Brevet FR3029704A1 — publié le 20160610

DISPOSITIF DE LIAISON ELECTROMECANIQUE DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION Le domaine technique de l'invention est celui des liaisons mécaniques, et plus particulièrement de la transmission d'un signal électrique à travers une liaison mécanique. L'invention se rapporte ainsi à un dispositif de liaison électromécanique comportant deux pièces mécaniques animées d'un mouvement relatif. i.o ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION Un dispositif de liaison mécanique tournant peut être présent par exemple dans un moteur électrique, un générateur électrique ou une monture de télescope, un tel dispositif comportant classiquement deux pièces mécaniques animées d'un mouvement relatif de rotation. Ce type de dispositif nécessite parfois la continuité 15 d'une liaison électrique pour le passage d'un signal électrique, de contrôle ou de puissance. La continuité de la liaison électrique entre les pièces mécaniques en rotation l'une par rapport à l'autre peut être assurée par un câble électrique mais l'amplitude angulaire du mouvement de rotation est alors limitée par l'enroulement du câble. 20 Lorsque la transmission du signal électrique par un câble électrique est impossible, par exemple dans le cas où on réalise un dispositif tournant toujours dans le même sens de rotation, une autre solution consiste à utiliser un contact mécanique glissant de type contact à balais. Les balais sont réalisés avec un matériau conducteur d'électricité, généralement du carbone, et présentent une usure 25 rapide due principalement aux frottements, or cette usure génère de la poussière plus ou moins abrasive. La poussière abrasive entraîne une pollution du dispositif et peut également provoquer à son tour une usure du dispositif. RESUME DE L'INVENTION 30 Le dispositif selon l'invention vise à résoudre les problèmes qui viennent d'être exposés. Plus particulièrement, on souhaite réaliser la transmission d'un signal électrique, de contrôle ou de puissance, au sein d'une liaison mécanique, en réduisant considérablement l'usure et sans limiter l'amplitude de mouvement. 3029704 2 On tend vers cet objectif en prévoyant un dispositif de liaison électromécanique comportant une première pièce mécanique et une deuxième pièce mécanique animées d'un mouvement relatif, la première pièce mécanique comportant une première partie conductrice d'électricité et la deuxième pièce 5 mécanique comportant une deuxième partie conductrice d'électricité. Une graisse conductrice d'électricité est disposée entre la première pièce mécanique et la deuxième pièce mécanique, la graisse conductrice d'électricité étant apte à assurer une transmission d'un signal électrique entre la première partie conductrice d'électricité et la deuxième partie conductrice d'électricité. En plus d'assurer la continuité de la liaison électrique, la graisse conductrice d'électricité a un rôle de lubrifiant au sein de la liaison mécanique. L'absence de contact direct entre les deux pièces mécaniques limite l'usure du dispositif et l'amplitude du mouvement n'est limitée par aucun élément qui serait destiné à assurer la continuité de la liaison électrique. Le dispositif selon l'invention peut comporter, en plus des caractéristiques principales qui viennent d'être mentionnées dans le paragraphe précédent, une ou plusieurs caractéristiques parmi les suivantes considérées individuellement ou selon les combinaisons techniquement possibles : - la première pièce mécanique et la deuxième pièce mécanique sont montées mutuellement en rotation de sorte que le mouvement relatif soit un mouvement de rotation ; - la première pièce mécanique et la deuxième pièce mécanique sont choisies parmi un rotor et un stator ; - la deuxième pièce mécanique comporte au moins une cavité remplie au moins partiellement par la graisse conductrice d'électricité ; - la première pièce mécanique comporte au moins une saillie s'emboîtant dans ladite au moins une cavité de la deuxième pièce mécanique; - la première partie conductrice d'électricité et la deuxième partie conductrice d'électricité sont disposées à l'intérieur de ladite au moins une cavité et en contact avec la graisse conductrice d'électricité ; - ladite au moins une cavité est fermée par un joint d'étanchéité dynamique ; - ladite au moins une cavité et/ou ladite au moins une saillie comporte des parois présentant des reliefs ; 302 9 704 3 - le dispositif comporte au moins une barrière