Brevet FR2525342A1 — publié le 19831021

L'invention concerne une suspension à cardan dynamiquement accordée ayant des joints à ressorts croisés pour un gyroscope à deux degrés de liberté, comprenant (a) un cadre du côté de commande, (b) un cadre du côté de rotor et (c) une disposition de cadre de cardan qui est reliée d'une part, par l'intermédiaire d'une première paire de joints à ressorts croisés diamétralement opposés et d'autre part, par l'intermédiaire d'une deuxième paire de joints à ressorts croisés diamétralement opposés qui est dépla- cée de 90 par rapport à la première, au cadre du côté de commande et au cadre du côté de rotor. Dans un gyroscope conventionnel biaxial et dynami- quement accordé, le rotor est relié à l'arbre de commande par l'intermédiaire d'un cadre de cardan, qui est relié par l'intermédiaire de joints à ressorts d'un côté à l'arbre de commande et de l'autre côté au rotor Lors d'une déviation du boîtier de gyroscope par rapport au rotor de gyroscope, les joints à ressorts provoquent normalement un couple sur le rotor de gyroscope, qui fait que celui-ci modifie sa position de référence dans l'espace Dans un gyroscope dyna- miquement accordé, la syntonisation est choisie de sorte que les couples provoqués par les ressorts à lames sont compen- sés par des couples dynamiques Ces couples dynamiques sont provoqués par un mouvement oscillant du cadre de cardan, qui apparaît avec la déviation du boîtier de gyroscope par rap- port au rotor de gyroscope stationnaire relativement à l'espace. Il est connu de prévoir dans un tel gyroscope dyna- miquement accordé deux ou plusieurs cadres de cardan dispo- sés de manière concentrique (US A 3 678 764) Si les moments d'inertie des cadres de cardan sont choisis de manière adaptée, des erreurs qui se produisent à cause d'un "effet redresseur" avec des vibrations extérieures avec le double du nombre de tours de gyroscope, peuvent être élimi- nées Le gyroscope selon US A 3 678 674 exige une préci- sion élevée et par conséquent des dépenses de fabrication considérables. Par le DE B 24 29 913 est connu un appareil de 2 2525342 gyroscope ayant une suspension à cardan dynamiquement accordée du rotor à l'arbre de commande Dans ce brevet, la suspension à cardan comprend trois cadres de cardan, dont chacun est relié au rotor et à l'arbre par l'inter- médiaire de joints à ressorts croisés décalés de 90 Les joints à ressorts croisés correspondants des différents cadres de cardan sont décalés de 1200 Des cadres de cardan sont formés comme anneaux de cardan cylindriques. Ils sont reliés par l'intermédiaire de paires de joints à ressorts croisés diamétralement opposés au rotor et à l'arbre de commande Les anneaux de cardan sont disposés de manière concentrique l'un dans l'autre Cette construc- tion comporte également de nombreux éléments séparés et par là est très coûteuse. En outre sont connus des joints de cardan avec des éléments de ressort, dans lesquels les éléments de ressort sont des barrettes de flexion fortement rétrécies (DE B 12 81 216, DE B 19 47 893 et DE B - 21 50 604) Dans ces barrettes de flexion le domaine qui peut être déformé est réduit à un minimum Cela a pour effet, qu'avec la déviation, des tensions de matériaux élevées se produisent dans les zones marginales. L'invention a pour but de réaliser une suspension à cardan de l'espèce définie ci-dessus, pouvant être fabri- quée avec des dépenses peu importantes. Selon l'invention ce problème est résolu par le fait (d) que le cadre du côté de commande et le cadre du côté de rotor et la disposition de cadre de cardan sont constitués par deux anneaux coaxiaux en forme de cylin- dre creux, dont (d 1) un premier anneau comporte deux paires de fentes circonférentielles axialement décalées, dont (d i) les extrémités sont recourbées (d 1) les extrémités recourbées adjacentes des fentes circonférentielles d'une paire, se recouvrant en formant un ressort à lames, (dl) les deux paires de fentes circonférentielles étant angulairement décalées de 90 , et (d 2) un deuxième anneau comporte deux paires de fentes 3 2525342 circonférentielles axialement décalées, dont (d 21) les extrémités sont recourbées (d 22) les