Brevet FR2514166A1 — publié le 19830408

L'invention concerne d'une manière générale des leviers de commande du type comportant un manche qui peut pivoter sur deux axes distincts, orientés transver- salement à l'axe longitudinal du manche, et plus parti- culièrement un mécanisme perfectionné destiné à exercer des forces de rappel vers le centre sur des leviers de commande du type à manche. Des manches ou leviers de commande à deux axes de pivotement sont utilisés comme actionneurs de commutateurs ou de valves dans diverses applications dans lesquelles il est souhaitable ou nécessaire de disposer de plusieurs fonctions indépendantes commandées par un levier unique Des exemples de telles applications com- prennent la commande de l'angle d'attaque et de la hau- teur de lames, de décapeuses, d'éléments de coupe, etc. équipant des engins de terrassement et de déneigement, la commande de diverses surfaces de profil d'aile sur des aéronefs, la commande de la position d'un outil de coupe dans des machines-outils à axes multiples, et la commande de la position d'un faisceau d'électrons dans divers types d'instruments électroniques Il existe également de nombreuses autres applications et les types d'applications et le nombre de dispositifs de commande à levier utilisés dans ces applications continuent d'aug- menter. La prolifération d'appareils nécessitant des dispositifs de commande à levier a imposé des critères toujours plus sévères sur les caractéristiques de tels dispositifs de commande Ces derniers doivent fonction- ner de façon fiable pendant une longue durée Dans le même temps, la fabrication et la vente de tels dispositifs de commande font l'objet d'une compétition importante. Il est donc nécessaire que tout dispositif de commande à-levier utilisé en quantités importantes soit conçu pour être fabriqué de façon simple Entre autres choses, la limitation de coût impose essentiellement une conception utilisant un nombre minimal de pièces aisément assemblées. En général, le respect de ce critère entraîne également une amélioration de la fiabilité et de la facilité d'entre- tien, car une conception simple, utilisant un nombre plus faible de pièces, est normalement moins sujette aux pannes et plus facile à réparer en cas de panne. Il est également souhaitable qu'un dispositif de commande à levier soit conçu pour être aisément adapté à divers commutateurs, dispositifs électroniques à signaux de sortie proportionnels, et/ou valves L'adaptation à de tels dispositifs est facilitée par un accroissement maximal, à l'intérieur du dispositif de commande, de l'espace qui n'est pas engagé pour d'autres caractéristi- ques nécessaires du dispositif de commande telles que des éléments de montage du manche du levier pour permettre son mouvement de pivotement et pour rappeler le manche au point mort En même temps qu'il est souhaitable de maximiser l'espace libre, il existe un besoin constant de réduire la dimension globale des dispositifs de com- mande à levier, et notamment de réduire la profondeur de ces dispositifs de commande et la distance sur laquelle ils s'étendent en arrière des structures sur lesquelles ils sont montés. Des moyens connus pour monter un manche de levier de commande sur une plaque fixe de support afin qu'il puisse pivoter sur deux axes transversaux compren- nent des dispositifs à rotule et douille et des montages- à suspension à la cardan Il est classique de mécaniser la fonction de-rappel d'un manche de commande en posi- tion centrale au moyen de paires de ressorts de traction ou de-ressorts de torsion travaillant en opposition, conjointement avec des leviers convenables et/ou des butées disposés convenablement Un inconvénient possible de l'utilisation de ressorts de torsion ou de traction est que les extrémités de ces ressorts présentent souvent des coudes relativement aigus pouvant former des crochets ou des pattes Ces coudes sont sujets à l'apparition de points de contraintes élevées auxquels une défaillance peut apparaître Ainsi, on peut améliorer la fiabilité en évitant l'utilisation de ressorts de torsion et/ou de traction Un autre inconvénient du dispositif classique décrit précédemment est son nombre relativement élevé de pièces, car il faut en général, pour chaque axe de pivote- ment, deux ressorts et les leviers et butées associés. Une autre caractéristique des mécanismes de centrage de levier de commande-qui utilisent des paires de ressorts de rappel agissant en opposition est que la force de retour varie avec la direction danslaquelle le levier de commande est basculé En particulier, le rapport de la force au déplacement est plus grand lors- que le manche de