lipophobe sur une surface extérieure à ladite au moins une cavité ; - la deuxième pièce mécanique comporte une pluralité de cavités remplies au moins partiellement par la graisse conductrice d'électricité ; 5 - la première pièce mécanique comporte une pluralité de saillies ; - chacune des cavités est occupée par l'une des saillies et comprend une première partie conductrice d'électricité et une deuxième partie conductrice d'électricité en contact avec la graisse conductrice d'électricité ; - le dispositif comporte un régulateur de température assurant le maintien de la 10 température de la graisse conductrice d'électricité à une température cible. Le dispositif selon l'invention est préférentiellement utilisé pour des liaisons mécaniques effectuant un mouvement de rotation mais il convient également pour des liaisons mécaniques effectuant un mouvement de translation. L'invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture 15 de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES Celles-ci ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent : 20 - à la figure 1, une représentation schématique d'une vue en coupe transversale d'un mode de réalisation préférentiel du dispositif selon l'invention ; - à la figure 2, une représentation schématique d'une vue en coupe transversale d'un second mode de réalisation comportant plusieurs voies de transmission. Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des 25 signes de référence identiques sur toutes les figures. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION DE L'INVENTION L'invention a notamment pour objet de proposer un dispositif de liaison électromécanique assurant la transmission d'un signal électrique entre deux pièces 30 mécaniques. La figure 1 représente schématiquement une vue en coupe transversale d'un mode de réalisation préférentiel du dispositif selon l'invention. La figure 1 montre une partie d'un dispositif de liaison électromécanique tournante 100 comportant une première pièce mécanique 101 et une deuxième pièce mécanique 102. La première 3029704 4 pièce mécanique 101 est fixe et comporte un axe autour duquel la deuxième pièce mécanique 102 est en rotation. La première pièce mécanique 101 est alors appelée stator et la deuxième pièce mécanique 102 est appelée rotor. Le rotor et le stator peuvent être par exemple des pièces dans un accessoire de moteur d'avion tel 5 qu'une pompe ou un générateur. Les rôles des deux pièces mécaniques peuvent bien sûr être inversés. La deuxième pièce mécanique 102, fixe, devient le stator, et la première pièce mécanique 101, en rotation à l'intérieur de la deuxième pièce mécanique 102, devient le rotor. La pièce mécanique définie comme étant le stator peut également 10 être elle-même en mouvement, le mouvement de rotation entre les deux pièces mécaniques étant alors un mouvement relatif. A titre d'exemple, une monture de télescope comporte une première pièce cylindrique en rotation. Cette première pièce contient un moteur permettant la mise en rotation d'une deuxième pièce cylindrique par rapport à la première pièce. Les première et seconde pièces cylindriques ont le 15 même axe de rotation. Dans ce mode de réalisation préférentiel, la première pièce mécanique 101 présente une saillie 105, sous la forme d'un disque, s'emboîtant dans une cavité 106 formée dans la deuxième pièce mécanique 102. La première pièce mécanique 101 comporte en outre une première partie conductrice d'électricité 103 destinée à être 20 reliée électriquement à une deuxième partie conductrice d'électricité 104 appartenant à la deuxième pièce mécanique 102. Sur la figure 1, la première partie conductrice d'électricité 103 est avantageusement formée par l'extrémité de la saillie 105 (i.e. en surface du disque) de la première pièce mécanique 101, et la deuxième partie conductrice d'électricité 25 104 est par exemple un plot métallique formé sur une paroi interne de la cavité 106 de la deuxième pièce mécanique 102. La première partie conductrice d'électricité 103 et la deuxième partie conductrice d'électricité 104 sont situées à l'intérieur de la cavité. La cavité 106 de la deuxième pièce mécanique 102 est remplie au moins 30 partiellement d'une graisse conductrice d'électricité 107 en contact avec les parois de la saillie 105 et de la cavité 106, et plus particulièrement avec la première partie conductrice d'électricité 103 et la deuxième partie conductrice d'électricité 104. La graisse conductrice d'électricité 