Brevet FR2605938A1 — publié le 19880506

DISPOSITIF DE TRANSMISSION D'UN SIGNALI ELECTRIQUE EN PROVENANCE D'UNE ROUE SUR UN VEHICULE, APPLICABLE A LA SURVEILLANCE D'UN PNEUMATIQUE La présente invention se rapporte à la transmission d'un signal électrique par conduction électrique entre une roue et un véhicule. La surveillance de la pression de gonflage des pneumatiques pose un problème à ce jour encore mal résolu: celui de la transmission de l'information entre un organe tournant, à savoir la roue, et le véhicule auquel est relié cette roue, ou plus exactement ce que l'on appellera dans la suite "l'espace fixe du véhicule" par opposition aux organes mobiles en rotation par rapport à cet espace fixe. L'espace fixe comprend notamment les bras de suspension et le porte-roue. On connait de nombreux dispositifs assurant la surveillance de la pression des pneumatiques. Une première famille de ces dispositifs effectue la transmission d'un signal electrique exclusivement par conduction électrique entre la roue et l'espace fixe au moyen de dispositifs à bagues et à balais du type de ceux utilisés dans les moteurs électriques. Le brevet US 4 494 106 en donne un exemple. L'implantation de tels contacts électriques tournants pose de nombreux problèmes du fait que l'espace disponible à l'intérieur des roues est déjà encombré par les organes de freinage. Il a été proposé dans le brevet US 4 489'599 d'utiliser un roulement au lieu d'un contact électrique tournant pour assurer la transmission d'un signal électrique. Cependant le dispositif proposé est complexe à réaliser, notamment du fait qu'il impose d'isoler les cages de roulement et aussi par le fait qu'il est difficile d'assurer les connexions électriques sur lesdites cages. De plus, il est nécessaire qu'il y ait au moins deux roulements pour que le second -2roulement assure le retour vers la masse du véhicule de manière classique comme c'est le cas pour les circuits de surveillance de l'usure des garnitures de frein. Or, les développements récents en mécanique automobile conduisent à prévoir un seul roulement par roue,- c'est-à-dire un roulement utilisant une seule cage fixe et une seule cage mobile en rotation. La tendance à l'intégration des pièces conduit même à concevoir des roulements dont une cage constitue par elle- même le moyeu ou le porte-roue. Ces évolutions rendent impossible l'application de la solution proposée par le brevet US 4 489 599. Dans l'autre famille de dispositifs de surveillance des pneumatiques, la transmission entre les organes mobiles en rotation et l'espace fixe du véhicule se fait sans contact électrique. A titre d'exemple on utilise le couplage inductif ou capacitif ou électromagnétique ou encore un signal optique. Les brevets US 4 517 834 et US 4 389 884 en sont des exemples. Ces dispositifs imposent malgré tout l'implantation d'éléments supplémentaires sur la roue et/ou sur les suspensions (antenne, bobine). Ces éléments doivent être très robustes pour résister aux sollicitations dont ils sont le siège, à savoir les vibrations, les chocs et les agressions par les agents atmosphériques (poussière, eau). Leur implantation sur les véhicules est complexe du fait de nombreux impératifs souvent contradictoires à respecter, et du fait du manque de place. Le but de la présente invention est de proposer un dispositif de transmission d'un signal électrique qui fonctionne exclusivement par conduction électrique entre les organes tournants et l'espace fixe du véhicule, et qui soit extrêmement simple à implanter sur les véhicules. Un autre objectif de l'invention est de proposer un tel dispositif qui n'impose qu'un minimum de modifications aux pièces mécaniques existantes. Le dispositif de transmission d'un signal électrique par conduction électrique depuis une roue, mobile en rotation, vers l'espace fixe d'un véhicule supportant ladite roue, comportant deux chemins conducteurs de l'électricité, l'un assurant la connexion électrique entre les moyens -3d'exploitation placés sur le véhicule et les moyens de surveillance de la roue, l'autre assurant le retour vers la masse du véhicule, est caractérisé en ce que l'un des chemins conducteurs comprend l'ensemble des organes mobiles en rotation conducteurs de l'électricité, le ou les roulements et le porte-roue, et en ce que l'autre des chemins conducteurs comprend un élément conducteur passant à l'intérieur des organes