Brevet FR2583360A1 — publié le 19861219

La présente invention se rapporte à un dispositif destiné notamment au transfert d'énergie électrique entre une partie fixe d'une colonne de direction d'un véhicule automobile et un volant de direction. On connait dans l'état de la technique des dispositifs de transmission d'informations issues d'un volant de direction, à un organe solidaire d'un véhicule et notamment de transmission des ordres, donnés par le conducteur du véhicule, traduits par des actions sur des organes de commande solidaires du volant, à un système de reconnaissance des informations, solidaire du véhicule. Ces dispositifs de transmission d'informations utilisent des contacts tournants à frottement pour réaliser une liaison électrique entre les organes de commande portés par le volant mobile et le système de reconnaissance des informations, solidaire du véhicule. Ces dispositifs présentent un certain nombre d'inconvénients liés à l'utilisation des contacts tournants à frottement. En effet, les contacts tournants à frottement se détériorent à l'usage, compromettant ainsi la qualité de la transmission. On connait également dans 1 état de la technique, des dispositifs qui utilisent des fils souples, enroulés en spirale autour de la colonne de direction, pour transmettre les informations entre le volant de direction et la partie fixe du véhicule. Cependant, ces dispositifs présentent une structure relativement complexe et coüteuse à réaliser. Un but de l'invention est donc de proposer un dispositif de transfert d'énergie électrique entre une partie fixe d'une colonne de direction d'un véhi cule automobile et un volant de direction, qui supprime toutes liaisons électriques matérielles entre le volant mobile et la partie fixe de la colonne de direction. Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif qui soit simple, fiable et peu coûteux à réaliser. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif destiné notamment au transfert d'énergie électrique entre une partie fixe d'une colonne de direction d'un véhicule automobile et un volant de direction, caractérisé en ce qu il comporte des moyens de transfert d'énergie d'alimentation, ces moyens comportant au moins une première et une seconde bobines plates disposées en regard et à une certaine distance 1 une de l'autre et dont la première est solidaire d'un moyen de support fixé sur la partie fixe de la colonne de direction du véhicule et reliée à une source d'alimentation en énergie électrique du véhicule et dont la seconde est solidaire d'un moyen de support fixé sur le volant de direction. Avantageusement, ce dispositif est également caractérisé en ce qu'aux moyens de transfert d'énergie d'alimentation, sont associés des moyens de transfert d'informations, distincts desdits moyens de transfert d'énergie d'alimentation, lesdites informations circulant entre le volant de direction et la partie fixe de la colonne de direction du véhicule automobile. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se réferant aux dessins annexés, sur lesquels - la Fig.l est un schéma synoptique illustrant les différents types de transfert d'énergie entre une partie fixe d'une colonne de direction et un volant de-- direction sur lequel sont montés des organes de commande de récepteurs solidaires du reste du véhicule automobile; - la Fig.2 représente une colonne de direction d'un véhicule automobile et un volant de direction sur lesquels a été monté un dispositif selon l'invention; - la Fig.3 représente un mode de réalisation de moyens de transfert d'énergie d'alimentation entrant dans la constitution d'un dispositif selon l'invention:: la - la Fig.4 représente un schéma électrique d'un dispositif d'alimentation des moyens de transfert d'énergie d'alimentation représentés sur la Fig.3; - la Fig.5 illustre le fonctionnement des moyens de transfert d'énergie d'alimentation: - la Fig.6 représente un schéma électrique d un circuit permettant 1 alimentation des organes de commande montés sur le volant de direction, et - la Fig.7 représente un mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention dans lequel des moyens de transfert d'énergie