Brevet FR2136946A1 — publié le 19721229

La présente invention concerne en général un mécanisme de commande transformant un mouvement rotatif ou angulaire en mouvement rectiligne, et inversement, avec un rendement mécanique maximal et un jeu pratiquement nul Elle concerne en particulier un mécanisme de commande de distributeur hydraulique transformant le mouvement rotatif d'un jeu de poignées de commande en un mouvement rectiligne du distributeur le long d'un axe parallèle à l'axe de rotation de la poignée, ce mécanisme pouvant être utilisé pour commander la rotation de la tourelle d'un véhicule blindé. Le pointage en site et en azimut (rotation de la tourelle) du canon des véhicules blindés ou analogues s'effectue normalement, dans les conditions actuelles, au moyen de vérins hydrauliques actionnées par des distributeurs reliés mécaniquement un jeu de poignées rotatives sensiblement analogues à celles utilisées sur les aéronefs. Le maniement d'avant en arrière des poignées autour d'un axe transversal dit "de site" fait monter ou descendre le canon, tandis que leur rotation autour d'un axe longitudinal ou d'azimut fait tourner la tourelle dans le sens correspondant. La valeur du déplacement angulaire des poignées détermine celle de l'ouverture du distributeur et donc la vitesse de déplacement du canon dans la direction désirée. La rotation de la poignée autour de l'axe de site peut efficacement être transformée en un mouvement du distributeur au moyen de dispositifs classiques bielle-manivelle grâce à de faibles tolérances aux points de jonction de ces éléments qui suppriment pratiquement la totalité du jeu. Lorsqu'on relâehe les poi gnées, des ressorts de centrage agissent aussitôt sur le distributeur et renvoient l'ensemble des poignées à sa position neutre. Pour transformer la rotation de la poignée en un mouvement du distributeur par rapport à l'axe d'azimut, on utilise généralement des mécanismes à base de cames et de contre-cames, mais on a constaté que ces mécanismes présentent des inconvénients, notamment en ce qui concerne le jeu au niveau des poignées de commande, car, du fait des très faibles angles de came nécessaires pour per mettre les grands déplacements angulaires souhaitables normalement, même une marge de tolérance très réduite de l'intervalle séparant la came et la contre-came se traduit par un jeu non négligeable au niveau des poignées de commande. L'opérateur a donc beaucoup de mal à régler la position du canon aux environs du zéro et à effectuer les réglages fins ou précis nécessaires pour pointer le canon exactement sur l'objectif. Le faible pouvoir de rappel des cames à angle faible rend souvent difficile également la manoeuvre consistant à ramener les poignées au point neutre en n'utilisant que la force des ressorts de centrage du distributeur. L'utilisation d'un ensemble à 'ttolé- rance nulle", constitué d'une came et d'une contre-came précontrainte, ou d'un dispositif analogue, permet de réduire le jeu au minimum, mais augmente sensiblement le frottement, de sorte que le système devient beaucoup moins sensible pour l'opérateur et que les caractéristiques de centrage de la poignée sont beaucoup moins bonnes. Compte tenu de celui précède, la présente invention concerne donc un mécanisme d'entraînement perfectionné, relativement ramassé et peu coûteux à réaliser, permettant d'actionner de façon continue et précise les poignées de commande, de les rappeler efficacement au point neutre dès que cesse la force exercée sur elles par l'opérateur et de supprimer tout jeu à leur niveau, ce méca- nisme comportant, entre l'organe de transformation du mouvement et le distributeur, un ensemble constitué d'éléments normalisés et permettant cependant d'obtenir un réglage précis autour d'un point neutre et le positionnement précis d'un distributeur, l'action exercée sur ce dernier pouvant être suffisamment forte pour cisailler les copeaux 'néi!I mdtallirltwes et autres matiteren tArftngores. Selon la présente invention, l'arbre rotatif du mécanisme d'entraînement comporte une partie cylindrique inclinée tournant dans un ensemble d'entraînement qui, limité dans sa rotation mais capabIe de se déplacer longitudinalement, effectue de ce fait un mouvement oscillant ou de nutation, lequel, par l'intermédiaire d'un élément semi-flexible reliant l'ensemble d'entraînement à un dispositif de sortie, provoque le mouvement axial de ce dernier qui est rappelé à une position neutre par un mécanisme de centrage à ressort lorsque cesse de s'exercer la force d'action n ement. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés, et donnant à titre explicatif, mais nullement limitatif, une forme de réalisation de l'invention. Sur ces dessins La figure 1 est une vue en perspective et en coupe d'une forme de réalisation préférée d'un mécanisme selon l'invention actionnant un distributeur. La figure 2 est une coupe longitudinale du mécanisme de la figure 1 selon la ligne 2-2. La figure 3 est une coupe partielle à plus grande échelle de l'ensemble de roulement et du galet de guidage selon la ligne 3-3 de la figure 2. La figure 4 est une coupe verticale à plus grande échelle de l'ensemble d'entraînement et de la poignée de la figure 1 ; et Les figures 5 et 6 sont des coupes partielles à plus grande échelle des ensembles d'entraînement et de guidage de la figure 1, montrant les positions extrêmes du galet résultant de la rotation de l'arbre d'entraînement et correspondant au mouvement longitu dinaldsnsles deux sens de la tige du distributeur coopérant avec ce galet. Les dessins, et notamment les figures 1 et 2, représentent un mécanisme 1 d'entraînement de distributeur selon l'invention, constitué d'un corps 2 dans une ouverture extrême 3 duquel tourillonne un arbre rotatif 4 au moyen de roulements à billes 5. Cet arbre 4 peut être creux, comme représenté, dans un but qui sera expliqué plus loin, et il comporte un ensemble7 de poignées de commande fixées à son extrémité externe au moyen d'une rondelle de blocage 8 et d'éléments de fixation 9 appropriés. L'ensemble 7 comporte un boîtier 10 perpendiculaire à l'axe principal de l'arbre d'entraînement principal 4 et traversé transversalement par un arbre rotatif 12 à manivelle sur les extrémités duquel est monté un jeu de poignées de commande 13. Entre les extrémités de l'arbre 12 et à l'intérieur du boîtier 10, un étrier 16 s'articule sur une saillie 15 au moyen d'une clavette appropriée 17 maintenue par une goupille fendue 18. Une tige 19 reliée par une de ses extrémités à l'étrier 16 passe dans un alésage central 20 de l'arbre 4 et est fixée au plongeur 21 d'un distributeur passant dans une tubulure 26 par un joint 22 à rotule constitué d'une cuvette 23 et d'une bille 24, cette dernière étant prolongée par une tige filetée 25 se vissant dans une extrémité du plongeur 21. En tournant autour de l'axe 27 de l'arbre 12, les poignées 13 provoquent le déplacement rectiligne du plongeur 21 qui peut par exemple servir à faire monter ou descendre le canon d'un véhicule blindé de façon classique. En n'admettant que de faibles marges de tolérance aux points de jonction des différents éléments, il est possible de supprimer pratiquement la totalité du jeu au niveau des poignées 13, ce qui permet un réglage fin de l'angle de site du canon. Un mécanisme de centrage 30 à ressort rappelle le plongeur 21 vers une position neutre dès qu'on cesse d'appliquer une force de rotation aux poignées de commande. La tubulure 26 contient également un second plongeur 32 susceptible d'effectuer un mouvement de va-et-vient pour faire tourner la tourelle d'un véhicule blindé en fonction de la rotation de l'arbre 4 autour de l'axe 11, comme on va le décrire ciaprès. Comme le montrent clairement les figures 1, 2, 4, 5 et 6, l'arbre 4 comporte à son extrémité interne une partie cylindrique inclinée 34 sur laquelle est monté au moyen d'un roulement un ensemble d'entraînement 35 comportant un manchon 36. Un écrou de blocage 39 vissé sur l'extrémité externe de l'élément 34 empêche le chemin de roulement interne 40 du roulement 41 de tourner avec l'arbre 4 par rapport auquel le chemin de