107 assure ainsi la transmission d'un signal électrique entre la première partie conductrice d'électricité 103 et la deuxième partie 3029704 5 conductrice d'électricité 104. La graisse conductrice d'électricité 107 est choisie parmi les nombreuses graisses conductrices d'électricité disponibles dans le commerce, en fonction du différentiel de vitesse entre la première pièce mécanique 101 et la deuxième pièce mécanique 102, de la température de fonctionnement, de 5 la durée d'utilisation prévisionnelle et de résultats d'essais en fonctionnement. Le signal électrique peut ensuite être acheminé vers un dispositif de mise en rotation ou un dispositif de commande, par exemple au moyen de fils électriques 111, 112 reliés électriquement à la première partie conductrice d'électricité 103 et la deuxième partie conductrice d'électricité 104. A titre d'exemple, sur la figure 1, un fil Io électrique 111 soudé à la base de la saillie 105 achemine le signal électrique vers ou depuis la première partie conductrice d'électricité 103. La première partie conductrice d'électricité 103 et la deuxième partie conductrice d'électricité 104 sont de préférence en métal. La graisse conductrice d'électricité 107 joue également le rôle de lubrifiant 15 pour la liaison mécanique entre la première pièce mécanique 101 et la deuxième pièce mécanique 102. La graisse conductrice d'électricité 107 est, de préférence, disposée au fond de la cavité 106, comme illustré sur la figure 1. Les parois de la saillie 105 et/ou les parois de la cavité 106 présentent avantageusement des reliefs, par exemple des rainures, pour augmenter la surface 20 de contact de la première partie conductrice d'électricité 103 et/ou de la deuxième partie conductrice d'électricité 104 avec la graisse conductrice d'électricité 107. On diminue ainsi la/les résistance(s) électrique(s) de contact afin d'améliorer la transmission du signal électrique. Dans ce mode de réalisation, la graisse conductrice d'électricité 107 est 25 retenue à l'intérieure de la cavité 106 par la force centrifuge générée par le mouvement de rotation. De plus, un joint d'étanchéité dynamique 108, par exemple un joint à lèvre, ferme avantageusement la cavité 106 pour empêcher la graisse conductrice d'électricité 107 de s'échapper, notamment lorsque le dispositif est à l'arrêt. 30 Avantageusement, des barrières lipophobes 109 sont disposées sur la deuxième pièce mécanique 102 à l'extérieur, et de préférence de part et d'autre, de la cavité 106 afin de limiter la migration de la graisse conductrice d'électricité 107. Les barrières lipophobes 109 sont par exemple aménagées sur des parois adjacentes à celles délimitant la cavité 106. 3029704 6 La viscosité de la graisse conductrice d'électricité 107 est choisie en fonction des paramètres de fonctionnement du dispositif, et en particulier suivant la plage de température d'utilisation du dispositif. Des tests peuvent permettre de valider le choix de la viscosité. Plus la température du dispositif, et donc celle de la graisse 5 conductrice d'électricité 107, est élevée, plus la graisse conductrice d'électricité 107 devient liquide et a tendance à s'échapper de la cavité 106. Inversement, à basse température, la graisse conductrice d'électricité 107 devient trop visqueuse, augmentant ainsi les frottements de la liaison mécanique. Le dispositif de liaison électromécanique tournante 100 comporte donc 10 avantageusement un régulateur de température (non représenté) permettant de maintenir le dispositif de liaison électromécanique tournante 100 à une température de fonctionnement optimale. A cet effet, tout dispositif de régulation peut convenir comme des conduits de passage de fluide de refroidissement pour compenser l'élévation de température de la graisse générée par les frottements de la graisse sur 15 les parois environnantes. La graisse conductrice d'électricité 107 est également choisie en fonction de la température de l'environnement d'implantation du dispositif. Dans un second mode de réalisation illustré à la figure 2, le dispositif de liaison électromécanique comporte plusieurs voies de transmission (première partie conductrice d'électricité 103, graisse conductrice d'électricité 107, deuxième partie 20 conductrice d'électricité 104) telles que décrites précédemment. La figure 2 montre un dispositif de liaison électromécanique tournante 200 dont la première pièce mécanique 101 présente plusieurs saillies 105 et dont la deuxième pièce mécanique 