d'alimentation sont as sociés à des moyens de transfert d'informations. Comme il est représenté sur la Fig.1, un volant 1 sur lequel sont montés des organes de commande 2, constitués par exemple par des interrupteurs et/ou des boutons-poussoirs, est monté à rotation par rapport à une partie fixe 3 d'un véhicule automobile. Sur cette partie fixe du véhicule, sont disposés des récepteurs 4 destinés à être commandés par les organes de commande 2 solidaires du volant. I1 existe donc entre le volant mobile 1 et la partie fixe 3 du véhicule, deux types de transfert: - Le premier consiste en un transfert d'énergie d'alimentation électrique 5, de la partie fixe du véhicule vers le volant mobile, de façon à alimenter les organes de commande 2 qui transforment cette énergie d'alimentation en informations de commande pour les récepteurs; - Le second transfert consiste en un transfert d'ordres 6 issus des organes de commande 2 vers la partie fixe 3 du véhicule et plus particulièrement vers les récepteurs-4 disposés sur celle-ci. Comme il est représenté sur la Fig.2, un volant de direction 7 est solidaire d'un arbre 8 d'une colonne de direction, monté à rotation à l'intérieur d'un fourreau 9 qui est fixe par rapport au reste du véhicule. Sur ce fourreau 9 et sur le volant 7 sont fixés des éléments 10 et il respectivement, qui seront décrits plus en détail par la suite. L'élément 10 solidaire du fourreau 9 est relié par trois fils à la sortie d'un dispositif d'alimentation 12 relié, par son entrée, à la borne positive et à la borne négative d'une source d'alimentation en énergie électrique du véhicule. Ce dispositif 12 permet de transformer la tension continue disponible dans un véhicule automobile en une tension par exemple alternative qui est appliquée à l'élément 10 comme an le verra par la suite. L'élément 11 est relié par exemple par trois fils à un bloc donneur d'ordres 13 sur lequel sont montés les organes de commande 2 décrits en référence à la Fig.1. Les éléments 10 et 11 qui sont identiques et séparés d'une distance e, sont constitués par des bobines plates solidaires de moyens de support fixés sur le fourreau 9 et le volant 7 respectivement. Ainsi qu'on peut le voir sur la Fig.2, chaque élément comporte un alésage ce-ntral permettant le pasage de l'arbre 8 et du fourreau 9. Un mode de réalisation parti culièrement avantageux de telles bobines est représenté sur la Fig.3 sur laquelle chaque bobine se présente sous la forme d'une spirale conductrice en cuivre obtenue par gravure chimique dans une plaque de matériau pour circuit imprimé tel qu'une résine stratifiée époxyde qui peut par exemple présenter une épaisseur de 1,6 mm et être plaquée de cuivre d'une épaisseur de 35 microns. Tout autre support stratifié tel que, par exemple du carton, du papier bakélisé, etc.. peut être utilisé de même que d'autres épaisseurs de cuivre, le tout repondant aux normes habituelles des matériaux pour circuit imprimé. La spirale constituant cette bobine représentée sur la Fig.3, présente deux points d'extrémité A et C et un point milieu B. La Fig.4 représente un mode de réalisation du dispositif 12 assurant l'alimentation de l'élément 10 constitué par une bobine plate du type représenté sur la Fig.3. Dans celui-ci, la borne positive de la source d'alimentation du véhicule constituée par exemple par la batterie de celui-ci, est reliée à l'anode d'une diode 15 dont la cathode est reliée à une borne d'une inductance de lissage 16 et à une borne d'une varistance 17 à oxyde de zinc dont l'autre borne est reliée à la masse du véhicule. La borne négative de la source d'alimentation est également reliée à la masse du véhicule. L'autre borne de l'inductance de lissage 16 est reliée à une borne d'un condensateur 17a dont l'autre borne est reliée à la masse. Cette borne de l'inductance de lissage 16 est reliée au point B de la spirale constituant la bobine, c'est à dire au point milieu de celle-ci. La borne A constituant l'une des extrémités de la spirale est reliée au collecteur d'un transistor NPN 18 dont l'émetteur est relie à la masse. La base de ce transistor 18 est reliée à travers une résistance 19 au point