Brevet FR2692350A1 — publié le 19931217

La présente invention concerne l'évaluation d'une rotation tant en sens qu'en amplitude et en vitesse, et concerne plus particulièrement un dispositif potentiométrique de captage de la rotation d'un arbre relativement au support qui le porte. L'invention a tout spécialement pour objets un dispositif potentiométrique de captage de la rotation d'un arbre relativement à son support et son application notamment à une colonne de direction d'automobile. Dans de nombreux secteurs industriels, il est nécessaire de connaître le sens, l'amplitude et la vitesse d'une rotation par exemple d'un arbre relati- vement à son support Une telle situation se rencontre par exemple à bord des véhicules automobiles terrestres pour asservir le braquage des roues directrices et/ou le comportement de la suspension aux instructions du conducteur qui résultent de la rotation qu'il imprime au volant. Pour évaluer ainsi une rotation en sens amplitude et vitesse, on a déjà proposé d'utiliser des systèmes potentiométriques Les potentiomètres utilisés comprennent, habituellement, un corps de résistance sur lequel se déplace un curseur, en contact électrique avec le corps de résistance, en fonction du paramètre à suivre Dans un tel cas, le corps de résistance est le plus souvent maintenu fixe et rendu solidaire d'un support alors que le curseur suit une came associée à l'élément à suivre porté par le support * Le but de l'invention est de perfectionner ce type de solution. L'invention a pour objet un dispositif potentiométrique de captage de la rotation d'un arbre relativement au support qui le porte et qui est carac- térisé en ce qu'il comprend une came hélicoïdale associée à l'arbre pour en être solidaire en rotation, un boîtier avec des moyens de fixation pour l'assujettir au support, avec un logement destiné à recevoir le corps de résis- tance du potentiomètre, avec un passage destiné à recevoir le curseur mobile du potentiomètre qu'il entraîne, avec des moyens de guidage en translation et avec un connecteur électrique, un coulisseau-contre-came avec une embase destinée à coopérer avec les moyens de guidage et à recevoir le curseur du potentiomètre, avec un levier monté basculant sur l'embase et coopérant avec la came, avec un axe définissant le basculement du levier sur l'embase, avec un verrou associant le levier et le connecteur et avec une sollicitation élastique tendant normalement à ouvrir le verrou. L'invention a aussi pour objet l'application d'un tel dispositif potentiométrique de captage à une colonne de direction d'automobile constituée notamment d'un support et d'un arbre tournant relativement l'un à l'autre. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description et des revendications qui suivent, ainsi qu'à l'examen du dessin annexé, donné seulement à titre d'exemple, o: la Figure 1 est une vue perspective schématique partielle éclatée de l'application d'un dispositif potentiométrique de captage de rotation selon l'invention à une direction d'automobile; la Figure 2 est une vue perspective partielle d'un constituant d'un dispositif selon 1 ' inven- tion; la Figure 3 est une vue perspective partielle éclatée de constituants d'un dispositif selon l'invention; et les Figures 4 et 5 sont des coupes trans- versales schématiques par un plan perpendiculaire à l'arbre et passant par le connecteur, d'un dispositif selon l'invention dans son application de la Figure 1,, illustré dans deux phases de sa mise en oeuvre. Les dispositifs potentiométriques de captage de la rotation d'un arbre relativement au support qui le porte ainsi que les colonnes de direction d'automobiles étant bien connus dans la technique, on ne décrira dans ce qui suit que ce qui concerne directement ou indirecte- ment l'invention Pour le surplus, l'homme du métier de la technique considérée puisera dans les solutions clas- siques courantes à sa disposition pour faire face aux problèmes particuliers auxquels il est confronté. Dans ce qui suit, on utilise toujours un même numéro de référence pour identifier un élément homologue, quel que soit le mode de réalisation