Brevet FR2034427A1 — publié le 19701211

L'invention, due à Monsieur André SCH'WEISCH, concerne un dispositif pour la compensation des efforts que subissent les moyens de liaison-cinématique interposés entre deux ensembles mécaniques pouvant prendre des déplacements relatifs à deux ou à trois degrés de liberté en rotation autour d'un point. C'est un but de l'invention de fournir un dispositif de compensation qui diminue considérablement les efforts axiaux que supportent les moyens de liaison cinématique interposés entre les deux ensembles. C'est un but de l'invention de fournir un dispositif de compensation qui s'allie particulièrement bien à des dispositifs de liaison cinématique à couples de vantaux interposés entre deux ensembles qui doivent prendre des déplacements relatifs de nature déterminée. C'est aussi un but de l'invention de fournir un dispositif de compensation qui, par sa constitution même, impose aux deux ensembles entre lesquels il est interposé des déplacements de nature déterminée, le dispositif de compensation jouant ainsi simultanément le rôle de dispositif de liaison cinématique. D'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 d'un dispositif selon l'invention; - la figure 2 en est une vue pour une autre condition; - la figure 3 en est une vue à 900 des précédentes; - la figure 4 est une vue analogue aux figures 1 et 2, mais pour une autre condition; - la figure 5 est une demi-vue d'un dispositif selon l'invention, pour une autre forme de réalisation; - la figure 6 est une vue analogue à celle de la figure 3,mais pour une autre forme de réalisation et pour partie seulement; - la figure 7 est une demi-vue schématique d'encore une autre forme de réalisation d'un dispositif selon l'invention; - la figure 8 est une vue schématique frontale d'un ensemble comprenant un dispositif selon l'invention;; - la figure 9 en est une vue schématique en coupe axiale, certaines parties ayant été omises dans un but de clarté; - la figure 10 est une demi-vue de dessus de l'ensemble représenté sur la figure 8. On se réfère d'abord aux figures 1 à 4t Le dispositif selon l'invention est destiné à être interposé entre une première pièce mécanique, ou ensemble de pièces mécaniques rigidement liées entre elles, S, et schématisées par un plateau 20, et une seconde pièce mécanique, ou ensemble de pièces mécaniques S' , schématisées par un plateau 21, qui doivent prendre l'un par rapport à l'autre des déplacements de rotation autour d'un point 0 malgré les efforts importants auxquels peuvent être soumis lesdites pièces et schématisées par les flèches F et F' dirigées suivant X X' passant par 0. Ces déplacements relatifs-peuvent être provoqués par une commande, ou bien par des réactions extérieures. Le dispositif permet aux deux plateaux une rotation relative autour du point 0, tout en interdisant tout mouvement relatif de translation desdits plateaux suivant l'axe X-X' Suivant l'invention, un anneau 10 est établi entre les pièces ou corps S et S' , dont le centre est en 0, et. deux nappés ou voiles tronconiques 11 et 12.sont interposés entre, d'une part, le corps S et l'anneau 10 et, d'autre part, entre le corps S' et l'anneau 10. Sur le corps S, la nappe 11 se raccorde suivant une circonférence 13 centrée sur l'axe X-X' en l'absence d'efforts autres que ceux dirigés suivant l'axe XX' O,Xå circonférence 14 de raccordement entre la nappe 11 et l'anneau 10 est centrée sur l'axe X-X' dans la même condition. La nappe 12 se raccorde au corps S' suivant une circonférence 15, également centrée sur l'axe X-X' en l'absence d'efforts autres que ceux dirigés suivant ledit axe, et la circonférence de raccordement 16 de la nappe 12 avec l'anneau 10 est également centrée sur ledit axe. Les circonférences 13 et 15 sont de meme diamètre, l'ensemble étant ainsi symétrique autour du plan passant par O et perpendiculaire à l'ase X-X' Chacune des nappes tronconiques, comme la nappe 11, peut être constituée par une multiplicité de.biellettes 17 (figure 3),dispo sées suivant des génératrices du tronc de cône etmontées à arti- culation en leurs extrémités 18 et 19 respectivement sur le disque ou anneau 20 solidaire du corps S et sur l'anneau 10..L'articula- tion peut entre réalisée par de petits,axes ou bien l'anneau 10 et les disques 20 et 21 faisant partie respectivement des corps S et S' sont fabriqués à partir d'une pièce unique et des fentes 22 sont pratiquées sur les vo-iles ,coniques de raccordement pour délimiter des biellettes et des amincissements sont pratiqués aux attaches desdites biellettes, respectivement aux disques et à l'anneau lo, pour réaliser les articulations. Si on impose aux ensembles S et S' un mouvement relatif de rotation autour du point 0, qui est le centre de symétrie du dispositif en l'absence de toute cause de déformation, par exemple à l'aide d'un dispositif à rotule non représenté sur la figure,l'anneau 10 subit une translation tout en demeurant dans un plan 23 jouant le rôle de plan de symétrie par rapport aux plateaux 20 et 21, comme montré sur la figure 2. Ce déplacement entratne, non seulement une translation de l'anneau 10, mais aussi de légères déformations diamétrales, et si l'amplitude de la rotation relative de S et de S' est faible (par exemple inférieure à une dizaine de degrés), lesdites déformations