mécaniques placés à l'intérieur du ou des roulements. Pour une roue non motrice, lesdits organes placés à l'intérieur des roulements sont constitués par le.porte-roue encore appelé la fusée. Pour une roue motrice, lesdits organes placés à l'intérieur des roulements sont constitués par l'extrémité finale de la chaîne cinématique de la transmission mécanique du couple moteur: demi-arbre pour un essieu rigide, ou élément(s) placé(s) après le dernier joint homocinétique pour une suspension à roues indépendantes. Les figures suivantes illustrent deux applications de l'invention à la transmission de la pression d'un pneumatique, dont on surveille un seuil au moyen d'un mano-contacteur. Ces exemples permettent de bien comprendre le principe de fonctionnement: la figure 1 montre une application de l'invention aux roues non motrices. La figure 2 montre une application de l'invention aux roues motrices. La figure 3 montre un schéma électrique de connexion d'une ampoule de surveillance d'un pneumatique et d'une ampoule de surveillance de frein. La figure 4 montre une variante de réalisation de l'application de l'invention aux roues motrices. A la figure 1 on a représenté une roue 1 sur laquelle est monté un pneumatique 2. La roue est fixée à un moyeu 3. Le moyeu est fixé à un porte-roue 4 (fusée) par l'intermédiaire de roulements 5. Le moyen de surveillance de la roue est ici un mano-contacteur 10 qui maintient ouvert un circuit électrique lorsque la pression est suffisante et qui ferme ledit circuit électrique lorsque la pression tombe en dessous d'un seuil choisi. Les moyens d'exploitation placés 4- sur le véhicule peuvent être constitués très simplement par une ampoule électrique 9 ou une diode électro-luminescente. L'un des pâles 102 du mano-contacteur 10 doit être relié à une ampoule électrique qui est reliée par ailleurs au pôle positif de la batterie. L'autre pôle 10i du mano-contacteur doit être relié à la masse pour fermer le circuit. Il est donc nécessaire de prévoir deux chemins conducteurs de l'électricité. L'un des chemins conducteurs comprend l'ensemble des organes mobiles en rotation, à savoir la roue 1 et le moyeu 3, puis le roulement 5 et le porte-roue 4. Ensuite on trouve un ou des éléments de la suspension. En règle générale, toutes ces pièces mécaniques sont conductrices de l'électricité. La plupart du temps, les éléments de suspension (bras de suspension et ressorts) sont reliés au châssis par l'intermédaire de silent-blocs en caoutchouc qui réalisent donc une isolation électrique. Bien souvent un fil électrique conducteur assure la liaison électrique entre lesdites pièces mécaniques et le châssis afin de permettre le retour à la masse du circuit électrique de surveillance de l'usure des garnitures de frein. Pour l'autre chemin conducteur de l'électricité, l'élément conducteur passant à l'intérieur des organes mécaniques placés à l'intérieur des roulements est constitué ici par un fil conducteur isolé 6 traversant axialement la fusée constituant le porte-roue 4, immobile par rapport audit porte-roue 4. Ce fil conducteur isolé 6 fait donc partie de l'espace fixe. Il est relié à un contact électrique tournant 7 disposé lui aussi radialement à l'intérieur des roulements 5 d'une part, et d'autre part aux moyens d'exploitation placés dans le véhicule. De préférence, la zone de contact électrique 71 dudit contact électrique tournant 7 se situe sur l'axe de rotation des organes mobiles en rotation. On utilise un dispositif du genre de ceux que l'on trouve dans les distributeurs électriques d'allumage sur les véhicules à essence, ce qui est très avantageux du fait que le contact électrique se situe à un endroit o il n'y a pas de glissement relatif: il en résulte une quasi- absence d'usure de cette pièce par opposition aux contacts électriques tournants comportant des bagues et des balais, utilisés jusqu'ici pour assurer une -5- transmission électrique par conduction entre une roue et le véhicule. A l'autre extrémité du contact électrique tournant 7, on raccorde un fil électrique isolé 60, mécaniquement solidaire des organes mobiles en rotation. Le fil 60 peut rejoindre le mano-contacteur 10 implanté à l'intérieur du pneumatique 2. On peut réaliser les connexions électriques des deux manières suivantes. Soit on raccorde le porte-roue 4 à la masse, comme représenté à la figure 1, ce qui est en général réalisé dans les véhicules