Brevet FR2888053A1 — publié le 20070105

La présente invention se rapporte à un dispositif de connecteur rotatif destiné à connecter électriquement un élément de stator, tel qu'une colonne de direction d'une automobile, à un élément de rotor, tel qu'un volant de direction. Les publications de brevets japonais mises à la disposition du public Nos 2003-151 711 et 2003-243 119 décrivent ce type de dispositifs de connecteur rotatif. Chacun des dispositifs de connecteur rotatif comprend un stator fixé à la colonne de direction, un rotor fixé au volant de direction et assemblé avec possibilité de rotation au stator, une chambre pour câble agencée dans le rotor et le stator et formée de façon circonférentielle autour d'un centre de rotation du rotor, un câble plat souple logé dans la chambre pour câble de façon à permettre une rotation du rotor, le câble plat souple ayant une extrémité amenée jusqu'au stator et l'autre extrémité amenée jusqu'au rotor, et un mécanisme de bagues collectrices. Le mécanisme de bagues collectrices comprend des bagues conductrices fixées au rotor et agencées autour du centre de rotation du rotor et des bornes glissantes agencées sur le stator pour glisser sur les bagues conductrices. En fonctionnement, lorsque le volant de direction est tourné, le rotor tourne par rapport au stator. En ce qui concerne la rotation du rotor, le câble plat souple maintient une liaison électrique entre le stator et le rotor pendant qu'il change son état d'installation dans la chambre pour câble. D'autre part, les bornes glissantes maintiennent la liaison électrique entre le stator et le rotor pendant le glissement sur les bagues conductrices. Dans le cas d'un faible courant de conduction qui circule entre la colonne de direction et le volant de direction (par exemple un signal d'allumage pour le coussin gonflable de sécurité), un cheminement de conduction dans le câble plat souple est employé. Au contraire, dans le cas d'un courant de conduction important (par exemple le courant pour le radiateur de direction), un cheminement de conduction dans le mécanisme de bagues collectrices est employé. Entre temps, le mécanisme de bagues collectrices ci-dessus est positionné 30 en dessous de la chambre pour cible,lc la manioc sui \ ante. Dans le cas de la pubift,iiion de brevet ini,onais lue, i ic 1\70 iT, 1 711 fixations pour bornes sont fixées à la partie saillante du rotor par des vis. Les bornes glissantes mentionnées ci-dessus sont fixées aux fixations de bornes. Cependant, dans le mécanisme de bagues collectrices conçu comme ci-dessus, le nombre des composants formant le mécanisme est important au point de provoquer une augmentation de son coût de fabrication en raison de la structure dans laquelle les bornes glissantes sont attachées au stator en utilisant les bornes glissantes. En outre, comme il est nécessaire de fournir au stator un espace exclusif en dessous de la chambre pour câble afin de loger le mécanisme de bagues collectrices, une dimension du dispositif de connecteur rotatif est accrue dans sa direction axiale, ce qui fait que le dispositif est de grande taille. En outre, comme mentionné ci-dessus, le rotor doit être muni, en tant que partie de fixation exclusive, d'une partie de rebord destinée aux bagues conductrices du mécanisme de bagues collectrices. Dans ces circonstances, c'est de ce fait un but de la présente invention de fournir un dispositif de connecteur rotatif qui permette au nombre de composants formant le mécanisme de bagues collectrices d'être réduit et qui permette également au mécanisme de bagues collectrices d'être installé dans un espace étroit dans la direction axiale et cela peut supprimer l'utilisation d'une partie de fixation exclusive comme la partie de rebord dans l'installation du mécanisme de bagues collectrices. Dans le premier aspect de la présente invention, le but décrit ci-dessus peut être atteint par le biais d'un dispositif de connecteur rotatif comprenant: un stator, un rotor logé avec possibilité de rotation dans le stator, une chambre pour câble entourée par le stator et le rotor, et également formée autour d'un centre de rotation du rotor de façon circonférentielle, un câble logé dans la chambre pour câble afin de permettre une rotation du rotor par rapport au stator, le