Brevet FR2394059A1 — publié le 19790105

La présente invention concerne un gyroscopeà.suspen- sion élastique à deux degrés de liberté, c'est-à-dire du type qui comprend essentiellement un rotor tournant entrasse par un arbre moteur, la liaison à deux degrés de liberté entre l'arbre moteur et le rotor se faisant par l'intermédiaire d'un cardan du type joint de Hooke. Un tel joint comprend un anneau intermédiaire entre- le rotor et l'arbre moteur, l'anneau étant relié à l'arbre moteur par deux barres de torsion alignées, et au rotor par deux autres barres de torsion alignées, perpendiculairement aux deux premières, les direction d'alignement des quatre barres se croi- sant en un point situé sur l'axe de l'arbre moteur. La difficulté de fabrication de tels gyroscopesprovient de ce que les barres de torsion doivent être parfaitement alignées deux par deux et parfaitement perpendiculaires entre elles par groupes de deux, leur point dtintersection se situant exactement sur l'axe de l'arbre moteur. On veut en effet pouvoir mesurer avec de tels gyroscopes des vitesses de précession avec une résolution très faible et il est essentiel que le rotor soit bien suspendu avec deux degrés de liberté autour d'axes parfaitement connus. La présente invention propose une nouvelle structure de gyroscope et plus particulièrement d'anneau intermédiaire qui permette une construction très précise du gyroscope. La présente invention propose également un nouveau procédé de fabrication de l'anneau intermédiaire du gyroscope. Plus précisent, l'invention propose un gyroscope dont l'anneau intermédiaire est composé d'une seule pièce réalisée par usinage par électro-érosion sans assemblage etcomprenant un anneau central d'où partent radialement vers l'extérieur quatre barres de torsion longitudinales à section en croix, à 900 les unes des autres, l'intersection des direction des barres de torsion se situant eu centre de l'anneau et les extrémités extérieures des barres étant reliées chacune à une pièce de raccordement (en forme de portion d'anneau) pour la fixation respec- tienent au rotor du gyroscope pour deux barres alignées et à une chape solidaire de l'arbre moteur et venant entourer l'anneau intermédiaire pour les deux autres barres Les sections en croix des barres de torsion permettent d'obtenir un mouvement du gyroscope à deux degrés de liberté par rotation autour de ces barres uniquement, sans aucun débattement latéral. De telles barres sont en effet très résistantes à la flexion et ne permettent qu'une torsion autour de leur direction longttudinale. De plus, elles peuvent être réalisées avec précision par usinage par électro-érosion en restant formées d'une seule pièce avec les autres éléments de 11 anneau intermédiaire, ce qui est le but de l'invention. La forme en double anneau reliés par quatre barres de torsion permet également un usinage facile de l'anneau en une seule pièce par électro-érosion, ce qui n'est pas le cas pour les anneaux intermédiaires des gyroscopes de la technique antérieure. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de-la description détaillée qui suit et qui est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente un schéma très simplifié d'un gyroscope à suspension élastique auquel la présente invention s' applique, - - la figure 2 représente une vue de dessus de l'anneau intermédiaire de cardan selon l'invention, - la figure 3 montre une perspective coupée du gyros- cope selon l'invention, montrant le rotor monté sur l'arbre moteur par l'intermédiaire de l'anneau de cardan selon l'invention, - la figure 4 représente une coupe correspondant à la figure 3, - les figures 5 à 8 représentent les électrodes de fabrication de l'anneau de cardan. Un gyroscope à suspension élastique est représenté schématiquement à la figure 1. il comprend pour l'essentiel un arbre moteur 10 entrat- nant un rotcr 12 par l'intermédiaire d'un cardan permettant la transmission au rotor du mouvement de rotation de l'arbre, avec deux degrés de liberté de mouvement de l'axe de rotation du rotor par rapport à l'axe z'z de l'arbre moteur 10. Le cardan est composé d'un anneau 14 relié au rotor 12 par deux barres de torsion alignées 22 et 24 (pour donner un degré de liberté au