Brevet FR2731299A1 — publié le 19960906

La présente invention concerne le domaine des contacteurs électriques tournants. Plus précisément, la présente invention concerne les contacteurs du type comprenant: - un premier élément de boîtier fixe, - un second élément de boîtier mobile à rotation par rapport au premier élément de boîtier fixe, et - un organe conducteur électrique souple placé entre l'élément fixe et l'élément mobile du boîtier et relié à ceux-ci. La présente invention trouve notamment, mais non exclusivement, application à la transmission de signaux électriques entre des moyens liés au volant d'un véhicule automobile, par exemple un système de gonflage de sac de protection type airbag et des moyens de commande indépendants du volant liés à la colonne de direction. De nombreux contacteurs électriques tournants du type rappelé ci-dessus ont déjà été proposés. On peut trouver par exemple un descriptif général de ces contacteurs dans les documents GB-A-869275, GB-A-2216476, US-A-3525536, FR-A-2494922, FR-A-2667457, US-A-4789342, US-A-4540223, FR-A-2667458, FR-A-2667456, FR-A-2477789, DEA-751684, FR-A-2249458, GB-A-2164506, CH-A-167629, US-A-4422699, US-A-4836795, DE-A-3041258, US-A-4451105, USA-3525536, US-A-4722690, US-A4875860. On a décrit dans les documents FR-A-2665805 et US-A-5046951 des contacteurs électriques tournants du type précité comprenant un premier élément de boîtier fixe, un second élément de boîtier mobile à rotation et un organe conducteur souple, qui comprennent en outre un élément intermédiaire, placé entre le premier élément de boîtier fixe et le second élément de boîtier mobile à rotation, dans lesquels l'élément intermédiaire est entraîné en rotation en synchronisme avec le second élément de boîtier mobile à rotation avec un rapport prédéterminé de réduction de vitesse, par l'intermédiaire d'au moins un pignon moteur en prise entre les deux éléments de boîtier fixe et mobile à rotation, et l'organe conducteur souple est disposé en boucle sur cet élément intermédiaire. On a décrit dans les documents US-A-4540223 et US-A-3763455 d'autres contacteurs électriques tournants dans lesquels un élément intermédiaire, placé entre les deux éléments de boîtier fixe et mobile en rotation, et sur lequel l'organe conducteur souple est disposé en boucle, est prévu librement mobile par rapport aux deux éléments de boîtier fixe et mobile en rotation et l'organe conducteur souple déplace ledit élément intermédiaire. La présente invention a maintenant pour but de perfectionner les contacteurs électriques tournants connus. Ce but est atteint selon la présente invention grâce à un contacteur du type connu comprenant deux éléments de boîtier susceptibles de rotation relative, un organe conducteur souple placé entre ces deux éléments, un élément intermédiaire, placé entre les deux éléments de boîtier, librement mobile par rapport à ceux-ci, et l'organe conducteur souple est incurvé en boucle sur l'élément intermédiaire, caractérisé par le fait que l'élément intermédiaire défini une chambre auxiliaire, entre lui-même et l'un des éléments de boîtier, adaptée pour recevoir un nombre variable de spires de l'organe conducteur souple correspondant à une longueur sensiblement constante de cet organe, selon que ces spires sont plaquées contre ledit élément intermédiaire ou ledit élément de boîtier associé définissant la chambre auxiliaire, lors d'un déplacement relatif à rotation des deux éléments de boîtier sans rotation relative sensible entre ledit élément intermédiaire et l'autre élément de boîtier. Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, la chambre auxiliaire est une chambre interne à l'élément intermédiaire définie entre l'élément intermédiaire et un élément central composant l'un des deux éléments de boitier. Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, la chambre auxiliaire est définie entre l'élément intermédiaire et l'élément de boîtier mobile à rotation. D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemple non limitatif et sur lesquels - la figure 1 représente une vue schématique en coupe transversale d'un contacteur électrique tournant conforme à la présente invention, et - les figures 2 et 3 représentent des vues en coupe transversale similaire du même contacteur, dans des positions relatives différentes des deux éléments de base composant le boîtier. On a représenté sur les figures annexées, un contacteur électrique tournant comprenant principalement un premier élément de boîtier fixe 100, un second élément de boîtier mobile à rotation 200, un organe électriquement conducteur 300 et un élément intermédiaire 400. Selon la représentation particulière et non limitative donnée sur les figures annexées, le