Brevet FR2588334A1 — publié le 19870410

- 1 - 2588334 ROULEMENT AVEC DISPOSITIF DE TRANSMISSION SANS CONTACT DE SIGNAUX ELECTRIQUES. L'invention concerne un roulement avec dispositif de transmission sans contact de signaux électriques, du type comportant deux parties séparées par un entrefer et tournant 1' une par rapport à 1' autre, dont 1' une porte au moins un circuit parcouru par un courant et 1' autre une sonde de lecture de champ magnétique. On connaît déjà de nombreux dispositifs à contacts tournants qui utilisent soit des contacts glissants à bagues et balais, soit des contacts tournants à bain de mercure. Ces dispositifs conviennent à des vitesses de rotation limitées et nécessitent un entretien périodique. On connaît également des transmissions sans contact entre un capteur monté sur une pièce tournante et une chaîne de mesure fixe. La transmission électrique peut être dans ces cas - soit capacitive (condensateur tournant), - soit inductive (transformateur concentrique), - ou s'effectuer par onde radio (publication FR A 2 428 821). Tous ces dispositifs sont généralement encombrants et très coOteux. De plus, ils se rajoutent à des systèmes mécaniques existants car ils n' assurent que la fonction transmission. Le but de l'invention est de réaliser une transmission de signaux électriques sans contact mécanique, à l'intérieur d' un roulement sans que ce dernier soit un obstacle à la transmission. L'invention se propose donc d' assurer à la fois la fonction rotation et la fonction de transmission de signaux, dans le but de réduire le coût, le poids et l'encombrement du dispositif. 49398 1 16,f -2- Les éléments de l' invention intégrés au roulement bénéficient ainsi de la précision mécanique et de la protection contre les agents extérieurs qu'offre habituellement le roulement et conviennent à la fabrication en grande série nécessitée par exemple par l'industrie automobile. L'invention se propose de réaliser un dispositif de transmission de signaux électriques par l'intermédiaire d'un champ magnétique, au travers d'un roulement, sans que les déplacements angulaires relatifs des éléments du roulement ne perturbent la précision de la transmission. Selon l' invention, un circuit de création de champ magnétique est rigidement relié à la bague tournante du roulement et se déplace devant un disque porté par la bague fixe sur lequel est montée une sonde de lecture du champ magnétique. Dans un tel roulement, le circuit tournant peut être réalisé par un ou plusieurs enroulements ou sous la forme d' un circuit imprimé ou intégré silicium parcouru par le signal amplifié et éventuellement codé. Le signal électrique qui le parcourt est transformé en un champ magnétique susceptible d' être lu par une sonde, dont la valeur instantanée est ainis l'image de la grandeur physique captée. En outre, lorsque la sonde de champ magnétique est conçue sous la forme d' une sonde de Hall, d'une magnétorésistance, d' une magnétodiode ou d'un magnétotransistor, le signal de sortie analogique ou digital peut être rendu indépendant du déplacement du champ magnétique au cours de la rotation de la bague tournante. Lorsque la grandeur physique est transformée en un signal codé, celui-ci est transmis sous la forme d'impulsions d'amplitude constante à une ou plusieurs bobines émettrices créant un champ magnétique impuisionnel lu par une sonde à sortie tout o-u rien et le codage du signal permet d' éliminer les dérives éventuelles (températures, jeux mécaniques, etc... ). - 3 _ 2588334 L' énergie nécessaire au circuit lié à la partie tournante du roulement peut être fournie par une pile, une batterie ou un mini générateur intégré au roulement les différentes sources d' énergie étant rechargeables. En effet, comme nous sommes en présence d'un système tournant, la ou les bobines tournant devant des aimants sont la source d'une tension induite utilisable pour alimenter des circuits électroniques ou pour recharger la source d' énergie. Selon un mode de réalisation de l'invention on associe sur un jeu de déflecteurs du roulement le moyen de transmission du signal (bobine + sonde) et le moyen générateur de tension (aimant + bobine). On peut réaliser de la sorte une transmission d'un signal tout ou rien destiné par exemple à définir le seuil de gonflage des pneus d'un véhicule. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description faite en référence au dessin annexé dans lequel - la figure I est une représentation schématique du roulement dont la 2o partie droite porte un dispositif de transmission d'un signal émis par un capteur et dont la partie gauche porte un générateur de tension additionnel. - la figure 2 est une vue éclatée du dispositif dans- une réalisation faisant application d'un circuit bobiné circulaire. - la figure 3 est une variante de réalisation du dispositif dans une réalisation faisant application d'une bobine montée sur un anneau. - la figure 4 est une vue éclatée d'un dispositif générateur de tension alternative intégré au roulement et représenté schématiquement à la figure 1. - la figure 5 est une vue éclatée du dispositif appliquant un générateur tel que représenté à la figure 4 combiné au dispositif conforme à la figure 3. 