Brevet FR2034416A1 — publié le 19701211

L'invention, due à Monsieur André SCHWEISCH, a pour objet un dispositif de liaison cinématique entre deux ensembles mécaniques0 les liaisons cinématiques interposées entre des pièces ou ensembles mécaniques sont d'ordres très différents, tant au point de vue de la nature des mouvements qu'elles imposent entre les deux ensembles que des moyens matériels qu'elles mettent en oeuvre pour leur réalisation. C'est un but de l'invention de fournir un dispositif de liaison cinématique qui permet, sous de multiples réalisations, d'im- poser entre deux ensembles ou pièces des déplacements de rotation, les diverses réalisations se distinguant entre elles par le nombre de degrés de liberté caractéristiques des mouvements relatifs. C'est un but de l'invention de fournir un tel dispositif de liaison cinématique particulièrement bien adapté pour relier deux ensembles lorsque les conditions d'emploi sont d'une rigueur extrime soit au point de vue des sollicitations mécaniques auxquelles peuvent être soumis l'un ou les deux ensembles à relier, soit en raison de la température extrêmement élevée du milieu dans lequel est placé le dispositif, soit en raison des propriétés dégradantes dudit milieu, etc... te dispositif de liaison selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend, pour être interposés entre deux pièces ou ensembles mécaniques, un ou plusieurs couples de vantaux plans reliés entre eux par une partie jouant le rôle de charnière. l'invention prévoit d'établir entre les deux pièces ou ensembles à relier des couples de tels vantaux, montés en série ou en parallèle, et d'organiser ces couples de manière que les charnière res de liaison des vantaux entre eux, et également les charnières de raccordement des vantaux aux pièces à relier, remplissent des conditions géométriques qui imposent entre les deux pièees-.des déplacements relatifs ayant le nombre de degrés de liberté désiré. C'est habituellement la convergence des charnières en un ou plusieurs points qui est le facteur déterminant de la nature des déplacements. les couples de vantaux sont prévus non seulement pour être interposés entre les pièces mécaniques à relier, mais également entre des vantaux appartenant à des couples reliant les deux pièces et à disposition en parallèle l'un par rapport à l'autre. L'invention sera bien comprise par la description qui suit, faite à titre d'exemple et en référence au dessin annexé, dans lequel - la figure 1 est une vue schématique perspective d'un dispositif de liaison selon l'invention, pour une forme de réalisation - la figure 2 est une vue schématique d'une réalisation parti culière - la figure 3 est une vue schématique en perspective d'une autre forme de réalisation - la figure 4 est une vue schématique d'une variante - la figure 5 est une vue schématique en perspective relative à une variante d'un dispositif de liaison selon l'invention - la figure est une vue schématique d'un. mode de réalisation d'une partie de dispositif selon l'invention - la figure 7 est une vue schématique longitudinale, avec coupe partielle d'une forme de réalisation d'un dispositif de palier élastique - la figure 8 en est une vue schématique correspondante en coupe transversale - la figure 9 est une vue analogue à la figure 6, mais pour une variante - la figure -10 est une vue longitudinale schématique diune autre forme de réalisation d'un palier élastique - la figure ll est une vue en coupe suivant la ligne 11-11 de la figure 10 - la figure 12 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un dispositif de transmission homocinétique selon l'invention - la figure 13 est une vue selon la ligne 13-13 de la figure 12, mais comprenant des compléments - la figure 14 est une vue en élévation correspondant à la forme de réalisation montrée sur la figure 13 - la figure 15 est une vue schématique en coupe longitudinale d'une forme de réalisation d'un. dispositif de montage comprenant un dispositif selon l'invention - la figure 16 est une demi-vue en coupe selon la ligne 1616 de la figure 15 ; - la figure 17 est -une vue. très schématique par bout du dispositif représenté sur la figure 15;. On se réfère