ou sa variante d'exécution. Pour la commodité de l'exposé, on décrira successivement chacun des constituants d'un dispositif potentiométrique de captage de la rotation d'un arbre relativement au support qui le porte selon l'invention, avant d'en exposer la fabrication au besoin, le montage et le fonctionnement. Dans ce qui suit, on décrira le dispositif potentiométrique de captage de la rotation d'un arbre relativement au support qui le porte selon l'invention dans son application particulière à une direction d'automobile Il est clair que les applications du dispositif selon l'invention ne sont pas limitées à une telle application. Comme on le voit, un support S, par exemple en forme de fourreau tubulaire, est transpercée locale- ment d'une ouverture 0 Ce support S est celui qui apparaît par exemple dans le poste de conduite d'une automobile et qui se présente dans l'habitacle avec par exemple son appendice périphérique pour un anti-vol Le support S est destiné à recevoir un arbre A dont un tronçon est illustré L'une des extrémités de ce tronçon est habituellement munie d'un volant non dessiné et l'autre des extrémités est souvent munie d'une mâchoire de joint de cardan comme illustré schématiquement. Les rotations imprimées à l'arbre A par le volant sont détectées en sens, amplitude et vitesse par un potentiomètre P fait comme il est classique notamment d'un corps de résistance R et d'un curseur C se déplaçant à son contact Ce potentiomètre est de tout type connu approprié. Un dispositif potentiométrique de captage de la rotation de l'arbre A relativement au support S, selon l'invention, comprend essentiellement une came 10 hélicoïdale, un boîtier 20 et une contre- came-coulisseau 30. La came hélicoïdale 10 est faite d'une gorge usinée ou autrement ménagée à la surface de l'arbre A. Dans le mode de réalisation illustré, cette came 10 est faite d'un ressort à boudin à spires non jointives, qui est fixé sur l'arbre de toute manière appropriée par exemple par soudage ou collage Pour le mode de réalisa- tion décrit et illustré, le ressort-came 10 est par exemple enfilé à force sur l'arbre, en le faisant tourner sur lui-même en le "vissant" en quelque sorte dans le sens de l'enroulement; ceci a pour effet d'augmenter suffisamment son diamètre intérieur pour faciliter sa mise en place Ensuite, mise en place correcte faite, le ressort-came 10 se maintient en position par l'action conjugée de son élasticité inhérente propre et des forces de frottement induites. Le boîtier 20 comprend des moyens de fixation 21, un logement 22, un passage 23, des moyens de guidage en translation 24, un connecteur électrique 25. Les moyens de fixation 21 comprennent par exemple une collerette 211 avec des pattes 212 destinées à monter le boîtier sur le support S en regard de l'ouverture 0 La fixation du boîtier sur le support est obtenue à l'aide de toute technique appropriée par exemple par vissage, rivetage, soudage, collage, encli- quetage, etc Une telle fixation peut se faire en aveugle". Le logement 22 est destiné à recevoir le corps de résistance R du potentiomètre P Le passage 23 est destiné à recevoir le curseur mobile C du potentiomè- tre P. Les moyens de guidage 24 en translation sont par exemple du type à rainures 241 et languettes 242 sur lesquelles on reviendra par la suite. Le connecteur électrique 25 comprend par exemple un socle 251 ou similaire dans lequel sont logés des contacts électriques 252, comme il est classique. De préférence, le boîtier 20 est fait en deux demi-coquilles 200 réunies par des moyens de liaison 201 de tout type approprié, par exemple assurant la réunion des deux demi-coquilles par vissage, rivetage, collage, soudage, encliquetage. Ces moyens de liaison 201 sont convenablement appropriés aux matériaux utilisés pour la confection du boîtier Avantageusement ce boîtier est fait en une résine synthétique convenable moulée. Comme on le voit, c'est l'une de ces demi- coquilles qui porte à l'extérieur le socle 251 du connecteur 25. La contre-came-coulisseau 30 comprend, essentiellement, une embase 31, un levier 32, un axe 33, un verrou 34 et une