premier élément de boîtier fixe 100 défini une cage cylindrique externe, tandis que le second élément de boîtier mobile à rotation 200 définit une cage cylindrique centrale. Cependant, cette disposition peut être inversée en ce sens que l'élément de boîtier fixe pourrait être central tandis que l'élément mobile définirait une cage externe. Pour le reste, les éléments de boîtier fixe et mobile 100, 200 peuvent faire l'objet de nombreux modes de réalisation, notamment quant à la structure définissant le logement de réception de l'organe conducteur 300, à leur mode de fixation respectif et à leur mode de liaison électrique avec les extrémités de l'organe conducteur 300, ou encore de réception en traversée des extrémités de ce conducteur 300. Pour cette raison, la structure particulière des éléments de boîtier 100, 200 ne sera pas décrite dans le détail par la suite. L'organe conducteur électrique souple 300 peut également faire l'objet de nombreux modes de réalisation. De façon connue en soi, il peut s'agir par exemple d'un faisceau de fils électriquement conducteurs isolés entre eux, ou encore de préférence d'un circuit imprimé ou d'un film plastique souple pourvu de plusieurs pistes métallisées parallèles. Les extrémités du conducteur souple 300 sont reliées respectivement à des contacts électriques placés dans des corps de connecteur prévus sur les éléments de boîtier 100, 200, ou encore les extrémités du conducteur souple 300 traversent et sont supportées par ces éléments de boîtier 100, 200 pour être reliées à des organes périphériques externes tels que par exemple un système de gonflage de sac de protection type airbag et des moyens de commande d'un tel système. Sur les figures annexées, l'axe de rotation relatif des éléments de boîtier 100, 200 est référencé ao. L'élément intermédiaire 400 est placé entre les éléments de boîtier 100, 200. L'élément intermédiaire 400 est librement mobile par rapport aux éléments de boîtier 100, 200, c'est-à-dire que contrairement à certains contacteurs proposés antérieurement, tels que décrits par exemple dans les documents FR-A-2665805 et US-A-5046951, l'élément intermédiaire 400 n'est pas relié aux éléments de boîtier 100, 200 par au moins un pignon moteur définissant un rapport prédéterminé et imposé de déplacement entre l'élément intermédiaire 400 et lesdits éléments de boîtier 100, 200. En d'autres termes, L'élément intermédiaire 400 est simplement guidé à rotation autour de l'axe O-O précité, entre les éléments de boîtier 100 et 200. Comme on le voit sur les figures annexées, l'élément intermédiaire 400 défini en combinaison avec l'élément de boîtier central 200, une chambre auxiliaire 402. Selon l'invention, cette chambre 402 est adaptée pour recevoir un nombre variable de spires de l'organe conducteur 300 correspondant à une longueur sensiblement constante de cet organe, selon que ces spires sont plaquées contre ledit élément intermédiaire, comme représenté sur la figure 2, ou contre l'élément de boîtier associé 200 définissant la chambre auxiliaire, comme représenté sur la figure 1, lors d'un déplacement relatif par rotation des deux éléments de boîtier 100, 200, sans rotation relative sensible entre ledit élément intermédiaire 400 et l'autre élément de boîtier 100. Par ailleurs, comme on le voit sur les figures annexées, selon l'invention, l'organe conducteur souple 300 est incurvé en boucle sur l'élément intermédiaire 400. De ce fait, les sens d'enroulement de l'organe conducteur 300 dans la chambre auxiliaire 402 (sens des aiguilles d'une montre vers le centre de rotation O-O) est inverse du sens d'enroulement du même organe conducteur 300 sur l'extérieur de l'organe intermédiaire 400 (sens des aiguilles d'une montre en éloignement du centre de rotation CkO). Plus précisément, selon le mode de réalisation préférentiel de l'invention représenté sur les figures annexées, la chambre auxiliaire 402 présente une section droite en forme générale de croissant. A cette fin, L'élément intermédiaire 400 est défini principalement par deux parois cylindriques 410, 420, de rayon différent. La paroi cylindrique externe 410 est centrée sur l'axe de rotation 0-0. En revanche, la paroi cylindrique interne 420 de rayon inférieur est excentrée par rapport à l'axe de rotation 0-0. Les deux parois 410, 420 se raccordent tangentiellement. La chambre auxiliaire 402 est définie entre la paroi cylindrique interne 420 et le rotor cylindrique de l'élément de boîtier 200. Dans sa zone 430 diamétralement opposée à la zone 422 de raccordement entre les parois 410, 420, L'élément intermédiaire 400 présente une ouverture 432 traversante, d'orientation générale radiale par rapport à l'axe de rotation 00. Plus précisément, cette ouverture 