d-'abord à la figure l,qui est une - représenta- tion très sehématique d;'un dispositif de liaison cinématique selon ltinvention-entre un -premier soîide-et un second solide 5'. peuvent être en nombre supérieur à deux ; les déplacements relatifs des deux solides conservent trois degrés de liberté si les axes des articulations ou charnières convergent tous vers le même point, Dans le cas où les articulations sont élastiques, on choisit la raideur et le nombre des articulations, ainsi que le nombre des séries de vantaux, en fonction des forces élastiques de rappel qu'on désire obtenir. On se réfère maintenant à la figure 4, qui est relative à une autre forme de réalisation permettant entre deux solides des déplacements suivant seulement un degré de liberté, à savoir des déplacements de rotation autour d'une droite D. Dans cette forme de réalisation, on interpose entre un premier solide S et un second solide S' une première série de vantaux vl, v2, v3, articulés les uns sur les autres autour d'axes ou charnières al et a2 et sur les solides S et S' respectivement suivant des charnières aO et a3, les charnières aO, al, a2, a3 convergeant en un même point 0, situé sur la droite D ; on interpose également entre les deux dits solides une seconde série de vantaux v'l, v'2, articulés l'un sur l'autre autour de l'axe ou charnière a'l et sur les solides S et S' respectivement par les charnières a'0 et a'2, les axes ou charnières a'0, a'l et a'2 étant convergents en un point O' différent de O mais situé également sur la droite D. le nombre de séries de vantaux interposées entre les deux solides peut être supérieur à deux, les vantaux d'une série ayant leurs axes d'articulation ou charnières convergents en un seul point, les divers points de convergence étant tous situés sur la droite D. On se réfère maintenant à la figure 5, qui est relative à une variante. Dans cette variante, en vue de limiter la rotation à deux degrés de liberté, on interpose entre un vantail vp et un vantail vq, faisant partie de deux séries de vantaux montées en parallèle et constituant chacune un dispositif de liaison cinématique comme montré sur la figure 1 avec les charnières des deux séries convergeant au même point 0, deux autres vantaux, comme montré en wl et w2, se coupant suivant une arête b1,2 et articulés entre eux suivant ladite arête ou charnière, lesdits vantaux étant en outre montés à articulation autour de leurs intersections b1 et b2 respectivement avec les vantaux vp et vq, les arêtes ou p q charnières b1, b2 et b 2 étant concourants en un point 0" diffé 1, rent du point 0. Plusieurs couples de vantaux wl, w2 peuvent ainsi titre interposés entre les vantaux v. L'invention prévoit également une autre forme de réalisation suivant laquelle les intersections telles que bl, b2 et bol 2 sont parallèles, c'est-à-dire concourent à l'infini. les articulations des éléments adjacents ou vantaux peuvent être réalisées par des axes lisses, des roulements, des butées ou par des éléments élastiques. L'invention prévoit cependant d'une manière préférée la réalisation d'une série due vantaux à partir d'une pièce unique, dont des amincissements définissent des arêtes d'intersection de vantaux autour desquelles les vantaux adjacents sont montés à rotation relative. On a, par exemple, montré sur la figure 6 des vantaux vp e t vp+l reliés entre eux par-l'intermédiaire d'une partie amincie c. Une réalisation à multiples vantaux, monobloc, est par ticulièrement avantageuse dans, le cas où les déplacements angulaires relatifs de vantaux adjacents sont relativement peu importants. On se réfère maintenant aux figures 7 et 8, relatives à une forme de réalisation d'un dispositif de liaison à un degré de liberté ou palier élastique selon l'invention interposé entre un premier solide S et un second solide S'. Bes solides S et S' présentent, ou ont formé sur eux, respectivement un anneau 10. et un arbre 11 qui passe à l'intérieur de l'anneau 10. Un premier épaulement annulaire 12 est solidaire de l'arbre 11 et un second épaulement 13 est solidaire dudit arbre, lesdits épaulements étant de part et d'autre du plan moyen de l'anneau 10. Celui-ci présente2 en regard