Brevet FR2850163A1 — publié le 20040723

L'invention a trait à un instrument à aiguille comportant deux systèmes de mesure disposés indépendamment sur une plaquette de circuits imprimés et qui agissent chacun sur une aiguille associée, les deux aiguilles ayant des axes de pivotement essentiellement concentriques. Afin de pouvoir orienter l'utilisateur par des cadrans d'instrument, en particulier dans les véhicules à moteur, de plusieurs états de fonctionnement en même temps, par exemple la vitesse du véhicule à moteur, le régime du moteur, la pression et la température de l'huile, la température d'eau, la tension d'alimentation à bord, le contenu du réservoir, etc., une multitude d'instruments à aiguille sont nécessaires qui 10 demandent beaucoup de place lorsqu'ils sont placés côte à côte et qui limitent la clarté d'affichage. On connaît donc déjà des instruments à aiguille comportant des aiguilles doubles, par exemple à partir des documents DE 39 06 721 Ai ou DE 198 28 041 AI dans lesquels des systèmes de mesure fonctionnant de façon indépendante agissent sur des aiguilles disposées de façon concentrique l'une par 15 rapport à l'autre. Dans les formes de réalisation connues, les systèmes de mesure sont disposés côte à côte sur une plaquette de circuits imprimés, un engrenage spécial devant être prévu au moins entre un système de mesure et son aiguille associée afin de transmettre le mouvement de commande. En raison de cet engrenage additionnel comportant ses rouages, la distance du plan de cadran par 20 rapport à la plaquette de circuits imprimés se trouve sensiblement augmentée comparée à la distance normalement utilisée pour des instruments à aiguille ne comportant qu'une aiguille. Si on désire, dans un champ d'instrument, une disposition au même niveau ou à un niveau presque égal, les systèmes de mesure correspondants doivent être disposés sur une plaquette de circuits imprimés rigide 25 séparée qui sera placée dans un plan situé parallèlement derrière la plaquette de circuits imprimés principale. A côté du cot additionnel déjà existant pour les engrenages, un cot additionnel est créé qui augmente les frais de fabrication d'un champ d'instrument ou qui limite l'espace disponible lorsque le niveau des systèmes est décalé. Un objectif de la présente invention est donc de fournir un instrument à aiguille qui ne présente, malgré une aiguille double, qu'une petite hauteur constructive entre la plaquette de circuits imprimés et le plan des aiguilles. Selon l'invention l'objectif est atteint par un instrument à aiguille, comprenant deux systèmes de mesure disposés indépendamment sur une plaquette de circuits 35 imprimés agissant chacun sur une aiguille associée, les deux aiguilles comportant des axes de pivotement essentiellement concentriques, remarquable en ce que la plaquette de circuits imprimés est disposée entre les deux systèmes de mesure dont les axes de rotation sont essentiellement concentriques. L'instrument à aiguille selon l'invention peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques avantageuses suivantes: - le système de mesure disposé par rapport aux aiguilles au-dessous de la plaquette de circuits imprimés, est relié par un arbre à son aiguille associée, arbre qui traverse la plaquette de circuits imprimés et un arbre creux, qui relie le système de mesure placé au-dessus de la plaquette de circuits imprimés à son aiguille associée; - un guide optique pour éclairer l'aiguille du système de mesure inférieur est 10 prévu entre l'arbre creux et l'arbre situé dans cet arbre creux; - le système de mesure placé au-dessous de la plaquette de circuits imprimés par rapport aux aiguilles est relié à l'aiguille qui lui est associée par un étrier faisant saillie à travers une échancrure dans la plaquette de circuits imprimés et éventuellement à travers un guide optique présent, l'échancrure étant essentiellement 15 concentrique à l'axe de pivotement des aiguilles; l'échancrure s'étend sur 90 au maximum; - l'étrier forme lui-même directement l'aiguille par sa partie située au- dessus de la plaquette de circuits imprimés et dirigée radialement vers l'intérieur en direction de l'axe de pivotement des aiguilles; - l'étrier est relié à l'aiguille par un élément d'arbre creux traversé par l'arbre de l'aiguille du système de mesure situé au-dessus de la plaquette de circuits imprimés; - l'étrier est sous forme d'un élément de guide optique ou est pourvu d'un étrier de guide optique. L'invention a également pour objet un champ d'instrument, comportant une plaquette de circuits imprimés sur laquelle sont disposés plusieurs instruments à aiguille dont les axes de pivotement des aiguilles sont essentiellement parallèles, ce champ d'instrument étant tel qu'au moins un des instruments à aiguille est construit selon l'invention. Selon une forme particulière de réalisation, les systèmes de mesure 30 des instruments à aiguille d'un tel champ d'instrument comportant une aiguille sont disposés au-dessus