Brevet FR2459466A1 — publié le 19810109

la presente invention est située dans le secteur technique des dispositifs d'équilibrage des masses mobiles autour d'un axe et peut s'appliquer notamment dans le domaine de l'armement. Dans ce domaine, on est très souvent confronté à des problèmes d' équili- brage notamment dans la réalisation de montages d'armes, tels que des canons ainsi que des lance-roquettes ou de lance-missiles. Un premier problème consiste à stabiliser une masse montee sur un axe de façon à lui donner une position fixe alors que son support est en mouvement. Ainsi on est amené à créer des asservis segments de position sur des tourelles ou des armes que l'on souhaite utiliser sur un véhicule en mouvement. Un second problème consiste à équilibrer une masse qui, d'origine, se trouve déséquilibrée autour de son axe de rotation par le fait d'une inégale repar- tition des masses de part et d'autre de celui-ci. Ce problème se trouve posé dans l'utilisation des canons pour lesquels le centre de gravité n'est que rarement en coïncidence avec l'axe de rotation en site de l'arme. Des solutions ont déjà été proposées pour permettre un équilibrage de l'arme autour de son axe. La plus simple consiste à ajouter une masse additionnelle du c6té le plus léger de façon à rétablir l'équilibre en masse. Cette solution n'est possible que dans les appareils pour lesquels les problèmes de poids ont peu d'importance, mais ne peut être utilisée dans les armes mobiles légères. I1 existe également des dispositifs à ressorts compensateurs dont l'emploi est limité car si les courses sont ipportantes, les efforts sont faibles et inversement; de plus les systèmes mécaniques amplificateurs de courses ou d'efforts engendrent des forces de frottement mécanique importantes. gn a pensé également à des dispositif s à accumulateurs de pression à gaz. Malheureusement, ceuxi présentent un inconvénient majeur du fait que les variations de temperature influent directement sur ses performances. Un des buts de l'invention est donc de prévoir un dispositif leger pour equilibrer une masse mobile autour d'un axe et notamnent un montage d'arme installé en tourelle sur un véhicule léger, sans augmentation des masses fixes et an mouvement, donc présentant un moment d' inertie minimal. Un autre but est de permettre une correction continue du déséquilibre d'un montage d'arme, et indépendante de la motorisation nécessaire au pointage en site de l'arme. L'invention a donc pour objet un dispositif hydraulique comprenant un premier vérin dit vérin récepteur et un accumulateur hydraulique de pression pour fournir un couple antagoniste équilibrant de façon quasi-statique le couple de gravité d'une masse mobile autour d'un axe dans une position quelconque de la masse autour de cet axe, le corps et la tige du vérin récepteur étant respectivement articulés sur un support fixe et sur la masse à équilibrer, le premier vérin comprenant une chambre d'huile reliée à une première chambre de 1' accu- iailatoer dispositif caractérisé en ce qu'il comporte des moyens hydromécaniques élastiques pour creer une surpression d'huile dans la chambre du vérin récepteur lors de chaque déséquilibre de la masse mobile. Parmi les moyens hydrmécaniques élastiques, des premiers moyens sont disposés à l'intérieur de l'accumulateur et sont constitués par un ressort taré à une force suffisante pour maintenir l'équilibre du dispositif et disposé dans une deuxième chambre de l'accumulateur. Dans le cas où la masse à équilibrer est un montage dvarme installé sur une tourelle et lorsque le montage comporte des positions de déséquilibre variable, le dispositif comporte des seconds moyens hydrornécaniques ou mécaniques coopérant avec le montage lors d e son passage d'une position de déséquilibre à une autre position de déséquilibr e où le montage est situé en opposition au premier vérin par rapport à l'axe de rotation du montage, pour créer une surpression dans le circuit hydraulique d'équilibrage. les second moyens hydromécaniques élastiques sont constitués par au moins