Brevet FR2514165A1 — publié le 19830408

L'invention concerne d'une manière générale des mécanismes actionneurs pour convertir un mouvement de pi- votement sur deux axes en un mouvement dans un plan, et plus particulièrement un mécanisme de commande perfectionné à levier ou manche à balai, utilisant un disque coulissant pour actionner des transducteurs pouvant être animés d'un mouvement linéaire sous l'effet du pivotement du levier de commande. Des manches à balai ou leviers de commande à deux axes sont utilisés comme actionneurs de commutateurs ou de valves dans diverses applications dans lesquelles il est souhaitable ou nécessaire d'exécuter plusieurs fonctions indépendantes commandées à partir d'un seul levier Des exemples de telles applications comprennent la commande de l'angle et de la hauteur des lames, des décapeuses, des éléments de coupe, etc, d'engins de terrassement et de déneigement, la commande de diverses surfaces portantes sur un aéronef, la commande de la position de l'outil de coupe sur des machines-outils à plusieurs axes, et la commande de la position du faisceau d'électrons dans divers types d'instruments électroniques Il existe également de nom- breuses autres applications et les types d'applications et le nombre de dispositifs de commande à levier utilisés dans ces applications continuent d'augmenter. La multiplication des dispositifs exigeant une com- mande par levier ou manche à balai a imposé des exigences de plus en plus sévères sur toutes les caractéristiques de ces commandes Il leur est demandé de fonctionner de façon fiable pendant une longue durée Dans le même temps, la fabrication et la vente de ces dispositifs de commande sont devenues l'objet d'une forte compétition Par conséquent, il est nécessaire que tout dispositif de commande à levier utilisé en quantités importantes soit conçu de manière à pouvoir être fabriqué de façon simple Entre autres, la restriction de coût impose essentiellement une conception utilisant un nombre minimal de pièces assemblées aisément. D'une façon générale, le respect de ce critère améliore également la fiabilité et la facilité d'entretien, car une construction simple, avec peu de pièces, est normalement moins sujette aux défaillances et plus facile à réparer en cas de défaillance. Il est également souhaitable qu'un dispositif de commande à levier soit conçu pour convenir à divers commu- tateurs, dispositifs électroniques à signaux de sortie pro- portionnels, et/ou valves Pour des raisons de fiabilité, de facilité, d'entretien et de disponibilité de pièces de remplacement, les commutateurs, etc doivent pouvoir être aisément séparés des mécanismes actionneurs et doivent être si possible des composants normalisés disponibles dans le commerce L'utilisation de tels composants est facilitée par une maximisation de l'espace disponible dans le, dis- positif de commande indépendamment d'autres caractéris- tiques nécessaires du dispositif de commande telles que des mécanismes permettant le montage de l'axe du levier pour permettre les mouvements de pivotement, pour rappeler le levier en position neutre et pour actionner des trans- ducteurs en fonction de la position du levier En même -temps qu'il est souhaitable de ménager un espace libre maximal, il est toujours nécessaire de réduire la dimension globale des dispositifs de commande à levier, et notamment de réduire la profondeur de tels dispositifs de commande et la distance sur laquelle ils s'étendent en arrière des structures sur lesquelles ils sont montés. On connait divers mécanismes destinés à actionner des commutateurs ou d'autres transducteurs qui sont commandes par un mouvement linéaire en réponse à un mouvement de pi- votement Un grand nombre de ces mécanismes sont particu- Fièrement conçus pour et limités à l'actionnement d'un commutateur unique à la fois Un type de mécanisme ne com- porte qu'un commutateur simple qui est actionné par un pivotement d'une tige dans n'importe quelle direction Un tel dispositif est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique No 2 612 049 Dans cet actionneur, une tige ou un manche de commande porte une entretoise ou un disque rigide fixé à une extrémité Le pivotement de la tige dans une direction quelconque confère à un bord du disque une composante de mouvement parallèle à l'axe longitudinal de la tige dans sa position neutre Cette composante de. mouvement est transmise par une