deux sections recourbées, aux extré- mités adjacentes des fentes circonféren- tielles d'une paire, s'étendant de manière parallèle l'une par rapport à l'autre en formant un ressort à lames, et (d 23) les deux paires de fentes circonférentiel- les étant décalées de 900, chaque ressort à lames de l'un des anneaux croisant un ressort à lames de l'autre anneau pour former un joint à ressorts croisés (e) que la partie du-premier anneau située axialement en dehors de la première paire de fentes circonférentiel- les du premier anneau, et la partie du deuxième anneau située axialement en dehors de la première paire de fentes circonférentielles du deuxième anneau sont reliées pour former le cadre du côté de commande et, (f) que la partie du premier anneau située axialement en dehors de l'autre paire de fentes circonférentielles du premier anneau et la partie du deuxième anneau située axialement en dehors de l'autre paire de fentes cir- conférentielles du deuxième anneau sont reliées pour former le cadre du côté de rotor. Une telle suspension à cardan est constituée uni- quement de pièces tournées, dans lesquelles les fentes circonférentielles peuvent être prévues, par exemple, par électro-érosion Les fentes d'érosion commencent toujours au profil extérieur de la pièce tournée Il n'est alors pas nécessaire de filer le fil d'érosion par des alésages. Pendant l'électro-érosion des fentes circonférentielles, il ne se développe pas de pièces de matériaux libérées par découpage, qui peuvent causer la rupture du fil d'érosion. Le fil d'érosion n'est actif que pendant l'avancement Le temps de traitement peut alors être plus réduit par un retour de fil rapide Il est possible d'automatiser la réalisation des fentes circonférentielles sans grandes dépenses. En outre, il en résulte l'avantage que deux cadres 4 2525342 de cardan décalés de 90 se forment Cela permet par oppo- sition aux systèmes avec seulement un cadre de cardan, une compensation permanente des couples de ressort, également avec une déviation du rotor par rapport au boîtier. Un exemple d'exécution de l'invention est expliqué ci-après à propos des dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 montre une vue de côté d'un premier anneau en forme de cylindre creux ayant des fentes circonférentielles pour former un cadre du côté de commande et un cadre du côté de rotor et un premier cadre de cadran, la figure 2 montre une vue de côté décalée de 90 de ce premier anneau, la figure 3 montre une vue de côté d'un deuxième anneau en forme de cylindre creux ayant des fentes circonférentielles pour former le cadre du côté de commande et le cadre du côté de rotor et-un deuxième cadre de cardan, la figure 4 montre une vue de côté décalée de 90 de ce deuxième anneau, la figure 5 montre une vue de dessus du deuxième anneau, la figure 6 est une illustration schématique perspective du premier anneau, la figure 7 est une illustration schématique perspective du deuxième anneau avec l'arbre de commande, et la figure 8 est une illustration schématique perspective de la suspension à cardan obtenue par assemblage des anneaux de figures 6 et 7. Un premier anneau en forme de cylindre creux 10 com- porte une première paire de fentes circonférentielles 12, 14, et une deuxième paire de fentes circonférentielles 16, 18 Les paires de fentes circonférentielles 12, 14 et 16, 18 sont axialement décalées Elles subdivisent le premier anneau 10 en une partie d'anneau 20, supérieure dans la figure 6, qui forme comme il sera expliqué ci-après, une partie d'un cadre du côté de rotor, en un premier cadre de cardan 22 au milieu et en une partie d'anneau 24, inférieure dans la figure 6, qui forme/comme il sera expliqué ci-après, une partie d'un cadre du côté de commande. Les fentes circonférentielles 12, 14, 16, 18 s'éten- dent sur un peu plus de 180 Leurs extrémités sont recour- 2525342 bées vers le centre en forme de z La fente circonférentielle 12, présente, par exemple, à ses extrémités des sections axiales 26 et 28 qui s'étendent vers le bas en figure 6, et auxquelles se rallient des jambes 30 et 32, qui s'éten- dent en direction circonférentielle De manière correspon- dante, la fente