Brevet FR2693016A1 — publié le 19931231

TRANSMETTEUR D'INFORMATION ENTRE DEUX ORGANES DONT L'UN EST TOURNANT ET L'AUTRE NON La présente invention a pour objet un transmetteur d'information entre deux organes dont l'un est tournant et l'autre non. L'invention a pour objet un tel transmetteur d'information qui soit facile à fabriquer donc d'un prix de revient peu élevé ; pour cela, le transmetteur selon l'invention a été conçu de manière à utiliser des techniques très grande série, comme celles utilisées pour la fabrication de roulements à billes ou à aiguilles. Ainsi, selon l'invention, un transmetteur d'information entre deux organes dont l'un est tournant et l'autre non comprend un disque annulaire isolant solidaire en rotation de l'organe tournant, centré sur l'axe dudit organe tournant, et portant sur l'une de ses faces au moins deux pistes circulaires concentriques électriquement conductrices, reliées chacune à un conducteur électrique porté par le disque et relié à un moyen de connexion pour être connecté à un câble électrique ayant au moins deux conducteurs, le transmetteur comprenant en outre au moins un galet en matériau isolant, cylindrique et de section circulaire, ledit galet ayant au moins deux inserts métalliques en saillie, d'une part, par rapport à une face frontale dudit galet, pour coopérer en contact électrique avec les pistes du disque, et, d'autre part, par rapport à la surface extérieure cylindrique du galet, pour coopérer en contact électrique avec des gorges annulaires revêtues d'un matériau conducteur prévues à la surface d'un chemin de roulement en matériau isolant, porté par le support et sur lequel roule le galet, des moyens étant prévus pour l'entraînement du galet par le disque. Avantageusement, les inserts métalliques sont en forme de rivets creux concentriques ; chaque insert métallique comprend, d'une part, une portion cylindrique s'étendant selon l'axe longitudinal du galet et légèrement en saillie par rapport à une face frontale dudit galet et, d'autre part, un collet se terminant périphériquement par un retour en saillie par rapport à la surface extérieure cylindrique du galet ; le retour en saillie a une forme de V. De préférence, les gorges annulaires prévues à la surface du chemin de roulement ont une section en forme de V, ledit V étant légèrement plus ouvert que le V desdits retours. Avantageusement, le chemin de roulement porte un connecteur destiné à relier les matériaux conducteurs à des conducteurs extérieurs. De préférence, l'entraînement du galet est assuré par un logement axial de section circulaire ménagé dans le disque au centre des pistes circulaires, ledit logement recevant un téton circulaire porté par le galet selon son axe et en saillie par rapport à sa face d'extrémité. Avantageusement, le chemin de roulement est intérieur en variante, le chemin de roulement est extérieur ; il est à noter que, dans ce cas, grâce à l'invention, il est possible par l'exploitation de ces diverses informations transmises par le transmetteur de connaître en outre à tout moment la position de chacun des galets sur leur chemin de roulement, donc la position relative, avec une pression d'autant plus grande que les galets sont plus nombreux, de l'organe tournant par rapport à l'organe ne tournant pas. Pour mieux faire comprendre l'objet de l'invention, on va en décrire, maintenant, à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, un mode de réalisation représenté sur le dessin annexé. Sur ces dessins - la figure 1 montre, en coupe partielle, une roue de véhicule automobile; - la figure 2 montre, à plus grande échelle, un détail, en coupe, de la figure 1, et notamment l'aiguille 13 - la figure 2A est, à plus grande échelle, une vue montrant un détail de la partie 5 de la figure 2; - la figure 3 montre, à plus grande échelle, un détail, en coupe, de la figure 1, et notamment le transmetteur 14; - la figure 3A représente un détail agrandi de la figure 3 - la figure 4 est une vue en bout, partielle, du transmetteur selon la figure 3 - la figure 5 montre partiellement, en vue de côté, le disque 20 du transmetteur 14, et schématiquement sa connection au câble 17; - les figures 6 à 8 montrent schématiquement un