tringlerie convenable à un organe de commande du commutateur qui réagit à ce mou- vement. On connait un autre type de mécanisme dans lequel l'un quelconque de plusieurs commutateurs peut être action- né par un mouvement de'pivotement d'une tige, un seul com- mutateur à la fois pouvant cependant être actionné Par exemple, le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 2 984 720 décrit un dispositif de commande dans lequel une tige de manoeuvre est montée de façon à pouvoir pivoter, son pivo- tement étant cependant limité par une plaque à fentes sur l'un ou l'autre de deux axes orthogonaux Un levier indé- pendant, monté de manière à pouvoir pivoter, est destiné à transmettre le mouvement de la tige à chacun de quatre commutateurs associés aux quatre directions possibles de pivotement de la tige de commande La plaque àafentes est nécessaire pour obliger la-tige de commande à prendre des positions qui réalisent une interaction appropriée avec les leviers pivotants L'Iutilisation de la plaque à fentes, de plusieurs leviers pivotants indépendants et d'autres organes entraîne un nombre relativement élevé de pièces et la réalisation d'un mécanisme compliqué. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique ne 3 666 900 décrit un dispositif de commande à levier comportant une came coulissante qui coopère avec des doigts de transla- tion destinés à se déplacer dans une direction parallèle à l'axe longitudinal d'un bras de manoeuvre du levier dans sa position neutre, Les doigts de translation ont pour fonction de commander des commutateurs du type à boutons poussoirs La came coulissante peut se déplacer suivant l'un ou l'autre de deux axes orthogonaux orientés trans- versalement à l'axe longitudinal, sous l'effet d'un mouve- ment de pivotement du bras de manoeuvre Le mouvement du bras est transmis à la came par une rotule formée à une extrémité du bras et emboîtée dans une douille ménagée dans la came Cette dernière est configurée de manière à coopérer avec une cavité située dans un bottier afin de permettre à cette came de coulisser sur un seul axe à la fois, comme cela est nécessaire pour empêcher le blocage de la came et des doigts de translation Cette conception a pour résultat une configuration relativement profonde et un nombre de pièces élevé. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 3 639 705 décrit un dispositif de commutation commandé par levier, dans lequel plusieurs commutateurs du type à plongeur à enfoncer peuvent être actionnés par contact direct avec les côtés d'une extrémité d'un levier de manoeuvre monté de façon à pouvoir pivoter Le pivotement du levier de manoeuvre est limité à des trajets prédéterminés-par des fentes ména- gées dans une plaque de base, comme cela est nécessaire pour assurer une interaction convenable entre le levier et les plongeurs des commutateurs. On connaît certaines autres conceptions d'actionneurs de commutateurs quipermettent l'actionnement simultané de plusieurs commutateurs par un mouvement de pivotement d'un levier de commande, selon les composantes du mouvement de ce levier de commande Par exemple, le brevet des Etats-Unis d'Amérique No 2 391 881 décrit un dispositif de commande d'une grue dans lequel un levier de manoeuvre, monté de façon à pouvoir pivoter à-une extrémité, actionne des com- mutateurs disposés orthogonalement autour de lui Le levier est équipé d'un manchon de contact qui présente une section carrée dans la zone des organes de commande des commutateurs afin de-permettre l'actionnement simultané de commutateurs adjacents suivant la direction dans laquelle le levier est incliné Les mouvements d'excursion du levier sont limités par une bague rigide qui empêche le manchon de se déplacer latéralement audelà des positions des commutateurs Cette conception, dans laquelle les commutateurs sont disposés entre les extrémités du levier, a pour résultat une confi- guration profonde afin que le levier puisse effectuer un mouvement linéaire par rapport aux commutateurs. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 2 857 485 décrit un commutateur électrique à positions multiples comportant un disque oscillant destiné à former un pont entre un contact central de distribution et un ou plusieurs contacts disposés autour du contact central Le disque oscil- lant est monté de 'Lagon articulée au moyen d'une moyeu situé à sa surface inférieure et embotté dans un évidement fixe, et il est incliné par un levier de manoeuvre qui comporte un plongeur rappelé par un ressort, logé dans un alvéole ménage dans la surface supérieure du disque Cette concep- tion exige une intégration complète des contacts électri- ques et de l'élément formant le pont électrique, avec les parties mécaniques du dispositif Il n'est donc pas conçu pour être utilisé avec des commutateurs ou d'autres compo- sants disponibles dans le commerce et il ne peut être utili- sé avec des dispositifs de sortie proportionnelle. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique No 3 835 270 décrit un mécanisme de commande à levier dans lequel une plaquette à circuits imprimés est fixée à une extrémité de la tige d'un levier et se déplace latéralement en ré- ponse au mouvement de pivotement de la tige La plaquette est maintenue contre des éléments de contact, fixés laté- ralement, au moyen d'un ressort Un mouvement de la plaquette à circuits imprimés provoque la formation d'un pont entre des groupes de contacts, par des circuits conducteurs portés par la plaquette, suivant la position de cette dernière De même que dans le commutateur électrique à plusieurs posi- tions décrit dans le brevet N O 2 857 485 précité, cette conception n'est pas destinée à être utilisée avec des commutateurs ou d'autres composants disponibles dans le commerce De plus, ses possibilités sont limitées à des commutations électriques de niveau relativement bas et a une utilisation intermittente en raison des limitations concernant la longévité de la réalisation de la plaquette à circuits imprimés et en raison de l'usure due aux mou- vements de glissement se produisant entre les conducteurs du circuit imprimé et les contacts. On a conçu, conformément à la présente invention, un dispositif actionneur particulier de conversion de mou- vement, d'une conception extrêmement simple et utilisant un nombre minimal de pièces La réalisation est peu volu- mineuse et robuste, et elle peut être aisément adaptée à une large gamme de commutateurs, de dispositifs électro- niques à signaux de sortie proportionnels, de valves, et/ou autres transducteurs ordinaires et disponibles dans le com- merce Enfin, la conception minimise la profondeur des par- ties mécaniques de l'actionneur et permet le montage de com mutateurs, de transducteurs, etc dans une orientation à profil bas. L'invention concerne un mécanisme d'actionneur simple et peu volumineux, destiné à convertir un mouvement de pivotement sur deux axes en un mouvement dans un plan. Ce mécanisme comprend des moyens destinés à supporter un manche afin qu'il puisse pivoter sur deux axes distincts orientés transversalement à l'axe longitudinal du manche, et destinés à supporter un disque sensiblement plan afin qu'il puisse coulisser dans un plan transversal à l'axe longitudinal Le disque est relié au manche en un point de ce dernier espacé du point d'articulation afin que, lorsqu'on fait pivoter le manche dans une direction quel- conque, le disque soit déplacé linéairement dans une di- rection correspondante Le disque peut comprendre une âme centrale flexible présentant une ouverture qui reçoit étroitement une extrémité du manche L'âme centrale peut être entourée au moins partiellement d'un rebord périphé- rique qui est maintenu entre les surfaces parallèles des moyens de support sur lesquelles il peut coulisser. 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, d'un dispositif à levier de commande com- portant le mécanisme de conversion de Mouvement selon l'in- vention; la figure 2 est une coupe axiale du dispositif à levier de commande de la figure 1, le manche du levier de ce dispositif étant en position centrée; la figure 3 est une coupe axiale du dispositif à levier de commande de la figure 1 dont le manche du levier est basculé vers une position d'excursion extrême à partir de la position centrée; la figure 4 est une vue en plan du disque utilisé dans le dispositif à levier de commande de la figure l; et la figure 5 est une coupe du dispositif à levier de commande de la figure I,suivant la ligne 5-5 de la figure 2. Sur les figures l à 3 la référence numérique 10 désigne globalement un dispositif à levier de commande selon l'invention, qui comprend un manche il de levier de commande monté de manière à pouvoir pivoter dans une struc- ture fixe de montage comportant une plaque supérieure 12, au moyen d'une suspension a la