milieu 8 de la spirale. Cette base est également reliée à travers un condensateur 20 au collecteur d'un transistor NPN 21, ce collecteur étant également relié au point C constituant l'autre extrémité de la spirale. L'émetteur de ce transistor 21 est relié à la masse. La base de celui-ci est reliée au point B à travers une résistance 22 et au point A de ladite spirale à travers un condensateur 23. Ce circuit fonctionne de manière connue en soi, c'est à dire que la charge et la décharge des condensateurs 20 et 23 entraînent le blocage successif des transistors 18 et 21 de façon à engendrer des signaux carrés qui sont lissés par l'inductance 16 pour donner un signal sinusoïdal ou pseudo-sinusoidal qui est appliqué entre les points A et B et les points C et B de la spirale. On trouve donc, comme il est représenté sur la Fig.5, par exemple, une partie de sinusoïde positive entre les bornes A et B de ladite spirale et une partie de sinusoïde négative entre les bornes 8 et C. L'élément 11 étant identique à l'élément 10, il comporte une spirale dont les extrémités sont cons tituées par des points A' et C' et dont le point milieu est C'. On trouve donc entre les points A' et B' de la spirale constituant la bobine de cet élément, une partie de sinusoïde positive et entre les bornes B' et C', une partie de sinusoïde négative. Il est à noter que dans ce montage, le courant traversant lesdites bobines est pratiquement en phase avec la tension. On trouve donc entre les points A' et C constituant les points d'extrémité de -la spirale de l'élément 11 de réception d'énergie, une tension alternative qui peut être soit utilisée comme telle, soit redressée et donc transformée en tension continue et filtrée avant d'être appliquée aux organes de commande 2 du bloc donneur d'ordres 13. Cette tension alternative peut être redressée par l'intermédiaire d'un pont de diodes 25 (Fig.6) connecté entre les points d'extrémité A' et C' de la spirale constituant la bobine de l'élément 11 et délivrant un signal redressé appliqué aux bornes d'un condensateur 26 aux bornes duquel on obtient donc une tension continue régulée. Dans ce cas, le point B' constituant le point milieu de la spirale de l'élément 11, n'est pas utilisé, ce qui n'empêche pas qu'il figure sur la plaque de circuit imprimé et que l'on puisse utiliser les memes plaques pour constituer les éléments 10 et 11. Dans le mode de réalisation représenté, les nombres de tours des deux bobines des éléments 10 et 11 sont egaux, ce qui entraine un rapport de transformation, entre les deux éléments, égal à un. Cependant, si l'on désire faire varier les tensions, il suffit de mettre un nombre de spires différents dans les bobines des éléments 10 et 11 pour introduire un rapport de transformation différent de un. La distance e séparant les éléments 10 et f1 est avantageusement, de l'ordre de 1 à 5 mm avec un faux parallélisme de l'ordre de 1 mm sur un diamètre des éléments, d'environ 100 mm. Cette construction se prête bien aux variations de cotes et de géométrie possibles pratiquement sur ces genres d organes de commande de direction. Le nombre optimal de tours des spires constituant les bobines des éléments 10 et 11 est de 30 tours, qui peuvent être groupés entre un alesage central ménagé dans ladite plaque de circuit imprimé, d'un diamètre de 22 mm et un diamètre extérieur des plaques de circuit imprimé de l'ordre de 116 mm, ce qui est tout à fait compatible avec ladite fonction. En ce qui concerne l'alimentation, à partir d'un réseau de 12 volts du véhicule, les sinusoïdes emises par le dispositif 12 possedent une fréquence de 1,33 MHertz (T = 0,75 .sec.). Une réalisation pratique de ce dispositif a permis d'obtenir un rendement énergétique de transmission entre les éléments 10 et 11 qui varie de 28 à 38Z. Dans ce cas, la puissance reçue par l'élément 11 est de l'ordre de 0,2 à 0,6 Watts, ce qui' est suffisant pour alimenter un système de codage et de réémission à courte distance. Ainsi qu'on l'a vu, il peut être avantageux dans certain cas, de grouper la voie de retour d'ordres avec la voie de transfert d'énergie d'alimentation. Ainsi, par exemple, si l'on choisit un