de la plaquette de circuits imprimés. On peut imaginer deux alternatives pour transmettre le mouvement rotatif entre les systèmes de mesure et l'aiguille correspondante associée. Une première réalisation prévoit que le système de mesure disposé par rapport à l'aiguille au35 dessous de la plaquette de circuits imprimés est relié par un arbre à l'aiguille associée, l'arbre traversant la plaquette de circuits imprimés est un arbre creux qui relie le système de mesure disposé au-dessus de la plaquette de circuits imprimés à l'aiguille associée. Dans cette solution particulièrement peu encombrante, on utilise au moins pour le système de mesure situé au-dessus de la plaquette de circuits imprimés un arbre creux au lieu des arbres pleins usuels à ce jour. Cette solution est particulièrement peu encombrante et se contente d'une certaine hauteur constructive 5 au-dessous de la plaquette de circuits imprimés seulement tandis que, en direction radiale par rapport aux axes de pivotement des aiguilles, aucun espace constructif n'est nécessaire par rapport à un instrument à aiguille ne comportant qu'une aiguille. De préférence, dans une telle construction comportant un arbre situé dans un arbre creux, un guide optique pour éclairer l'aiguille du système de mesure inférieur 10 est prévu entre l'arbre creux et l'arbre contenu dans celui-ci. Il suffit de prévoir simplement des dimensions correspondantes plus grandes de l'arbre creux pour offrir une place suffisante pour le guide optique. De manière alternative, le système de mesure placé au-dessous de la plaquette de circuits imprimés par rapport aux aiguilles peut être relié, dans une autre 15 forme de réalisation de l'invention, à l'aiguille associée par un étrier traversant une échancrure (un évidement de forme arquée) de la plaquette de circuits imprimés et éventuellement un guide optique ou une couche conductrice de lumière ou un moyen de guidage optique présents, l'échancrure étant concentrique par rapport à l'axe de pivotement des aiguilles. Dans une telle réalisation, aucun engrenage n'est 20 nécessaire non plus. Contrairement à la forme de réalisation décrite antérieurement, cette variante limite l'amplitude de déviation de l'aiguille par la longueur de l'échancrure. Un arc d'échancrure d'environ 90 s'est avéré approprié pour ne pas rendre plus difficile la disposition des pistes conductrices sur la plaquette de circuits imprimés, d'une part, et ne pas entraver l'effet de la conduction ou guidage optique, 25 d'autre part. Selon une réalisation de l'invention, l'étrier peut former par sa partie dirigée radialement vers l'intérieur en direction de l'axe de pivotement des aiguilles audessus de la plaquette de circuits imprimés, directement l'aiguille elle-même. Dans une telle réalisation, on doit prévoir ou bien dans le cadran une échancrure pour la 30 partie de l'étrier essentiellement parallèle à l'axe de pivotement, ou bien la partie de l'étrier servant d'aiguille peut être visible à travers un évidement de préférence en forme d'arc dans le cadran. Dans ce cas, le cadran peut être placé à exactement la même distance par rapport à la plaquette de circuits imprimés qu'un instrument à aiguille ne comportant qu'une seule aiguille. Selon une mise en oeuvre alternative, l'étrier peut être relié à l'aiguille associée par un élément à arbre creux traversé par l'arbre de l'aiguille du système de mesure situé au-dessus de la plaquette de circuits imprimés. Dans une telle construction, la distance minimale possible entre le cadran et la plaquette de circuits imprimés se trouve légèrement augmentée par rapport à un instrument à une seule aiguille, mais la hauteur de l'étrier peut être choisie très petite, ce qui demande beaucoup moins de hauteur que l'engrenage d'un entraînement. Pour éclairer 5 l'aiguille entraînée par l'étrier, cette mise en oeuvre prévoit de préférence un guide optique sur l'élément d'étrier, ou l'étrier lui-même est sous forme d'élément de guide optique ce qui présente également des avantages lorsque l'étrier lui-même forme l'aiguille. Comme on a déjà invoqué ci-dessus, un autre objet de la présente invention 10 est également un champ d'instrument comportant une plaquette de circuits imprimés sur laquelle sont placés plusieurs instruments à aiguille comportant des axes de pivotement des aiguilles essentiellement parallèles. Selon l'invention, au moins un instrument à aiguille présente la forme de l'instrument à aiguille décrit ci-dessus de sorte qu'un plan continu de cadran est possible. Les systèmes de mesure des 15 instruments à aiguille ne comportant qu'une aiguille sont disposés de préférence audessus de la plaquette de circuits imprimés de sorte que seuls les systèmes de mesure doivent être placés sur le côté inférieur de la plaquette de circuits imprimés qui se trouve dans la région des aiguilles doubles. Un développement avantageux de l'invention prévoit un affichage combiné 20 dans lequel une association directe de valeurs de mesure