cardan désignée globalement par la référence numérique 13 Le manche 11 s'étend suivant un axe longitudinal 14 et il peut pivoter sur deux axes 15 et 16 qui sont représentés comme étant orthogonaux et trans- versaux à l'axe 14 et qui définissent un point d'articula- tion sur ce dernier Le point d'articulation est désigné par la référence numérique 17 sur les figures 2 et 3. La suspension 13 constitue un exemple d'un type de dispositif de montage permettant un mouvement de pivo- tement sur deux axes transversaux Elle comprend un anneau qui est articulé sur le manche il au moyen de broches convenables 21 d'articulation alignées sur l'axe 16 L'an- neau 20 est également monté de façon à pouvoir pivoter sur la plaque 12 au moyen d'équerres 22 fixées à la plaque 12 et de broches convenables 23 alignées sur l'axe 15 à l'aide desquelles l'anneau 20 est monté de manière à pouvoir pivoter entre les équerres 22 Par conséquent, le manche 1 l peut pivoter de façon indépendante autour des axes 15 et 16. Cependant, il convient de noter que, bien qu'un support à suspension soit représenté, d'autres types de supports tels qu'un support à rotule et douille, peuvent également être utilisés - Le manche Il du levier est rappelé vers une posi- tion centrée par une surface de came située sur la plaque supérieure 12, une contre-came montée de manière à pouvoir coulisser sur le manche 1 l et un ressort qui tend à dépla- cer cette contre-came vers la surface de came Ce mécanisme de centrage fait l'objet de la demande de brevet des Etats- -2514165 Unis d'Amérique No 308 065 déposée le 2 octobre 1981 par Dwayne R Elmberg et Alan H Eiler Il convient de se repor- ter à cette demande pour une description détaillée du méca- nisme de centrage Cependant, la brève description qui en est donnée ci-dessous facilitera la compréhension de l'in- vention. La plaque 12 présente une surface ou face supé- rieure 25 qui est espacée du point 17 d'articulation le long de l'axe 14 La plaque 12 est également traversée par une ouverture 26 entourant l'axe 14 et dans laquelle passe le manche 11 L'ouverture 26 est circulaire et symétrique autour de l'axe 14 lorsque le manche 11 est dans sa posi- tion centrée Une surface de came 27 est formée sur le bord de l'ouverture 26, à son intersection avec la surface 25. Une contre-came 28, se présentant sous la forme d'un man- chon présentant une surface conique 29, est montée sur le manche il de façon à pouvoir coulisser le long de l'axe 14. Un ressort à boudin 30 entourant le manche 11 est comprimé entre la contre-came 28 et un élément 31 de retenue fixé sur le manche 11 Le ressort 30 rappelle la contre- came 28 vers le point 17 d'articulation et la surface 27 de came Comme montré sur la figure 3, lorsqu'on éloigne le manche 11, en le faisant pivoter, de la position centrée, dans toute direction orientée transversalement à l'axe 14, la surface de came 27 a pour effet d'éloigner la contre- came 28 du point 17 d'articulation contre la force du res- sort 30 Inversement, en coopérant avec la contre-came 28 et la surface de came 27, le ressort 30 tend à ramener le manche 11 vers sa position centrée. La plaque supérieure 12 constitue une partie de moyens de support qui comprennent également une plaque inférieure 32 qui est espacée de la plaque 12 par des colon- nettes portées par la plaque 32 et auxquelles la plaque 12 est fixée par plusieurs vis 33 La plaque inférieure 32 est traversée par une ouverture 34 dans laquelle passe le manche 11 La plaque 32 présente également une surface inférieure 35 qui est représentée comme étant une surface plane Une plaque 36 de retenue, présentant une surface supérieure plane 38, est montée sur la plaque 32 de laquelle elle est cependant espacée par plusieurs pieds 37 afin qu'une cavité soit formée entre les surfaces parallèles de la plaque 32 et de la plaque 36 de retenue Les surfaces planes 35 et 38 sont orientées transversalement à l'axe 14. Un disque sensiblement plan, désigné par la réfé- rence numérique 40, est maintenu de manière à pouvoir cou- lisser entre les surfaces 35 et 38 Le disque 40 comporte une cme ou un moyeu central flexible 41 entourant le manche 11 Comme montré sur les figures 1 à 3 ainsi que sur la fi- gure 4, l'âme 41 est traversée d'une ouverture 42 qui est dimensionnée pour loger étroitement une extrémité du manche 11 L'âme 41 est représentée comme étant partiellement entourée d'un rebord