roulement externe 42 et le manchon 36 peuvent en revanche tourner librement.Le manchon 36, ajusté à la presse de façon classique sur le chemin de roulement 42, comporte une saillie taraudée 47 orientée radialement, dans laquelle se visse l'arbre-guide 48 d'un ensemble de roulement et de guidage 49. La partie cylindrique 34 est disposée de telle manière que son axe de symétrie 50, l'axe principal 11 de l'arbre, et le plan médian 52 de l'ensemble 35 se croisent en un point commun 51 de trisection (voir figure 4). Le plan 52 colncide également avec le plan médian du roulement à billes 41 et avec l'axe de symétrie de l'ensemble 49. Comme on le voit mieux sur les figures 2 et 3, l'arbre 48 de l'ensemble 49 comporte un galet 53 tourillonnant sur son extrémité externe et faisant saillie dans une cavité 54 d'un élément de guidage 55 assujetti au corps 2. La cavité 54 est orientée parallèlement à l'axe 11 de l'arbre 4, de sorte que le galet 53 ne peut sty déplacer librement que dans ce sens. En conséquence, lorsque l'arbre 4 tourne autour de son axe sous l'action de l'ensemble de commande 7 tournant autour de l'axe 11, sa partie cylindrique 34 effectue un mouvement giratoire autour de l'axe 11. Cela produit un mouvement de nutation de l'ensemble d'entraînement 35 qui fait effectuer au galet 53 un court déplacement curviligne dans la cavité 54, le sens de ce déplacement dépendant de celui du mouvement de l'ensemble des poignées de commande, comme représenté sur les figures 5 et 6. Le mouvement curviligne de l'ensemble de guidage 49 se fait dans un plan passant par l'axe 11, et l'arc ainsi décrit est centré sur le point de trisection 51. Ce mouvement curviligne de l'ensemble 49 est transmis au plongeur 32 par une bielle 46 constituée d'une partie rigide filetée 56 et d'une partie semi-flexible 57 comportant une couronne 58 entrant en contact avec une bille 59 montée sur l'arbre 48 vers l'intérieur du galet 53 dans le sens radial. Des éléments d'espacement 60 montés sur les côtés opposés de la bille 59 permettent à la couronne 58 de tourner autour de la bille 59 sans entreren contact avec le manchon 36. La partie rigide 56 de la bielle 46 peut être filetée de manière à se visser sur le plongeur 32, lequel peut comporter des méplats 62 permettant de l'assembler et de le régler au moyen d'une clé, de sorte qu'il est possible d'utiliser des éléments normalisés sans risquer une diminution de la précision tant en ce qui concerne la position neutre qu'en ce qui concerne la position du distributeur. Je serrage d'un écrou de blocage 64 monté sur la partie 56 permet de bloquer la bielle 46 une fois réglée. Un mécanisme de centrage 65 à ressort, identique au mécanisme 30, maintient normalement le plongeur 32 en position neutre, c'est-à-dire correspondant à une action nulle du distributeur hydraulique, au moyen de ressorts 66 et 73 disposés dans l'élément de retenue 67 et en contact avec des rondelles de centrage 68 et 69, l'épaulement 70 du plongeur 32 étant ainsi maintenu exactement en confidence avec la surface 71 du manchon 72 du distributeur.Toutefois, la force exercée par ce mécanisme 65 est relativement faible et est facilement surmontée par l'application d'un couple, de rotation à l'ensemble de commande 7 qui fait tourner l'arbre 4 autour de son axe 11 et détermine le mouvement axial du plongeur 32, afin de doser l'écoulement de fluide hydraulique en direction du vérin qui fait tourner la tourelle (non représentée,\ Lorsque ce couple cesse de s'exercer, le mécanisme 65 ramène de nouveau le plongeur 32 à sa position neutre, coupe l'arrivée de fluide hydraulique et renvoie les poignées 7 à leur position neutre. Pendant ces mouvements du distributeur, l'ensemble 35, rigidement monté sur l'arbre 4, supprime complètement le jeu susceptible d'exister entre les poignées 7 et le plongeur 32, et le roulement 41, le galet 53 et la couronne 58 sont légèrement pré- contraints de manière à éviter tout jeu interne. L'intervalle séparant les parois de la cavité 54 et le galet 53 pendant la course de ce dernier doit de préférence