Brevet FR2399555A1 — publié le 19790302

L'invention concerne un dispositif d'actionnement par effet piézo-électrique et plus particulièrement un dispositif de commande de picots constituant des points Braille en relief. Si l'on applique a un matériau piézo-electrique des forces mécaniques, il apparalt dans la masse du dit matériau une polarisation électrique, et a sa surface des charges électriques, le sens de la polarisation et le signe des charges s'inversant en même temps que le sens des forces. Inversement, si l'on soumet à un champ électrique le matériau considéré, celui-ci se déforme sous l'action de forces internes, cette déformation. changeant de sens en même temps que le champ électrique. Ces deux effets constituent les effets bien connus respectivement direct et inverse, de la piézo-électricité, et sont l'objet de très nombreuses applications. I1 est notamment connu d'utiliser des lames de céramique piézo-électrique bimorphes calées a leurs extrémités et soumises à des champs électriques variables de telle sorte que lesdites lames s'incurvent dans un sens ou dans l'autre selon le sens du champ électrique. Il est clair qu'ainsi, une lame disposée horizontalement est susceptible d'entraîner une tige ou similaire dans un mouvement vertical. Cependant, pour obtenir un déplacement vertical important, il est nécessaire d'utiliser des lames suffisamment longues ce qui peut présenter un inconvénient majeure lorsque l'on désire juxtaposer plusieurs dispositifs avec un encombrement horizontal minimal. C'est en particulier le cas pour le dispositif décrit dans le brevet XQ 74 28 793 déposé aux noms des mêmes inventeurs. Ce brevet décrit en effet un dispositif d'écriture et de lecture en relief, destiné par exemple aux aveugles, comprenant des moyens d'affichage en relief de signaux électriques qui comportent une plaque de lecture perforée et des tiges disposées transversalement par rapport a cette plaque en face des perforations et solidaires de lames piézo-électriques bimorphes reliées chacune å une source de tension pouvant prendre deux valeurs distinctes en fonction du signal pour faire cambrer ou non ces lames de manière à faire saillir sélectivement les tiges hors de la plaque de lecture suivant un code de lecture prédéterminé, et plus particulièrement le code Braille.Dans ce dernier cas, les tiges sont reparties par groupe de six et disposées dans chaque groupe suivant la dis position classique des points du code Braille, les lames piézoélectriques étant alors situées entre les groupes des tiges précitées et disposées horizontalement et parallèlement à la plus grande dimension de ces groupes de tiges. Dans l'état actuel de la technique, la longueur d'une lame est nécessairement importante pour obtenir un déplacement vertical suffisant (environ 70 mm pour un déplacement vertical d'environ lmm). I1 est clair que dans ce cas l'encombrement d'un module représentant un caractère Braille dans la direction perpendiculaire à une ligne de module, ne peut être inférieur à la longueur des lames utilisées.Par conséquent si l'on veut juxtaposer deux lignes de caractère Braille l'une au dessous de l'autre, l'espacement desdites lignes est au moins égale à la longueur des lames, ce qui est très supérieur à l'espacement classique des lignes dans les livres Braille. C'est pourquoi l'invention propose un dispositif particulier d'actionnement qui permet notamment d'éliminer cet inconvénient et d'utiliser des lames plus courtes tout en conservant les avantages d'une commande par lames piézo-électriques avec une amplitude de déplacement et une raideur des éléments d'affichage semblable à celles précédemment obtenues. Un dispositif selon l'invention est remarquable en ce qu'il comporte deux lames piézo-électriques bimorphes sensiblement pa rallèles entre elles et présentant chacune une extrémité fixe et une extrémité articulée à une biellette,les extrémités libres des deux biellettes étant articulées entre elles, tandis qu'une source de tension susceptible de prendre au moins deux valeurs distinctes est connectée sur les lames de manière à pouvoir établir au moins une différence de potentiel entre les électrodes des deux faces opposées des lames et les électrodes des deux faces en regard de telle sorte que cette différence de potentiel entraîne des courbures vers l'intérieur ou vers l'extérieur des lames et donc un mouvement du point d'articulation commun des biellettes auquel peut être fixé ou articulé tout moyen d'actionnement. Un mode de réalisation particulier dans lequel le point d'articulation commun des biellettes peut prendre deux positions distinctes est remarquable en ce que la source de tension est aménagée de manière à appliquer deux différences de tension opposées de telle sorte qu'une position correspond à une courbure des lames l'une vers l'autre et l'autre position à une courbure inverse.