Brevet FR2690285A1 — publié le 19931022

La présente invention concerne le domaine des dispositifs de connexion électrique entre deux pièces susceptibles de rotation relative. La présente invention trouve notamment, mais non exclusivement, application à la transmission d'au moins un signal électrique entre la colonne de direction et le volant d'un véhicule automobile. Dans le cadre de cette application particulière le dispositif de connexion électrique conforme à la présente invention permet par exemple d'assurer une liaison électrique entre un commutateur de commande de différentes fonctions, placé sur le volant, et les récepteurs des organes à commander, quelle que soit la position angulaire du volant. Dans les véhicules automobiles actuels, le conducteur dispose d'un nombre de plus en plus grand d'appareils électriques ou électroniques (ordinateur de bord, auto-radio, limiteur de vitesse, sac gonflable, etc...) dont les commandes, s'ajoutant aux dispositifs classiques, (indicateur de direction, éclairage, essuieglace...) sont disposées sur le tableau de bord et autour du volant. La manoeuvre de l'ensemble de ces commandes n'est pas toujours aisée, notamment pendant la marche du véhicule et peut même alors se révéler dangereuse. Afin de rassembler l'ensemble des fonctions précitées sur le volant, à proximité de la main du conducteur, on a proposé dans les documents FR-A-2612851, EP-A-150644 et US-A-4850881, un dispositif de connexion électrique dont la structure générale est schématisée sur la figure 1 annexée et qui comprend essentiellement - une douille 10 conçue pour être fixée sur le tube de la colonne de direction, - une première série d'anneaux électriquement conducteurs 20 rendus solidaires à rotation avec la douille 10, - une embase 30 conçue pour être entrainée par le volant, - une deuxième série d'anneaux électriquement conducteurs 40 rendus solidaires à rotation avec l'embase 30, et reposant respectivement sur un anneau 20 adjacent de la première série, - des intercalaires 50 en matériau électriquement isolant placés respectivement entre chaque paire de premier anneau 20 et deuxième anneau 40 respectivement associés, - des moyens 60 adaptés pour exercer une sollicitation axiale sur l'empilement de premiers et deuxièmes anneaux 20, 40 afin de maintenir un contact permanent entre ceux-ci et - des fils de sortie soudés respectivement sur les différents anneaux 20 et 40. Sur le figure 1 annexée on a représenté uniquement les fils de sortie 24 soudés sur les anneaux 20 en 26. Les moyens de sollicitation axiale 60 sont généralement formés d'une bague 62 placée à l'extrémité de l'empilement d'anneaux précités et d'un ensemble de ressorts 64 hélicoïdaux orientés axialement et équirépartis autour de l'axe du dispositif. En variante, les moyens de sollicitation axiale 60 peuvent être formés par une rondelle élastique placée à une extrémité de l'empilement d'anneaux 20, 40 comme celà est décrit dans le document EP-A-150644. D'autres dispositifs de connexion électrique de structure généralement similaire sont décrits dans les documents US-A-2319443, DE-A-1102848 et US-A-3544949. Tous ces dispositifs de connexion électrique ont déjà rendu de grands services. Toutefois ils ne donnent pas totalement satisfaction. Le but principal de la présente invention est de perfectionner les dispositifs de connexion électrique du type décrit précédemment. Un but important de la présente invention est. de permettre de réduire le coût des dispositifs de connexion électrique connus précités. Ce but est atteint selon la présente invention grâce à un dispositif de connexion électrique du type connu comprenant - une douille conçue pour être fixée sur le tube de la colonne de direction, - une première série d'anneaux électriquement conducteurs rendus solidaires à rotation avec la douille, - une embase conçue pour être entrainée par le volant, - une deuxième série d'anneaux électriquement conducteurs rendus solidaires à rotation avec l'embase, et reposant respectivement sur un anneau adjacent de la première série, - au moins un intercalaire en matériau électriquement isolant