câble ayant une extrémité amenée jusqu'au stator et une autre extrémité amenée jusqu'au rotor, et un mécanisme de bagues collectrices ayant au moins une bague conductrice fi \ ce à l'un ou l'autre du rotor et du stator, et au moins une borne g.1-5ïn Ife fixée a l'autre du rotor et du stator, et également configurée pour glisser sui se rondurtr c'ù lu -,tn±- rornrortr une partir supérieure fixe e Conformément au premier aspect de la présente invention, comme la bague conductrice et la borne glissante peuvent être fixées directement, par exemple, à la partie de face supérieure fixe du stator et à la partie de face supérieure rotative du rotor respectivement, il n'est pas nécessaire de préparer un composant de fixation quelconque en dehors de la bague conductrice et de la borne glissante lors de la fixation de la borne glissante sur le dispositif de connecteur rotatif. De ce fait, le nombre des composants formant le dispositif de connecteur rotatif peut être réduit par comparaison au dispositif classique ayant la partie de rebord mentionnée ci-dessus, d'où il résulte que le coût de fabrication peut être réduit. En outre, comme l'installation du mécanisme de bagues collectrices peut être effectué tout en utilisant le jeu défini entre la partie de face supérieure rotative du stator et la partie de face supérieure rotative du rotor, il est possible d'agencer le mécanisme de bagues collectrices dans un espace étroit dans la direction axiale du dispositif de connecteur rotatif, en réalisant sa miniaturisation. En outre, du fait de l'agencement du mécanisme de bagues collectrices entre la partie de face supérieure fixe du stator et la partie de face supérieure rotative du rotor, dont les deux recouvrent le côté supérieur de la chambre pour câble, le mécanisme de bagues collectrices n'est pas exposé à une partie extérieure du dispositif de connecteur rotatif, en empêchant une invasion de particules étrangères dans le dispositif et l'apparition d'un bruit et/ou d'un son de glissement provenant du dispositif. Dans le second aspect de l'invention, dans le dispositif de connecteur rotatif, la au moins une bague conductrice du mécanisme de bagues collectrices est fixée à la partie de face supérieure fixe du stator, alors qu'au moins une borne glissante du mécanisme de bagues collectrices est fixée à la partie de face supérieure rotative du rotor. Conformément au second aspect de la présente invention, il est possible d'obtenir des effets similaires à ceux du premier aspect de l'invention. 30 Dans le tiolslenle aspect de l'an ention. dans le dispositif de connecteur le stat( (20niii1 LnJ ime enveiaTn prilici il,' cylindrinui 'me pla d un élérn tatif supérieu is d ii sta engagement avec la partie d'arbre de l'élément rotatif supérieur, et le stator est intercalé entre l'élément rotatif supérieur et l'élément rotatif inférieur du rotor. Conformément au troisième aspect de l'invention, comme le stator est intercalé entre l'élément rotatif supérieur et l'élément rotatif inférieur du rotor, la rotation du rotor peut être stabilisée grâce à l'effet de maintien du stator. Dans le quatrième aspect de l'invention, dans le dispositif de connecteur rotatif du troisième aspect, la chambre pour câble est définie entre une paroi circonférentielle extérieure formant l'enveloppe principale cylindrique du stator et une paroi circonférentielle intérieure formant la partie d'arbre de l'élément rotatif supérieur du rotor. Conformément au quatrième aspect de la présente invention, comme la chambre pour câble est de forme annulaire entre la paroi circonférentielle extérieure du stator et la paroi circonférentielle intérieure du rotor, il est possible de loger le câble dans la chambre pour câble de façon annulaire, en économisant ainsi de l'espace d'installation pour le câble. Dans le cinquième aspect de l'invention, dans le dispositif de connecteur rotatif du premier aspect, le mécanisme de bagues collectrices comprend une pluralité de bagues conductrices agencées autour du centre de rotation du rotor de façon concentrique, et une pluralité de bornes glissantes correspondant aux bagues conductrices, respectivement. Conformément au cinquième aspect de la présente invention, en raison de l'agencement concentrique des bagues conductrices, il est possible