circuit électrique dans l'application de l'invention à la vérification de la pression de gonflage du pneumatique; - la figure 9 montre, en coupe partielle, une roue de véhicule automobile, du genre de celle de la figure 1, dans le pneumatique de laquelle deux aiguilles 13 sont décalées axialement selon l'axe de la roue; - la figure 10 montre un détail d'une variante de réalisation des traces du capteur; -la figure 1 1 montre schématiquement une variante de montage de l'aiguille. La figure 1 montre, en coupe partielle, une roue 3 avant de véhicule automobile ; un pneumatique 2, sans chambre à air, est reçu à étanchéité par une jante 3B portée par un flasque 3A fixé par des vis, comme connu en soi, au voile 18A d'un moyeu 18 traversé par un arbre de roue 9 et porté par un pivot 26 ; le moyeu 18 est monté à rotation sur le pivot 26 par l'intermédiaire de roulements 35; le voile 18A du moyeu 18 porte également un disque de freinage 4 ; une roue de véhicule est bien connue et ne sera donc pas décrite davantage. Dans la jante 3B est ménagé un logement cylindrique 6, par exemple de section circulaire, visible sur la figure 2, s'étendant vers l'axe de la roue, dans le plan médian vertical de la jante 3B, et ayant un fond percé d'un trou 6A de diamètre plus petit que celui du logement, ledit trou 6A étant traversé à étanchéité par deux broches 15 et 16 conductrices isolées l'une de l'autre et de la jante 3B, par exemple par un remplissage en matière plastique isolante 37 assurant également ladite étanchéité. Les broches 15 et 16 dépassent intérieurement et extérieurement de part et d'autre de la matière 37 de remplissage, et constituent ainsi tant à l'extérieur qu'à l'intérieur deux broches mâles de connexion électrique. Une aiguille 13 de longueur variable est constituée, dans l'exemple représenté, de deux parties cylindriques 5 et 10, la partie 10 extérieure, par rapport à l'axe de la roue, étant montée coulissante sur la partie 5. La partie 5 se présente sous la forme d'un manchon dont la section est égale, au jeu de montage près, à la section du logement 6 la partie 5 est en matériau isolant ; sur sa face extérieure, elle porte deux traces conductrices 7 et 8, s'étendant longitudinalement sur une certaine longueur axiale de la partie 5 mais non sur toute la longueur les traces 7 et 8 se prolongent à l'intérieur de la partie 5, vers le bas par rapport à la figure 2, après avoir traversé la paroi de la partie 5, comme montré sur la figure 2A; à l'une de ses extrémités, un bouchon 40 est emmanché à force dans la partie 5 ; le bouchon 40 porte deux inserts sous forme de broches femelles 15A et 16A, complémentaires des broches mâles 15 et 16, et destinées à coopérer avec celles-ci ; les broches femelles 15A et 16A sont reliées à des conducteurs 15B et 16B rabattus à la surface extérieure du bouchon 40 ; lorsque le bouchon 40 est en place dans la partie 5, chacun des rabats des conducteurs 15B et 16B sont en contact électrique avec l'une des traces 7 et 8 ; ainsi, lorsque la partie 5 de l'aiguille 13 est montée dans le logement 6 de la jante 3B, chacune des traces 7 et 8 est reliée électriquement respectivement aux broches mâles 15 et 16 portées par la jante 3B. Une telle disposition permet le montage ou démontage de l'aiguille 13 par rapport à la jante, et facilite ainsi le montage ou démontage du pneumatique. Bien entendu, le montage de la partie 5 sur la jante peut être réalisé de différentes façons ; par exemple, le logement 6 peut être remplacé par un téton radialement extérieur à la jante 3B, s'étendant vers l'intérieur du pneumatique, sur lequel vient s'emmancher la partie 5. La partie 10 de l'aiguille 13 extérieure, par rapport à l'axe de la roue, montée à coulissement sur la partie 5, est également en matériau isolant et porte à sa périphérie intérieurement une trace annulaire 12 conductrice; le montage est tel que, suivant la position axiale relative des parties 5 et 10, les traces 7 et 8 sont mises en relation électrique par la trace annulaire 12, ou non ; la partie 10 a son extrémité galbée pour faciliter son contact avec la paroi intérieure du pneumatique. Lorsque la roue tourne, l'aiguille 13 est soumise à une force centrifuge suffisante