un second vérin coopérant nécaniqunent avec la partie inférieure du montage d'arme au moyen d'une de ses extrémités, l'autre extrémité du second vérin étant reliée hydrauliquement à la chambre du premier vérin et à l'accumulateur de pression. Dans un premier mode de réalisation , une extrémité du second vérin peut comporter un plateau coopérant lors du basculement du montage d'arme vers sa position de déséquilibre, avec une came disposée à la partie inférieure da montage d'arme tandis que dans un second mode de réalisation le second vérin est dispose entre le support et le montage symétriquement au premier vérin par rapport à l'axe longitudnal du montage d'arme. D'autres particularités de l'invention apparaitront à la lumière de la description détaillée ci-après, accompagnée de figures lesquelles représentent - la figure 1, un premier mode de réalisation de l'invention ne comportant pas les seconds moyens hydraomécaniques de surpression; - la figure 2, un second mode de réalisation de l'invention, comportant les seconds moyens de surpression; - la figure 3, représente le même mode mode de réalisation du dispositif dans une autre configuration où le centre de gravité du montage d'arme es pose de l'autre cet de la verticale, par rapport à la tige 2. figure 4, représente un autre mode de réalisation dans lequel les seconds moyens hydromécaniques sont disposés de façon symétrique du vérin récepteur par rapport à l'axe longitudinal du montage d'arme, tandis que - la figure 5 représente le même mode de réalisation dans une conf i- guration voisine de celle de la figure 3. Le dispositif selon la figure 1 est utilisé dans le cas où le centre de gravité de la masse i equilibrerne doit pas depasser le point d'équilibre, c'est à dire la verticale de l'axe de rotation de la masse. est La masse 1/représentée ici sous la forme d'un canon dont le centre de gra vite 2 est décentre par rapport à l'axe de rotation en site 3 de l'arme qui est disposée sur son berceau 4 monté. sur un support 5. L'arme présente donc un balourd qui nécessite un équilibrage. Pour ce faire le le dispositif selon l'invention dans un premier mode de réalisation comporte un vérin récepteur 6 dont le corps est articulé sur le support 5 tandis que son bras 7 est articulé sur un point d'appui 8 de l'arme 1. On choisira le point d'appui sur l'arme d'un côté ou de l'autre de la verticale de l'axe de rotation, en fonction du type de vérin choisi (vérin tireur ou pousseur) de telle sorte que le vérin fournisse un couple antagoniste au couple créé par le balourd de l'arme. Le vérin est mis en pression par un accumulateur hydraulique de pression 8' dont une première chambre 9 contient de l'huile et est reliée à la chambre d'huile 10 du vérin. Selon l'invention, le dispositif comprend un res sort 11 taré dans la seconde chambre 13 de l'accumlateur, laquelle est mise à l'échappement à l'air libre par un orifice d'échappement. Le dispositif est complété utilement par un manomètre 14 et un organe de remplissage 15 disposés sur la tubulure reliant les chambres 9 et 10. Le dis positif est mis sous pression à l'aide d'une pompe hydraulique manuelle bran chée sur l'organe 15. Le liquide hydraulique refoule alors le piston de 1 'accu'ula- teur 12 qui comprime le ressort 11. Après purge du système, le dernier est monté à sa pression d'utilisation. La raideur du ressort est déterminée en fonction du balourd de façon que l'équilibre soit réalisé. Le fonctionnement du dispositif ainsi défini est alors le suivant tout déséquilibre provoqué par le balourd de l'arme provoque une diminution du vo lume de la chambre 10 car le mouvement de l'arme 1 tire le piston 16 du vé rin récepteur. L'huile contenue dans la chambre 10 reflue alors dans la chambre 9 ce qui comprime le ressort 11 qui tend à s'opposer à cette ccmpression. Le ressort crée donc une surpression dans la chambre 9 et donc dans la chambre 10. Cette dernière a pour effet de repousser le piston 6 et donc de ramener l'arme à sa position d'équilibre. On voit donc que le fonctionnement du dispositif est