d'économiser un espace d'installation des bagues conductrices tout en assurant chaque liaison électrique entre les bagues conductrices et les bornes glissantes correspondantes. Dans le sixième aspect de l'invention, le dispositif de connecteur rotatif du premier aspect comprend en outre un support en forme de bague logé dans la chambre pour câble afin de supporter le câble et une pluralité de galets-tendeurs supportés avec possibilité de rotation par le support en forme de bague, où le câble est un cil* plat souple. Coi tor nu, ment au sixième aspect de la présente in v ention, grâce à la fournitul,_ Ju,ul,501( iii' 0,alets-tendenrs, il es, po, s i,1Ç 1, ,-r de façon 1f d prend oi 1151 d-1 d'un hic] colonne de direction du véhicule, où le stator est fixé à la colonne de direction, alors que le rotor est fixé au volant de direction. Conformément à un septième aspect de la présente invention, une fois que le dispositif de connecteur rotatif est intégré au véhicule, une pression vers le bas est appliquée depuis le volant de direction sur le rotor, en sollicitant la borne glissante contre la bague conductrice. De ce fait, il est possible d'empêcher le dispositif de connecteur rotatif lui-même de vibrer en raison des vibrations etc. En outre, comme le câble peut être connecté au volant de direction par l'intermédiaire du rotor juste en dessous de celui-ci, il est possible de réduire l'effet néfaste (par exemple du bruit) d'un courant important qui circule dans le mécanisme de bagues collectrices, sur le câble, des fils adjacents, des composants électriques etc. Ces buts et caractéristiques de la présente invention, ainsi que d'autres, deviendront plus complètement évidents d'après la description et les revendications annexées qui suivent prises conjointement aux dessins annexés. L'invention sera bien comprise et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée qui suit. La description se rapporte aux dessins indiqués ci-après et qui sont donnés à titre d'exemples. La figure 1 est une vue en perspective éclatée d'un dispositif de connecteur rotatif conforme à un mode de réalisation de la présente invention, La figure 2 est une vue en perspective éclatée du dispositif de connecteur rotatif conforme au mode de réalisation de la présente invention, représentant également l'intérieur d'un stator qui forme le dispositif de connecteur rotatif, La figure 3 est une vue en coupe du dispositif de connecteur rotatif du mode de réalisation de la présente invention, La figure 4 est une vue agrandie d'une partie A de la figure 3, représentant le mode de réalisation de la présente invention, La figure 5 est une vue en perspective de l'intérieur d'un élément de rotation supérieur ayant une borne glissante attachée à celui-ci, représentant le mode d réalisation de la présente in v ention, et La c 6 est une vue 1 'LO,T de la borne glissante te connecteur rotatif, L. cc, une v de connecteur rotatif, dans lequel l'intérieur du stator est également éclaté. La figure 3 est une vue en coupe du dispositif de connecteur rotatif. La figure 4 est une vue agrandie d'une partie A de la figure 3. La figure 5 est une vue en perspective d'un côté intérieur d'un élément de rotation supérieur ayant une borne glissante attachée à celui-ci. La figure 6 est une vue en perspective de la borne glissante. Comme cela est représenté sur les figures 1 à 3, le dispositif de connecteur rotatif 1 comprend un stator 2 fixé à la colonne de direction (non représentée), un rotor 3 fixé à la colonne de direction et monté avec possibilité de rotation dans le stator 2, un câble plat souple 4 destiné à réaliser une liaison électrique entre le rotor 3 et le stator 2 et un mécanisme de bagues collectrices 5 également destiné à réaliser une liaison électrique entre le rotor 3 et le stator 2. Le stator 2 est formé par une enveloppe principale cylindrique 10 et une plaque inférieure annulaire 11 assemblés sur une face inférieure de l'enveloppe principale 10. L'enveloppe principale 10 comprend une paroi circonférentielle extérieure cylindrique 10a, une partie de face supérieure fixe annulaire 10b agencée sur l'extrémité supérieure de la paroi extérieure 10a de façon solidaire, une pluralité de fixations 10c dépassant de la paroi extérieure 10a au niveau de leurs propres positions