placé respectivement entre chaque paire de premier anneau et deuxième anneau respectivement associés, - des moyens adaptés pour exercer une sollicitation axiale sur l'empilement de premiers et deuxièmes anneaux afin de maintenir un contact permanent entre ceux-ci et - des connexions de sortie liées respectivement aux différents anneaux caractérisé par le fait que - l'intercalaire est formé d'un flasque rigide solidaire de la douille, - les différents anneaux de la première série et de la deuxième série sont répartis en deux sous ensembles placés respectivement de part et d'autre dudit flasque et - les moyens adaptés pour exercer une sollicitation axiale sur l'empilement d'anneaux sont formés par les anneaux de l'une des deux séries. Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, l'embase est formée de deux coquilles encadrant l'empilement de premiers et deuxièmes anneaux et susceptibles de translation et de rotation par rapport à la douille. Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, les moyens adaptés pour exercer une sollicitation axiale sur l'empilement d'anneaux sont formés par des anneaux comprenant des portions élastiques inclinées sur l'axe du dispositif. D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaitront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemple non limitatif sur lesquels - la figure 1 précédemment décrite représente une vue en perspective éclatée d'un dispositif de connexion électrique conforme à l'état de la technique, et - la figure 2 représente une vue en perspective éclatée d'un dispositif de connnexion éléctrique conforme à la présente invention. Le dispositif de connexion électrique conforme à la présente invention représenté sur la figure 2 annexée comprend - une douille 100 adaptée pour être fixée sur le tube de la colonne de direction d'un véhicule automobile, - deux anneaux 200 identiques entre eux, électriquement conducteurs, d'une première série, rendus solidaires à rotation avec la douille 100, - une embase 300 conçue pour être entrainée par le volant, - deux anneaux 400 identiques entre eux, électriquement conducteurs, d'une deuxième série, rendus solidaires à rotation avec l'embase 300, et reposant respectivement sur un anneau adjacent 200 de la première série, - deux connexions de sortie 270,280 liées respectivement aux deux anneaux 200 et - deux connexions de sortie 470, 480 liées respectivement aux deux anneaux 400. Le dispositif est centré sur un axe de rotation référencé 0-0. La douille 100 est réalisée de préférence par moulage d'une pièce en matériau thermoplastique. Elle comprend un manchon 102 cylindrique de révolution centré sur l'axe 0-0. Ce manchon 102 est muni de moyens conçus pour permettre de fixer la douille 100 sur le tube de la colonne de direction d'un véhicule automobile, par exemple de pattes 104 à oeillet, en saillie radialement sur la surface externe du manchon 102, comme représenté sur la figure 1, ou encore de tous moyens équivalents. Sur sa surface interne 106 le manchon 102 est pourvu d'un flasque 108 en forme de couronne plane centrée sur l'axe O-O. L'épaisseur du flasque 108 est suffisante pour assurer une bonne rigidité à celui-ci. Les anneaux 200 sont adaptés pour assurer eux mêmes la sollicitation axiale requise sur l'empilement d'anneaux 200 et 400. A cette fin les anneaux 200 comprennent des portions élastiques 230 inclinées sur l'axe O-O du dispositif. Plus précisément, selon le mode de réalisation particulier représenté sur la figure 1 annexée, chaque anneau 200 comprend huit portions distinctes - deux secteurs de couronnes 210, plans, diamétralement opposés par rapport à l'axe O-O, orientés perpendiculairement à celui-ci, et coplanaires entre eux - deux autres secteurs de couronnes 220, plans, diamétralement opposés par rapport à l'axe O-O, orientés perpendiculairement à celui-ci, coplanaires entre eux, mais décalés axialement par rapport aux deux secteurs 210 précités et placés à 900 des secteurs 210 par rapport à l'axe O-O, ainsi que - quatre branches de liaisons élastiques 230, inclinées par rapport à l'axe O-O et qui relient deux à deux l'une