49398 1 1676 - 4r - - Les figures 6 et 7 sont respectivement des vues éclatées d'un roulement qui porte un dispositif de transmission capacitif et inductif à pistes conductrices et à bobines. La figure I représente schématiquement un roulement 10 constitué par une bague extérieure fixe 1 et une bague intérieure tournante 2 mais il est bien entendu que l'on pourrait tout aussi bien concevoir un roulement avec une bague extérieure tournante et une bague intérieure fixe. Entre les bagues 1 et 2 sont disposés des corps roulants 3 montés dans une cage 4, ainsi que cela est bien connu. Les bagues 1 et 2 portent respectivement un déflecteur 5 fixe et un déflecteur 6 tournant séparés par un entrefer axiale. A la partie droite du roulement le déflecteur fixe est constitué par un disque 5 portant une sonde de lecture de champ magnétique 8 appropriée qui délivre un signal fonction du champ magnétique détecté. Le déflecteur tournant 6 porte au moins un circuit qui peut être constitué par: - un enroulement 1l (avec ou sans noyau de ferrite) tel que représenté à la figure 2. - une bobine 12 (avec ou sans noyau de ferrite) tel que représentée à la figure 3. A la partie gauche du roulement on à représenté un générateur de tension constitué par au moins une bobine 17 montée à déplacement conjointement avec la bague tournante 2 devant au moins un aimant 18 lié à la bague fixe 1. Les bobines telles que 17 tournent devant les aimants 18 et sont le siege d'une tension induite qui alimente des circuits électroniques tels qu'un régulateur de tension 19 dans le but 49398 '1676_ -5 -2588334 d' assurer l'alimentation d' un amplificateur 22 ou pour recharger une batterie 21. La figure 4 illustre le mode de réalisation d'un tel générateur. L'amplificateur 22 reçoit par ailleurs le signal à transmettre (délivré par un capteur 23) et alimente la bobine 11 ou 12. Le capteur 23 est solidaire de la bague tournante 2. La figure 5 représente une variante du roulement adapté à la transmission d'un signal tout ou rien. A cet effet, le circuit est constitué au moins par une bobine émettrice 14 et une bobine réceptrice 15. Ces bobines sont montées sur un déflecteur 60 lié à la bague tournante. Des aimants 9 et une sonde de lecture de champ magnétique 8 sont montés sur un déflecteur 50 lié à la bague fixe. La bobine émettrice 14 est excitée en passant devant les aimants tels que 9 et le courant généré alimente la bobine réceptrice 15 qui devient le siège d'un champ induit lu par la sonde 8. Les bobines émettrice et réceptrice 14, 15 sont en série avec un interrupteur 24 et l'information ainsi transmise est conditionnée par la fermeture préalable de l'interrupteur 24 dont le fonctionnement peut être asservi à titre d'exemple non limitatif à un seuil de pression ou de température d'un pneumatique de véhicule automobile. La figure 6 représente une variante du roulement adapté à la transmission d'un signal haute fréquence analogique ou mécanique. A cet effet, les déflecteurs 5, 6 portent respectivement des pistes conductrices fixe 30 et tournante 31 séparées par un entrefer qui se comportent à la manière des armatures d'un condensateur. La figure 7 représente une variante du roulement adapté à la transmission d'un signal par voie inductive. 49398 1 167t - 6 - 2588334 A cet effet, les déflecteurs 5, 6 portent respectivement deux bobines fixe et tournante 41 qui se comportent comme un transformateur tournant. Dans ce cas la bobine fixe 40 remplit la fonction d'un stator récepteur du signal et la bobine mobile 41 remplit la fonction du rotor émetteur du signal. Il y a lieu de noter que la bobine réceptrice 40 peut être constituée au choix par une bobine identique à la bobine émettrice 40 ou par un ensemble de mini bobines élémentaires 42 couplées entre elles. De la description qui vient d' être faite, il apparait que les divers composants du dispositif de transmission de signaux peuvent s'intégrer aisément dans le roulement ou dans son environnement sans nécessiter une transformation technologique notable du roulement et sans modifier la structure conventionnelle de celui-ci. 49398 1 1676 -7- REVENDICATIONS 1. Roulement avec dispositif de transmission sans contact de signaux électriques du type comportant deux parties séparées par un entrefer et tournant 1' une par rapport à 1' autre, dont l'une porte au moins un circuit (11, 12) créant un champ magnétique quand il est parcouru par un courant, caractérisé par le fait que le circuit (11, 12) est rigidement relié à la bague tournante (2) du roulement et se déplace devant un disque (5) porté par la bague fixe (1) sur lequel est montée une sonde (8) de lecture du champ électromagnétique. 2. Roulement selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte un générateur de tension constitué par un ensemble de bobines (17) montées à déplacement solidairement avec la bague tournante (2) devant un ensemble d'aimants (18) liés à la bague fixe, dans le but d'alimenter les circuits électroniques (19) et (22) liés au capteur (23) dont on veut transmettre le signal de sortie. 3. Roulement selon 1' ensemble des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que 1' on associe au déflecteur (60) lié à la bague tournante (2) des bobines émettrices (14) et des bobines réceptrices (15) mbntées conjointement à déplacement devant des aimants (9) et d'une sonde de lecture de champ magnétique (8) liés à la bague fixe dans le but de transmettre une information tout ou rien telle qu'un seuil de pression ou de température. 4. Variante de roulement selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les circuits 11, 12 créent un système de transmission capacitif constitué par des pistes conductrices (30, 31) séparées par un entrefer et qui sont respectivement associées aux bagues (1, 2) du roulement. 49398 I 167t 5. Variante de roulement selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les circuits 11, 12 créent un système de transmission inductif constitué par des bobines conductrices (40, 41) qui sont respectivement associées aux bagues (1, 2) du roulement. 6. Roulement selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la bobine associée à l'une ou 1' autre bague est constituée par un couplage de bobines élémentaires. 49398 t 1167e