pour qu'elle soit en extension ; bien entendu, des moyens peuvent être prévus pour assurer cette extension indépendamment de la force centrifuge. Par exemple, les deux parties 5 et 10 peuvent être montées coulissantes à étanchéité de façon à définir une chambre étanche, à l'intérieur de l'aiguille, dans laquelle un fluide sous pression les sollicite en extension. Dans une variante non représentée, la chambre étanche est en communication avec une enceinte élastiquement déformable, également étanche, la résistance élastique d'au moins une paroi de ladite enceinte maintenant la pression dans la chambre et la déformation élastique de cette même paroi permettant un déplacement relatif aisé des deux parties de l'aiguille ; dans une variante de ce type, le déplacement de ladite paroi étant une image de la longueur de l'aiguille 13, les traces 7, 8 et 12 sont placées au droit de l'enceinte étanche au lieu d'être au droit de l'aiguille 13. La figure 11 montre une autre variante dans laquelle l'aiguille est du type à chambre étanche ; sur cette figure, en outre, on voit que la liaison de l'aiguille 13 à l'un des deux organes est réalisée par une membrane à soufflets élastique 49 dont une extrémité est solidaire de la partie 5 de l'aiguille 13, ladite membrane 49 étant logée dans un logement cylindrique 86 dudit organe, et ayant au repos une position de longueur minimum vers laquelle elle est rappelée par son élasticité propre, ledit logement 86 étant d'une longueur suffisante pour recevoir la membrane 49 en position de repos et l'aiguille 13 en position rétractée, la chambre intérieure de la membrane étant en communication avec la chambre étanche intérieure à l'aiguille 13, en sorte que lorsque l'intérieur de l'aiguille 13 est soumis à l'action du fluide sous pression, la membrane 49 est expansée dans le logement 86 et l'aiguille 13 est en extension et hors du logement 86 ; cette disposition facilite le démontage du pneumatique par effacement de l'aiguille dans le logement de la jante; la mise en pression initiale de la chambre intérieure à l'aiguille 13 et celle de la membrane 49 est réalisée grâce à un conduit 88 qui relie l'intérieur de la membrane 49 à la valve de gonflage du pneumatique ; avantageusement, lorsque le gonflage est terminé, la fermeture de la valve du pneumatique assure en même temps l'isolement de la chambre de la membrane par rapport à l'intérieur du pneumatique pour rendre indépendantes les pressions régnant dans le pneumatique et dans la membrane. Un transmetteur 14 d'informations, disposé entre deux pièces, l'une fixe et l'autre mobile, comprend un disque annulaire 20 maintenu (figure 1) sur la face intérieure du voile 18A du moyeu 18 ; le disque 20 est donc entraîné en rotation avec la roue du véhicule ; un tel disque 20 est en matériau isolant et porte (figure 5) sur l'une de ses faces deux pistes circulaires concentriques 21 et 22 reliées chacune respectivement par un conducteur 23, 24 noyé dans le disque et relié à un moyen de connexion 41 apparent sur l'autre face du disque 20 lorsque le disque est en place sur le moyeu 18, le moyen de connexion 41 coopère avec des moyens de connexion complémentaires portés par une broche 19 (figure 1), également en matériau isolant, traversée par deux conducteurs chacun se trouvant ainsi électriquement relié à chacune des pistes circulaires 21, 22 du disque 20. La broche 19 traverse le voile 18A du moyeu 18, et celui du disque 4, ainsi que le flasque 3A de la roue, à la manière d'un pion de positionnement de la roue pour son montage, une telle disposition facilitant habituellement le montage et démontage de ladite roue. Un câble électrique 17 à deux conducteurs porte à chacune de ses extrémités un connecteur, à savoir un connecteur 25 de montage du câble sur la broche 19 et un connecteur 38 de montage sur les broches 15 et 16 de la jante 3B : on aura compris qu'ainsi les traces conductrices 7 et 8 de l'aiguille 13 sont en liaison électrique avec les pistes circulaires 21, 22 du disque 20. Le transmetteur 14 comprend également (figure 3) un galet 36 cylindrique de section circulaire constitué d'un cylindre isolant ayant deux inserts métalliques concentriques en forme de rivets creux; chaque