432 est de préférence incurvée, par exemple sous forme d'un secteur hémicylindrique, pour se raccorder tangentiellement respectivement sur la surface interne de la paroi 420 et sur la surface externe de la paroi 410. La forme incurvée de l'ouverture 432 dans laquelle est engagé l'organe conducteur 300 et au niveau de laquelle l'organe conducteur souple est incurvé en boucle comme indiqué précédemment, est conçue pour éviter de blesser ce conducteur 300. Le fonctionnement du contacteur qui vient d'être décrit est essentiellement le suivant. Lors d'une rotation de l'élément central de boîtier 200 (lié par exemple au volant du véhicule) dans le sens des aiguilles d'une montre, à partir de la position du contacteur représenté sur la figure 1, le ruban conducteur 300 quitte la chambre extérieure formée entre la surface extérieure de l'élément intermédiaire 400 et la surface interne de l'élément de boîtier 100, pour s'enrouler autour du diamètre extérieur de l'élément de boîtier 200. Pendant cette manoeuvre, le ruban conducteur 300 subit une contrainte au passage dans l'ouverture 432. L'élément intermédiaire 400 se trouve par conséquent entraîné en rotation par le ruban conducteur 300 concentriquement à l'axe 0-0. Lors d'une rotation en sens inverse, c'est-à-dire une rotation de l'élément de boîtier 200 en sens contraire des aiguilles d'une montre, le rayon de courbure de l'ouverture 432 génère une contrainte sur le ruban 300 qui nécessite un certain couple pour l'entraînement de l'élément intermédiaire 400. La partie libre du ruban 300 enroulée autour du diamètre extérieur de l'élément de boîtier 200 peut alors se dérouler vers la surface interne de l'élément intermédiaire 400, comme cela est schématisé sur la figure 2. Lorsqu'à partir de cette position illustrée sur la figure 2, l'élément de boîtier central 200 est à nouveau déplacé dans le sens des aiguilles d'une montre, le ruban conducteur 300 est à nouveau enroulé en spires de rayon inférieur sur la surface extérieure de l'élément de boîtier 200 comme représenté sur la figure 1. En revanche, lorsqu'à partir de la position représentée sur la figure 2 dans laquelle les spires du ruban logées dans la chambre auxiliaire 402 sont plaquées intégralement contre la surface interne de l'élément intermédiaire 400, la rotation de l'élément de boîtier 200 est poursuivie dans le sens contraire des aiguilles d'une montre, le ruban 300 est plaqué contre la surface concave 433 de l'ouverture 432. Le ruban conducteur 300 entraine alors l'élément intermédiaire 400 dans le sens contraire des aiguilles d'une montre, comme représenté sur la figure 3, et le ruban conducteur 300 quitte la chambre auxiliaire 402 et prend place entre la surface extérieure de l'élément intermédiaire 400 et la surface interne de l'élément de boîtier 100. Pendant cette manoeuvre, le ruban 300 subit de nouveau une contrainte dans l'ouverture 432, plus précisément sur la surface concave 433 de celle-ci. Dans le cadre de la présente invention, la chambre auxiliaire 402 est de préférence dimensionnée pour recevoir une longueur de ruban conducteur 300 correspondant à environ 80% des déplacements relatifs demandés à l'utilisation entre les éléments de boîtier 100, 200 sans entrainer de déplacement de l'élément intermédiaire 400. L'homme de l'art comprendra que le contacteur électrique tournant qui vient d'être décrit permet d'utiliser des longueurs de ruban raccourcies par rapport aux dispositifs antérieurement proposés. En effet, le contacteur électrique tournant permet d'utiliser le ruban 300 de longueur courte suivant deux configurations particulières en fonction des courses angulaires d'utilisation de l'appareil. La première configuration correspond à des débattements courts, typiquement une rotation relative entre les éléments de boîtier 100, 200 inférieure à un tour. Dans cette première configuration, le ruban est déroulé du diamètre extérieur de l'élément de boîtier central 200 vers la surface interne de l'élément intermédiaire 400 et vice versa comme représenté sur les figures 1 et 2. Du fait d'une utilisation restreinte de ce principe de desserrement et resserrement des spires dans une chambre, quant à la course angulaire requise, le contacteur électrique tournant ne requiert qu'une longueur réduite de ruban conducteur 300 par rapport à des dispositifs antérieurs qui demandent un tel desserrement et resserrement des spires du ruban 300 pour la totalité de la plage de rotation relative autorisée entre les éléments de boîtier 100 et 200. La deuxième configuration de fonctionnement du contacteur conforme à l'invention, correspond à un débattement entier, c'est-à-dire à une rotation relative entre les éléments de boîtier 100, 200 sur la