sollicitation élastique 35. L'embase 31 est destinée à coopérer avec les moyens de guidage 24 et à recevoir le curseur C du potentiomètre L'embase 31 comprend un talon 311 avec une gorge 3111 destinée à recevoir le curseur C et dont deux côtés opposés servent de languettes 242 Ces languettes 242 sont engagées dans les rainures 241 ménagées dans le boîtier 20 de manière à y coulisser librement pratique- ment sans frottement On voit donc que l'embase 31 entraîne le curseur C dans ses déplacements La solution inverse peut être utilisée: les rainures dans le talon ou l'embase et les languettes sur le boîtier L'embase 31 comprend aussi un palier 312 de préférence en forme d'empreinte 3121 demi-cylindrique, qui est bordé de part et d'autre de joues 3122 latérales et qui est équipé d'une patte 3123 avec une encoche 3124 sur laquelle on reviendra par la suite. Le levier 32 comprend deux bras 321, 322 séparés par un palier 323 de préférence en forme d'en- preinte 3231 demi-cylindrique. L'un des bras, le bras 321, est muni d'une dent 3211 destinée à suivre la came hélicoïdale 10, par exemple en s'insérant entre deux spires. Les paliers 312 et 323 définissent un axe 33 de basculement pour le levier 32. Le verrou 34 qui associe le levier 32 et le connecteur 25 comprend un mentonnet 341 et un loquet 342. Le mentonnet 341 est, par exemple, un rebord extérieur du socle 251 du connecteur 25 Le loquet 342 est formé d'un crochet 3421 avec un biseau extérieur destiné à coopérer avec le mentonnet 341 et d'une lame 3422 flexible reliée au levier 321 Cela apparaît clairement en particulier sur la Figure 3. La sollicitation élastique 35 tend normale- ment à ouvrir le verrou 34, c'est-à-dire tend à séparer le loquet 342 du mentonnet 341 Cette sollicitation élastique 35 est assurée par exemple par un ressort à boudin avec des spires 351 destinées à reposer dans les paliers 312, 323 et avec des branches 352 qui se prolon- gent, chacune, par un brin 353 coudé destiné à reposer dans une encoche 3124, 3224. L'embase 31 et le levier 32 sont par exemple faits en matière synthétique moulée et le ressort à boudin est par exemple fait en corde à piano. L'ensemble des constituants du dispositif selon l'invention sont réunis, montés et assemblés comme cela ressort clairement de l'examen des figures du dessin En particulier, on voit que le montage du levier 32 et du ressort à boudin sur l'embase 31 est d'un type similaire à celui d'une pince à linge. A l'état initial, le dispositif selon l'invention, est placé dans une position o le curseur C du potentiomètre occupe une situation médiane par rapport à sa course totale On fixe alors le boîtier 20 sur le support S de manière que la contre-came-coulisseau soit à l'aplomb de l'ouverture O Le dispositif occupe alors la position dans laquelle il est dessiné sur la Figure 4 On voit que le loquet 342 du verrou 34 est accroché sur son mentonnet 341 On agit alors sur le volant de manière à donner aux roues directrices du véhicule une orientation qui correspond à celle de la ligne droite. On introduit alors une fiche F amovible du connecteur 25 sur le socle 251 pour assurer la continuité électrique des circuits non représentés à l'aide des contacts 252 et de contacts complémentaires de la fiche qui s'y accouplent Comme on le voit, la paroi a de la fiche F à proximité de sa fin de course d'introduction rencontre le biseau du crochet 3421 du loquet 342 et déloge le crochet du mentonnet Le levier 32 est libéré et bascule sous l'action de la sollicitation élastique de manière que la dent 3211 soit chassée en direction de là came 10. Deux situations peuvent se rencontrer O la dent 3211 est effectivement en regard ou pratiquement tel de l'intervalle entre deux spires 351 successives et le coulisseau-contre-came 30 est réellement mis en prise avec la came 10 O bien la dent rencontre et bute contre une spire 351 et alors à la première rotation de l'arbre entraînant la came 10, dans un sens ou dans l'autre, la spire gênante se déplace et la dent 3211 vient se loger spontanément et automatiquement entre deux spires successives, comme précédemment indiqué. On voit