circonférentielle-14 présente à ses extré- mités des sections, comme 34 en figure 2, qui s'étendent axialement vers le bas dans la figure 2 ou 6, et auxquelles des jambes 36 et 38 s'étendant également en direction cir- conférentielle, se rallient La fente circonférentielle 16 présente à ses bouts des sections 40 et 42 qui s'étendent axialement vers le haut en figure 6, et auxquelles se rallient des jambes 44 et 46, s'étendant en direction cir- conférentielle De manière correspondante, la fente circon- férentielle 18 présente à ses extrémités des sections 48 et , qui s'étendent axialement vers le haut en figure 6, et auxquelles se rallient des jambes 52 et 54, s'étendant en direction circonférentielle. Les deux jambes 30, 38 et 32, 36 et 44, 52 et 46, 54 respectivement, décalées vers le centre, à des extrémités adjacentes des fentes circonférentielles 12, 14 et 16, 18, d'une paire se recouvrent en formant un ressort à lames 56, 58 et 60, 62 respectivement, qui s'étend en direction circonférentielle Les deux paires de fentes circonférentiel- les 12, 14 et 16, 18 sont angulairement décalées de 90 De manière correspondante, les deux paires de ressorts à lame 56, 58 et 60, 62 diamétralement opposés, paires qui sont formées de ces fentes circonférentielles, sont également décalées de 90 . Les parties moyennes des fentes circonférentielles 12 et 14 sont situées dans un plan dans la partie supérieu- re de l'anneau 10 De même, les parties moyennes des fentes circonférentielles 16 et 18 sont situées dans un plan dans la partie inférieure de l'anneau 10 Les jambes 36, 38 et 52, 54 sont situées dans un plan commun, et les jambes 30, 32 et 44, 46 sont situées dans un plan commun, qui est un peu axialement décalé par rapport au plan des jambes 36, etc. On voit que les fentes circonférentielles 12, 14, 16 et 18, les parties d'anneau 20 et entre ceux-ci, le 6 2525342 premier anneau de cardan 22 sont formés d'un anneau monoli- thique 10 L'anneau de cardan 22 est relié par l'intermé- diaire des deux ressorts à lames 60, 62 diamétralement op- posés à la partie d'anneau 24 L'anneau de cardan 22 est, en outre, relié à la partie d'anneau 20 par l'intermédiaire des ressorts à lames 56, 58 diamétralement opposés et déca- lés de 90 par rapport aux ressorts à lames 60, 62. Un deuxième anneau en forme de cylindre creux 64 comporte deux paires de fentes circonférentielles 66, 68 et 70, 72 Les fentes circonférentielles 66, 68 sont axia- lement décalées par rapport aux fentes circonférentielles , 72 Par les paires de fentes circonférentielles 66, 68 et 70, 72 le deuxième anneau 64 est subdivisé en trois parties, à savoir une partie d'anneau 74 du côté de rotor, un deuxième cadre de cardan 76 et une partie d'anneau du côté de commande 78 Dans la figure 6, la partie d'anneau du côté de commande 78 est reliée à un arbre de commande 80. Les fentes circonférentielles 66, 68 et 70, 72 s'étendent sur un peu moins de 1800 chacune Leurs extrémités recourbées s'étendent vers le centre, de sorte qu'elles forment des sections s'étendant en direction axiale Ainsi la fente circonférentielle 66 forme les sections 82 et 84 s'étendant en direction axiale vers le bas dans la figure 7. La fente circonférentielle 68 forme les sections 86 et 88 s'étendant en direction axiale vers le bas dans le figure 7. La fente circonférentielle 70 forme les sections 90 et 92 s'étendant en direction axiale vers le haut dans la figure 7, et la fente circonférentielle 72 forme des sections cor- respondantes, qui s'étendent en direction axiale vers le haut dans la figure 7 et dont seulement une section 94 est visible dans la figure 4. Les deux sections recourbées à des extrémités adja centes des fentes circonférentielles d'une paire s'étendent de manière parallèle en formant un ressort à lames s'éten- dant en direction axiale Les sections 82 et 86 des fentes circonférentielles 66 et 68, forment un ressort à lames 98, et les sections 84 et 88 des fentes circonférentielles 66 et 68, forment un ressort à lames 100 Les sections 90 et 94 des fentes circonférentielles 70 et 72, forment un ressort 7 2525342 à lames 102 Les sections 92 et 96 des fentes circonféren- tielles 70 et 72 