Brevet FR2812259A1 — publié le 20020201

La présente invention concerne les moyens de liaison électrique prévus en haut d'une colonne de direction, entre celle-ci et un volant associé. La présente invention trouve application notamment dans la commande de coussins gonflables de sécurité dénommés généralement "air bag". De nos jours, pour assurer une liaison électrique entre le haut de colonne fixe d'un véhicule automobile et le volant rotatif, par exemple pour la commande d'un coussin gonflable, ou encore pour la transmission d'autres informations, on s'oriente généralement vers un système comprenant deux ensembles concentriques susceptibles de rotation relative liés respectivement au haut de colonne et au volant, et un ruban comprenant des pistes électriquement conductrices enroulé en spirale entre les deux ensembles. Un tel système a déjà rendu de grands services. Cependant, il ne donne pas toujours satisfaction en raison de sa complexité. La présente invention a maintenant pour but de proposer de nouveaux moyens de liaison électrique. Ce but est atteint dans le cadre de la présente invention grâce à un système comprenant: - d'une part des moyens de liaison électrique sans contact entre un ensemble fixe lié à une colonne de direction et un ensemble mobile lié au volant, pour assurer un transfert de signaux de commande à partir de l'ensemble fixe vers l'ensemble mobile, quelle que soit la position angulaire relative des deux ensembles, et - d'autre part des moyens de liaison électrique par contact mécanique entre les deux ensembles autorisant une rotation entre ceux-ci, et permettant une transmission de puissance, associés à des moyens de stockage d'énergie liés à l'ensemble mobile pour assurer l'alimentation électrique d'un module placé sur volant. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, les moyens de liaison électrique sans contact comprennent au moins une bobine émettrice associée à une bobine de réception ou sonde à effet Hall. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, le système comprend en outre des moyens auxiliaires de liaison électrique sans contact entre l'ensemble fixe lié à la colonne de direction et l'ensemble mobile lié au volant, pour assurer un transfert de signaux à partir de I'ensemble mobile vers l'ensemble fixe, par exemple pour des fonctions de diagnostic. Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, les moyens de liaison électrique par contact mécanique comprennent au moins deux pistes électriquement conductrices annulaires et des frotteurs respectivement associés. 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'exemples non limitatifs et sur lesquels: - la figure 1 représente une vue schématique en coupe axiale d'un mode de réalisation conforme à la présente invention, et - les figures 2 et 3 représentent selon des vues similaires respectivement deux variantes de réalisation conformes à la présente invention. Sur les figures annexées, le haut de colonne de direction est référencé schématiquement 100, tandis que le volant est référencé schématiquement 200. La représentation schématique de ces deux éléments, haut de colonne 100 et volant 200, ainsi que des moyens de commutation illustrés sur les figures annexées, n'est donnée qu'à titre d'exemple non limitatif. Comme on le voit sur la figure 1 annexée, pour la transmission d'énergie électrique à partir du haut de colonne de direction 100 vers le volant 200, il est prévu dans le cadre de la présente invention des moyens de liaison électrique par contact mécanique référencés 110, 210. Les moyens 110 solidaires du haut de colonne de direction 100 sont formés de deux pistes 112, 114 concentriques annulaires, centrées sur l'axe de rotation O-O du volant 200 et situées dans un plan perpendiculaire à celui-ci. Ces deux pistes 112, 114 sont alimentées par le circuit électrique du véhicule schématisé en 120. La liaison entre les pistes 112, 114 et le circuit peut être réalisée par tout moyen approprié, par exemple à l'aide de liaisons filaires 113,115. Les moyens 210 coopérant avec les pistes 112, 114 sont quant à eux solidaires du volant 200. Ils sont formés de deux frotteurs 212, 214 reposant par contact frottant respectivement sur les pistes 112, 114. Les deux frotteurs 212, 214 sont reliés par des liaisons 213, 215 à un dispositif 220 de stockage d'énergie solidaire du volant 200. L'élément de stockage 220 peut être formé d'une capacité ou de tout moyen équivalent. L'énergie disponible dans le moyen de stockage 120 peut être utilisée pour l'alimentation de diverses fonctions électriques prévues sur le volant qui seront décrites par la suite. L'homme de l'art comprendra aisément que la coopération définie entre les pistes 112, 114 et les frotteurs complémentaires 212, 214 permet une rotation relative entre le volant 200 et le haut de colonne 100 supérieure à 360 sans interruption de la liaison électrique ainsi définie. Comme on le voit sur la figure I annexée, dans le cadre de la présente invention, il est prévu en outre entre le haut de colonne 100 et le volant 200 des moyens additionnels de liaison électrique sans contact 130, 230 solidaires respectivement du haut de colonne 100 et du volant 200 pour assurer un transfert de signaux de commande à partir du haut de colonne 100 vers le volant 200 quelle que soit la position angulaire relative de ceux-ci. Plus précisément encore selon le mode de réalisation illustré sur la figure 1, les moyens 130 solidaires du haut de colonne fixe 100 sont formés d'un bobinage annulaire centré sur l'axe O-O et reliés par des liaisons 133, 134 à un module électronique de traitement 140. Par ailleurs, selon la variante illustrée