---- Cependant, dans ce cas, chaque position est-obtenue par une certaine différence de potentiel qui doit être maintenue.Un mode préféré selon l'invention est remarquable en ce que les deux positions sont marquées par la situation du point d'articulation commun des biellettes respectivement d'un côté ou de l'autre du plan perpendiculaire aux lames et passant par les points d-' art i- culation des dites lames aux biellettes tandis que la source de tension et ses connexions sont aménagées de manière à établir une différence de potentiel ou non entre les électrodes des lames pour incurver ces derniSeres- en sens opposé, cette différence de tension n'étant établie que pendant le mouvement ou-une partie du mouvement du dit point d'articulation de telle sorte que ce dernier passe d'une position à l'autre à chaque établissement de la différence du potentiel.Ainsi les lames ne sont incurvées que pendant le mouvement ou une partie de celui-ci et reprennent leur position de repos vers la fin du mouvement. Dans ce cas, la différence de potentiel est annulée au plus tard au moment où la vitesse du point commun d'articulation des biellettes et de l'ensemble qu'il entraîne s'annule. Les dispositifs sus-mentionnés sont susceptibles d'actionner des picots qui remplacent avantageusement les tiges décrites dans le brevet ci-avant. Dans ce cas, les lames piézo-électriques sont disposées verticalement et il est clair qu'alors leur encombrement horizontal est réduit au minimum. Les picots sont repartis par groupes de six et disposés dans chaque groupe suivant la disposition classique des points du code Braille, le dispositif pouvant comprendre plusieurs lignes de tels groupes. En outre, il est encore possible de repartir régulièrement les perforations et les picots arrangés en lignes et en colonnes de manière à constituer un réseau de points susceptible de réaliser toutes sortes de dessins en relief avec une bonne, résolution à l'aide d'une commande sélective des dits picots. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre et à l'étude du dessin annexé dans lequel La figure 1 représente deux dispositifs selon l'invention juxtaposés et aménagés pour actionner des picots destinés à équiper un appareil de lecture et/ou d'écriture en relief. Les figures 2 et 3 montrent respectivement un étrier et une biellettesconformes à ceux de la figurel, La figure 4 montre schématiquement différentes phases de fonc tionnement d'un dispositif semblable à celui de la figure I et la figure 5 montre, vu de dessus, une disposition particu lière de deux dispositifs juxtaposés. Le dispositif qui va être décrit ci-après constitue un perfectionnement à celui décrit dans le brevet N0 74 28 793 déjà cité. Cependant, il est clair que l'invention ne se limite pas à cette application, mais peut au contraire être utilisée dans toute sorte d'appareil qui nécessite des mouvements de faible amplitude et qui réclame un bon silence de fonctionnement. La figure 1 montre schématiquement deux dispositifs juxtaposés d'un mode particulier de réalisation selon l'invention. Les dispositifs I et II.sont identiques mais ils sont représentés dans deux positions différentes respectivement haute et basse. Ils comportent chacun deux lames L1, L2 piézo-électriques bimorphes verticales, de même longueur et sensiblement parallèles entre elles. Ces lames sont fixées par une de leurs extrémités perpendiculairement à un support SI de matière isolante, tandis que leurs extrémités opposées sont solidaires d'étrier de matière isolante respectivement El et E2 disposées dans le prolongement des lames respectives L1 et L2. Les etriers El et E2 ont par exemple la forme montrée à la figure 2, c'est-à-dire une forme générale parallélépipédique munie d'une fen8tre-sur ses grandes faces et d'un ajour transversal. Des picots P d'extrémité hémi-sphérique sont montés coulissant dans des perforations correspondantes ménagées dans un support S2, éventuellement solidaire de S1. Comme il a déjà été dit, chaque picot P est destiné à constituer un point Braille en relief en dépassant du support S2 d'une longueur sensiblement égale à son rayon d'extrémité. Chaque picot P est solidaire d'un étrier E3 de forme analogue à celle des étriers El et E2, qui est disposé entre ces