et une partie de connecteur fixe 10d dépassant de la paroi extérieure 10a. Le stator 2 est fixé à la colonne de direction par l'intermédiaire des fixations 10c grâce à des vis ou autres. La colonne de direction comporte des câbles de câblage reliés à la partie de connecteur fixe 10d du stator 2. Le rotor 3 est formé par un élément rotatif supérieur 12 et un élément rotatif inférieur 13. Le stator ci-dessus 2 est intercalé entre l'élément rotatif supérieur 12 et l'élément rotatif inférieur 13. L'élément rotatif supérieur 12 est muni de griffes d'engagement 14. D'autre part, l'élément rotatif inférieur 13 est muni de trous d'engagement 15. Avec l'agencement des griffes d'engagement 14 dans les trous d'engagement 15, l'élément rotatif supérieur 12 et l'élément rotatif inférieur 13 sont verrouillés l'un à l'autre de façon solidaire. L'el ément rotatif supérieur 12 comprend une pallie de face supérieure n'Un \ Cil ([ _ÎLJ CL' tli-dL'SSUS de la pal ta_ 1 i 1,1,, u1-,r paroi erre, [li n bord sa face s de plusieurs er ments al.:olonne de direction comporte des câbles de câblage reliés aux parties de connecteur rotatif 12e du rotor 3. La partie d'arbre 12b est agencée de façon à pénétrer à l'intérieur du stator 2. Le rotor 3 est conçu de façon à tourner autour de la partie d'arbre 12b en tant que centre de rotation. Les griffes d'engagement ci-dessus 14 sont formées sur une face intérieure de la partie d'arbre 12b à des positions appropriées. L'élément rotatif inférieur 13 est formé par une partie cylindrique de diamètre importante 13a présentant un diamètre important et d'une partie cylindrique supérieure 13b présentant un diamètre plus petit que le diamètre important de la partie 13a et qui dépasse de celle-ci vers le côté supérieur. Lors de l'assemblage, la partie cylindrique supérieure 13b est insérée dans la partie d'arbre 12b. Les trous d'engagement ci- dessus 15 sont formés dans la partie cylindrique supérieure 13b à des positions appropriées. A l'intérieur à la fois du stator 2 et du rotor 3, une chambre pour câble 16 est définie autour du centre de rotation du rotor 13, de façon circonférentielle. Dans la chambre pour câble annulaire 16, sa face latérale circonférentielle extérieure est recouverte par la paroi extérieure 10a du stator 2, une face supérieure de la chambre recouverte par la partie de face supérieure fixe 10b, la face inférieure de la chambre couverte par la plaque inférieure 11, et la face latérale circonférentielle intérieure de la chambre est recouverte par la partie d'arbre 12b de l'élément rotatif supérieur 12. Le câble plat souple 4 est logé dans la chambre pour câble 16, en même temps que le support 17 et les cinq galets 18. Le câble plat souple 4 est formé par un élément en forme de bande où une pluralité de conducteurs de cuivre etc. sont disposés sur un côté d'un film de base d'une bande isolante telle que du PET. Le support 17 en forme de bague est agencée avec possibilité de rotation dans la chambre pour câble 16. Cinq galets 18 sont supportés avec possibilité de rotation à des intervalles réguliers par le support 17. Conformément à une procédure d'enroulement prédéterminée, le câble plat souple 14 est logé dans la chambre pour câble 16 de façon à permettre une rotation du rotor 3 tout en étant guidé par les galets 18. Dans le e blé at souple 14, sa nnsrn _, mité sur le ne eer.ft émi côté Comme cela est représenté sur la figure 4, le mécanisme de bagues collectrices 5 comprend des bagues conductrices 20, 20 et des bornes glissantes 21, 21 en deux paires. Les deux bagues conductrices 20, 20 sont fixées sur la partie de face supérieure fixe 10b du stator 2 de façon concentrique autour du centre de rotation du rotor 3. Les deux bornes glissantes 21, 21 sont fixées sur la face arrière de la partie de face supérieure fixe 10b du rotor 3. Les bornes glissantes 21, 21 sont positionnées de façon à glisser sur les bagues conductrices 20, 20. Comme cela est représenté sur les figures 5 et 6, chacune des bornes glissantes 21, 21 comporte une partie de fixation 21 a et une paire de parties de bras circulaires 21 b, 21 b s'étendant depuis la partie de fixation 21 a vers la gauche et vers la droite. Les parties de fixation 21a des bornes 21, 21 sont fixées sur des nervures 12d sur la partie de face