 dont la sortie est reliée à un dispositif de recon- naissance des informations 18. Les différentes sorties de ce dispositif 18 sont reliées à un dispositif de commande de charges 19 telles qu'un avertisseur, des projecteurs ou autres. Ainsi qu'on l'a déjà décrit, le boitier 2 dans lequel est monté le dispositif 3a, et la portion de circuit magnétique 5 du transformateur 6 sont solidaires du volant et donc mobiles en rotation par rapport à la portion de circuit magnétique 9 du trans- formateur et aux éléments qui lui sont connectés. Ce dispositif va maintenant être décrit plus en détail en référence à la Fig.5. La borne positive de la batterie du véhicule est reliée à l'anode d'une diode 20 dont la cathode est reliée à la borne d'entrée d'un dispositif de ré- gulation de tension 21. Cette borne d'entrée est éga- lement reliée à la masse à travers une varistance 22 et un condensateur 23 en parallèle. La borne de sortie du dispositif 21, délivrant une tension régulée VDD. est également reliée à la masse à travers deux conden- sateurs 24 et 25 en parallèle. Cette borne de sortie est également reliée à une borne d'une résistance 26 dont l'autre borne est reliée à la grille d'un transistor unijonction 27. Cette grille du transistor 27 est également reliée à la masse à travers un condensateur 28. Le drain de ce transistor 27 est relié à une extrémité d'une résis- tance 29 dont l'autre extrémité est reliée à la borne de sortie du dispositif 21. La source du transistor 27 est reliée à la masse à travers une résistance 30. La grille du transistor 27 est également reliée à l'entrée non inverseuse d'un amplificateur opérationnel 31. Une branche composée de deux résis- tances en série 32 et 33 possède une de ses extrémi- tés reliée à la borne de sortie du dispositif 21 délivrant la tension régulée VDD et l'autre extré- mité reliée à la masse. Le point milieu de cette branche est relié à l'entrée inverseuse de l'ampli- ficateur 31. La sortie de cet amplificateur 31 est reliée à une borne d'une résistance 34 dont l'autre borne est reliée à la tension régulée VDD. Cette sortie de l'am- plificateur 31 est également reliée à la base d'un transistor PNP 35 dont l'émetteur est relié à la borne de sortie du dispositif 21. Le collecteur du transistor PNP 35 est relié à la cathode d'une diode 36 et à une borne de l'enrou- lement primaire 10 du transformateur 6. Cette partie du schéma correspond donc au dispositif d'alimentation 16 (Fig.4). L'autre borne de l'enroulement primaire 10 est reliée à l'anode de la diode 36 et à une borne d'une résistance 37 dont l'autre borne est reliée à la masse. Dans le présent exemple, six branches compo- sées de résistances 52 à 57 en série avec des commuta- teurs 58 à 63 respectivement, représentant le disposi- tif de commande 3a (Fig.4) comportant les organes de commande, sont connectées en parallèle aux bornes de l'enroulement secondaire 7 du transformateur 6. L'anode de la diode de roue libre 36 est également reliée à l'anode d'une diode 38 dont la ca- thode est reliée d'une part à la masse à travers un condensateur 39 et d'autre part à une borne d'une résistance 40 dont l'autre borne est reliée à l'entrée non inverseuse d'un amplificateur opérationnel 41. Cette entrée non inverseuse est également reliée à la masse à travers une résistance 42. L'entrée inverseu- se de l'amplificateur 41 est reliée à une borne d'une résistance 43 dont l'autre borne est reliée au point milieu d'une branche composée de deux résistances 44 et 45 en série. Une extrémité de cette branche est reliée à la tension régulée VDD et l'autre, à la mas- se. La sortie del'amplificateur 41 est reliée d'une part à une borne d'entrée d'un dispositif de sélection de niveau de tension 46 et d'autre part à l'entrée inverseuse dudit amplificateur 41 à travers une résistance 47. Les bornes de sortie S1 à S6 de ce disposi- tif de sélection de niveau 46 sont toutes connectées de la même manière à un dispositif d'utilisation 48. Seule la connexion de la borne de sortie Sl sera dé- crite. Cette borne est reliée à une extrémité d'une résistance 49 dont l'autre extrémité est reliée à la masse à travers un condensateur 50, à la tension régu- lée VDD à travers une résistance 51 et enfin à une borne d'entrée du dispositif d'utilisation 48. Cette partie de la description correspond donc au dispositif de détection des informations 17 et au dispositif de reconnaissance des informations 18 (Fig.4). Le dispositif d'utilisation 48 commande quant à lui les différentes charges (avertisseur, projecteur,...) auxquelles il est connecté par l'in- termédiaire d'un interface de puissance non représen- té. Le fonctionnement du dispositif est le suivant. Le dispositif de régulation de tension 21 délivre une tension régulée VDD assez basse pour que le fonctionnement du dispositif ne soit pas affecté par des variations de tension du réseau-de bord qui est, par exemple de 7 à 8 volts pour un réseau de bord de 12 volts. La tension régulée VDD est appliquée, en