donc tous les avantages apportés par le dispositif selon l'invention puisque sa mise en oeuvre est automatique au moment du raccordement électrique sans qu'il y ait lieu de se livrer à des tatonnements fasti- dieux et délicats. Il est clair que ce dispositif trouve des applications dans d'autres domaines que celui des véhicules automobiles terrestres. REVENDICATIONS 1 Dispositif potentiométrique de captage de la rotation d'un arbre relativement au support qui le porte, qui est caractérisé en ce qu'il comprend une came ( 10) hélicoïdale associée à l'arbre pour en être solidaire en rotation, un boîtier ( 20) avec des moyens de fixation ( 21) pour l'assujettir au support, avec un logement ( 22) destiné à recevoir le corps de résistance d'un potentiomètre, avec un passage ( 23) destiné à recevoir le curseur mobile du potentiomètre, avec des moyens de guidage ( 24) en translation et avec un connec- teur électrique ( 25), un coulisseau-contre-came ( 30) avec une embase ( 31) destinée à coopérer avec les moyens de guidage ( 24) et à recevoir le curseur du potentiomètre qu'il entraîne, avec un levier ( 32) monté basculant sur l'embase ( 31) et coopérant avec la came ( 10), avec un axe ( 33) définissant le basculement du levier ( 32) sur l'embase ( 31), avec un verrou ( 34) associant le levier ( 32) et le connecteur ( 25) et avec une sollicitation élastique ( 35) tendant normalement à ouvrir le verrou ( 34). 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de guidage ( 24) com- prennent au moins une rainure ( 241) et au moins une languette ( 242) engagées l'une avec l'autre qui sont portées l'une par le boîtier ( 20) et l'autre par l'embase ( 31). 3 Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le verrou ( 34) comprend un menton- net ( 341) associé au connecteur ( 25) et un loquet ( 342) associé au levier ( 32). 4 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le mentonnet ( 341) est formé d'un rebord du connecteur ( 25) et en ce que le loquet ( 342) est formé d'un crochet ( 3421) destiné à coopérer avec le mentonnet ( 341) et d'une lame ( 3422) flexible reliée au levier ( 32). Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l'embase ( 31) comprend un talon ( 311) qui porte ces languettes ( 242) et qui est destiné à recevoir le curseur, et un palier ( 312) pour recevoir l'axe ( 33), et en ce que le levier ( 32) comprend deux bras ( 321, 322) et un palier ( 323) séparant ces bras ( 321, 322) et destiné à recevoir l'axe ( 33). 6 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que chacun des paliers ( 312, 323) est fait d'une empreinte en forme de demi- cylindre ( 3121, 3231). 7 Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le palier ( 312) de l'embase est muni d'une patte ( 3123) et d'une encoche ( 3124) et en ce que le palier ( 323) du levier ( 32) est muni d'une patte ( 3223) et d'une encoche ( 3224) portées par un bras ( 322) de celui-ci ( 32). 8 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que la solli- citation élastique ( 35) est exercée par un ressort à boudin avec des spires ( 351) destinées à reposer dans les paliers ( 312, 323) et avec des branches ( 352) qui se prolongent chacune par un brin ( 353) coudé destiné à reposer dans une encoche ( 3124, 3224). 9 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que l'un ( 321) des bras ( 321, 322) est muni d'une dent ( 3211) destinée à suivre la came ( 10). Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la came ( 10) est un ressort à boudin fixé à l'arbre. 11 Dispositif selon l'une quelconque des il revendications 3 à 10, caractérisé en ce que le con- necteur ( 25) comprend un socle ( 251) solidaire du boîtier ( 10) et en ce que le mentonnet ( 341) est un rebord extérieur du socle ( 251). 12 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le boîtier ( 20) est constitué de deux demi-coquilles ( 200) réunies par des moyens de liaison ( 201), et en ce que l'une de ces demi-coquilles ( 200) porte le connecteur ( 25). 13 Application d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que l'arbre et son support font partie d'une colonne de direction d'automobile.