être compris entre 0,025 et 0,050 mm environ, ce qui peut être obtenu relativement facilement pour un fonctionnement normal et se traduit par un jeu inférieur à deux minutes d'angle dans le mouvement des poignées, cette valeur étant très inférieure à ce qui peut être perçu par l'opérateur. De plus, le faible déplacement vers le haut et vers le bas dû, au niveau de la couronne 58, au mouvement curviligne de l'arbre 48 autour du point de trisection 51, est compensé par un léger fléchissement de la partie 57 de la bielle 46, ce qui évite que des charges latérales inopportunes ne s'exercent sur le plongeur 32. Il ressort de ce qui précède que le mécanisme d'entraînement selon l'invention est relativement simple à réaliser et supprime pratiquement la totalité du jeu dans les poignées de commande. Ce facteur est très important lorsque le mécanisme est utilisé pour pointer un canon, car une valeur appréciable du jeu empêche le tireur de pointer de façon précise le collimateur sur un objectif de faible dimension. Un jeu excessif représente également un facteur très défavorable lorsqu'il s'agit de faire effectuer au dis tributeur les déplacements extrêmement faibles nécessaires pour les faibles vitesses de poursuite d'un objectif. Ce mécanisme d'entraînement est également très ramassé et très rigide, ce qui permet, le cas échéant, d'exercer un forcement sur le distributeur en cisaillant les copeaux métalliques et autres produits étrangers susceptibles de s'opposer au mouvement. La suppression du jeu sans diminution de la rigidité mécanique du dispositif se traduit par une réponse instantanée et précise du distributeur à la rotation de la poignée. Il est également possible de faire varier dans une grande mesure la vitesse de réaction du distributeur à la rotation de la poignée en faisant simplement varier l'angle d'intersection de l'axe de la partie cylindrique inclinée de l'arbre avec l'axe principal de ce dernier, ou en réglant la distance qui sépare l'axe de symétrie de l'ensemble d'entraînement et l'axe de symétrie de la couronne 58. La courbe de réponse du déplacement axial du distributeur par rapport à la rotation de la poignée est rectiligne pour une large gamme de déplacements de la poignée, et les caractéristiques du mécanisme en ce qui concerne le rappel des poignées à la position neutre dès que l'opérateur a cessé d'agir sur elles sont excellentes, ce qui donne à l'opérateur une impression de grande sensibilité. Ces bonnes caractéristiques de rappel permettent également d'utiliser un mécanisme de centrage élastique dont la résistance relativement faible peut être surmontée facilement par l'opérateur actionnant les poignées. Enfin, sauf en ce qui concerne l'arbre 4 et le manchon 36, il est possible d'utiliser dans le dispositif des composants mécaniques normalisés. il va de soi que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre explicatif, mais nullement limitatif, et quelle est susceptible de diverses variantes sans sortir de son cadre. Par exemple, bien que la forme de réalisation décrite s'applique'au pointage du canon d'un véhicule blindé, il est évident qu'on peut appliquer les mêmes principes à de nombreux autres dispositifs mécaniques d'entraînement et de positionnement. De même, bien que la forme de réalisation décrite fonctionne en tant que dispositif à boucle ouverte, il est possible dy ajouter un dispositif de réaction pour le faire fonctionner en tant que système asservi à boucle fermée. REVENDICATIONS 1. Mécanisme d'entraînement, destiné à transformer un mouvement circulaire en mouvement rectiligne et inversement, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un arbre rotatif dont une partie cylindrique inclinée tourillonne dans un ensemble d'entrat- nement prolongé radialement vers l'extérieur par un ensemble de guidage dont un dispositif limite le mouvement à une trajectoire curviligne sensiblement parallèle à l'axe longitudinal de l'arbre, la rotation dudit arbre et de sa partie inclinée engendrant ainsi un mouvement de nutation de l'ensemble d'entraSnement et un mouve- ment curviligne de l'ensemble de guidage, ce dernier mouvement étant transformé en mouvement rectiligne par un organe. 2. Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble d'entraînement est constitué d'un manchon monté sur ladite partie cylindrique au moyen d'un roulement, l'ensemble de guidage comporte une tige-guide faisant saillie radialement vers l'extérieur du manchon, et ledit dispositif est constitué d'un élément de guidage comportant une cavité parallèle audit axe longitudinal, dans laquelle se déplace un galet monté sur la tigeguide, ledit organe pouvant être une bielle comportant une couronne en contact avec une bille montée sur la tige-guide. 3. Mécanisme selon la revendication 2, caractérisé en ce que le roulement du manchon, le galet de la tige-guide, et la couronne sont légèrement précontraintude manière à supprimer le jeu interne, et en ce que ladite bielle peut comporter d'une part une partie rigide la reliant à un dispositif de sortie se déplaçant linéairement, et d'autre part une partie semi-flexible compensant par son léger fléchissement le déplacement vers le haut et le bas intervenant au niveau de la couronne au cours du mouvement curvi- ligne, ledit dispositif de sortie pouvant être un plongeur ou tiroir de distributeur et ladite partie rigide pouvant être montée et réglée sur le plongeur par vissage. 4. Mécanisme selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'un mécanisme de centrage à ressort pousse le tiroir vers une position neutre, la force exercée par ce mécanisme étant relativement faible et facilement surmontée par application d'un couple de rotation audit arbre. 5. Mécanisme selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'axe de symétrie de ladite partie inclinée, l'axe longitudinal de l'arbre et le plan médian de l'ensemble d'entraînement se croisent en un point de tri section commun, ledit plan médian pouvant colncider avec le plan médian du roulement du manchon et avec l'axe de symétrie de l'ensemble de guidage, et l'arc décrit par ce dernier pouvant en outre être compris dans un plan passant par l'axe longitudinal de l'arbre et être centré sur ledit point de trisection. 6. Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce que la rotation de l'arbre est commandée par un ensemble de poignées qui comporte un boîtier traversé par un arbre à manivelle orienté perpendiculairement audit axe longitudinal et comportant d'une part à ses extrémités externes les poignées de commande et d'autre part entre ces extrémités une saillie sur laquelle s'articule un étrier relié à une tige passant par un alésage aentral de l'arbre, la rotation des poignées de commande autour de l'axe de l'arbre à manivelle faisant effectuer ainsi à ladite tige un mouvement de va-et-vient. 7. Mécanisme d'entraînement destiné à transformer le mouvement rotatif d'un arbre en mouvement rectiligne d'un tiroir de distributeur, ledit mécanisme étant caractérisé en ce qu'un arbre tourillonnant dans le corps du mécanisme comporte une partie cylindrique inclinée tourillonnant dans un ensemble d'entraînement constitué d'un manchon tournant par rapport à ladite partie inclinée et auquel est fixé un ensemble de guidage faisant saillie radialement par rapport à lui, ce dernier ensemble exécutant parallèlement à l'axe longitudinal de l'arbre un mouvement limité par un dispositif, la rotation de l'arbre et de sa partie inclinée engendrant ainsi un mouvement de nutation de l'ensemble d'entraînement et un mouvement curviligne de l'ensemble de guidage, un organe transformant ce dernier mouvement en un mouvement rectiligne du tiroir. 8. Mécanisme selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'un mécanisme de centrage à ressort renvoie le tiroir à une position neutre lorsqu'aucun couple de rotation ntest exercé sur 1 'arbre. 9. Mécanisme selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit organe est constitué d'une bielle reliant le tiroir à ensemble de guidage, des éléments permettant de régler la longueur de cette bielle pour déterminer la position neutre du tiroir.