plus épais 43 L'épaisseur de ce rebord 43 est sensiblement égale à l'écartement des surfaces 35 et 38 Des encoches sont ménagées dans la périphérie du disque pour permettre le passage des pieds 37 tout en laissant au disque la liberté appropriée de coulisser entre les sur- faces 35 et 38. Comme représenté en détail sur la figure 5, plu- sieurs microcontacts 44 disponibles dans le commerce sont montés sur la plaque 32, autour du périmètre du disque 40. Chaque microcontact est représenté comme comportant une lame de commande 45 qui comprend un tronçon plan s'éten- dant à peu près latéralement et tangentiellement à la péri- phérie du disque 40 Lorsque ce dernier est déplacé laté- ralement, comme indiqué en traits pointillés 40 ', sa péri- phérie porte contre une (ou plusieurs) des lames de commande 45 et la ou les déplace, comme indiqué en 45 ', actionnant ainsi le ou les microcontacts associés Etant donné que le disque 40 peut être déplacé dans toute direction, dans son plan de mouvement, il apparaît que plusieurs micro- contacts 44 peuvent être commandés simultanément suivant la direction du mouvement du manche 11 et du mouvement résultait du disque Ainsi, on peut voir que l'un quelcon- que des microcontacts 44 peut être actionné par un mouve- ment du manche 11, pourvu que ce mouvement possède une composante importante dans la direction demandée pour action- ner le microcontact Bien qu'une lame plane de commande soit représentée pour les microcontacts, un résultat analogue peut être obtenu avec des lames de commande portant des galets, ou bien avec d'autres types d'organes de commande de commuta- teur ou de valves. Il ressort-de la description précédente que l'in- vention concerne un mécanisme actionné particulier de conversion de mouvement a levier de commande, simple et peu volumineux, et permettant la commande indépendante d'un ou plusieurs commutateurs ou transducteurs de type classique et disponible dans le commerce. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au mécanisme décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Mécanisme actionneur destiné à convertir un mouvement de pivotement sur deux axes en un mouvement dans un plan, caractérisé en ce qu'il comporte un manche (il) qui s'étend suivant un axe longitudinal ( 14) et qui est monté de manière à pouvoir pivoter sur deux axes distincts ( 15, 16) orientés transversalement à l'axe longitudinal, en un point ( 17) d'articulation situé sur le manche, un disque ( 40) relié a ce manche, en un point espacé du point d'articulation, et des moyens destinés à supporter le- disque sensiblement dans un plan transversal à l'axe longi- tudinal et à maintenir la partie périphérique du disque afin qu'elle se déplace dans ledit plan. 2 Mécanisme actionneur selon-la revendication 1, caractérisé en ce que le disque comporte une âme centrale ( 41) entourée au moins partiellement d'un rebord périphé- rique ( 43). 3 Mécanisme actionneur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'âme centrale du disque est flexible et en ce que le disque est relié au manche au moyen d'une ouverture ( 42) traversant l'âme centrale de ce disque et dimensionnée pour s'ajuster étroitement sur une extrémité du manche. 4 Mécanisme actionneur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de support comprennent une -structure qui présente deux surfaces parallèles et espacées ( 35, 38) entre lesquelles le disque est maintenu de manière à pouvoir coulisser. Mécanisme actionneur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le rebord du disque présente des sur- faces parallèles et une épaisseur sensiblement égale à l'écartement des surfaces parallèles des moyens de support. 6 Mécanisme actionneur selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de support comprennent une partie ( 12) d'un bâti dans lequel le manche est monté. 7 Mécanisme actionneur selon la revendication 6, caractérisé ene ce que le manche est monté dans le bâti au moyen d'une suspension ( 13). 8 Mécanisme actionneur selon l'une quelconque des revendications 1, 3 et 7, caractérisé en ce qu'il com- porte des transducteurs pouvant être actionnés par un mou- vement linéaire et montés sur les moyens de support afin d'être commandés par le rebord du disque. 9 Mécanisme actionneur selon la revendication 8, caractérisé en ce que les transducteurs comprennent plu- sieurs commutateurs électriques ( 44) espacés autour du disque.