insert comprend, d'une part, une portion cylindrique 29, 30 s'étendant selon l'axe longitudinal du galet 36 et légèrement en saillie par rapport à une face frontale 42 dudit galet 36, et, d'autre part, un collet 29A, 30A se terminant périphériquement par un retour 29B, 30B en forme de V en saillie par rapport à la surface extérieure cylindrique du galet 36. Le galet 36 est amené à rouler sur un chemin de roulement intérieur 27 annulaire fixe centré sur l'axe du moyeu 18 et porté par un manchon46 que présente le pivot 26 et qui définit un espace annulaire 48 occupé, comme connu en soi, par un joint d'étanchéité disposé entre le pivot 26 et le moyeu 18, vers l'extérieur par rapport aux roulements 35. Le chemin de roulement intérieur 27 également en matériau isolant présente à sa surface extérieure deux gorges annulaires de section en forme de V revêtues d'un matériau conducteur 50, 51, ledit V étant légèrement plus ouvert que le V des retours 29B, 30B des collets 29A, 30A des inserts du galet 36, lesdits retours 29B, 30B étant amenés à rouler dans les gorges du chemin de roulement intérieur 27 lorsque le galet 36 roule sur ledit chemin de roulement intérieur 27 cette disposition assure un bon contact électrique entre lesdits retours 29B, 30B et les revêtements 50, 51. Des conducteurs 31, 32 noyés dans le chemin de roulement intérieur 27 relient les matériaux conducteurs 50 et 51 à deux conducteurs extérieurs 33, 34 via un connecteur radial schématisé en 53 porté par une protubérance radiale 54 du chemin de roulement intérieur 27, la protubérance 54 et les conducteurs 33, 34 étant logés dans une rainure 47 radiale du pivot 26. L'entraînement du galet 36 est assuré par un logement 44 axial de section circulaire ménagé dans le disque 20 au centre des pistes circulaires 21, 22, ledit logement 44 recevant un téton 45, de section également circulaire, porté par le galet 36 selon son axe et en saillie par rapport à sa face d'extrémité 42. Le transmetteur 14 assure que les conducteurs 33, 34 sont électriquement reliés aux traces 7 et 8 de l'aiguille 13 tandis que la roue tourne: en effet, les pistes circulaires 21, 22 du disque 20 sont, comme on l'a vu, en liaison électrique avec lesdites traces 7 et 8 de l'aiguille 13 ; les portions cylindriques 29 et 30 des inserts du galet 36, de même diamètre que les pistes circulaires 21, 22 du disque 20, sollicitées en contact avec celles-ci par des moyens élastiques non représentés, restent au contact de ces pistes 21, 22, en tournant sur elle-même lorsque le disque 20, tournant avec le moyeu 18, entraîne le galet 36 par la liaison 44 et 45, et oblige celui-ci à rouler sur le chemin de roulement intérieur 27 ; tout au long de ce roulement, les retours 29B, 30B du galet 36 roulent dans les gorges du chemin de roulement intérieur et sont au contact des revêtements 50, 51 du chemin de roulement intérieur 27, donc en liaison avec les conducteurs 33, 34 ; un chemin de roulement extérieur 43 complète le transmetteur à la manière d'un roulement à aiguilles ; bien entendu, en variante, ce chemin de roulement extérieur 43 pourrait comporter des gorges revêtues de matériau conducteur et transmettre également des informations ; de même, les deux chemins de roulement, intérieur et extérieur, pourraient transmettre des informations. Les figures 6 à 8 montrent schématiquement une application du transmetteur 14 et de l'aiguille 13 à la vérification de la pression de gonflage du pneumatique 2. La hauteur radiale du pneumatique, c'est-à-dire la hauteur mesurée entre la jante 3B et la face intérieure de la zone de roulement 39 au sol du pneumatique, étant une image très représentative de la pression de gonflage, l'invention prévoit une mesure de cette hauteur et le déclenchement d'un signal d'alarme lorsqu'elle atteint un seuil critique ; pour ce faire, la trace annulaire 12 de la partie 10 de l'aiguille 13 est positionnée de telle sorte que lorsqu'elle atteint, lors de la retraction de l'aiguille, en roulage, au point le plus bas face au sol, les traces 7 et 8 de la partie 5 de l'aiguille, la longueur totale de l'aiguille correspond à la hauteur radiale d'alerte pour le pneumatique ; la figure 6 montre schématiquement