rotor 12 par rapport à l'anneau 14), ét relié à l'arbre moteur 10, ou plus précisément à une chape 16 solidaire de l'arbre moteur et entourant 1' anneau 14, par deux autres barres de torsion alignées, 18 et 20, perpendiculaires aux deux premières (pour donner à l'anneau 14 un degré de liberté par rapport à l'arbre moteur). Une construction soignée du gyroscope nécessite un positionnement très précis des barres de torsion 18, 20, 22, 24 et la présente invention propose un cardan constitué d'une seule pièce, qui ne nécessite donc aucun assemblage comme c'est le cas de la technique antérieure, toute la précision de positionnement des barres étant assurée par les outils de fabrication de cette pièce monolithique. Cette pièce comprend à la fois un anneau central, des barres de torsion et quatre pièces périphériques à l'extrémité des barres de torsion pour la liaison respectivement au rotor 12 et à la chape 16 de l'arbre moteur. L'anneau intermédiaire de cardan de l'invention est représenté plus précisément à la figure 2. Les barres de torsion ont une section en croix qui leur donne une très grande rigidité à ltencontre de toute flexion mais qui autorise une torsion facile autour de l'axe central longitudinal de la structure en croix. Elles ont l'avantage de pouvoir être formées par électroérosion, ce qui n'est pas le cas des barres tubulaires utilisées dans la technique antérieure (les tubes devant être formés sépa rément et soudés à l'anneau). Ces barres à section en croix sont a nombre de quatre et leurs directions se croisent au centre de l'anneau central 14. Elles sont formées d'une seule pièce avec l'anneau central dont elles partent radialement vers ltextérieur, ainsi qu'avec des pièces de raccordement respectives 28, 30, 32 et 34 pour les barres 18, 20, 22 et 24. Ces pièces de raccordement sont situées à l'extrémité de chaque barre de torsion. Les pièces 28 et 30 sont pourvues de moyens de fixation sur la chape 16 de l'arbre d'entratnement 10. Les pièces 32 et 34 sont pourvues de moyens de fixation sur le rotor 12. Les pièces de-raccordement ont ici une forme de portiond'anneau et les moyens de fixation peuvent être quelconques. On a représenté sur la figure 2 des perçages 35 dans ces pièces,pour le passage de vis, de boulons, de goupilles etc..., destinés à la fixation de ces pièces sur le-rotor 12 et sur la chape 16 de l'arbre moteur (voir également figures 3 et 4 > . Les portions d'anneaux n'ont pas toutes des diamètres identiques du fait que le rotor doit pouvoir se déplacer par rapport à la chape 16. On prévoit donc que les portions d'anneaux 28 et 30 ont un diamètre extérieur légèrement plus faible que le diamètre extérieur des portions d'anneaux 32 et 34. Ces dernières sont fixées sur la paroi intérieure du rotor par leurs faces extérieures 38 et 40 respectivement. Les portions d'anneaux 28 et 30 sont avantageusement fixées, dans l'exemple plus précisément décrit, par leurs faces intérieures 42 et 44 aux parois extérieures de la chape 16 comme on le voit plus précisément sur les figures 3 et 4, qui.repré- seri-tentle gyroscope monté avec son anneau intermédiaire (anneau 14, barres de torsion 18, 20, 22, 24, secteurs périphériques 28, 30, 32, 34) son rotor 1?, son arbre 10 et sa chape 16. L'anneau de cardan selon l'ihvention tel qu'il est représenté à la figure- 2 est réalisé en une seule pièce mohol- thique par une opération d'usinage par électro-érosion, grâce à des électrodes ayant une forme appropriee pour réaliser l'usinage. On utilise essentiellement deux électrodes dont l'une au moins sert deux fois pour former respectivement une face puis l'autre de l'anneau (dont la constitution est symétrique par rapport à un plan médian perpendiculaire à son axe). L'usinage s'effectue en pratique de la manière suivante: on enlève d'abord le principal de la matière par perçage là ou de larges ouvertures sont à réaliser, telles qu'à l'intérieur de l'anneau central 14 ou dans les secteurs compris entre les barres de torsion et l'anneau central, ainsi que dans les intervalles entre les secteurs périphériques 28, 30, 32, 34. On réalise ensuite un usinage par électro-érosion sur une face de l'ébauche ainsi formée, grâce à une première électrode ayant une forme