des épaulements 12 et 13, respectivement, des épaulements 14 et 15.Entre les épaulements 12 et 14 sont interposés une multiplicité de couples de vantaux 16 et 17 formant une première série ; entre les épaulements 13 et 15 sont interposés une multiplicité de couples de vantaux-18 et 19-formant une seconde série. les vantaux 16 et 17 d'un couple sont montés à articulation l'un sur l'autre autour d'une arete ou charnière 20 ; un vantail 16 est articulé sur I'épaulement 12 autour d'un -bord ou charnière 21 et un vantail 17 est articulé sur l'épaulement 14 autour d'un bord ou charnière 22. les droites 21, 20 et 22 de'tous les couples de vantaux dé la première série sont concourantes en un même point O'.Deux ou plusieurs couples adjacents de vantaux de la série sont de préférence à montage opposé (figure 8), c'est-à-dire qu'un couple de vantaux déterminé a une arête~commune 20 plus proche de llarête commune d'un couple adjacent de la série que ses arêtes marginales 21 et 22 le sont des arêtes marginales dudit couple ad jacent, tandis que pour l'autre couple adjacent de vantaux, ce sont au contraire les arêtes 21 et 22 qui sont plus proches que les arêtes 20. Pour deux vantaux 18, 19 d'un couple quelconque de la seconde série, l'arête commune 23 et les arêtes latérales ou marginales 24 et 25 sont concourantes en un point O, distinct-du point 0'. On prévoit également que la succession des couples de vantaux 18, 19 est en disposition alternée de manière analogue à ceux de la première série, comme bien visible sur la figure 8. Une telle disposition réalise une liaison entre le solide S et le solide S' qui permet entre les deux solides un déplacement à un degré de liberté, c'est-à-dire une rotation autour de la droite passant par les points O et 0', ainsi axe commun de l'anneau 10 et de l'arbre 11. les vantaux sont avantageusement réalisés et reliés entre eux comme montré sur la figure 9, c'est-à-dire par des plaquettes 30, 31 présentant des amincissements 32, 33, matérialisant une arête centralenet des amincissements 34, 35, matérialisant les arêtes latérales, le nombre de pièces de liaison étant ainsi très faible jusqu' être réduit à l'unité. le caractère élastique du palier lui est conféré par l'élasticité du matériau constitutif des vantaux. les inclinaisons des arêtes des uns et des autres couples sont choisies en fonction des rigidités axiale et transversale qu'on désire obtenir pour la-liaison. On se réfère maintenant aux figures 10 et 11, également relatives à un palier élastique. La pièce S est ici un arbre tubulaire 50 et la pièce S' est une couronne 51 entourant ledit arbre et de même axe 52 que ce dernier. L'arbre 50 présente sur sa surface externe des nervures radiales ou épaulements longitudinaux 53, qui sont au nombre de quatre dans l'exemple représenté, et la couronne 51 présente des nervures rad-iales ou épaulements longitudinaux 54 en regard des nervures 53.Suivant l'invention, on interpose entre deux nervures 53 et 54 en regard deux vantaux 55 et 56, le vantail 55 étant relié à- -articulation ou charnière à la nervure 53 grâce à un amincissement rectiligne 57 schématisé par les hachures serrées et le vantail 56 étant relié à articulation ou charnière à la nervure 54 par un amincissement rectiligne 58, les prolongements des amincissements 57 et 58 coupant l'axe 52en Les vantaux 55 et 56 sont reliés entre eux à articulation ou charnière grâce à un amincissement rectiligne 59 dont le prolongement coupe l'axe 52 en le même point 1 que les prolongements des amincissements 57 et 58.Une première série de vantaux est ainsi pre- vue d'un côté du plan transversal moyen 60 et une seconde série analogue, symétrique de la première, de l'autre côté dudit plan transversal moyen avec un point de convergence 02 des amincisse ment s distinct du point de convergence OL des amincissements de la première série mais également situé sur l'axe 52. Cette liaison entre les ensembles S et S' par les séries de vantaux qu'on a définies permet, entre les deux solides, un mouvement de rotation autour de l'axe 52. Complémentairement, l'invention prévoit de parfaire la liaison par des moyens qui, tout en conservant la possibilité de