commande est basculé dans des directions comprises entre les axes sur lesquels les ressorts de rappel sont alignés que lorsqu'on le fait pivoter en alignement avec les ressorts de rappel. L'utilisation de ressorts de traction'est évitée dans un dispositif à levier de commande conçu comme décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 3 666 900 Ce brevet porte d'une façon générale sur une structure à came comprenant une plaque fixe-de gui- dage et une bague d'indexage qui peut coulisser le long du manche d'un bras de commande et qui est rappelée contre la plaque de guidage au moyen de deux ressorts de compres- sion Il est suggéré certaines formes de réalisation dans lesquelles la plaque de guidage est profilée de manière à actionner momentanément le bras de commande Dans ce dispositif, le mécanisme d'actionnement momentané et les commutateurs actionnés par le bras de commande sont placés sur le même côté du point d'articulation du bras de com- mande Ainsi, il faut prévoir un espace important pour la bague d'indexage afin qu'elle puisse se déplacer vers le point d'articulation lorsque le bras de commande est éloigné de sa position de centrage Il en résulte une configuration relativement profonde. Les brevets des Etats-Unis d'Amérique No 3 639 705 et No 4 206 602 décrivent chacun un dispositif à levier de commande présentant certaines similarités de structures avec le dispositif décrit dans le brevet NO 3 666 900 précité Cependant, dans la mesure o chaque dispositif utilise une bague pouvant coulisser le long d'un manche du levier de commande, la bague est utilisée uniquement à des fins d'encliquetage ou d'indexage afin de maintenir une position souhaitée du levier de commande. L'invention concerne un mécanisme particulier de rappel en position d'un dispositif de commande à levier qui maintient le même rapport forcedéplacement quelle que soit la direction dans laquelle le manche de commande est basculé Cette caractéristique est obtenue au moyen d'un dispositif de conception extrêmement simple et utilisant un nombre minimal de pièces Les forces de rappel dans toutes les directions sont produites par un seul ressort de compression qui coopère avec un ensemble simple à sur- face de came et suiveur de came, placé sur le côté du point d'articulation opposé à celui des dispositifs qui sont actionnés par le manche de commande Le mécanisme de rappel en position est extrêmement compact, permettant ainsi une configuration à profil bas qui accroît au maxi- mum l'espace offert aux commutateurs, etc, et, de plus, s'étend sur une distance minimale en arrière de la struc- ture sur laquelle le dispositif de commande est monté. L'invention concerne donc un mécanisme de rappel en position d'un levier de commande, simple et compact, comprenant un manche de commande qui est monté dans une plaque fixe afin de pouvoir pivoter autour de deux axes orientés transversalement à ce manche, en un point d'articulation situé sur-ce dernier, et comportant un suiveur de came monté de manière à pouvoir se déplacer le long du manche Un ressort est destiné à rappeler le suiveur de came vers le point d'articulation, et la plaque fixe présente une surface de came configurée et positionnée pour coopérer avec le suiveur de came afin de l'éloi- gner du point d'articulation lorsque le manche est basculé à l'écart d'une position prédéterminée La surface de came et une surface complémentaire présentée par le suiveur peuvent former des surfaces de révolution symétriques autour du manche, et le ressort peut être un ressort de compression entourant le manche entre le suiveur de came et un élément fixe de retenue monté sur le manche. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: la figure 1 est une vue en perspective, avec coupe partielle, du dispositif à levier de commande comportant un mécanisme de rappel en position selon l'invention; la figure 2 est une coupe axiale partielle du dispositif à levier de commande de la figure 1 dont le manche est en position centrée; la figure 3 est une coupe axiale partielle du dispositif à levier de commande de la figure 1 dont le manche est basculé vers une position d'éloignement extrême à partir de la position centrée; la figure 4 est une vue en plan d'une plaque de montage utilisée dans le dispositif à levier de com- mande de la figure 1, et montrant une ouverture traver- sant cette plaque et une surface de came formée sur cette plaque; et la figure 5 est une coupe partielle, à échelle agrandie, suivant la ligne 55 de la figure 4, d'un détail de la plaque représentée sur la figure 4. Sur les figures 1 à 3, la référence numérique 10 désigne le dispositif à levier de