sur la figure 1, les moyens complémentaires 230 liés au volant 200 sont selon la figure 1, (d'autres variantes de réalisation sont possibles et seront décrites par la suite), formés d'une sonde à effet Hall reliée par l'intermédiaire de liaisons 233, 234, à un module électronique de traitement 240 porté par le volant 200. De préférence, ce module électronique de traitement 240 est associé à un voyant d'alerte 242 porté par le volant 200, le module de stockage d'énergie 220 est relié à au moins un initiateur 222 propre à mettre en oeuvre un coussin gonflable de sécurité, et un dispositif d'avertisseur sur volant 250 est relié aux lignes 213, 215 assurant la liaison entre les frotteurs 212, 214 et le module de stockage 220. Lorsque le module électronique de traitement 140 lié à la colonne fixe de direction 100 détermine qu'il y a lieu de mettre en oeuvre le coussin gonflable de sécurité (ou toute fonction similaire liée au volant 200), le module 140 lié à la colonne alimente la bobine fixe 130. Celle-ci émet par conséquent un champ magnétique détecté par la sonde à effet Hall 230. Celle-ci est alimentée par l'électronique de traitement 240 et le module de stockage d'énergie 220. L'électronique de traitement 240 solidaire du volant analyse les valeurs électriques du composant effet Hall 230 et en fonction du test peut alimenter le voyant d'alerte 242 en cas de détection de défaillance du circuit ou au contraire en cas de détection appropriée déclencher une commande d'alimentation de l'initiateur 222 par décharge de l'énergie stockée dans le module 220, pour ainsi mettre en oeuvre le coussin gonflable de sécurité. L'homme de l'art comprendra que l'on dispose ainsi dans le cadre de la présente invention d'une fonction avertisseur et d'une réserve d'énergie pour le déclenchement du coussin de sécurité sans surconsommation d'énergie. On va maintenant décrire la variante de réalisation illustrée sur la figure 2. Celle-ci reprend de nombreux points illustrés sur la figure 1 et décrits précédemment. Cependant, la variante illustrée sur la figure 2 comprend des éléments additionnels permettant une transmission de signaux bidirectionnels d'une part à partir de la colonne de la direction 100 vers le volant 200 et d'autre part inversement à partir du volant 200 vers la colonne de direction 100. On retrouve sur la figure 2: - sur la colonne de direction 100: deux pistes 112, 114 liées par des liaisons 113, 115 au module d'alimentation électrique du véhicule 120 et une bobine 130 reliée par des liaisons 113, 134 au module électronique de traitement 140, et - sur le volant 200: deux frotteurs 212, 214 coopérant respectivement avec les pistes 112, 114 et reliés par l'intermédiaire de liaisons 213, 215 à un module de stockage d'énergie 220, un module de traitement 240, au moins un initiateur 222 relié au module de stockage 220 et un avertisseur 250 relié aux liaisons 213, 215. En outre, on notera que selon la variante illustrée sur la figure 2, il est prévu des moyens auxiliaires de liaison électrique sans contact comprenant sur le volant 200 une bobine annulaire 260 centrée sur l'axe OO et reliée au module de traitement 240, et en regard sur le haut de colonne 100 une sonde à effet Hall 160 ou tout moyen équivalent apte à détecter les variations de champ magnétique générées par la bobine 260 lors d'une commande appropriée émanant du module de traitement 240. La variante illustrée sur la figure 2 permet notamment de décentraliser hors volant le témoin d'alerte correspondant au composant 242 illustré sur la figure 1. En effet, en cas de détection de défaillance du circuit, le module 240 peut, selon la variante de la figure 2, adresser un signal approprié au module de traitement 140 lié au haut de colonne 100 par l'intermédiaire de la bobine 260 et de la sonde à effet Hall 160 associée. Le système illustré sur la figure 2 permet également de transmettre des informations multiplexées à partir du volant 200 vers la colonne de direction 100. En option, on peut prévoir en outre selon la figure 2 un ou plusieurs modules additionnels schématisés sous la référence 270 sur la figure 2 et regroupant différents organes de commande de fonctions auxiliaires telles qu'une commande de régulation et une commande de radio, une commande d'avertisseur spécifique, etc. de sorte que chaque activation de l'une de ces fonctions déclenche l'émission d'un signal adéquat par le module de traitement 240 adressé au haut de colonne 100, plus précisément le module 140, par l'intermédiaire de la bobine 260 et de la sonde à effet Hall 160 associée. On va maintenant décrire la variante illustrée sur la figure 3. Celle-ci reprend également de nombreux éléments illustrés et décrits précédemment en regard de la figure 1. On retrouve en effet également sur la figure 3: - sur le haut de colonne de direction 100: deux pistes 112, 114 liées par des liaisons 113,115 au circuit électrique du véhicule 120, et - sur le volant 200: deux frotteurs 212, 214 reposant respectivement contre les pistes 112, 114 et reliés à un module de stockage 220, un module de traitement 240, au moins un initiateur 222 et avertisseur volant 250. En outre, selon la variante illustrée sur la figure 3, pour permettre une transmission bidirectionnelle de signaux entre le module de traitement prévu sur le haut de colonne 100 et le module de traitement 240 prévu sur le volant 200, il est prévu deux bobines 180, 280 annulaires concentriques centrées sur l'axe O-O, en relation d'échange magnétique, et reliées respectivement pour la bobine 180 au module de traitement 140 et pour la bobine 280 au module de traitement 240. De préférence, ces bobines 180, 280 sont placées dans une cage formée par des moyens liés respectivement au haut de colonne 100 et au volant 200 pour éviter toute influence externe perturbatrice des bobines. Il en est de même pour les couples bobine 130-sonde à effet Hall 230 et bobine 260sonde 260 illustrés et décrits précédemment pour les autres variantes de réalisation. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrit mais s'étend à toute variante conforme à son esprit. L'homme de l'art comprendra que la structure proposée dans le cadre de la présente invention offre de nombreux avantages par rapport aux systèmes antérieurs connus. En particulier, l'alimentation des modules prévus sur le volant 200 à l'aide des frotteurs 212, 214 associés à un module de stockage permet d'assurer une alimentation électrique de ces modules en toute sécurité sans risque de microcoupure. Par ailleurs, I'utilisation de moyens de transmission sans contact pour assurer la transmission des signaux de commande, par combinaison d'une bobine et d'une sonde à effet Hall ou de deux bobines permet là encore d'éviter toute microcoupure. La structure conforme à la présente invention s'avère simple, comportant peu de pièces et ne nécessitant pas de technologie particulière. Le système conforme à l'invention peut s'adapter aisément aux architectures classiques de coussin gonflable de sécurité. En outre, la présente invention permet de préserver les fonctions avertisseur opérationnelles, y compris en position coupée du contact véhicule, n'entraîne aucune dépense d'énergie contact coupé, permet une parfaite adaptation dans les volumes actuels, n'entraîne aucune limitation quant au nombre de tours autorisés pour le volant et permet une parfaite intégration avec un capteur d'angle. REVENDICATIONS 1. Dispositif de liaison entre un haut de colonne et un volant de direction de véhicule automobile, caractérisé par le fait qu'il comprend d'une part des moyens (130, 230; 160, 260; 180, 280) de liaison électrique sans contact entre un ensemble fixe lié à une colonne de direction (100) et un ensemble mobile lié au volant (200) pour assurer un transfert de signaux de commande à partir de l'ensemble fixe vers l'ensemble mobile quelle que soit la position relative angulaire des deux ensembles, et d'autre part des moyens (112, 114, 212, 214) de liaison électrique par contact mécanique entre les deux ensembles autorisant une rotation entre ceux-ci et permettant une transmission de puissance, associés à des moyens (220) de stockage d'énergie liés à l'ensemble mobile pour assurer I'alimentation électrique d'au moins un module (240) placé sur le volant (200). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens de liaison électrique sans contact comprennent au moins une bobine émettrice (130, 260, 180, 280) associée à une bobine réceptrice (280, 180) ou une sonde à effet Hall (230, 160). 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que les moyens de liaison électrique sans contact comprennent au moins une bobine (130) liée à un module de traitement (140) porté par le haut de colonne et un détecteur (230) lié à un module de traitement (240) porté par le volant (200). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le module de traitement (140) lié à la bobine (130) est émetteur tandis que le module (240) lié au détecteur porté par le volant (200) est récepteur. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre des moyens auxiliaires (180, 280, 160, 260) de liaison électrique sans contact entre l'ensemble fixe lié à la colonne de direction (100) et l'ensemble mobile lié au volant (200) pour assurer un transfert de signaux à partir de l'ensemble mobile vers l'ensemble fixe. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les moyens auxiliaires de liaison électrique comprennent une bobine (260) liée au volant (200) et une sonde à effet Hall (160) liée au haut de colonne de direction (100). 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les moyens auxiliaires de liaison électrique comprennent deux bobines (180, 280) portées respectivement par le haut de colonne (100) et le volant (200). 8. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé par le fait que les moyens auxiliaires de liaison électrique comprennent deux modules (140, 240) portés respectivement par le haut de colonne de direction (100) et le volant (200) et susceptibles de former alternativement émetteur et récepteur chacun. 9. Dispositif selon l'une des revendications I à 8, caractérisé par le fait que les moyens de liaison électrique par contact mécanique comprennent deux pistes annulaires (112, 114) portées par le haut de colonne et deux frotteurs (212, 214) respectivement associés liés au volant (200). 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que le volant (200) porte au moins un initiateur (222) de coussin gonflable relié au moyen de stockage d'énergie (220). 11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait qu'il comprend, sur le volant (200), au moins un module avertisseur (250) relié aux moyens de liaison électrique par contact mécanique (212, 214). 12. Dispositif selon l'une des revendications I à 11, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un module d'alerte (242). 13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé par le fait que le module d'alerte (242) est prévu sur le volant (200). 14. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé par le fait que le module d'alerte (242) est prévu sur l'extérieur du volant (200). 15. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé par le fait qu'il comprend sur le volant (200) un module de traitement (240) sensible à divers modules d'actionnement.