rotation, permettent au palier élastique d'encaisser sans difficulté des efforts dirigés suivant l'axe. A cet effet, on interpose, dans l'intervalle annulaire entre 11 arbre tubulaire 50 et la couronne 51, des séries de vantaux à charnières élastiques dirigées parallèlement à l'axe 52 et qui, ainsi, rencontrent ce dernier à l'infini. On prévoit, par exemple, deux vantaux 65 et 66 raccordés entre eux suivant un amincissement 67 parallèle à l'axe 52, et à l'arbre tubulaire 50 et à la couronne 51 par des amincissements respectivement 68 et 69, également parallèles à l'axe 52. Deux autres vantaux 70 et 71 complètent la série, symétriques des premiers vantaux par rapport à un plan radial, ces moyens de liaison supplémentaires étant ainsi de forme générale cylindrique. On se réfère maintenant aux figures 12 à 14. Dans cette forme de réalisation, l'invention permet la constitution d'une transmission homocinétique insérable entre un premier arbre 80, qui peut être tubulaire, et un second arbre 81, également tubulaire dans l'exemple représenté. L'arbre tubulaire 80 se termine par un épanouissement ou couronne 82 dont la face frontale d'extrémité présente une surface tronconique 83, coaxiale à l'axe 84 de l'arbre 80o L'arbre 81 se termine également par une couronne 85 avec surface tronconique 86 dont lraxe est l'axe 87 de l'arbre 81. Entre les couronnes 82 et 85, on organise une multiplicité de liaisons à trois vantaux, chacune des liaisons comprenant un premier vantail 88, un vantail central 89 et un autre vantail 90. Le vantail 88 est monté à articulation ou charnière, par exemple par un amincis sement de son bord 91, sur la surface tronconique 83 de la couronne 82 et le vantail 90 se raccorde par son bord aminci 93 à la surface tronconique 86 de la couronne 85. le vantail 88 est monté à articulation sur le vantail 89 par leur charnière commune 94 réalisée par un amincissement et, de même, le vantail 90 est monté sur le vantail 89 par leur charnière commune 95, réalisée par exemple par un amincissement. les articulations ou charnières 91, 94, 95 et 93 convergent au point 0, intersection des axes 84 et 87. L'invention prévoit l'interposition d'une multiplicité de triples vantaux ou trios dont les charnières viennent tolites converger au point 0, ces trios formant une disposition qui rappelle celle de chevrons. L'invention prévoit, dans le but de permettre la transmission d'un couple, d'interposer, entre deux trios adjacents de vantaux ou vantaux pyramidaux, un duo de vantaux, c'est-à-dire un groupe de deux vantaux, 96 et 97 (figure 13), le vantail 96 étant monté à articulation sur un vantail central 89 d'un trio par son côté 98 perpendiculaire au plan bissecteur des axes 84 et 87, l'axe d'articulation 99 des vantaux 96 et 97 entre eux et l'axe d'articulation 100 du vantail 97 sur le vantail 891,2 de l'autre trio étant également perpendiculaires audit plan.Dans la réalisation représentée, l'une des articulations ou charnières 98 est à la partie externe d'un vantail 89 et l'autre articulation ou charnière 100 est à la partie interne du vantail 89 voisin, mais les charnières sur les vantaux 89 pourraient être de -disposition différente, tout en restant perpendiculaires au plan bissecteur des axes 84 et 87. Sur la figure 14, on voit les deux vantaux 9710 et 961o reliant le vantail 891o au vantail 891l des trios de rangs 10 et 11 adjacents, le duo de vantaux 96 et 97 a ici, lorsqu'étalé à plat, un contour trapézoidal. Cette transmission peut remplacer un double cardan. Elle est capable de supporter, sans butée, des efforts axiaux importants. En multipliant le nombre des trios entre les deux arbres, on peut répartir le couple à transmettre, permettant ainsi d'aboutir à une transmission d'encombrement réduit pour un angle d'inclinaison maximal donné. On se réfère maintenant aux figures 15 à 17, relatives à une forme de réalisation d'un dispositif de liaison selon l'invention, à trois degrés de liberté, et qui peut jouer le rôle de pivot élastique, par exemple pour une maquette de soufflerie. D'un dard 110 est solidaire, par des écrous 111 et 112, un élément tubulaire 113 co-axial au dard et qui est le support fixe ou corps