ou- tre, aux bornes de la branche composée de la résis- tance 26 en série avec le condensateur 28 qui se char- ge à travers cette résistance 26. Lorsque la tension aux bornes dudit condensateur 28 est suffisamment éle- vee, le transistor unijonction 27 se débioque et le condensateur 28 se décharge à travers la résistance 30 et le transistor 27, ce qui provoque une chute de tension aux bornes du condensateur 28. Le transistor 27 se rebloque, le condensa- teur 28 peut se recharger et le processus déjà décrit se reproduit. On trouve donc aux bornes du condensateur 28 un signal en dents de scie qui est mis en forme par l'amplificateur opérationnel 31. Cet amplificateur 31 transforme le signal en dents de scie en un signal périodiqe formé de créneaux carrés ou rectangulaires, qui est amplifié par le transistor 35 puis appliqué aux bornes de l'enroulement primaire 10 du transforma- teur 6. Le rapport cyclique de ce signal peut être réglé par les résistances 32 et 33. On retrouve ce signal en créneaux aux bornes de l'enroulement secondaire 7, au rapport de transfor- mation près (qui peut être égal à 1) et aux bornes des six branches connectées en parallèle sur cet enroule- ment secondaire 7 et comportant les organes de comman- de décrits plus haut. Le courant traversant l'enroulement secon- daire 7 est fonction de la charge qui est branchée i ses bornes. Cette charge est constituée par les ré- sistances 52 à 57 en série avec les commutateurs 58 à 63 respectivement qui sont toutes de valeurs diffé- rentes. Ainsi, selon que les commutateurs 58 à 63, représentant les organes de commande, sont ouverts ou fermés, on trouve ou non les résistances 52 à 57 correspondantes. branchées en parallèle aux bornes de l'enroulement secondaire 7. Ces résistances étant de valeurs différentes, chaque état de la charge est caractérisé par un courant différent traversant l'en- roulement secondaire 7. Ce courant se retrouve dans l'enroulement primaire tO, au rapport de transforma- tion près, et traverse la résistance 37 aux bornes de laquelle on trouve une tension URM proportionnelle au courant la traversant, qui est luimême fonction des organes de commande actionnés sur le boitier 2 soli- daire du volant. Ce signal en créneaux de tension peut donc varier entre deux valeurs, une valeur minimum Vmin représentant le cas o aucun des organes de commande n'est actionné; le courant traversant la résistance 37 est donc le courant consommé à vide par le transforma- teur et une valeur maximum Vmax représentant le cas o tous les organes de commande pouvant être actionnés en même temps, le sont. Cet signal est ensuite redressé et lissé par la diode 38 et le condensateur 39 de manière à obtenir un signal de tension continu. L'amplificateur 41 et les éléments qui lui sont associés permettent de ramener la tension Vmin à 0 et la tension Vmax à une valeur correspondante. Cet- te tension est appliquée à l'entrée du dispositif de sélection de niveau de tension 46 qui interroge les sorties S1 à S6 successivement, avec un intervalle de temps t, en les faisant passer à l'état haut briève- ment. Ces sorties sont caractérisées par un certain niveau de tension et elles ne resteront à l'état haut que si la tension correspondante ou la somme des tensions lorsque par exemple deux ou plusieurs organes de commande sont actionnés, est égale à la tension d'entrée dudit dispositif 46. Chaque sortie S1 à S6 de ce dispositif est associée à un circuit retardateur constitué par les résistances 49 et 51 et le condensateur 50, de sorte que le retard tl apporté est supérieur à l'interval- le d'interrogation t. Ainsi, seules les sorties cor- respondant à l'ordre donné resteront à l'état haut car le temps de maintien de l'actionnement de l'un des organes de commande 58 à 63 est toujours supérieur à tl, c'est à dire au retard apporté. Les sorties des circuits retardateurs sont ensuite appliquées aux entrées du dispositif d'uti- lisation 48 auquel est connecté l'interface de puis- sance (non représenté). Les résistances 52 à 57 sont choisies de manière que la variation de l'intensité résultante dans l'enroulement primaire 10 du transformateur 6 soit assez sensible pour que les variations de la tension URM aux bornes de la résistance 37, soient facilement reconnaissables par le dispositif 46. Le tableau ci-dessous donne les valeurs des différents éléments entrant dans un exemple de réa- lisation d'un dispositif de transmission selon l'in- vention: - Nombre d'ordre: 6 - Transformateur: Carcasse en acier extra doux Bobines semblables 1210 spires Fil de diamètre 0,355 mm Rapport de transformation: 1 Entrefer e calibré: 0,2 mm - Charge variable au secondaire (résistances) 52: 560 -A- 53: 135 d" 54: 82 A : 37 -- 56: 33 -. 