des extrémités d'un secteur de couronne 210 à lune des extrémités d'un secteur de couronne 220. Les anneaux 200 sont réalisés en matériau élastique électriquement conducteur, par exemple du bronze au béryllium. Ces deux anneaux 200 sont placés respectivement de part et d'autre du flasque 108 de la douille 100. Ainsi le flasque 108 sert d'intercalaire électriquement isolant entre les deux anneaux 200. Plus précisément les secteurs de couronne 220 sont placés adjacents au flasque 108. A ce niveau il est prévu des moyens définissant une liaison à rotation entre les anneaux 200 et la douille 100. Ces moyens de liaison peuvent être formés de tous moyens appropriés connus de l'homme de l'art. De préférence, comme représenté sur la figure 1 annexée, ces moyens de fixation sont formés de pions 110 venus de moulage sur le flasque 108 et d'orifices complémentaires 222 formés sur les secteurs de couronne 220. Les pions 110 sont orientés axialement, c'est à dire parallèlement à l'axe o-o. Ainsi les pions 110 sont engagés dans les orifices 222. Le cas échéant les anneaux 200 peuvent être verrouillés sur les pions 110 par exemple par collage, écrasement ou bouterollage des pions 110, soudure aux ultrasons ou tout autre moyen équivalent. Les secteurs de couronne 210 sont munis de préférence chacun d'une saillie 212 sur leur surface dirigée à l'opposée du flasque 108 et destinée à reposer sur un anneau 400 afin d'améliorer le contact électrique entre les anneaux 200 et les anneaux 400. Ces saillies peuvent être formées de tous moyens appropriés. Il peut s'agir de grains de contact par exemple en argent fixés sur les couronnes 210. De préférence il s'agit cependant d'un simple embouti formé à mi-longueur des secteurs de couronne 210. Par ailleurs il est prévu des moyens permettant de raccorder les anneaux 200 aux conducteurs 270 et 280 respectivement. Ces moyens peuvent faire l'objet de nombreuses variantes de réalisation. I1 s'agit de préférence d'une patte 250 en saillie radialement vers l'extérieur à partir d'un secteur de couronne 220 et sur laquelle est soudée une extrémité d'un fil 270 ou 280 respectivement, comme représenté sur la figure 1. On notera que la zone de liaison par soudure entre les anneaux 200 et les fils 270 et 280 étant placée en dehors des branches de sollicitation élastiques 230, les soudures ainsi définies ne perturbent pas la sollicitation élastique exercée sur l'empilement d'anneaux. Les anneaux 400 sont réalisés en matériau électriquement conducteur, par exemple en cuivre ou en bronze. Ils sont formés chacun d'une couronne plane centrée sur l'axe O-O et orientée perpendiculairement à celui-ci. L'épaisseur des anneaux 400 est telle que ceux-ci présentent une rigidité nettement supérieure à celle des anneaux 200. Les deux anneaux 400 sont placés respectivement de part et d'autre des anneaux 200. Ainsi les deux anneaux 200 sont respectivement intercalés entre le flasque 108 et les deux anneaux 400. De préférence les conducteurs 470 et 480 sont formés de lames pliées comme représenté sur la figure 1. Il est prévu des moyens permettant de raccorder les anneaux 400 aux conducteurs 470 et 480 respectivement. Ces moyens peuvent faire l'objet de nombreuses variantes de réalisation. De préférence l'un des conducteurs 470 est formé d'une lame comprenant deux ailes orthogonales 472 et 474. L'aile 472 est orientée parallèlement à l'axe O-O. Elle est placée dans un boitier de connecteur 302 porté par l'embase 300 comme on le précisera par la suite. L'aile 474 est orientée essentiellement perpendiculairement à l'axe O-O. Elle peut d'ailleurs elle même être pliée dans ce plan. L'aile 474 repose sur la surface externe d'un anneau 400 et est soudée de préférence sur celui-ci. Le second conducteur 480 est formé d'une lame comprenant trois ailes orthogonales entre elles 482, 484 et 486. L'aile 482 est orientée parallèlement à l'axe O-O. Elle est placée dans le boitier de connecteur 302 précité porté par l'embase 300. L'aile 484 est orientée essentiellement perpendiculairement à l'axe O-O. Elle est de préférence inclinée dans ce plan. L'aile 484 se prolonge par