commande selon l'in- vention qui comprend un manche 11 de commande monté de manière à pouvoir pivoter sur une structure fixe compre- nant une plaque 12, au moyen d'une suspension à la cardan indiquée globalement par la référence numérique 13 Le manche 11 s'étend suivant un axe longitudinal 14 et il peut pivoter autour de deux axes 15 et 16 qui sont repré- sentés comme étant orthogonaux et orientés transversale- ment à l'axe 14 et qui définissent un point d'articula- tion sur le manche Sur les figures 2 et 3, le point d'articulation est identifié par la référence numérique 17. La plaque 12 présente une surface ou face supérieure 18 qui est éloignée le long de l'axe 14 du point 17 d'articulation La plaque 12 est également traver- sée par une ouverture 19 entourant l'axe 14 et dans laquelle passé le manche 11 Comme représenté sur la figure 4, l'ouverture 19 est circulaire et symétrique autour de l'axe 14 lorsque le manche 11 est dans sa position cen- trée Une surface 20 de came est formée sur la périphérie de l'ouverture 19, à son intersection avec la surface 18. Comme représenté sur les figures 4 et 5, la surface 20 de came est configurée de manière que sa section radiale par rapport à l'axe 14 présente la forme d'un arc de cercle. Un suiveur de came ou une contrecame 22, se présentant sous la forme d'un manchon présentant une surface conique 23, est monté sur le manche Il afin de pouvoir coulisser le long de l'axe 14 La surface 23 est une surface de révolution autour de l'axe 14 La surface de came, qui est également illustrée sous la forme d'une surface de révolution, est configurée et position- née pour coopérer avec la surface conique 23 qui se trouvé sensiblement sur le côté de la plaque 12 opposé à celui du point 17 d'articulation. Un ressort à boudin 24 entourant le manche il est comprimé entre le suiveur de came 22 et un élément de retenue fixé au manche 11 Le ressort 24 constitue un élément de rappel qui rappelle ou tend à déplacer le suiveur de came 22 vers le point 17 d'articulation Par conséquent, le ressort 24 tend à loger le suiveur de came 22 dans l'ouverture 19 pour placer le manche Il en position centrée La surface de came 20 permet au suiveur de came 22 de se rapprocher au maximum ou d'arriver à une distance minimale du point 17 d'articulation lorsque le manche 11 est en position centrée Comme montré sur la figure 3, lorsque l'on fait pivoter le manche 11 à l'écart de la position centrée, dans une direction quelconque orientée transversalement à l'axe 14, la surface 20 de came a pour effet d'éloigner le suiveur 22 du point 17 d'articulation contre la force du ressort 24 Inversement, le ressort 24 tend conjointement avec le suiveur de came 22 et la surface de came 20 à ramener le manche 11 vers la position centrée. La suspension 13 à la cardan constitue un exemple d'un type de dispositif de montage permettant un mouvement de pivotement sur deux axes transversaux. Elle comprend un anneau 30 qui peut pivoter sur le manche 11 au moyen de broches convenables 31 alignées sur l'axe 16 L'anneau 30 peut également pivoter sur la-plaque 12 au moyen d'équerres 32 qui sont fixées à la plaque 12, et de broches convenables 33 alignées sur l'axe 15 et portant l'anneau 30 afin qu'il puisse pivoter entre les équerres 32 Par conséquent, le manche 11 peut pivoter indépendamment autour des axes 15 et 16 Cependant, il convient de noter que, bien qu'un support à suspension à la cardan soit représenté, d'autres types de supports tels qu'un support à rotule et douille, peuvent égale- ment être utilisés. Le dispositif 10 à levier de commande est en général utilisé pour actionner plusieurs commutateurs, valves, etc afin de commander plusieurs fonctions indé- pendantes à partir d'un seul levier de commande manuelle. Par conséquent, dans une installation typique, l'extré- mité supérieure du manche 11 est équipée d'une poignée convenable, et son extrémité inférieure est conçue pour actionner les commutateurs, valves, etc Un mécanisme convenable pour permettre l'actionnement de certains, choisis, de plusieurs commutateurs est illustré globale- ment sur les figures 1 à 3 Cet agencement comprend un mécanisme particulier pour convertir un mouvement de pivotement d'un manche en un mouvement dans un plan, et il fait l'objet de la demande de brevet français déposée le 23 Septembre 1982 sous le numéro 82 16027, On peut se référer à cette demande pour une description détaillée du mécanisme de conversion de mouvement Cepen- dant, la brève description qui suit permet de mieux com- prendre le fonctionnement de la présente invention. La référence numérique 34 identifie une struc- -ture de support qui