51: 10- - Signal en créneaux de tension d'alimenta- tion de l'enroulement primaire de fréquen- ce 70 Hz et de rapport cyclique 14% - Condensateur 23 et 24: 0,2 mF Condensateur 28, 39, 50: 1 mF (tantale) - Condensateur 25: 2200 mF Résistances: 26: 12 K -\ 29: 390JlL, 30, 32, 33: 15 J.; 36, 43, 44, 45, 47: 68 K f%_ 40, 42: 1 M -f_ 49: 150 K.IL; 51: 470 KJ_ 37- 22.C\ - Diodes: : 1 N 4004; 36: BYW29 38: 1 N 4148 - Transistors : BD 442; 27: 2 N2646 - Amplificateurs 31 et 41: LM 2903 - Dispositif de sélection de niveau de ten- 1 1 sion 46: LM 3914 - Dispositif d'utilisation 48: CD 40106 - t: 250 ms REVENDICATIONS 1. Dispositif de transmission d'informations issues de plusieurs organes de commande (3) montés sur un volant de direction (1) porté par une colonne de direction (C), d'un véhicule automobile, à un système de reconnaissance des informations solidaire du véhi- cule, caractérisé en ce qu'il comporte un transforma- teur (6) dont les enroulements primaire (10) et secon- daire (7) sont montés à rotation l'un par rapport à l'autre et portés chacun par une portion de circuit magnétique (5,9),l'une desdites portions de circuit magnétique étant solidaire du volant de direction (1) et l'autre, du véhicule, les surfaces des portions de circuit magnétique (5,9) en regard l'une de l'autre étant circulaires et définissant entre elles, un entrefer (e) constant au cours du déplacement relatif en rotation d'une (5) desdites portions par rapport à l'autre (9). 2. Dispositif de transmission d'informations selon la revendication 1, caractérisé en ce que la co- lonne de direction (C) du véhicule étant constituée d'un arbre de direction (4) et d'une pièce tubulaire fixe (8), la portion (5) de circuit magnétique portant l'enroulement secondaire (7) est solidaire de l'arbre de direction (4) et la portion de circuit magnétique (9) portant l'enroulement primaire (10) est solidaire de la pièce tubulaire (8). 3. Dispositif de transmission d'informations selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il com- porte des moyens destinés à maintenir constant l'en- trefer (e) entre lesdites portions (5,9) de circuit magnétique dudit transformateur (6) lors du déplace- ment angulaire relatif desdites portions de circuit magnétique. 4. Dispositif de transmission d'informations selon la revendication 3, caractérisé en ce que les- dits moyens destinés à maintenir constant l'entrefer (e) sont constitués par des billes (11), se logeant entre les portions (5,9) de circuit magnétique et ve- nant prendre appui dans des logements (13,14) prévus à cet effet dans lesdites portions de circuit magnéti- que. 5. Dispositif de transmission d'informations selon la revendication 3, caractérisé en ce que les- dits moyens destinés à maintenir constant l'entrefer interposée entre les portions (5,9) de circuit magné- tique dudit transformateur (6). 6. Dispositif de transmission d'informations selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdites portions (5,9) de cir- cuit magnétique sont constituées par des culasses cy- lindriques comportant des évidements annulaires (5a, 9a) dans lesquels sont logés les enroulements secon- daire (7) et primaire (10) respectivement, l'entrefer (e) étant défini par des rebords annulaires (5c,9c) délimitant lesdits évidements. 7. Dispositif de transmission d'informations selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (16) pour appliquer un signal périodique aux bornes de l'enrou- lement primaire (10) du transformateur (6), des moyens (3a) connectés aux bornes de l'enroulement secondaire (7) dudit transformateur (6) pour modifier l'intensité dudit signal périodique, des moyens (17) de détection dudit signal périodique,des moyens (18) de recon- naissance des modifications d'intensité et des moyens (19) commandés par lesdits moyens de reconnaissance pour actionner les charges correspondant aux informa- tions transmises. 8. Dispositif de transmission d'informations selon la revendication 7, caractérisé en ce que les- dits moyens (16) destinés à appliquer un signal pério- dique aux bornes de l'enroulement primaire (10) du transformateur (6) sont constitués par un générateur de signal en dents de scie (26,27,28) auquel est connecté un amplificateur opérationnel (31) destiné à transformer ledit signal en dents de scie en un signal périodique, le dispositif comportant en outre des moyens (32,33) de réglage du rapport cyclique dudit signal périodique, associés audit amplificateur opé- rationnel. 9. Dispositif de transmission d'informations selon la revendication 8, caractérisé en ce que les- dits moyens (3a) pour modifier l'intensité du signal périodique traversant ledit enroulement primaire (10) sont constitués par des résistances (52 à 57) connec- tées par l'intermédiaire de commutateurs (58 à 63) correspondants, aux bornes dudit enroulement secondai- re (7). 10. Dispositif de transmission d'informa- tions selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens (18) de reconnaissance des modifications d'intensité traversant ledit enroulement primaire (10) du transformateur (6) comprennent un dispositif de sélection de niveau de tension (46) dont les sorties (S1 à S6) sont connectées au dispositif d'utilisation (48) commandant les différentes charges.