l'aile 486 orientée parallèlement à l'axe O-O à l'opposé de l'aile 482. La géométrie de la lame 480 est telle que celle-ci traverse les anneaux 200, 400 et le flasque 108 sans interférer avec ceux-ci. Toutefois le second anneau 400 placé sur le côté du flasque 108 opposé à l'aile 484 comprend de préférence une patte à oeillet 402 dans laquelle peut être engagée et soudée l'extrémité de l'aile 486. L'embase 300 est susceptible de rotation autour de l'axe O-O par rapport à la douille 100. L'embase 300 est formée de deux coquilles 310 et 340 encadrant l'empilement d'anneaux 200 et 400 et susceptibles de translation et de rotation selon l'axe O-O par rapport à la douille 100. Les deux coquilles 310 et 340 sont formées de préférence par moulage de matière thermoplastique. La coquille 310 est formée avantageusement d'une bague plane orthogonale à l'axe O-O. La bague 310 est placée sur une extrémité de l'empilement d'anneaux 200 et 400, soit en l'espèce sur l'extrémité adjacente aux lames de contact 470 et 480. La bague 310 est munie sur sa surface externe 311 de moyens permettant d'entrainer cette bague 310 sur le volant du véhicule automobile. Ces moyens peuvent faire l'objet de nombreux modes de réalisation. I1 peut s'agir par exemple de doigts 312 venus de moulage sur la surface externe 311 de la bague 310. De préférence le boitier de connecteur 302 précité recevant les lames de connexion 482 et 484 est venu de moulage avec la bague 310. La coquille 340 est placée sur la seconde extrémité de l'empilement d'anneaux 200 et 400, soit à l'opposé de la bague 310. Elle comprend un fourreau 342 cylindrique de révolution autour de l'axe O-O. Ce fourreau 342 possède un faible diamètre, inférieur au diamètre interne du flasque 108 et au diamètre interne des anneaux 200, de sorte que le fourreau peut être engagé libre de rotation à l'intérieur des anneaux 200 et du flasque 108. Le fourreau 342 est muni sur sa bordure périphérique axiale adjacente à la bague 310, de languettes élastiques à dentures 344 adaptées pour être encliquetées sur la périphérie interne 314 de la bague 310. Plus précisément de préférence, les languettes 344 sont adaptées pour être engagées dans des rainures axiales 316 formées sur ladite périphérie interne 314 de la bague 310. Ainsi l'engagement des languettes 344 sur la bague 310 permet d'immobiliser à rotation relative les deux coquilles 310 et 340 de l'embase 300. Par ailleurs cet engagement des dents des languettes 344 sur la bague 310 permet d'immobiliser à translation relative les deux coquilles 310 et 340 malgré la sollicitation axiale en écartement exercée par les anneaux élastique 200. De plus le fourreau 342 est muni sur sa surface externe et à son extrémité axiale opposée à la bague 310, d'une collerette 346 en forme de couronne plane centrée sur l'axe O-O et perpendiculaire à celui-ci. Cette collerette 346 sert d'appui à l'un des anneaux 400. Il est également prévu des moyens permettant d'immobiliser les anneaux 400 à rotation sur la coquille 340. Ces moyens d'immobilisation peuvent faire l'objet de nombreux modes de réalisation. Par exemple on peut prévoir des pattes en saillie radialement sur chaque anneau 400, de préférence sur la périphérie externe de chaque anneau 400, et engagées dans des logements complémentaires prévus respectivement sur les deux coquilles 310 et 340. Toutefois de préférence dans le cadre de la présente invention, l'immobilisation des anneaux 400 par rapport aux coquilles 310 et 340 est obtenue par surmoulage des coquilles 310 et 340 en matériau thermoplastique, respectivement sur les deux anneaux 400. Les deux fils 270 et 280 reliés respectivement aux anneaux 200 peuvent être munis respectivement de fiches 272, 282 placées dans un boitier de connecteur 290 à leur extrémité opposée au dispositif de connexion. Pour assembler le dispositif de connexion qui vient d'être décrit on procède essentiellement comme suit. Les fils de liaison 270' et 280 sont soudés respectivement sur les pattes 250 des anneaux 200, la lame 470 est soudée sur une couronne 400 et l'autre lame 480 est soudée sur la patte 402 de l'autre