complémentaire de la forme à réaliser et ayant en particulier quatre raihures qui permettent de réaliser les portions verticales (dans un plan passant par l'axe de l'anneau) des barres de torsion. L'électrode à quatre rainures perpendiculaires permét de réaliser l'ensemble de ces portions verticales par usinage en deux opérations, repectivement à partir d'une face puis de l'autre de l'anneau. L'électrode servant à réaliser cette première opération d'usinage est montrée aux figures 5 et 6 avec son extrémité en anneau pourvue de quatre rainures 46, 48, 50, 52 correspondant aux quatre barres de torsion à réaliser. Une opération ultérieure d'usinage par électro-érosion en une ou deux étapes, permet de réaliser les portions horizontales (perpendiculaires à l'axe de l'anneau) des barres de torsion, par enlèvement de matière dans les intervalles entre ces barres, la plus grande partie de l'épaisseur de la pièce dans cette région ayant déjà été enlevée lors de la première opération. L'électrode servant à réaliser cette deuxième opération est montrée aux figures 7 et 8 avec des rainures larges (de la largeur et non plus de l'épaisseur des barres de torsion) perpendiculaires 54, 56, 58, 60. Le perçage de l'ouverture de l'anneau central 14 ainsi que les fentes de séparation des secteurs périphériques de raccordement 28, 30, 32, 34 n'ont pas besoin de se faire par électrousinage (on sait faire les perçages mécaniquement avec grande précision et les fentes n'ont pas besoin d'être extrême- ment précises comme les barres de torsion). Ces ouvertures peuvent se faire avant ou après l'usinage par électro-érosion. Ce mode de réalisation de l'anneau intermédiaire par usinage par électro-érosion permet de reporter sur l'outil toute la précision de fabrication qui est nécessaire. La configuration de l'anneau selon l'invention permet cet usinage de manière très simple. REVENDICATIONS 1. Gyroscope à suspension élastique, comportant un rotor et un moteur d'entratnement de ce rotor, le rotor étant monté par l'intermédiaire de barres de torsion perpendiculaires entre elles et d'un anneau intermédiaire, caractérisé par le fait que l'anneau intermédiaire et les barres de torsion sont formés en une seule pièce constituée par un anneau central d'où partent radialement vers l'extérieur quatre barres de torsion à section en croix, à 900 les unes des autres, deux barres opposées étant reliées à leur extrémité à des pièces de raccordement destinées à être fixes au rotor, deux autres barres étant reliées à leur extrémité à deux autres pièces de raccordement destinées à être fixées à une chape solidaire de l'arbre moteur et entourant l'anneau central, l'ensemble de l'anneau des barres et des pièces de raccordement formant une seule pièce monolithique réalisée sans assemblage de pièces. 2. Gyroscope selon la revendication 1, caractériSé par le fait que les pièces de raccordement ont toutes une forme de portion d'anneau,les différentes portions d'anneau étant séparées par des intervalles et le diamètre extérieur des deux portions destinées à être fixées au rotor étant légèrement supérieur au diamètre extérieur des deux portions destinées à être fixées à la chape de l'arbre moteur. 3. Procédé de fabrication d'un gyroscope caractérisé par le fait qu'il consiste à - former par usinage par électro-érosion un anneau intermédiaire en une seule pièce monolithique comprenant un anneau central et quatre barres de torsion perpendiculaires reliées chacune à une pièce de raccordement, - fixer deux des piècés de raccordement à un rotor du gyroscope et les deux autres à une chape solidaire d'un arbre moteur du gyroscope et entourant l'anneau central. 4. Procédé de fabrication selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'opération d'usinage est effectuée essentiellement grâce à deux électrodes, une première électrode dont l'extrémité, en forme d'anneau, est pourvue de quatre rainures étroitescorrespondant.à l'épaisseur des barres de torsion, et une deuxième électrode dont ltextrémité a une forme en quatre secteurs d'anneau séparés par des intervalles ayant la largeur des barres de torsion à réaliser, la première électrode étant utilisée deux fois, respectivement sur les deux faces de la pièce à réaliser.