forment un ressort à lames 104 Les deux paires de fentes circonférentielles 66, 68 et 70, 72 sont décalées de 90 De manière correspondante les ressorts à lames 98, 100 et 102, 104 sont également décalés de 900. On voit dans la figure 7 que la partie d'anneau 74 du côté de rotor est reliée par l'intermédiaire des ressorts à lames 98 et 100 au deuxième cadre de cardan 76 Le cadre de cardan 76 est relié par l'intermédiaire des ressorts à lames 102 et 104 à la partie d'anneau 74 du côté de commande. La figure 8 montre la suspension à cardan dans l'état assemblé. Les deux anneaux en forme de cylindre creux 10 et 64 sont disposés de manière coaxiale, l'anneau 64 étant situé à l'intérieur de l'anneau 10 La partie d'anneau 74 est reliée à la partie d'anneau 20 Ces deux parties d'anneaux 74 et 20 forment ensemble lé cadre du côté de rotor 106 La partie d'anneau 78 est reliée à la partie d'anneau 24 Ces deux parties d'anneau 78 et 24 forment ensemble le cadre du côté de commande 108 Entre les cadres 106 et 108 les deux cadres de cardan sont disposés de manière coaxiale Les cadres de cardan sont reliés par l'intermédiaire des ressorts à lames aux cadres 106 et 108. Comme il est visible dans la figure 8, les anneaux en forme de cylindre creux 10 et 64 sont disposés l'un par rapport à l'autre, de sorte que chaque ressort à lames d'un anneau croise un ressort à lames de l'autre anneau. Dans la figure 8, le ressort à lames 60 qui s'étend en direction circonférentielle et qui relie la partie d'anneau 24 au premier cadre de cardan, est disposé de manière croisée par rapport au ressort à lames 100, qui s'étend en direction axiale et qui relie-la partie d'anneau 74 au deuxième cadre de cardan 76 D'une manière correspondante non décrite dans la figure 8, le ressort à lames 62 est disposé de manière croisée par rapport au ressort à lames 98 D'une manière similaire les ressorts à lames 56 et 58, qui s'étendent en direction circonférentielle et qui relient la partie d'anneau du côté de rotor au premier cadre de cardan 22, croisent les ressorts à lames 102 et 104, qui s'étendent en direction 8 2525342 axiale et qui relient la partie d'anneau 78 au deuxième cadre de cardan 76 Ainsi il en résulte quatre joints à ressorts croisés dans lesquels un ressort à lames à la fois est relié au cadre du côté de commande 108 et l'autre ressort à lames au cadre du côté de rotor 106 L'anneau 64 dans la vue de côté de la figure 4 est alors mionté dans l'anneau 10 de la figure 1. La disposition est très rigide contre des mouvements de translation. La construction décrite se prête spécialement à la miniaturisation, parce que la suspension à cardan n'est obtenue que par des fentes, qui peuvent être prévues par érosion avec une largeur de 0,2 mm par exemple. Pour la fabrication de quatre ressorts croisés avec huit ressorts à lames au total, seulement huit fentes sont nécessaires Les fentes, nécessaires pour former les ressorts à lames, ont simultanément pour effet de séparer les cadres de cardan 22 et 76 des parties d'anneau du côté de commande et du côté de rotor 20 74; et 74 78 res- pectivement La fabrication de la suspension à cardan est par conséquent beaucoup plus simple. Comme visible dans la figure 5, l'anneau intérieur 64 en forme de cylindre creux comporte sur son côté inté- rieur une prise à quatre mâchoires 110 pour une masse de balourd en forme de tige. Dans la construction décrite avec deux cadres de cardan la différence de moments d'inertie des cadres de cardan nécessaire pour la compensation de couple de ressort dynamique peut être rendue plus grande que la différence correspondant à la dimension de construction de la sus- pension à cardan A cet effet, il est nécessaire d'accepter un balourd axial des cadres Dans un système avec deux cadres de cardan 22 et 76, un déplacement axial du centre de gravité du cadre peut être équilibré par un déplacement de masse du rotor, sans qu'une sensibilité contre des vibra- tions synchrones au nombre de tours (effet 2 z) se produise. Cela mène à une simplification de l'ajustement de la dif- férence de moments d'inertie pour la syntonisation dynami- que et de l'équilibrage des balourds des cadres de cardan. 