automobiles et présente l'avantage de ne rien changer au circuit électrique de surveillance de l'usure des garnitures de freinage, et donc on raccorde le fil électrique isolé 6 disposé à l'intérieur du porte-roue 4 à l'ampoule électrique 9 d'alerte disposée au tableau de bord. Ou bien on raccorde le fil électrique isolé 6 situé à l'intérieur du porte-roue 4 à la masse et on relie le porte-roue 4 à ladite ampoule électrique 9. Dans cette variante, il faut le cas échéant supprimer la ou les liaisons assurant le retour à la masse (circuit de surveillance des freins, câble de frein à main), et/ou il faut aménager un appui des éléments de suspension au châssis par l'intermédiaire d'éléments non conducteurs de l'électricité si ce n'était pas le cas. Ledit porte-roue 4 fait alors partie du chemin conducteur assurant la connexion entre les moyens de surveillance et les moyens d'exploitation. L'explication qui suit se rapporte plus particulièrement à l'application de l'invention aux roues motrices illustrée à la figure 2 qui schématise une suspension à roues indépendantes. Dans ce cas, le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce que le porte-roue 4 fait partie du chemin conducteur de l'électricité assurant la connexion entre les moyens d'exploitation et les moyens de surveillance, en ce que la transmission mécanique 8 du couple moteur comporte une isolation électrique 80 entre une partie 81 liée par conduction électrique avec le porte-roue, et une partie 82 en contact électrique avec la masse du véhicule, et en ce que ledit élément conducteur passant à l'intérieur des organes mécaniques placés à l'intérieur du ou des roulements 5 est connecté d'une part à la partie de la transmission mécanique en contact électrique avec la masse du véhicule, et est connecté d'autre part aux moyens -6- de surveillance. A la figure 2, on voit un porte-roue 4 relié au véhicule par l'intermédiaire de bras de suspension non représentés. On voit le roulement 5 à l'intérieur duquel passe l'extrémité de la transmission mécanique 8 du couple moteur. Le moyeu 3, ladite transmission mécanique 8, un disque de frein 30 et une roue 1 constituent les pièces mobiles en rotation. Là encore le porte-roue 4 est en général isolé de la masse du fait que les bras de suspension sont reliés au véhicule par l'intermédiaire de silent-blocs. Au besoin, il faut supprimer toute connexion électrique assurant le retour à la masse, par exemple celle du circuit électrique de surveillance d'usure des garnitures de freinage. On relie électriquement le porte-roue 4 aux moyens d'exploitation schématisés dans cet exemple par une ampoule électrique -9 afin de réaliser un chemin électrique conducteur reliant l'ampoule 9 de surveillance au mano-contacteur 10 implanté sur la roue 1. Il faut que la transmission mécanique 8 du couple moteur comporte une isolation électrique 80 entre une partie 81 liée par conduction électrique au porte- roue 4, et une partie 82 en contact électrique avec la masse du véhicule. Cette isolation 80 est ici implantée dans les éléments placés après le dernier joint homocinétique 83. On relie l'un des pôle 101 du mano- contacteur 10 à l'une des pièces tournantes, par exemple à la roue. L'autre pôle 102 du mano-contacteur 10 est relié à la masse par un élément conducteur constitué par un fil conducteur isolé 6, - traversant la transmission mécanique 8 dans sa partie 81 isolée électriquement de la masse approximativement par son centre, et est connecté à la partie 82 de la transmission mécanique 8 reliée électriquement à la masse. On constate ici qu'il n'est pas nécessaire d'ajouter un contact - électrique tournant pour réaliser les deux chemins conducteurs de-l'électricité et ceci est particulièrement avantageux. De cette façon, il est possible de réaliser un dispositif de surveillance d'un pneumatique dans lequel un signal électrique est transmis entre la roue et l'espace fixe exclusivement par conduction électrique. En effet le fil conducteur isolé 6 est relié à ses deux extrémités à des pièces immobiles en rotation l'une par rapport à l'autre, à savoir le manocontacteur 10 implanté sur la roue 1 d'une part, et la transmission mécanique 8 du couple moteur -7- d'autre part. L'autre chemin électrique utilise les pièces mécaniques existantes. Dans les deux applications décrites, il est prévu le percement par le centre de la fusée ou de l'extrémité finale de la