diamétrales sont négligeables. Les contraintes élastiques ainsi provoquées dans l'anneau 10 permettent d'ailleurs de développer des forces élastiques de rappel tendant à ramener en parallélisme les plateaux 20 et 21 ou analogues. Par contre, en dimensionnant convenablement,les biellettes 11 et 12 et ltanneau 10, on crée un système hyperstatique soulageant, autant qu'on le désire, le dispositif (non représenté) maintenant le dispositif en rotation pure à l'égard des charges axiales éventuelles imposées aux solides S et S'O Le dispositif selon l'invention permet donc d'obtenir un mouvement de rotation pratiquement sans frottement dans un système de guidage à rotation, quelles que soient les charges axiales imposées. Si le nombre de biellettes est grand, l'anneau 10 est soumis à un effort de compression uniforme. Pour un nombre plus petit de biellettes, l'anneau 10 se déforme également en flexion. Dans la configuration montrée sur la figure 2, on a illustré le fait que le déplacement des points supérieurs des circonférences 14 et 16 est très sensiblement égal à celui des points infé- rieurs desdites circonférences0 Le dispositif selon l'invention n'a pratiquement pas de raideur transversale; il peut donc être considéré comme un découpleur. La figure 4 montre une configuration suivant laquelle les plateaux 20 et 21, tout en restant parallèles entre- eux,- ne sont plus parallèles au plan 23. Non-seulement le dispositif selon l'invention peut entre associé à un dispositif de liaison mécanique qui impose entre les deux corps S et S' des déplacements rigoureusement centrés autour du point 0, mais encore il peut être utilisé pour assurer à lui seul la liaison entre les corps S et S' , lorsqu'il n'est,pas nécessaire d'imposer des déplacements relatifs rigoureusement centrés autour d'un point. On prévoit d'exécuter les disques ou plateaux 20 et 21 sous forme d'anneaux taraudés pour leur liaison sur des noyaux filetés correspondants, solidaires des corps S et S' ,de sorte qu'il est possible d'introduire une tension ou compression préalable pour les voiles tronconiques Il et 12. Dans le dispositif selon l'invention, sous des efforts de traction schématisés paT les flèches F , Fl ,les biellettes travaillent en traction et l'anneau intermédiaire travaille en compressai unciforme0 On se réfère maintenant à la figure 5, relative à une variante. Dans cette variante, le diamètre des plateaux 30 et 31, solidaires respectivement des corps S et S' ,est plus grand que le diamètre de l'anneau intermédiaire 32. Dans cette variante, sous un effort de traction tel que schématisé en F, non seulement les biellettes 35 et 34 travaillent à la traction, mais, également, l'anneau 32. travaille en traction uniforme. On se réfère maintenant à la figure 6 . Dans cette forme de réalisation, l'anneau intermédiaire 35, au lieu d'être circulaire,est polygonal. 11. est constitué par une succession de couples de petits prismes 36, 37, se raccordant suivant des amincissements 38, 39 ; des biellettes 40 relient l'anneau 35 à un plateau 41, mais seulement suivant les prismes 36 ou suivant les prismes 37,par exemple les prismes 37, comme montré sur la figure. Lesdites biellettes peuvent être rayonnantes, c'est-à-dire placées suivant les génératrices du tronc de cône, ou bien parallèles entre elles et perpendiculaires à la face externe 42 du prisme. Les amincissements, tels que 38, 39, permettent une égalisation des efforts de flexion dans les biellettes au cours de la déformation. Le nombre de biellettes de chaque groupe de biellettes est choisi en fonction de l'application considérée. On prévoit des réalisations suivant lesquelles une seule biellette est interposée entre un prisme et le plateau. La biellette unique est alors avantageusement placée aux sommets du polygone régulier que forme l'anneau 35. On se réfère maintenant à la figure 7, relative à une autre variante. Dans cette variante, les deux nappes tronconiques 50 et 51 reliant l'anneau 52 aux plateaux 53 et 54 nefsont pas symétriques par rapport au plan moyen 55 de l'anneau. Celui-ci peut être polygonal ou curviligne. On se réfère maintenant aux figures 8 à 10 qui montrent la combinaison d'un dispositif comme décrit ci-dessus à des moyens prévus pour imposer aux deux corps S et S' des déplacements relatifs présentant deux degrés de liberté seulement, l'ensemble étant propre à la transmission d'efforts importants sans soumettre les éléments de liaison minces à des contraintes notables, tout en respectant rigoureusement les conditions cinématiques. Le plateau 60 (figure 9) est solidaire du premier ensemble S et le plateau 61 solidaire du second ensemble S'. Les efforts à transmettre entre les deux ensembles sont schématisés par les flèches F, dirigées suivant l'axe X-X' ,qui est l'axe des plateaux. Les plateaux présentent, en regard, des faces tronconiques 62 et 63 et, entre lesdites faces, sont établis des trios 64 de vantaux 65, 66, 67 dont les vantaux d'extrémités 65 et 67 sont montés à articulation par leur bord externe sur des génératrices 68 et 69 des surfaces tronconiques 62 et 63, le vantail central 66 étant raccordé aux deux autres vantaux suivant des droites 70 et 71,les dites droites ainsi que les génératrices 68 et 69 concourant au centre O du dispositif. Dans le cas de constructions métalliques, les