supérieure rotative 12a (se reporter à la figure 5). Dans chaque borne 21, les parties de bras 21b, 21b ont leurs bouts respectifs qui sont amenées en contact avec la bague conductrice 20 sous la pression due à leur force élastique. Les bornes glissantes 21, 21 sont reliées électriquement aux parties de connecteur rotatif 12e, alors que les bagues conductrices 20, 20 sont connectées électriquement à la partie de connecteur fixe 10d. Le dispositif de connecteur rotatif 1 de l'invention fonctionne de la manière suivante. Lorsque le volant de direction est tourné, le rotor 3 tourne par rapport au stator 2. Pendant cette rotation du rotor 3, le câble plat souple 4 maintient sa liaison électrique tout en modifiant son état d'installation dans la chambre pour câble 16. D'autre part, les bornes glissantes 21, 21 maintiennent également leurs liaisons électriques tout en glissant sur les bagues conductrices 20, 20. De cette façon, la liaison électrique entre la colonne de direction et le volant de direction est réalisée par le dispositif de connecteur rotatif 1 du mode de réalisation. Dans le dispositif de connecteur rotatif 1, comme cela décrit ci-dessus, le stator 2 est muni d'une partie de face supérieure iii;^c 10b dcst inée:1 couvrir le 30 cote supérieur etc la chambre peur carde 16 alors que rotor 3 c st L,tlement in de la i2ai c i are 1 Ob directement etnes _'a parti face supérieure rotative 12a directement. De ce fait, conformément au mode de réalisation, comme il n'est pas nécessaire de préparer un composant de fixation quelconque en dehors des bagues conductrices 20, 20 et les bornes glissantes 21, 21, il est possible de réduire le nombre des composants qui forment le connecteur rotatif, en réduisant ainsi son coût de fabrication. Ainsi, il n'est pas nécessaire d'ajouter une partie de fixation exclusive, telle qu'une partie de rebord de la technique antérieure, au dispositif de connecteur. En outre, comme la fourniture du mécanisme de bagues collectrices 5 est accomplie grâce à l'utilisation de l'espacement entre la partie de face supérieure fixe 10 et la partie de face supérieure rotative 12a, il est possible d'installer le mécanisme de bagues collectrices 5 dans un espace axial étroit, d'où il résulte que le dispositif de connecteur rotatif 1 peut être miniaturisé. En outre, comme le mécanisme de bagues collectrices est agencé entre la partie de face supérieure fixe 10b recouvrant le côté supérieur de la chambre pour câble 16 et la partie de face supérieure rotative 12a, le même mécanisme 5 n'est pas exposé à l'extérieur, en empêchant une invasion de particules étrangères et une apparition de bruit &ou de son de glissement. Dans ce mode de réalisation, le stator 2 est fixé à la colonne de direction alors que le rotor 3 est fixé au volant de direction et en outre, la partie de face supérieure rotative 12a du rotor 3 est positionnée au-dessus de la partie de face supérieure fixe 10b du stator 2. Dans une condition telle que le dispositif de connecteur rotatif 1 est assemblé dans un véhicule, une pression vers le bas est appliquée depuis le volant de direction sur le rotor 3, en sollicitant les bornes glissantes 21, 21 contre les bagues conductrices 20, 20. De ce fait, il est possible d'empêcher le dispositif 1 de vibrer en raison de vibrations. En outre, comme le câble plat souple 4 dans le stator 2 peut être relié au volant de direction par l'intermédiaire du rotor 3 juste en dessous de celui-ci, il est possible de réduire un effet néfaste (par exemple du bruit) d'un courant important qui circule dans le mécanisme de bagues collectrices 5 sur k câble plat souple 4, les fils adjacents, les composwas électroniques non le ple sentes etc. K,uime de Part colppk i,lr, , t être fixé_ sur la partie de f avent ( Par nes glissante tout en o bagues conductrices 20, 20 sur la partie de face supérieure rotative 12a. En outre, dans une modification de l'agencement représenté où les bornes glissantes 21, 21 sont fixées sur les nervures 12d de la partie de face supérieure rotative 12a, les bornes glissantes 21, 21 peuvent être fixées sur une partie de la partie d'arbre 12b (se reporter à la partie B de la figure 4), qui est exposée à l'espacement entre la partie de face supérieure fixe 10b et la partie de face supérieure rotative 1 