ou d'informations d'état à des valeurs limites ou de consigne les concernant, est effectuée, une aiguille indiquant la valeur mesurée et l'autre aiguille à rotation coaxiale par rapport à la première montrant la valeur limite ou la valeur de consigne, par exemple des états de marche spéciaux. Ces genres d'affichage présentent des intérêts particuliers pour 25 une commande de marche adaptée, une mesure du nombre de tours du moteur avec valeurs de consigne prédéterminées, ou pour une indication de valeur de consigne du régime du moteur dépendant de la température du moteur. Dans ce qui suit, on donne une description plus détaillée d'un exemple de réalisation de l'invention à l'aide des figures annexées. La figure 1 représente une vue en perspective d'un instrument à aiguille comportant deux aiguilles; La figure 2 montre une vue en coupe de l'instrument à aiguille selon la figure 1. L'instrument à aiguille 10 représenté dans la figure 1 comporte deux systèmes 35 de mesure 12, 14 disposés sur une plaquette de circuits imprimés 15 dont les pistes conductrices prennent en charge la commande électrique des systèmes de mesure 12, 14, et qui peuvent porter d'autres systèmes de mesure. Le premier système de mesure 12 est disposé par rapport au cadran (non représenté) sur la face supérieure de la plaquette de circuits imprimés 15 tandis que le deuxième système de mesure 14 est placé au-dessous de la plaquette de circuits imprimés 15, les axes de pivotement des deux systèmes de mesure 12, 14 étant ajustés par alignement concentrique. Une aiguille 16, 18 est associée respectivement à chacun des deux systèmes de mesure 12, 14, et les aiguilles, complètement indépendantes l'une de l'autre, sont entraînables par le système de mesure associé 12, 14, respectivement, autour d'axes de pivotement concentriques. L'entraînement de l'aiguille 18 associée au système de mesure 14 disposé audessous de la plaquette de circuits imprimés 15, est effectué à l'aide d'un étrier 20 essentiellement sous forme de U qui est relié de manière solidaire en rotation à un arbre d'entraînement 22 du système de mesure inférieur 14 (voir la figure 2). L'étrier 20 s'étend d'abord à partir de l'arbre de rotation 22 parallèlement à la plaquette de 15 circuits imprimés 15 au-delà du système de mesure 14 suivi par une section 24 s'étendant orthogonalement à la plaquette de circuits imprimés 15 et traversant une échancrure 26 de la plaquette de circuits imprimés, et l'étrier en U 20 est ensuite plié au-dessus du système de mesure supérieur 12 à nouveau parallèlement à la plaquette de circuits imprimés en direction de l'axe de rotation. L'étrier comporte à 20 son extrémité 28 une fixation annulaire 28, située concentriquement autour de l'axe de pivotement et qui porte l'aiguille 18. L'étrier 26 forme un trou oblong disposé de manière concentrique autour de l'axe de pivotement (voir la figure 1). Le premier système de mesure 12 au-dessus de la plaquette de circuits imprimés 15 comporte un arbre d'entraînement 30 prolongé par le support annulaire 25 28 de l'aiguille 18 du système de mesure inférieur 14 et à l'extrémité duquel l'aiguille 16 est fixée de manière solidaire en rotation au-dessus de l'aiguille 18. Dans cette réalisation, le cadran est placé de façon appropriée dans un plan s'étendant parallèlement à la plaquette de circuits imprimés 15 entre l'étrier en U 20 et l'aiguille 18. La distance entre le cadran et la plaquette de circuits imprimés 15 peut 30 correspondre essentiellement à la distance correspondante d'un instrument à une seule aiguille car l'étrier ne demande qu'un minimum d'espace entre le cadran et le système de mesure supérieur 12. La plaquette de circuits imprimés peut être équipée d'un guide optique ou d'un moyen de guidage optique, respectivement, évidés également dans la région de 35 l'échancrure 26. Le couplage de la lumière dans l'aiguille inférieure 18 peut être obtenu par l'étrier 20 tandis qu'un couplage de lumière dans l'aiguille supérieure 16 et/ou l'aiguille inférieure 18 peut être effectué par l'arbre d'entraînement 30. Selon le mode d'exécution choisi, l'aiguille 18 peut être supprimée, la partie de l'étrier en U 20 s'étendant parallèlement à la plaquette de circuits imprimés 15 pouvant servir directement d'aiguille. Dans un tel cas, on placera l'écran au-dessous de cette partie en prévoyant un évidement correspondant pour le passage de la partie 5 verticale 24 ou bien, lors d'une disposition au-dessus de la partie parallèle de l'étrier 20, on prévoira un évidement transparent dans le cadran pour rendre visible au moins une partie de l'étrier 20. Selon encore une autre réalisation, non représentée, de l'instrument à double aiguille, les systèmes de mesure sont disposés de manière identique sur la plaquette 10 de circuits imprimés 15 l'un par rapport à l'autre, et l'entraînement de l'aiguille associée au système de mesure inférieur est effectué par un arbre d'entraînement s'étendant de manière concentrique à