vantaux- peuvent être articulés les uns sur les autres et, également, sur les plateaux grâce à des amincissements jouant le rôle decharnières. Entre les vantaux de trios adjacents, par exemple les vantaux 661 et 662 (figure 8), on interpose un duo 72 de vantaux 73 et 74 monté sur les vantaux 661 et 662 par des charnières 75 et 76,articulés entre eux suivant une charnière 77, les charnières 75, 76 et 77 étant parallèles à l'axe X-X'. L'ensemble des trios de vantaux et des duos de vantaux réalise entre ies deux plateaux 60 et 61 une liaison assimilable à un car- dan à deux degrés de liberté autour du point 0. Selon i'invention, un anneau polygonal 80, ici un anneau hexagonal, à faces ou côtés 81, est logé dans l'intervalle défini par les plateaux 60 et 61 ainsi que leurs vantaux de liaison, et des biellettes 82 sont interposées entre les sommets ou arêtes 83 de l'anneau hexagonal et l'ar8te ou charnière 77 du duo 72 de vantaux en regard, Les biellettes 82 sont montées à articulation à leurs extrémités. Cette disposition supprime les effets de cisaillement transversal dans les charnières des vantaux de trios 64 sous l'effet d'une force axiale importante F. Dans cet exemple, tous les éléments travaillent en traction. Dans une variante, les duos de vantaux 72 sont reliés à l'anneau 80, non pas par la charnière 77, mais par leurs vantaux 73 et 74. Dans une autre réalisation, l'anneau, au lieud'être à côtés rectilignes, est curviligne, de manière à le faire travailler légèrement en flexion,ce qui peut compenser les imperfections cinématiques et créer une souplesse axiale déterminée. - REVENDICATIONS 1.- Dispositif pour assurer la compensation d'efforts axiaux que subissent l'un et/ou l'autre de deux ensembles astreints à prendre des déplacements relatifs d'une nature déterminée, notamment à trois et à deux degrés de liberté, en rotation autour d'un point, par exemple sous l'action d'une commande, caractérisé par une pièce intermédiaire reliée au premier ensemble par une série de biellettes montées à articulation à leurs extrémités et au second ensemble par une seconde série de biellettes montées à rotation à leurs extrémités. 2.- Dispositif selon la revendication 1 pour la compensation d'efforts dirigés suivant une direction prédéterminée, caractérisé en ce que la première série de biellettes forme une nappe tronconique d'axe parallèle à ladite direction et la seconde série de biellettes forme une nappe tronconique d'axe également parallèle à la dite direction. 3.- Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce quten l'absence d'efforts les nappes tronconiques sont symétriques par rapport à un plan transversal moyen. 4.- Dispositif selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les nappes tronconiques sont interposées entre des plateaux transversaux à la direction d'exercice des efforts et un anneau placé entre lesdits plateaux. 5.- Dispositif selon les revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le centre de l'anneau est confondu avec le centre de rotation relative des ensembles l'un par rapport à l'autre. 6.- Dispositif selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les biellettes sont ménagées par des évidements d'un voile tronconique. 7.- Dispositif selon les revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les articulations sont réalisées par des amincissements de biellettes formant une pièce unique avec le plateau et l'anneau iF termédiaireO 8.- Dispositif selon les revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'anneau intermédiaire est de diamètre plus grand que celui des plateaux. 9. Dispositif selon les revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'anneau intermédiaire est plus petit que les plateaux, 10.- Dispositif selon les revendications 1, 8 et 9, caractérisé en ce que l'anneau intermédiaire est circulaire. 11.- Dispositif selon les revendications 1, 9 et 10, caractérisé en ce que l'anneau intermédiaire est polygonal. 12.- Dispositif selon les revendications 1 et 11, caractérisé en ce que l'anneau intermédiaire est constitué par une succession de prismes reliés entre eux par des amincissements parallèles à l'axe d'exercice des efforts. 13,- Dispositif selon les revendioations 1 et 12, caractérisé en ce que les biellettes de liaison sont raccordées seulement à un prisme sur deux. 14.- Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les lignes de raccordement des biellettes sur les plateaux ont le même diamètre 15.- Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les lignes de raccordement des biellettes sur l'un et l'autre des plateaux ont des diamètres différents0 160- Dispositif selon la revendication 1 applicable entre deux ensembles comprenant des plateaux reliés entre eux par des trios de vantaux à articulation élastique convergente en le même point, deux trios adjacents étant reliés par des couples de vantaux à articulation élastique parallèle à l'axe d'exercice des efforts que peuvent subir les ensembles, caractérisé par des biellettes interposées entre des couples de vantaux et un anneau placé entre les deux plateaux, 170- Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'une biellette est articulée au raccordement des vantaux du couple, 18.- Dispositif selon les revendications 16 et 17, caractérisé en ce que l'anneau intermédiaire est polygonal