transmission mécanique du couple moteur pour déboucher axialement au centre de la roue. Cette modification aux pièces mécaniques existentes peut être réalisée sans préjudice de leur performances mécaniques du fait que la zone située sur l'axe n'intervient que pour une part très faible dans la résistance aux sollicitations mécaniques. On a constaté que la transmission électrique par les roulements n'est pas toujours permanente: cela dépend du type de roulement et également de leur échauffement. Cependant la conduction électrique est toujours suffisante pour transmettre un signal électrique de seuil et on peut très facilement empêcher le clignotement d'une ampoule électrique résultant de l'interruption fugitive de la conduction électrique par tout moyen approprié. Cependant on a constaté que l'on peut améliorer la conduction électrique en assurant que le passage du courant électrique se fasse aussi par les freins 30 en parallèle de la conduction assurée par les roulements. En effet les garnitures de frein lèchent souvent légèrement les disques de frein même lorsque les freins sont relâchés. De ce fait, dans le dispositif illustré à la figure 2, le chemin électrique comprenant le porte-roue 4 comprend en outre les éléments de freinage 30, les garnitures de frein étant choisies conductrices de l'électricité, et étant en contact électrique avec les étriers. La figure 3 illustre de manière schématique les modifications à prévoir au circuit électrique de surveillance de l'usure des garnitures de freinage. Lorsque le mano-contacteur 10 implanté dans la roue 1 est ouvert, l'ensemble des organes de freinage est porté au potentiel de la borne positive de la batterie. Si l'on se satisfait d'une même ampoule pour indiquer soit une usure des garnitures de freinage, soit une insuffisance de gonflage du pneumatique sans pouvoir distinguer entre ces deux phénomènes, il suffit de raccorder l'élément d'inspection détectant le niveau d'usure maximum d'usure de freinage à la 8- masse. Il est également possible, comme représenté sur la figure 3, de le raccorder à la masse via une ampoule électrique 91 que l'on choisira de puissance nettement inférieure à l'ampoule 92 raccordée à la borne positive dé la batterie. Ainsi en cas d'usure maximale des garnitures de freinage, seule l'ampoule 91 brillera et en cas de pression insuffisante, seule l'ampoule 92 brillera. On peut très facilement concevoir un circuit électrique plus élaboré permettant de commander sélectivement des alarmes spécifiques pour chaque phénomène. A la figure 4 on a illustré une autre variante de réalisation du dispositif selon l'invention appliquée aux roues motrices, dans laquelle le moyen de surveillance du pneumatique est également un mano-contacteur 10. Ce mano-contacteur 10 est monté à l'intérieur de la transmission mécanique 8 du couple moteur. Il est mis en contact pneumatique avec la pression régnant à l'intérieur du pneumatique par une canalisation d'air 11 et en contact électrique par l'un de ses pâles 101 avec la partie de la transmission en contact électrique avec le porte-roue 4 et par l'autre de ses pôles 102 avec la partie de la transmis._;:_ contact électrique avec la masse via ledit élément conducteur 6 placé radialement à l'intérieur des roulements. En variante, le mano-contacteur 10 peut étre intégré à l'isolation électrique 80 prévue entre les éléments de la transmission mécanique 8. Cette variante comporte un minimum de modifications aux pièces mécaniques, à savoir un percement central à l'extrémité de la transmission mécanique pour y brancher une canalisation d'air, et une isolation électrique de la transmission. Notons encore qu'il existe des transmissions mécaniques comportant un joint en caoutchoiu[..ns la chaîne cinématique. Il existe également des arbres de transmission réalisés en matériau non conducteur de l'électricité. Ces transmissions sont donc satisfaisantes pour réaliser un dispositif-selon la présente invention. Lorsque le fil conducteur reliant à la masse doit franchir un joint homocinétique, il le fera par exemple en longeant les soufflets en caoutchouc, dont les pliures réalisent à cette fin de préférence une spirale. -9- Il est clair que la portée de l'invention n'est pas limitée aux exemples décrits. Ainsi dans le cas des roues motrices, on pourra prévoir une isolation électrique par tout moyen, que ce soit par interposition d'une section isolante