travers la plaquette de circuits imprimés 15, le premier système de mesure 12 et son arbre d'entraînement 24. L'arbre d'entraînement du système de mesure supérieur servant de connexion à l'aiguille 15 associée, située au-dessous de l'aiguille appartenant au système de mesure inférieur, présente la forme d'un arbre creux étant à nouveau concentrique à l'axe de pivotement. Une telle exécution demande encore moins de place que celle représentée dans les figures 1 et 2 car le cadran peut être rapproché du plan de la plaquette de circuits imprimés 15, correspondant à un instrument ne comportant 20 qu'une seule aiguille, car l'étrier est supprimé. En plus, un tel instrument à aiguille est naturellement aussi moins grand en direction radiale en raison de l'étrier supprimé, et il suffit de prévoir un forage concentrique de la plaquette de circuits imprimés tandis que l'échancrure peut être supprimée. L'éclairage de l'aiguille s'effectue à l'aide des diodes électroluminescentes 51, 52 et des guides optiques 49, 50 situés sur les 25 arbres, l'arbre creux qui relie le système de mesure supérieur à son aiguille devant éventuellement présenter un diamètre intérieur correspondant plus grand pour faire passage au guide optique. Les instruments à aiguille décrits sont prévus en particulier pour un usage dans les champs d'instrument des véhicules à moteur, des avantages particuliers se 30 présentant, comme déjà indiqué, lors d'une disposition du cadran lorsqu'il y a encore en même temps sur la plaquette de circuits imprimés 15 plusieurs autres instruments à aiguille ne comportant qu'une seule aiguille. Hormis l'application dans les champs d'instrument de véhicules à moteur, l'instrument à aiguille décrit peut être utilisé naturellement dans d'autres domaines d'application, par exemple dans les tableaux 35 de commande, dans le poste de pilotage d'un avion, dans les instruments de mesure nautiques et similaires. REVENDICATIONS 1. Instrument à aiguille, comprenant deux systèmes de mesure (12, 14) disposés indépendamment sur une plaquette de circuits imprimés (15) agissant chacun sur une aiguille (16, 18) associée, les deux aiguilles (16, 18) comportant des 5 axes de pivotement essentiellement concentriques, caractérisé en ce que la plaquette de circuits imprimés (15) est disposée entre les deux systèmes de mesure (12, 14) dont les axes de rotation (22, 30) sont essentiellement concentriques. 2. Instrument à aiguille selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système de mesure disposé par rapport aux aiguilles au-dessous de la plaquette de 10 circuits imprimés, est relié par un arbre à son aiguille associée, arbre qui traverse la plaquette de circuits imprimés et un arbre creux, qui relie le système de mesure placé au-dessus de la plaquette de circuits imprimés à son aiguille associée. 3. Instrument à aiguille selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un guide optique pour éclairer l'aiguille du système de mesure inférieur est prévu entre 15 l'arbre creux et l'arbre situé dans cet arbre creux. 4. Instrument de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système de mesure (14) placé au-dessous de la plaquette de circuits imprimés par rapport aux aiguilles (16, 18) est relié à l'aiguille (18) qui lui est associée par un étrier (20) faisant saillie à travers une échancrure (26) dans la plaquette de circuits 20 imprimés et éventuellement à travers un guide optique présent, l'échancrure étant essentiellement concentrique à l'axe de pivotement des aiguilles. 5. Instrument à aiguille selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'échancrure (26) s'étend sur 90 au maximum. 6. Instrument à aiguille selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que 25 l'étrier (20) forme lui-même directement l'aiguille par sa partie située au-dessus de la plaquette de circuits imprimés (15) et dirigée radialement vers l'intérieur en direction de l'axe de pivotement des aiguilles (16, 18). 7. Instrument à aiguille selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que l'étrier (20) est relié à l'aiguille (18) par un élément d'arbre creux (28) traversé par 30 l'arbre (30) de l'aiguille (16) du système de mesure (12) situé au-dessus de la plaquette de circuits imprimés (15). 8. Instrument à aiguille selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que l'étrier est sous forme d'un élément de guide optique ou est pourvu d'un étrier de guide optique. 9. Champ d'instrument, comportant une plaquette de circuits imprimés (15) sur laquelle sont disposés plusieurs instruments à aiguille (10) dont les axes de pivotement des aiguilles sont essentiellement parallèles, caractérisé en ce qu'au moins un instrument à aiguille (10) est construit selon l'une des revendications précédentes. 10. Champ d'instrument selon la revendication 9, caractérisé en ce que les systèmes de mesure des instruments à aiguille comportant une aiguille sont disposés au-dessus de la plaquette de circuits imprimés (15).