est fixée à la plaqué 12 au-moyen de plusieurs vis 35 passant dans des trous fraisés 36 montrés sur la figure 4 La structure 34 est traversée par une ouverture 37 dans laquelle passe l'extrémitd'inférieure du manche 11 La structure 34 présente également une sur- face inférieure 38 qui est représentée sous la forme d'une surface plane Un élément 39 de retenue, présentant une surface supérieure plane, est monté sur la structure 34- de laquelle il est espacé au moyen de plusieurs colon- nettes 40, de manière à délimiter une cavité à surfaces parallèles entre la structure 34 et l'élément 39 de rete- nue Un disque 41 est monté dans cette cavité Le disque comprend une âme centrale flexible 42 présentant une ouver- ture destinée à recevoir étroitement l'extrémité du manche 11, et un rebord surépaissi 43 à côtés parallèles et ayant une épaisseur légèrement inférieure à la distance comprise entre la structure -34 et l'élément 39 de retenue Comme représenté sur la figure 3, le pivotement du manche 11 autour du point 17 d'articulation est converti en un mou- vement dans un plan du rebord 43 en raison de sa liaison avec l'arbre 11 par l'intermédiaire de l'âme 42. Plusieurs commutateurs 44 sont montés sur la structure 34 de support, autour du disque 41 Les commuta- teurs 44 sont disposés de manière que leurs actionneurs, qui peuvent comprendre-des leviers et/ou des plongeurs, puissent être déplacés par le rebord 43 Par conséquent, un ou plusieurs commutateurs souhaités 44 peuvent être actionnés par pivotement du manche 11 dans une direction appropriée. Il ressort de la description précédente que l'on obtient, conformément à l'invention, un mécanisme particulier de rappel en position d'un levier de commande, simple et compact, et présentant une caractéristique cons- tante de force en-fonction du déplacement, quelle que soit la direction dans laquelle le manche du levier de commande est basculé. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au mécanisme décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention Par exemple, la surface de came et/ou la surface complémentaire présentée par le suiveur de came peuvent être modifiées pour faire varier la force de déplacement demandée en fonction du déplacement, ou bien les surfaces peuvent être configurées autrement que sous la forme de surfaces de révolution pour que l'on obtienne diverses relations de la force en fonc- tion du déplacement suivant la direction du mouvement du manche de commande. - REVENDICATIONS 1 Dispositif à levier de commande du type dans lequel un manche ( 11) de levier de commande est monté dans une structure fixe afin de pouvoir pivoter autour de deux axes distincts ( 15, 16) orientés transversalement à l'axe longitudinal ( 14) du manche, en un point ( 17) d'articulation situé sur ce dernier, le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte un mécanisme de-centrage comprenant une plaque fixe ( 12) qui présente une surface ( 20) située en un point le long de l'axe longitudinal, espacé du point d'articulation, ladite plaque fixe étant traversée par une ouverture ( 19) dans laquelle passe le manche, un suiveur de came ( 22) étant monté de manière à pouvoir coulisser sur le manche, en un point se trouvant généralement sur le côté de la surface de la plaque fixe opposé à celui du point d'articulation, le suiveur de came étant configuré pour coopérer avec la surface de la plaque fixe présentée par, l'ouverture traversant cette dernière afin qu'un mouvement du suiveur de came vers le point d'articulation ait pour effet de loger ce suiveur dans l'ouverture afin d'établir une position centrée du manche, et afin qu'un pivotement du manche à l'écart de la position centrée fasse glisser à force le suiveur de came le long du manche en l'éloignant du point d'articu- lation, des moyens ( 24) de rappel étant destinés à rappe- ler le suiveur de came le long du manche vers le point d'articulation. 2 Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le suiveur de came présente une surface conique ( 23) qui se déplace sur la surface présentée par la plaque fixe à la périphérie de l'ouverture traversant cette dernière. 3 Dispositif selon la revendication 2, carac- térisé en ce que l'ouverture traversant la plaque fixe est circulaire. 4 Dispositif selon l'une des revendications 1 et 3, caractérisé en ce que les moyens de rappel com- prenaent un ressort à boudin ( 24) entourant le manche et 1 1 comprimé entre le suiveur de came et un élément ( 25) de retenue monté sur le manche. Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le manche est monté de façon à pouvoir pivoter au moyen d'une suspension à la cardan ( 13).