S. la maquette à soumettre aux essais dans une soufflerie comportant le dard 110 est portée par une cage massive 114, cylindrique, entourant l'élément tubulaire 113. Sur la cage 114 est présent un épaulement 116 à face d'appui tronconique 117.Sur la face 117 est appliquée la face conjuguée 118 d'une première pièce de transmission semi-tubulaire tronconique 120, laquelle comporte une partie massive 121 pour la fixation, à l'aide de vis, sur l'épaulement 116, et une succession de vantaux 122i 1226 (figure 17), au nombre de six dans l'exemple représenté, le vantail 1221 étant monté à articulation sur la partie 121 par une charnière 1230,1 réalisée par un amincissement, et les différents vantaux 122 étant montés à articulation entre eux par d'autres charnières 123, toutes les charnières ayant leur prolongement convergeant au point 0, centre commun de l'élément tubulaire 113 de la cage 114.Le dernier vantail 1226, à l'autre extrémité de la pièce de transmission semi-tubulaire 120, est monté à articulation sur une partie massive 124 fixée, par vissage ou analogue, sur un épaulement 127 que présente l'élément tubulaire 113. On peut compléter la liaison par une pièce de transmission analogue 129 à disposition symétrique de la première par rapport au plan transversal 128 passant par le centre 0, ladite seconde pièce régnant avantageusement sur la demi-circonférence diamétralement opposée à celle qu'occupe la pièce 120, les charnières des vantaux 130 faisant partie de la pièce 129 ayant leurs prolongements qui convergent au centre 0. Chacune des pièces de transmission peut être réalisée par fraisage, avantageusement sur sa surface externe, d'un semi-tube tronconique (figure 16), de manière à réaliser les amincissements jouant le rôle de charnières. Ce montage est peu encombrant et encaisse bien les efforts transversaux etitgit4Dntux qui peuvent résulter, par exemple, de la portance, de la dérive et de la trainée de la maquette. La multiplicité des amincissements lui confère une grande souplesse de rotation autour des trois axes. le centre de rotation est parfaitement défini. REVENDICATIONS 1. Dispositif de liaison entre un premier corps solide et un second corps solide en vue d'imposer entre les deux corps des déplacements relatifs de rotation ayant un nombre déterminé de degrés de liberté, caractérisé en ce quil comprend, interposée entre les deux corps, une série de vantaux montés à articulation ou charnière les uns sur les autres dont les vantaux d'extrémité sont reliés à charnières respectivement aux deux corps solides, les charnières ou leurs prolongements étant convergents en un même point. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs telles séries de vantaux interposésentre les deux corps. 3, Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les charnières de toutes les séries de vantaux convergent en un même point. 4. Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les charnières des séries de vantaux convergent en divers points alignés sur une même droite. 5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend, interposé; entre deux vantaux de deux séries, un couple de vantaux complémentaires articulés à charnières l'un sur l'autre et articulés à charnières sur les vantaux des séries, les articulations à charnières étant parallèles ou convergentes en un point différent du point de convergence des charnières des vantaux des deux séries. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que deux vantaux adjacents sont constitués à partir d'une pièce unique, la charnière entre les deux dits vantaux étant réalisée par un amincissement de ladite pièce. 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un vantail adjacent à un corps constitue une pièce unique avec celui-ci, la charnière étant réalisée par un amincissement. 8. Dispositif selon les revendications 1 et 4, pour 1' établis- sement d'un palier élastique entre un arbre et un plateau annulaire co-axial, caractérisé en ce qu'il comprend un premier couple de vantaux articulés l'un sur l'autre et sur l'arbre et le plateau respectivement ainsi qu'un second couple de vantaux articulés l'un sur l'autre et sur l'arbre et le plateau respectivement, les prolongements des articulations du premier couple se coupant en un point de l'axe commun de l'arbre et du plateau et les articulations du second couple se coupant en un point dudit axe différent du premier point. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le premier couple est interposé entre deux épanouissements tronconiques respectivement de l'arbre et du plateau. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par une multiplicité de couples de vantaux interposés entre lesdits épanouissements et dont les axes d'articulation se coupent en un même point de l'axe commun. 11. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'arbre et le plateau comportent de seconds épanouissements entre lesquels sont interposés les vantaux du second couple. 12. Dispositif selon les revendications 10 et 11, caractérisé en ce qu'entre lesdits seconds épanouissements sont interposés une multiplicité de seconds couples dont les articulations se coupent en un même point, différent du point d'intersection des articulations de la première multiplicité. 13. Dispositif selon la revendication 10 ou 12, caractérisé en ce que deux couples de vantaux d'une même multiplicité sont en regard l'un de l'autre par leur-concavité ou leur convexité. 14. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel un corps est un arbre tubulaire et l'autre corps est un manchon entourant ledit arbre et co-axial à ce dernier, pour la réalisation d'un palier élastique entre les deux dits corps, caractérisé en ce que les vantaux d'un couple sont interposés entre une nervure externe de l'arbre tubulaire et une nervure interne du manchon. 15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'un couple de vantaux et un autre couple de vantaux sont symétriques par rapport à un plan transversal moyen. 16. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'un couple de vantaux complémentaires est interposé entre ledit vanauxta arbre et ledit manchon e es/- articules un sur l'autre suivant une charnière parallèle à l'axe commun de l'arbre et du manchon et articulés sur ledit arbre et sur ledit manchon suivant des charnières également parallèles audit axe. 17. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé par un second couple de vantaux complémentaires formant avec le premier couple une pièce sensiblement cylindrique. 18. Dispositif selon la revendication I pour la liaison entre deux arbres en vue de la réalisation d'une transmission homocinétique entre ces derniers, caractérisé par plusieurs trios de vantaux interposés entre lesdits arbres symétriquement de part et d'autre du plan bissecteur des axes des arbres, les articulations du vantail central d'un trio sur les vantaux marginaux et les articulations des vantaux marginaux respectivement sur l'un et sur l'autre arbre convergeant au point d'intersection des axes des arbres, les vantaux centraux de deux trios adjacents étant réunis par un- couple de vantaux articulés l'un sur l'autre, les articulations entre eux des vantaux du couple et sur les vantaux centraux des trios étant perpendiculaires au plan bissecteur des axes des arbres. 19. Dispositif selon la revendication 1, pour la réalisation d'un pivot élastique entre une pièce centrale et une pièce périphérique, caractérisé par une série de vantaux faits à partir d'une même pièce et articulés entre eux grâce à des amincissements rectilignes, lesdits amincissements convergeant en un point unique. 20. Dispositif selon la revendication 19, caractérisé en ce que les vantaux terminaux de-la série sont raccordés à des pièces massives par l'intermédiaire d'amincissements convergeant au même point, lesdites pièces massives étant solidarisées respectivement avec la pièce centrale et la pièce périphérique. 21. P i-K.po,sitif selon les revendications 20 et 21, caracté- risé en ce que la liaison est constituée par une première série de vantaux régnant sur sensiblement une demi-circonférence et par une seconde série de vantaux régnant sensiblement sur la demi-circonférence opposée. 22. Dispositif selon les revendications 19 à 21, caractérisé en ce que les deux séries de vantaux sont symétriques par rapport au centre de convergence commun.