partiellement le circuit électrique ouvert d'alimentation d'une lampe témoin 43, en conditions normales, la trace annulaire 12 étant éloignée des traces 7 et 8 ; lorsque la cote d'alerte est atteinte, la trace annulaire 12 rencontre les traces 7 et 8 et la lampe 43 s'allume, comme cela est montré figure 7 on notera qu'en roulage, la déformation du pneumatique au contact du sol, qui cesse en d'autres points, notamment au point diamétralement opposé, conduit à une variation périodique de la longueur de l'aiguille et donc à un clignotement automatique de la lampe 40, retenant ainsi plus fortement l'attention du conducteur du véhicule. Selon la variante de la figure 8, la partie 5 de l'aiguille 13 porte intérieurement une trace 57 en regard de plusieurs traces, trois dans l'exemple représenté, 58, 59, 60 ; un transmetteur 64 dont le disque, le galet et la cage intérieure comportent bien entendu respectivement quatre pistes circulaires analogues à 21, 22, quatre retours analogues à 29B, 30B et quatre matériaux analogues à 50, 51 dans des gorges, assure la liaison électrique à quatre conducteurs 72 à75. Le conducteur 75 par exemple assurant le retour à la masse, les conducteurs 72, 73, 74 sont associés à trois lampes 61, 62, 63 ; les pistes 58, 59, 60 sont disposées de sorte que lorsque la piste 12 alimente la piste 59, la lampe 62 s'allume, comme montré figure 8, et indique que la pression de gonflage est la bonne, la lampe 62 pouvant être par exemple de couleur verte ; lorsque la piste 12 alimente la piste 58 ou la piste 60, la lampe 61 ou la lampe 63 s'allume en indiquant respectivement un pneu surgonflé ou sous gonflé, les lampes 61 et 63 étant par exemple de couleur rouge. L'aiguille 13 et le transmetteur 14 peuvent avoir des applications multiples et variées. C'est ainsi que, selon l'invention également, les informations données par l'aiguille 13 relatives à la hauteur radiale du pneumatique 2 peuvent être utilisées pour le pilotage de la suspension du véhicule automobile, dans le cadre d'une suspension dite active ou intelligente; pour affiner la précision des informations, et/ou le nombre de celles-ci, plusieurs traces 5, décalées axialement et circonférentiellement, peuvent être prévues en regard de la trace 7; ces différentes traces sont associées à autant de pistes sur le disque 20 du transmetteur et de portions cylindriques sur le galet du transmetteur plusieurs aiguilles peuvent être prévues, disposées circonférentiellement, par exemple quatre à quatre-vingt dix degrés l'une de l'autre ; les informations des aiguilles des quatre roues, analysées par un microprocesseur, donnent à tout instant une image de l'assiette du véhicule, information importante pour le pilotage de la suspension, voir du freinage du véhicule. La figure 9 montre une variante d'implantations d'aiguilles permettant la mesure de la déformation latérale du pneumatique. Deux aiguilles 13 décalées axialement, selon l'axe de la roue, sont montées dans la jante 103B recevant le pneumatique 102 ; la différence de longueur des aiguilles déployées donne une mesure de la déformation du pneumatique selon l'axe de la roue. La bande de roulement 39 étant amenée à se déplacer par rapport à la jante 3B, l'extrémité de l'aiguille 13 peut se déplacer par rapport à la bande 39 ; dès lors l'extrémité de la partie 10 de l'aiguille porte un patin 11, de forme semi-sphérique ; en variante, elle porte également une bille sertie avec jeu à l'extrémité de la partie 10 : des informations complémentaires peuvent dès lors être saisies en relevant les déplacements en tout sens de cette bille sur la bande 39, à la manière de la bille d'une souris de commande d'un microordinateur. La mesure fine et permanente de la déformation du pneumatique permet un pilotage de la suspension quelles que soient les circonstances; on sait, par exemple, qu'un véhicule automobile, en roulage, est soumis à des transferts de masse importants, lors de virages, freinages ou accélérations, par exemple, mais que, également des dénivellations, ou obstacles, sur la route conduisent à des variations de l'assiette du véhicule ; bien sûr, ces manifestations ne doivent pas être traitées de la même façon ; le capteur selon