quasi-statique , chaque déséquilibre créant dans le vérin une surpression qui tend à s'opposer au déséquilibre luinnême. Le dispositif permet ainsi à la motorisation extérieure de l'arme de ne pas subir le surcroît de charge engendré par le couple de gravité dû au balourd, l'arme étant toujours équilibrée en toute position qu'elle occupe. Dans un second mode de réalisation, montré sur les figures 2 et 3, le dispositif d1 équilibrage selon l'invention est adapté à un montage d'arme devant être utilisé sur une plage angulaire large autour de la verticale de 1 axe de rotation. Le montage d'arme comporte un bras 1 supportant une masse 17 en rotation autour d'un axe 18 du bras. Le centre de gravité de l'ensemble est alors situé en 2. Le bras 1 comporte à son extrémité inférieure une partie arrondie en forme de came 19. Le dispositif comporte égaLement un second vérin 20 dont la tige comporte un plateau 21 qui est en contact avec la came 19 lorsque le bras 1 a dépassé la verticale et se trouve dans la configuration de la figure 3. La chambre d'huile 22 du second vérin est reliée par une tubulure 23 aux chambres respectivement 9 et 10 de l'accumulateur 8' et du vérin récepteur 6. Tant que le montage d' arme voit son centre de gravité se déplacer dans un secteur situé d'un LL côté de la verticale, c'est à dire dans la configuration représentée à la figure 2, le fonctionnement est identique à celui du mode de réalisation précédent. Des que le bras 1 avoisine la verticale et la dépasse pour se trouver dans le secteur angulaire représenté à la figure 3, la carne 19 entre en contact avec le plateau 21 et pousse le piston du second vérin 20, ce qui a pour effet de diminuer le volume de la chambre 22 et de chasser le fluide de celle-ci vers la chambre 9 de l'accumuLateur. Le ressort 11 tend à se ccsrrprimer en assurant dans la chambre 9 une surpression qui crée une surpression identique dans la chambre 10 du vérin récepteur. Le piston 16 tend alors à se déplacer ramenant le bras 1 à sa position d'équilibre. La forme de la came peut être étudiée de façon à ce que, au mutent où le vérin récepteur passe à son "point mort haut", c'est à dire à sa plus grande extension, l'enfoncement du second vérin soit dimensionné de façon à créer une sur pression finement adaptée pour faire passer le piston 16 du vérin récepteur de son point mort haut vers sa nouvelle position d'équilibre. Le mode de réalisation des figures 4 et 5 est assez voisin de celui qui vient d'être décrit. Ainsi le second vérin est disposé symétriquement au vérin récepteur par rapport à l'axe longitudinal du bras qui, lui présente une symé- trie par rapport à cet axe. Le fonctionnement du dispositif est alors parfaitement réversible. effet, dans la configuration de la figure 4, le vérin 6 sera récepteur tandis que le second vérin 27 servira à créer une surpression dans le circuit hydraulique de la façon décrite plus haut pour le mode de réalisation précédent. Dans la configuration de la figure 5 le vérin 27 devient récepteur tandis que le vérin 6 servira à créer la surpression nécessaire au retour à l'équilibre du dispositif. Dans tous les modes de réalisation decrits ci-dessus, on pourra prévoir une différencie de section importante entre la chambre 9 de l'accumulateur et celle 10 (respectivement 24) du vérin secondaire de façon à obtenir un effet multiplicateur de pression augmentant l'efficacité du dispositif. Les avantages de l'invention apparaissent clairement. Ainsi, 1 'utili- sation d'un accumulateur hydromécanique permet l'équilibrage continu d'un rrontage d'arme, sans penaliser l'inertie évitant ainsi l'emploi d'un servo-méca- nisme volumineux et conscmmant une puissance importante, puissance qui doit être empruntée à la source d'énergie de bord du vehicule qui porte l'arme. En outre les problèmes d'intégration du dispositif sont relativement simplets du fait que l'accumalateur peut être placé à distance de la partie mo dilue, ce qui est d'autant plus intéressant du fait de l'exiguïté de l'labita- cle des véhicules jiindés. La possibilité de multiplier les efforts permet l'équilibrage d'un montage d'arme important et ceci, sans influence des variations de température. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux modes d'exécution decrits à titre d'exemple. C'est ainsi, qu'on peut modifier le nombre de vérins récepteurs ou encore, transmettre l'effort de ces derniers par un système à came ou engrenage. De même, il est tout à fait possible de coupler plusieurs vérins avec un décalage de leur course utile qui dans certaines utilisations, permet à chaque vérin de renforcer notablement l'effort disponible. Dans le cas du basculement du couple de déséquilibre, l'action du vérin d'équilibrage peut être inversée par le pivotement du point de fixation de ce dernier, le pivotement étant obtenu par un système mécanique. Il est egalement concevable, dans le cas de plusieurs vérins qu'un de ces derniers soit remplacé ou son action renforcée par un ressort mécanique ou tout autre moyen d'emmagasiner de l'énergie. Enfin, Invention peut être étendue à d'autres applications autres que les montages d'armes, c'est à dire à tout dispositif mobile autour d'un axe, présentant un balourd et nécessitant pour son fonctionnement d ' être équilibré. REVENDICATIONS 1 - Dispositif hydraulique comprenant au moins un premier vérin dit vérin récepteur et un accumulateur hydraulique de pression pour fournir un couple antagoniste equilibrant de façon quasi-statique le couple de gravité d'une masse mobile autour d'un axe dans une position quelconque autour de cet axe, le corps et la tige du vérin récepteur étant respectivement articulés sur un support fixe et sur la masse à équilibrer, le premier vérin comprenant une chambre d'huile reliée à une première chambre de l'accumblateur, dispositif caractérisé en ce qu' il comporte des moyens hydrcmécaniques élastiques pour créer une surpression d'huile dans la chambre du vérin récepteur lors de chaque déséquilibre de la masse mobile. 2 - Dispositif hydraulique pour l'équilibrage quasi-statique d'une masse mobile, selon la revendication 1, caractérisé en ce que des premiers Troyens hydromécaniques élastiques sont disposés à 1' intérieur de 1' accumulateur. 3 - Dispositif hydraulique selon la revendication 2 caractérisé en ce que les premiers moyens élastiques sont constitués par un ressort taré à une force suffisante pour maintenir l'équilibre du dispositif, ressort disposé dans une deuxième chambre de l'accumdlateur. 4 - Dispositif selon 1 'une quelconque des revendications 1 à 3 pour l'équi- librage quasi-statique d'un montage d'arme sur une tourelle, le montage curpor- tant des positions de déséquilibre variable, caractérisé en ce qu'il comporte des seconds moyens hydromécaniques ou rnécaniques coopérant avec le montage lors de son passage d'une position de déséquilibre à une autre position de déséquilibre ou le montage est situé en opposition au premier vérin par rapport à l'axe de rotation du montage, pour créer une surpression dans le circuit hydraulique d'équilibrage. 5 - Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que les seconds moyens hydratéceuiques élastiques sont constitués par au moins un second vérin coopérant mécaniquement avec la partie inférieure du montage d'arme au moyen d'une de ses extrémités,l'autre extrémité du second vérin étant reliée hydrauliquement à la chambre du premier vérin et à l'accumulateur de pression. 6 - Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que une extrémité du second vérin comporte un plateau coopérant lors du basculement du montage d'arme vers sa position de déséquilibre, avec une came disposée à la partie inférieure du montage d'arme. 7 - Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que le second vérin est disposé entre le support et le montage symétriquement au premier vérin par rapport à l'axe longitudial du montage d arme. 8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que la section de la chambre d'huile de l'accumulateur est inférieure à celle du vérin récepteur, pour présenter un coefficient multiplicateur de pression dans le dispositif.