retour d'ordre Hertzien par ondes à profil carre codées en largeur d'impulsions et que l'on retient une fréquence de l'ordre de 27 MHertz, on peut grouper sur les éléments 10 et 11, outre la fonction de transfert d'énergie d'alimentation de l'élément 10 vers l'élément 11, la fonction de retour d'ordres, des organes de commande 2 vers les récepteurs 4. Pour se faire, on inclut dans les bobines assurant le transfert d'énergie d'alimentation, une spire dite "antenne" 27 ainsi qu'il est représenté sur la Fig.7. Les ordres codés par les organes de commande 2 sont donc appliqués à la spire antenne disposée sur l'élément 11, qui transmet alors les ordres à un organe de réception constitué de maniére analogue par une spire disposée sur l'élément 10, afin que les ordres soient transmis aux récepteurs 4 solidaires du véhicule, à travers un dispositif de décodage approprié. On voit donc associés aux moyens de transfert d'énergie d'alimentation, des moyens de transfert d'informations, distincts de ces moyens de transfert d'énergie d'alimentation. Ces spires "antenne" peuvent être disposées sur les plaques de circuit imprimé dans lesquelles sont gravées les spirales constituant les bobines et gravées de la même manière que celles-ci. Les différents composants du dispositif d'alimentation 12 peuvent être constitués, par exemple par: - diode 15 : 1N 4004 - condensateur 17a : 0,01 X F - condensateur 20 : 220 pF - condensateur 23 : 330 pF - résistance 19 : 12 K,,"L - résistance 22 : 15 KA - transistors 18 et 21 : 2 N 2219 - varistance 17 : SK 18 inductance de lissage 16 : Self de choc VK200 Le condensateur 26 du dispositif de redressement peut être de l'ordre de 220 r F. REVENDICATIONS 1. Dispositif destiné- notamment au transfert d'énergie électrique entre une partie fixe (9) d'une colonne de direction d'un véhicule automobile et un volant (7) de direction, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (10,11 > de transfert d'énergie d'alimentation, ces moyens comportant au moins deux bobines plates disposées en regard et à une certaine distance (e) l'une de l'autre et dont la première est solidaire d'un moyen de support fixé sur la partie fixe (9) de la colonne de direction du véhicule et reliée à une source d'alimentation en énergie électrique du véhicule et dont la seconde est solidaire d'un moyen de support fixé sur le volant de direction (7). 2. Dispositif selon la revendication 1, ca ractérisé en ce que lesdits moyens de support sont constitués par des plaques de circuit imprimé et en ce que lesdites bobines sont constituées par des spirales obtenues par gravure chimique desdites plaques de circuit imprimé. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdites première et seconde bobines comportent un nombre de tours égal. 4. Dispositif selon la revendication 3, ca ractérisé en ce que les bobines comportent 30 tours. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la distance (e) séparant lesdites bobines est comprise entre 1 et 5 mm. a. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première bobine est reliée à ladite source d'alimentation en énergie électrique à travers un dispositif (12) délivrant des signaux sinusoïdaux ou pseudo-si nusoidaux. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'aux moyens de transfert d'énergie d'alimentation sont as sociés des moyens (27) de transfert d'informations, distincts desdits moyens de transfert d'énergie d'alimentation, lesdites informations circulant entre le volant de direction (7) et la partie fixe (9) de la colonne de direction du véhicule automobile. 8. Dispositif selon la revendication 7, ca ractérisé en ce que lesdits moyens de transfert d'informations sont constitués par une spire (27) obtenue par gravure chimique de la plaque de circuit imprimé dans laquelle est gravée ladite spirale constituant la seconde bobine, cette spire étant reliée à des organes de commande (2) de récepteurs (4) solidaires d'une partie fixe du véhicule, et par une spire obtenue par gravure chimique de la plaque de circuit imprimé dans laquelle est gravée ladite spirale constituant la première bobine, cette spire étant reliée auxdits récepteurs (4).