derniers de manière telle que ses grandes surfaces soient sensiblement en contact avec eux, tandis que les faces la térales des étriers El; E2 et E3 sont sensiblementcoplanaires. Les étriers El et E2 comportent respectivement des biellettes B1 et B2 articulées de manière pivotante autour d'axes Al et A2. Les extrémités libres des biellettes Bl et B2 sont articulées sur l'étrier E3 autour d'un axe commun A3 qui traverse donc le dit étrier E3 et les deux biellettes B1 et B2. Ces dernières sont représentées à la figure 3. Elles présentent des extrémités d'épais- seurs différentes, les extrémités plus épaisses des biellettes étant articulées dans les fenêtres des étriers respectifs tandis que leurs extrémités plus minces sont mises en contact et articulées autour de l'axe A3 dans la fenêtre de l'étrier E3. Les électrodes des faces en regard des lames L1 et L2 sont connectées à un conducteur C1 et les faces opposées à un conducteur C2. Une source de tension est prévue pour créer à volonté une différence de potentiel entre les conducteurs C1 et C2 de manière à créer à l'intérieur des lames L1 et L2 des champs électriques de meme intensité et de directions opposées. Ces champs créent des forces internes et en raison de leurs directions oppo sées, les lames s'incurvent de façon à écarter symétriquement l'un de l'autre les étriers El et E2. Lorsque les étriers El et E2 sont ainsi sollicités, ils excercent par l'intermédiaire des biellettes B1 et B2 sur l'axe A3 et donc l'étrier E3 une force dirigée perpendiculairement au plan contenant les axes Al et A2 et vers celui-ci. Lorsque le dispositif se trouve dans la position I, figure 1, l'axe A3 qui tend à se rapprocher du plan des axes Al et A2 se déplace vers le bas. Au contraire, dans le cas de la position II, le mouvement est ascendant. Ce mouvement est schématisé à la figure 4 sur laquelle les positions (a) et (c) correspondent respectivement aux positions haute et basse et la position (b) intermédiaire au moment où l'axe A3 traverse le plan Al, A2 et où les lames L1 et L2 sont déformées. Si la différence de potentiel est maintenue, la vitesse de déplacement de l'axe A3 est maximum au moment où ce dernier traverse le plan des axes Al et A2 et décroit en s'éloignant de ce dernier. En l'absence de frottement, cette vitesse verticale deviendrait nulle au moment ou l'ensemble mobile attendrait la position opposée à sa position initiale et il suffirait d'annuler à cet instant la différence de potentiel pour arrêter le mouvement. Cependant, pour tenir compte des frottements, il est nécessaire d'annuler la différence de potentiel avànt que la vitesse de 1' ensemble mobile ne s'annule pour que ce dernier termine convenablement son mouvement. En effet, si après le passage de l'axe A3 à travers le plan Al, A2, la différence de potentiel est annulée, les lames Li et L2 reprennent leur position de repos et agissent sur les biellettes B1 et B2 qui forment alors un angle en imposant des forces convenables pour achever le mouvement. A titre d'exemple non limitatif voici quelques dimensions possibles pour les éléments décrits Lames piézo-électriques bimorphes L1 et L2 Epaisseur 0,7 mm Largeur 1,7 mm Longueur 35 mn Différence de potentiel appliquée 300 V Etriers El, E2, E3 Epaisseur 0,8 mm Largeur 1,7 mm Longueur 4 mn Biellettes B1 et B2 : Epaisseur 0,4 mm et 0,8 mn Largeur 0,8 mm Longueur 1,8 mm Axes Al, A2, A3:: Diamètre 0,4 mm Longueur 1,7 mn Picots P Rayon 0,7 mm Course totale 1,2 mn La figure 1 montre deux dispositifs juxtaposés, dont les axes des picots sont séparés par exemple d'environ 2,5 mm. Etant donné le rayon nécessaire des picots et les diensiais susmentionnées des éléments,il peut être avantageux pour rapprocher deux lignes et/ou deux colonnes de picots de faire tourner un dispositif sur deux de 900 autour de l'axe vertical du picot comme le montre la figure 5. Les caractéristiques mentionnées ci-avant permettent de réaliser des caractères Braille modulaires d'encombrement en hauteur inférieur à 50 mm et géométriquement identiques à ceux des livres Braille classiques. En outre, lesdits caractères peuvent être juxtaposés en plusieurs lignes de longueur quelconque et former ainsi une page. Le dispositif décrit permet aussi de réaliser un réseau régulier de points en relief commandé électriquement pour constituer des dessins accessibles aux aveugles. Une telle disposition constitue un équivalent tactile d'un écran cathodique avec par exemple une résolution verticale et horizontale d'environ 2,5 mm. Le mode de réalisation décrit dans une application