plage maximale autorisée. Dans le cadre de cette configuration, on utilise le retournement du ruban 300 dans l'ouverture 432 de l'élément intermédiaire 400. Comme cela a été démontré antérieurement, ce retournement permet de limiter la longueur du ruban 300 par rapport aux contacteurs dans lesquels le ruban 300 est conformé en spirale unique sans retournement. La présente invention offre par conséquent de nombreux avantages par rapport aux contacteurs électriques tournants antérieurs connus. Elle permet notamment d'utiliser un ruban 300 de longueur raccourcie tout en limitant les contraintes appliquées au ruban 300. En effet, dans 80% du fonctionnement du contacteur, le ruban 300 n'est pas déplacé par rapport à l'ouverture 432 de l'élément intermédiaire 400 et par conséquent ne subit pas de contrainte particulière. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation particulier qui vient d'être décrit mais s'étend à toute variante conforme à son esprit. En particulier, l'invention pourra aisément être transposée à une variante selon laquelle la chambre auxiliaire 402 est formée non point sur l'intérieur de l'élément intermédiaire 400 mais sur l'extérieur de celui-ci, soit entre la surface extérieure de l'élément intermédiaire 400 et la surface interne de l'élément de boîtier 100. De préférence en position point milieu du contacteur, la longueur d'organe conducteur souple 300 placée dans la chambre auxiliaire 402 est de l'ordre de la moitié de la longueur totale de cet organe 300. REVENDICATIONS 1. Contacteur électrique tournant du type connu comprenant deux éléments de boîtier (100, 200) susceptibles de rotation relative, un organe conducteur souple (300) placé entre ces deux éléments (100, 200), un élément intermédiaire (400) placé entre les deux éléments de boîtier (100, 200) librement mobile par rapport à ceux-ci, et l'organe conducteur souple (300) étant incurvé en boucle sur l'élément intermédiaire (400), caractérisé par le fait que l'élément intermédiaire (400) définit une chambre auxiliaire (402) entre lui-même et l'un des éléments de boîtier, adaptée pour recevoir un nombre variable de spires de l'organe conducteur (300) souple correspondant à une longueur sensiblement constante de cet organe, selon que ces spires sont plaquées contre ledit élément intermédiaire (400) ou ledit élément de boîtier (200) associé et définissant la chambre auxiliaire (402), lors d'un déplacement relatif à rotation des deux éléments de boîtier (100, 200) sans rotation relative sensible entre ledit élément intermédiaire (400) et l'autre élément de boîtier (100). 2. Contacteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la chambre auxiliaire (402) est une chambre interne à l'élément intermédiaire (400) définie entre l'élément intermédiaire (400) et un élément central (200) composant l'un des deux éléments de boîtier. 3. Contacteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la chambre auxiliaire (402) est une chambre externe à l'élément intermédiaire (400) définie entre l'élément intermédiaire (400) et un élément externe (100) composant l'un des deux éléments de boîtier. 4. Contacteur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la chambre auxiliaire (402) est définie entre l'élément intermédiaire (400) et l'élément de boîtier (200) mobile à rotation. 5. Contacteur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'élément intermédiaire (400) est défini par deux parois cylindriques (410, 420) excentrées. 6. Contacteur selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'une des parois cylindriques (410), externe, est centrée sur l'axe de rotation (0-0) du contacteur, tandis que l'autre paroi cylindrique (420), interne, est excentrée par rapport à cet axe de rotation (GO). 7. Contacteur selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé par le fait que les deux parois cylindriques (410, 420) se raccordent tangentiellement. 8. Contacteur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que l'élément intermédiaire (400) possède une ouverture transversale généralement radiale (432). 9. Contacteur selon la revendication 8, caractérisé par le fait que l'ouverture (432) est incurvée, par exemple en secteur de cylindre. 10. Contacteur selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que la chambre auxiliaire (402) est en forme générale de croissant. 11. Contacteur selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que la chambre auxiliaire (402) est dimensionnée pour recevoir une longueur de ruban (300) autorisant un déplacement relatif à rotation entre les deux éléments de boîtier (100, 200), approximativement sur 80% du fonctionnement du contacteur, sans imposer de déplacements relatifs de l'élément intermédiaire (400).