comme illustré ou en isolant convenablement les cannelures en général présentes dans les arbres de transmission. On a décrit l'utilisation comme moyen de surveillance d'un mano-contacteur et comme moyen d'exploitation d'une ampoule électrique. Mais l'invention ne concerne pas ces moyens; elle se rapporte seulement à la transmission d'un signal électrique par conduction électrique entre des pièces mobiles en rotation et des pièces fixes. On peut concevoir de transmettre n'importe quel type de signal électrique, même un signal codé, pourvu qu'il s'accommode des interruptions fugitives de contacts électriques inhérentes à ce principe de transmission par conduction électrique en utilisant au maximum des éléments non spécifiques. - 10 - REVENDICATIONS 1. Dispositif de transmission d'un signal électrique par conduction électrique depuis une roue (1), mobile en rotation, vers l'espace fixe d'un véhicule supportant ladite roue, comportant deux chemins conducteurs de l'électricité, l'un assurant la connexion électrique entre les moyens d'exploitation placés sur le véhicule et les moyens de surveillance de la roue, l'autre assurant le retour vers la masse du véhicule, caractérisé en ce que l'un des chemins conducteurs comprend l'ensemble des organes mobiles en rotation conducteurs de l'électricité [(1)+(3)]., le ou les roulements (5) et le porte-roue (4), et en ce que l'autre des chemins conducteurs comprend un élément conducteur passant à l'intérieur des organes mécaniques placés à l'intérieur du ou des roulements. 2. Dispositif selon la revendication 1 appliqué à une roue non-motrice, caractérisé en ce que ledit élément conducteur est un fil conducteur isolé (6), traversant axialement le porte-roue, immobile par rapport à celui-ci, relié à un fil. conducteur isolé (60), mécaniquement solidaire des organes mobiles en rotation [(1)+(3)], par l'intermédiaire d'un contact électrique tournant (7), ledit fil conducteur isolé (60) solidaire des organes mobiles en rotation rejoignant lesdits moyens de surveillance. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la zone de contact électrique (71) dudit contact électrique tournant (7) se situe sur l'axe de rotation des organes mobiles en rotation. 4. Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le porte-roue (4) fait partie du chemin conducteur de l'électricité assurant la connexion électrique entre les moyens d'exploitation et les moyens de surveillance. 5. Dispositif selon l'un l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le porte-roue (4) fait partie du chemin électrique assurant le retour vers. la masse. - 11 - 6. Dispositif selon la revendication 1, appliqué à une roue motrice, caractérisé en ce que - le porte-roue (4) fait partie du chemin conducteur de l'électricité assurant la connexion entre les moyens d'exploitation et les moyens de surveillance, - en ce que la transmission mécanique du couple moteur comporte une isolation électrique (80) entre une partie (81) liée par conduction électrique avec le porte-roue, et une partie (82) en contact électrique avec la masse du véhicule, - et en ce que ledit élément conducteur est connecté d'une part à la partie (82) de la transmission mécanique en contact électrique avec la masse du véhicule, et est connecté d'autre part aux moyens de surveillance. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit élément conducteur est un fil conducteur isolé (6) traversant la transmission mécanique isolée électriquement de la masse approximativement par son centre, et rejoignant les moyens de surveillance implantés sur de la roue. 8. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de surveillance sont constitués par un composant électrique sensible à la pression du pneumatique, ledit élément sensible à la pression étant monté à l'intérieur de la transmission mécanique, et étant mis en contact pneumatique avec la pression régnant à l'intérieur du pneumatique par une canalisation d'air (11), en contact électrique par l'un de ses pôles avec la partie (81) de la transmission en contact électrique avec le porteroue, et par l'autre de ses pôles avec la partie (82) de la transmission en contact électrique avec la masse via ledit élément conducteur placé radialement à l'intérieur du ou des roulements. 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le chemin conducteur comprenant le porte-roue comprend en outre les éléments de freinage.