particu lièvre permet de réduire de moitié la longueur des lames et surtout d'éliminer le problème de l'encombrement horizontal. I1 est évident que l'application décrite n1 est pas limitative et qu'en outre le mode de réalisation est donné à titre d'illustration. I1 est par exemple possible de réaliser un dispositif dans lequel les positions haute et basse des picots correspondent à des courbures inverses des lames dues à des différences de potentiel opposées. En outre, les signaux électriques de commande peuvent provenir de tout système de codage - décodage intégré dans des appareils complets de lecture, d'enregistrement et/ou de calcul pour aveugles. REVENDICATIONS 1 - Dispositif d'actionnement par effet piézo-électrique caractérisé en ce qu'il comporte deux lames piézo-électriques bimorphes sensiblement parallèles entre elles et présentant chacune une extrémité fixe et une extrémité articulée à une biellette, les extrémités libres des deux biellettes étant articulées entre elles, tandis qu'une source de tension susceptible de prendre au moins deux valeurs distinctes est connectée sur les lames de manière à pouvoir établir au moins une différence de potentiel entre les électrodes des deux faces opposées des lames et les électrodes des deux faces en regard de telle sorte que cette différence de potentiel entraîne des courbures vers l'intérieur ou vers l'extérieur des lames et donc un mouvement du point d'articulation commun des biellettes auquel peut être fixé ou articulé tout moyen d'actionnement. 2 - Dispositif selon la revendication 1 dans lequel le point d'articulation commun des biellettes peut prendre deux positions distinctes caractérisé en ce que la source de tension est aména gée de manière à appliquer deux différences de tension opposées de telle sorte qu'une position correspond à une courbure des lames l'une vers l'autre et l'autre position à une courbure inverse. 3 - Dispositif selon la revendication 1 dans lequel le point commun d'articulation des biellettes peut prendre deux positions distinctes caractérise en ce que les deux positions sont marquées par la situation du point d'articulation commun des biellettes respectivement d'un côté ou de l'autre du plan perpendiculaire aux lames et passant par les points d'articulation des dites lames aux biellettes, tandis que la source de tension et ses connexions sont aménagées de manière à établir une différence de potentiel ou non entre les électrodes des lames pour incurver ces dernières, en sens opposé, cette différence de tension n'étant établie que pendant le mouvement ou une partie du mouvement du dit point d'articulation de telle sorte que ce dernier passe d'une position à l'autre à chaque établissement de la différence du potentiel. 4 - Dispositif selon la revendination 4 caractÇrisfi en ce aue la différence de potentiel est annulée au Plus tard au moment ou la vitesse du point commun d'articulation des biellettes et de l'ensemble qu'il entraîne s'annule. 5 - Disnositif frelon l'une auelconaue des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que les extrémités articulées des lames sont- solidaires d'étriers articulés aux biellettes et que l'articulation commune de ces dernières est également articulé à un étrier solidaire d'une tige ou d'un picot, 6 - Dispositif d'écriture et de lecture en relief destiné par exemple aux aveugles comportant notamment des moyens d'affichage qui comprennent une plaque de lecture perforée et des picots agencés pour faire saillie relativement à travers les perforations et commandés électriquement caractérisé en ce que les dits picots sont actionnés par des dispositifs conformes à l'une quelconque des revendications 1 à 5, les lames piézo-6lectriques étant alors disposées verticalement. 7 - Dispositif pour aveugles selon la revendication 6 caractérisé en ce que les picots sont répartis par groupes de six et disposés dans chaque groupe suivant la disposition classique des points du code Braille, le dispositif comprenant plusieurs lignes de tels groupes. 8 - Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce que les perforations et les picots sont régulièrement réparties en rangées et en colonnes de manière à constituer un réseau de points susceptible de réaliser toutes sortes de dessins en relief avec une bonne résolution à l'aide d'une commande sélective des dits picots. 9 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 8 caractérisé en ce que les grandes surfaces des lames de deux dispositifs consécutifs en ligne et/ou en colonne sont disposées perpendiculairement entre elles.