2a. Dans le mode de réalisation représenté, le mécanisme de bagues collectrices 5 comprend les bagues conductrices 20, 20 et les bornes glissantes 21, 21 en deux paires. En ce qui concerne le nombre des paires constituées chacune de la bague conductrice 20 et la borne glissante 21, bien entendu, le mécanisme de bagues collectrices 5 peut comprendre une seule paire, trois paires ou plus. En outre, bien que le dispositif de connecteur rotatif de l'invention soit appliqué à une liaison électrique entre la colonne de direction et le volant de direction, le dispositif de connecteur rotatif de l'invention peut bien entendu être appliqué à d'autres parties quelconques réalisant une liaison électrique entre le stator et le rotor. 11 REVENDICATIONS 1. Dispositif de connecteur rotatif (1) comprenant: un stator (2), un rotor (3) monté rotatif au stator (2), une chambre pour câble (16) entourée par le stator (2) et le rotor (3) et également formée autour d'un centre de rotation du rotor (3) de façon circonférentielle, un câble logé dans la chambre pour câble (16) de façon à permettre une rotation du rotor (3) par rapport au stator (2), le câble ayant une extrémité amenée jusqu'au stator (2) et une autre extrémité amenée jusqu'au rotor (3), et un mécanisme de bagues collectrices (5) ayant au moins une bague conductrice (20, 20) fixée à l'un ou l'autre du rotor (3) et du stator (2) , et au moins une borne glissante (21, 21) fixée à l'autre du rotor (3) et du stator (2), et également configurée pour glisser sur la bague conductrice (20, 20), où le stator (2) comporte une partie de face supérieure fixe (10b) formée de façon à recouvrir le côté supérieur de la chambre pour câble (16), alors que le rotor (3) comporte une partie de face supérieure rotative (12a) formée de façon à être contiguë à la partie de face supérieure fixe (10b) du stator (2), et le mécanisme de bagues collectrices (5) est agencé dans un jeu entre la partie de face supérieure fixe (10b) du stator (2) et la partie de face supérieure rotative (12a) du rotor (3). 2. Dispositif de connecteur rotatif (1) selon la revendication 1, dans 25 lequel: au moins une bague conductrice (20, 20) du mécanisme de bagues collectrices (5) est fixée à la partie de face supérieure fixe (10b) du stator (2) tandis qu'au moins une borne glissante (21, 21) du mécanisme de bagues collectrices (5) est fixée à la partie de face supérieure rotative (12a) du rotor (3). 2 on_r^22t, IoLuLir (1) 21on endle2tion 1 ou 2, dL,n lequel le rotor (3) comprend un élément rotatif supérieur (12) ayant une partie d'arbre formée de façon à pénétrer à la fois dans l'enveloppe principale cylindrique (10) et la plaque inférieure annulaire du stator (2), et un élément rotatif inférieur (13) destiné à un engagement avec la partie d'arbre de l'élément rotatif supérieur (12), et le stator (2) est interposé entre l'élément rotatif supérieur (12) et l'élément rotatif inférieur (13) du rotor (3). 4. Dispositif de connecteur rotatif (1) selon la revendication 3, dans 10 lequel: la chambre pour câble (16) est définie entre une paroi circonférentielle extérieure formant l'enveloppe principale cylindrique (10) du stator (2), et une paroi circonférentielle intérieure formant la partie d'arbre de l'élément rotatif supérieur (12) du rotor (3). 5. Dispositif de connecteur rotatif (1), selon l'une quelconque des revendications 1 â 4, dans lequel: le mécanisme de bagues collectrices (5) comprend une pluralité de bagues conductrices (20, 20) agencées autour du centre de rotation du rotor (3) de façon concentrique, et une pluralité de bornes glissantes (21, 21) correspondant aux bagues conductrices (20, 20) respectivement. 6. Dispositif de connecteur rotatif (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant en outre un support en forme de bague (17) logé dans la chambre pour câble (16) afin de supporter le câble et une pluralité de galets-tendeurs (18) supportés avec possibilité de rotation par le support en forme de bague (17), où le câble est un câble plat souple (4). 7. Dispositif de connecteur rotatif (1), selon l'une quelconque des 30 te \ ellui..tLions 1 à 6, Loin en,tnt en outre un volant de,11cetfon d'un véhicule et un, olonnc 3e direction du \ ]I . où le stator (2) est 1is à la colonne de - le rotor (':] direct] '