l'invention permet de les distinguer ; en effet, le véhicule étant équipé sur chaque roue d'un élément amortisseur à longueur commandée, l'indication de l'aiguille est utilisée pour faire varier la longueur de l'élément amortisseur lorsque l'aiguille indique un écrasement du pneumatique, la longueur de l'amortisseur est diminuée ; si, suite à cette diminution, l'aiguille n'indique pas un retour vers la normale du pneumatique, alors la longueur de l'amortisseur est augmentée; lorsque l'aiguille indique une diminution de l'écrasement du pneumatique d'une roue, la longueur de l'amortisseur est augmentée ; si, suite à cette augmentation, l'aiguille n'indique pas un retour vers la normale du pneumatique, alors la longueur de l'amortisseur de la roue opposée est augmentée; on entend pas roue opposée, soit la roue d'un même essieu, soit la roue d'un autre essieu : ceci permet de tenir compte de la nature des transferts (longitudinaux ou transversaux), tels qu'ils ont été lus par le capteur selon l'invention. REVENDICATIONS 1 - Transmetteur d'information entre deux organes dont l'un est tournant et l'autre non, caractérisé par le fait qu'il comprend un disque annulaire (20) isolant solidaire en rotation de l'organe tournant, centré sur l'axe dudit organe tournant, et portant sur l'une de ses faces au moins deux pistes circulaires concentriques (21, 22) électriquement conductrices, reliées chacune à un conducteur électrique (23, 24) porté par le disque et relié à un moyen de connexion (41) pour être connecté à un câble électrique (17) ayant au moins deux conducteurs, le transmetteur (14) comprenant en outre au moins un galet (36) en matériau isolant, cylindrique et de section circulaire, ledit galet (36) ayant au moins deux inserts (29, 29A; 30, 30A) métalliques en saillie, d'une part, par rapport à une face frontale (42) dudit galet (36), pour coopérer en contact électrique avec les pistes (21, 22) du disque (20), et, d'autre part, par rapport à la surface extérieure cylindrique du galet (36), pour coopérer en contact électrique avec des gorges annulaires revêtues d'un matériau conducteur (50, 51) prévues à la surface d'un chemin de roulement (27) en matériau isolant, porté par le support (26) et sur lequel roule le galet (36), des moyens (44, 45) étant prévus pour I'entraînement du galet (36) par le disque (20). 2 - Transmetteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les inserts métalliques sont en forme de rivets creux concentriques. 3 - Transmetteur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que chaque insert métallique comprend, d'une part, une portion cylindrique (29, 30) s'étendant selon l'axe longitudinal du galet (36) et légèrement en saillie par rapport à une face frontale (42) dudit galet (36) et, d'autre part, un collet (29A, 30A) se terminant périphériquement par un retour (29B, 30B) en saillie par rapport à la surface extérieure cylindrique du galet (36) 4 - Transmetteur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le retour (29B, 30B) en saillie a une forme de V. 5 -Transmetteur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les gorges annulaires prévues à la surface du chemin de roulement (27) ont une section en forme de V, ledit V étant légèrement plus ouvert que le V desdits retours (29B, 30B). 6 - Transmetteur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le chemin de roulement (27) porte un connecteur (53) destiné à relier les matériaux conducteurs (50, 51) à des conducteurs extérieurs (33, 34). 7-Transmetteur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que l'entraînement du galet (36) est assuré par un logement (44) axial de section circulaire ménagé dans le disque (20) au centre des pistes circulaires (21, 22), ledit logement (44) recevant un téton (45) circulaire porté par le galet (36) selon son axe et en saillie par rapport à sa face d'extrémité (42). 8 - Transmetteur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le chemin de roulement (27) est intérieur. 9 - Transmetteur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le chemin de roulement (27) est extérieur. 10 - Transmetteur selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait qu'il comporte plusieurs galets (36).