102 présentant plusieurs cavités 106. Chacune des saillies 105 de la première pièce mécanique 101 possède une 25 première partie conductrice d'électricité 103. De même, chacune des cavités 106 de la deuxième pièce mécanique 102 possède une deuxième partie conductrice d'électricité 104. Les différentes cavités 106 de la deuxième pièce mécanique 102 sont chacune remplies au moins partiellement d'une graisse conductrice d'électricité 107 30 et préférentiellement fermées par un joint d'étanchéité dynamique 108. Une barrière lipophobe 109 est avantageusement disposée entre chaque paire de cavités 106 adjacentes. Le dispositif des figures 1 et 2 peut être destiné à un environnement soumis au vide, en particulier pour des applications spatiales, telles que la motorisation 3029704 7 d'antennes ou de panneaux solaires de satellites. Dans ce cas, la graisse conductrice d'électricité 107 possède avantageusement un faible taux de sublimation pour maintenir sa viscosité dans le vide. Le taux de sublimation est choisi en fonction des paramètres de fonctionnement du dispositif, et conformément par exemple à des 5 résultats de tests permettant de valider le choix suivant en particulier la durée de mission visée. REVENDICATIONS1. Dispositif (100, 200) de liaison électromécanique comportant une première pièce mécanique (101) et une deuxième pièce mécanique (102) animées d'un mouvement relatif, la première pièce mécanique (101) comportant une première partie conductrice d'électricité (103) et la deuxième pièce mécanique (102) comportant une deuxième partie conductrice d'électricité (104), caractérisé en ce qu'une graisse conductrice d'électricité (107) est disposée entre la première pièce mécanique (101) et la deuxième pièce mécanique (102), la graisse conductrice d'électricité (107) étant apte à assurer une transmission d'un signal électrique entre la première partie conductrice d'électricité (103) et la deuxième partie conductrice d'électricité (104). 2. Dispositif (100, 200) selon la revendication précédente caractérisé en ce que la première pièce mécanique (101) et la deuxième pièce mécanique (102) sont montées mutuellement en rotation de sorte que le mouvement relatif soit un mouvement de rotation. 3. Dispositif (100, 200) selon la revendication précédente caractérisé en ce que la première pièce mécanique (101) et la deuxième pièce mécanique (102) sont choisies parmi un rotor et un stator. zo 4. Dispositif (100, 200) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que : - la deuxième pièce mécanique (102) comporte au moins une cavité (106) remplie au moins partiellement par la graisse conductrice d'électricité (107) ; - la première pièce mécanique (101) comporte au moins une saillie (105) 25 s'emboîtant dans ladite au moins une cavité (106) de la deuxième pièce mécanique (102) ; - la première partie conductrice d'électricité (103) et la deuxième partie conductrice d'électricité (104) sont disposées à l'intérieur de ladite au moins une cavité (106) de la deuxième pièce mécanique (102) et en contact avec la 30 graisse conductrice d'électricité (107). 5. Dispositif (100, 200) selon la revendication précédente caractérisé en ce que ladite au moins une cavité (106) est fermée par un joint d'étanchéité dynamique (108). 3029704 9 6. Dispositif (100, 200) selon l'une des revendications 4 et 5 caractérisé en ce que ladite au moins une cavité (106) et/ou ladite au moins une saillie (105) comporte des parois présentant des reliefs. 7. Dispositif (100, 200) selon l'une quelconque des revendications 4 à 6 5 caractérisé en ce qu'il comporte au moins une barrière lipophobe (109) sur une surface extérieure à ladite au moins une cavité. 8. Dispositif (200) selon l'une quelconque des revendications 4 à 7 caractérisé en ce que : - la deuxième pièce mécanique (102) comporte une pluralité de cavités (106) 10 remplies au moins partiellement par la graisse conductrice d'électricité (107) ; - la première pièce mécanique (101) comporte une pluralité de saillies (105) ; - chacune des cavités (106) est occupée par l'une des saillies (105) et comprend une première partie conductrice d'électricité (103) et une deuxième partie conductrice d'électricité (104) en contact avec la graisse conductrice 15 d'électricité (107). 9. Dispositif (100, 200) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte un régulateur de température assurant le maintien de la température de la graisse conductrice d'électricité (107) à une température cible.20