9 2525342 RE V E N D I CA T I ON S - 1 Suspension à cardan dynamiquement accordée com- portant des joints à ressorts croisés pour un gyroscope à deux degrés de liberté, comprenant (a) un cadre du côté de commande, (b) une disposition de cadre de cardan qui est reliée d'une part, par l'intermédiaire d'une première paire de joints à ressorts croisés diamétralement opposés et d'autre part, par l'intermédiaire d'une deuxième paire de joints à ressorts croisés diamétralement opposés qui est déplacée de 90 par rapport à la première, au cadre du côté de commande et au cadre du côté de rotor, caractérisée par le fait (d) que le cadre du côté de commande et le cadre du côté de rotor ( 108, 106) et la disposition de cadre de cardan ( 22, 76) sont constitués par deux anneaux coaxiaux en forme de cylindre creux ( 10, 64), dont (d 1) un premier anneau ( 10) comporte deux paires de fentes circonférentielles ( 12, 14 et 16, 18) axialement décalées, dont (dll) les extrémités sont recourbées (d 12) les extrémités recourbées adjacentes des fentes circonférentielles ( 12, 14 et 16, 18), d'une paire, se recouvrant en formant un ressort à lames ( 56, 58 et 60, 62) (d 13) les deux paires de fentes circonférentielles ( 12, 14 et 16, 18) étant angulairement déca- lées de 90 , et (d 2) un deuxième anneau ( 64) comporte deux paires de fentes circonférentielles ( 66, 68 et 70, 72) axia- lement décalées, dont (d 21) les extrémités sont recourbées (d 22) les deux sections ( 82, 84 et 86, 88) recourbées, aux extrémités adjacentes des fentes circonférentielles ( 66, 68) d'une paire, s'étendant de manière parallèle l'une par rapport à l'autre en formant un ressort à lames ( 98, 100 et 102, 104), et (d 23) les deux paires de fentes circonférentielles 2525342 ( 66, 68 et 70, 72) étant décalées de 90 , chaque ressort à lames de l'un des anneaux ( 10) croisant un ressort à lames de l'autre anneau ( 64) , pour former un joint à ressorts croisés (e) que la partie ( 24) du premier anneau ( 10) située axia- lement en dehors de la première paire de fentes circon- férentielles ( 16, 18) du premier anneau, et la partie ( 78) du deuxième anneau ( 64) située axialement en dehors de la première paire de fentes circonférentielles ( 70, 72) du deuxième anneau ( 64) sont reliées pour former le cadre ( 108) du côté de commande et, (f) que la partie ( 20) du premier anneau ( 10) située axia- lement en dehors de l'autre paire de fentes circonfé- rentielles ( 12, 14) du premier anneau ( 10) et la partie ( 74) du deuxième anneau ( 64) située axialement en dehors de l'autre paire de fentes circonférentielles ( 66, 68) du deuxième anneau ( 46) sont reliées pour former le cadre ( 106) du côté de rotor. 2 Suspension à cardan dynamiquement accordée selon la revendication 1, caractérisée par le fait (a) que les fentes circonférentielles ( 12, 14 et 16, 18) du premier anneau ( 10) (a 1) s'étendent sur un peu plus de 180 chacune, (a 2) présentent des extrémités recourbées en forme de z vers le milieu, (a 3) les deux jambes ( 30, 32; 36, 38 et 44, 46; 52, 54, respectivement) du "z" décalées vers le centre, aux extrémités adjacentes des fentes circonféren- tielles ( 12, 14 et 16, 18, respectivement) d'une paire, se recouvrant en formant un ressort à lames ( 56, 58 et 60, 62, respectivement) qui s'étend en direction circonférentielle, (b) que les fentes circonférentielles ( 66, 68 et 70, 72) du deuxième anneau ( 64) (bl) s'étendent sur un peu moins de 180 chacune, (b 2) présentent des extrémités recourbées et s'étendant ves le milieu, de sorte qu'ils forment des sections ( 82, 84 et 86, 88 et 90 et 92, respectivement) s'étendant en direction axiale. 3 Suspension à cardan dynamiquement accordée selon la revendication 1 ou 2, caractérisée par le fait que dans chaque joint à ressorts croisés un ressort à lames est relié au cadre ( 108) du côté de commande et l'autre ressort à lames est relié au cadre ( 106) du côté de rotor. 4 Suspension à cardan dynamiquement accordée selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que l'anneau intérieur ( 64) en forme decylindre creux comporte sur son côté intérieur une prise ( 110) pour une masse de balourd en forme de tige.