couronne 400. Les coquilles 310 et 340 sont surmoulées sur les anneaux 400 et les lames 470 et 480 associées. Un anneau 200 puis l'anneau 400 sur lequel est surmoulée la bague 310, sont placés dans la douille 100 sur un premier côté du flasque 108, tandis que l'autre anneau 200 puis l'autre anneau 400 sur lequel est surmoulée la coquille 340, sont placés dans la douille 100 sur l'autre côté du flasque 108. Les deux coquilles 310 et 340 sont alors rapprochées axialement pour engager les languettes élastiques 344 sur la bague 310. Le systéme est alors prêt à l'emploi. Une première paire d'anneaux 200 et 400 est maintenue entre le flasque 108 et la bague 310, tandis que l'autre paire d'anneaux 200 et 400 est maintenue entre le flasque 108 et la bague 310. L'embase 300 formée par les deux coquilles 310 et 340, ainsi que les anneaux 400 associés, sont libres de rotation autour de l'axe O-O par rapport à la douille 100 et aux anneaux 200. De ce fait les lames 470 et 480 sont reliées respectivement aux fils 270 et 280 par l'intermédiaire des paires d'anneaux 200 et 400 associés, quelle que soit la position angulaire de l'embase par rapport à la douille 100. On notera que le dispositif conforme à la présente invention est de structure et de montage simples. I1 comprend un nombre de pièces plus faible que les dispositifs connus de l'état de la technique, notamment en raison de l'intégration des moyens de sollicitation élastique dans les anneaux 200. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit, mais s'étend à toutes variantes conformes à son esprit. Ainsi on peut prévoir de remplacer les anneaux 200 représentés sur la figure 2 annexée par des structures en hélice en matériau éléctriquement conducteur, fixées d'un côté sur le flasque 108 et reposant de l'autre côté sur l'anneau 400 respectivement adjacent. Par ailleurs bien que selon le mode de réalisation préférentiel représenté sur la figure 2 annexée, chaque sous ensemble disposé respectivement de chaque côté du flasque 108 comprenne un seul anneau 200 et un seul anneau 400, on peut envisager en fonction de la nature et du nombre des signaux électriques à transmettre d'équiper chacun de ces sous ensembles d'un nombre plus important d'anneaux. Bien entendu le nombre de premiers anneaux 200 doit rester identique au nombre de deuxièmes anneaux 400. I1 y a lieu de plus à veiller à placer un intercalaire en matériau électriquement isolant entre chaque paire d'anneaux 200, 400 ainsi formée. REVENDICATIONS 1. Dispositif de connexion électrique entre deux pièces susceptibles de rotation relative, notamment entre la colonne de direction et le volant d'un véhicule automobile, du type connu comprenant - une douille (100) conçue pour être fixée sur le tube de la colonne de direction, - une première série d'anneaux (200) électriquement conducteurs rendus solidaires à rotation avec la douille (100), - une embase (300) conçue pour être entrainée par le volant, - une deuxième série d'anneaux (400) électriquement conducteurs rendus solidaires à rotation avec l'embase (300), et reposant respectivement sur un anneau adjacent (200) de la première série, - au moins un intercalaire (108) en matériau électriquement isolant placé respectivement entre chaque paire de premier anneau (200) et deuxième anneau (400) respectivement associés, - des moyens (200) adaptés pour exercer une sollicitation axiale sur l'empilement de premiers (200) et deuxièmes (400) anneaux afin de maintenir un contact permanent entre ceux-ci et - des connexions de sortie (270, 280, 470, 480) liées respectivement aux différents anneaux (200, 400) caractérisé par le fait que - l'intercalaire est formé d'un flasque rigide (108) solidaire de la douille (100), - les différents anneaux de la première série (200) et de la deuxième série (400) sont répartis en deux sous ensembles placés respectivement de part et d'autre dudit flasque (108) et - les moyens adaptés pour exercer une sollicitation axiale sur l'empilement d'anneaux (200, 400) sont formés par les anneaux (200) de l'une des deux séries. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'embase (300) est formée de deux coquilles (310, 340) encadrant l'empilement de premiers et deuxièmes anneaux (200, 400) et susceptibles de translation et de rotation par rapport à la douille (100). 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé par le fait que les moyens adaptés pour exercer une sollicitation axiale sur l'empilement d'anneaux (200, 400) sont formés par des anneaux (200) comprenant des portions élastiques (230) inclinées sur l'axe (O-O) du dispositif. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé par le fait que chacun des deux sous ensembles comprend un seul anneau (200) de la première série et un seul anneau (400) de la seconde série. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé par le fait qu'il comprend - une douille (100) adaptée pour être fixée sur le tube de la colonne de direction d'un véhicule automobile, - deux anneaux (200) identiques entre eux, électriquement conducteurs, d'une première série, rendus solidaires à rotation avec la douille (100), - une embase (300) conçue pour être entrainée par le volant, - deux anneaux (400) identiques entre eux, électriquement conducteurs, d'une deuxième série, rendus solidaires à rotation avec l'embase (300), et reposant respectivement sur un anneau adjacent (200) de la première série, - deux connexions de sortie (270,280) liées respectivement aux deux anneaux (200) de la première série et - deux connexions de sortie (470, 480) liées respectivement aux deux anneaux (400) de la deuxième série. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé par le fait que chaque anneau élastique (200) comprend des portions élastiques (230) inclinées sur l'axe du dispositif. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé par le fait que chaque anneau élastique (200) comprend huit portions distinctes - deux secteurs de couronnes (210), plans, diamétralement opposés par rapport à l'axe (O-O) du dispositif, orientés perpendiculairement à celui-ci, et coplanaires entre eux, - deux autres secteurs de couronnes (220), plans, diamétralement opposés par rapport à l'axe (O-O) du dispositif, orientés perpendiculairement à celui-ci, coplanaires entre eux, mais décalés axialement par rapport aux deux secteurs (210) précités et placés à 900 de ces secteurs (210) par rapport à l'axe (O-O), ainsi que - quatre branches de liaisons élastiques (230), inclinées par rapport à l'axe (O-O) et qui relient deux à deux l'une des extrémités d'un secteur de couronne (210) cité en premier à l'une des extrémités d'un secteur de couronne (220) cité en second. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé par le fait que l'un au moins des anneaux (200, 400) est muni d'une saillie (212) formée de préférence par emboutissage, destinée à reposer sur l'anneau adjacent. 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisé par le fait que les anneaux (200) liés à la douille (100) sont munis de pattes (250) en saillie radialement vers l'extérieur pour permettre le raccordement des fils de liaison (270, 280) associés. 10. Dispositif selon la revendication 9 caractérisé par le fait que les pattes (250) en saillie sont prévues en dehors des zones élastiques. 11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10 caractérisé par le fait que les connexions (470, 480) reliées aux anneaux mobiles (400) solidaires de l'embase (300) sont formés de lames pliées (470, 480) 12. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 11 caractérisé par le fait que l'une au moins des deux coquilles (310, 340) composant l'embase (300) comprend des languettes élastiques (344) adaptées pour être engagées sur l'autre coquille. 13. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 12 caractérisé par le fait que chacune des deux coquilles (310, 340) composant l'embase (300) est surmoulé sur un anneau (400) associé adjacent. 14. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 13 caractérisé par le fait que l'un des anneaux (200) a la forme d'une hélice élastique. 15. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que chaque sous ensemble comprend plusieurs premiers anneaux (200) et plusieurs deuxièmes anneaux (400).