Brevet FR2666630A1 — publié le 19920313

La présente invention concerne une liaison mécanique a faibles debatte- ments angulaires autour de trois axes hortogonaux et concourants. Traditionnellement on utilise : La rotule dont les 3 raideurs angulatires sont nulles mais il y a pré sence de frottements. Les joints de Cardan qui possèdent un anneau intermédiaire, 2 raideurs angulaires nulles avec frottements et 1 raideur angulaire forte. Les joints tripodes qui ont des caractéristiques de raideurs ansu- laires semblables aux joints de Cardan. Les joints élastiques,dont les constructions originales reprennent le principe des joints de Cardan avec présence d'un anneau intermédiaire. L'invention a pour objectif de concrétiser un moyen permettant de soute nir un mobile par 3 raideurs linéaires et 3 raideurs angulaires en mal- trisant au moins 2 de chaque,sans frottements avec le minimum de pièces. Le concept proposé consiste a relier 2 tripodes par 6 liaisons souples et d'agir sur leur contraines initiales. Dans l'exemple proposé l'élément de base de liaison est un cylindre long, dans la réalite ce peut entre une fibre,un fil,un cSble,un élastique Un ressort,une barre. La figure 1 représente cet élément de base (1) tangent .å un cylindre fictif (CP) d'axe (Dz) et incliné d'un angle (&alpha;) par rapport au plan fictif (PE) contenant les axes (Ox) et (Oy) ;xyz est un trièdre normal. Dans la figure 2 ,par duplication et rotations successives de 60 degrés autour de l'axe (O-) on crée les éléments (2), (3), (4), (5) et (6) puis on repère les extrémités de (1) par (10) et (11) les extrémités de (2) par (21) et (20) les entrêmités de (3) par (30) et (31) les extrémités de (4) oar (41) et (40) les extrémités de (5) par (50) et (51) les etrèmités de (6) par (61) et (60) (10) , (21) , (30) , (41) , (50) et (61) sont sur le plan fictif (PE). On relie ce réseau a 2 tripodes (7) et (8i oui s'imbriquent l'un dans l'autre sans se toucher de telle facon que les extrémités (11) et (41), (31)et(61),(51) et (21) soient liées aux lobes de (8) et les extrémités (10) et (40) ,(30) et (60),(50) et (20) soient liées aux lobes de (7). Le cylindre fictif (CE) ayant un diamètre (DCF) dimensionné de telle sorte que ces éléments de liaison ne se touchent pas. L'assemblage des éléments de base est choisi en fonction du besoin utilisateur et des commodités du réalisateur.0n peut utiliser le soudage direct ,le soudage avec des intercalaires isolants (si le passage d'un courant dans le fil est souhaité) ,le collage,le pincage mécanique,le surmoulage et mme réaliser une pièce entièrement moulée. Les raideurs angulaires identiques autour des axes (Ox) et (Oy) peuvent entre diminuées,voire annulées et mme surcompensées si les éléments de base sont contraints en traction lors de l'assemblage. Les raideurs linéaires identiques sur les axes (Ox) et (Oy) varient selon l'inclinaison (t4) ,pour avoir un système isoélastique il faudrait adopter un angle Tt tel que sin (cO 4/3 soit 35,25 degrés (complément de l'angle de la trisectrice d'un trièdre avec une de ses arêtes). Les figures 3 t 5,et 6 a B illustrent la possibilite de concevoir des tripodes de formes très variées. Les efforts de traction des éléments de base peuvent entre modulés si le dispositif comporte des vérins Ou si les éléments de base sont dilatés thermiquement. Rien ne s'oppose d'adjoindre des capteurs d'effort,de déplacement OU de température ou simplement utiliser la force centrifuge pour mattriser les compensations. Cette articulation pourra entre préconisée lorsqu'on recherchera -L'absence de frottements donc de lubrification par rapport aux rotules conventionnelles. -Une animation d'agrément:avec une faible raideur angulaire les oscillations deviennent perceptibles à l'oeil. -Une rotation controlée pour robotique ou visées : en agissant sur les éléments de base par des vérinsydes éléments piézo-electriques ou simplement en dilatant par échauffement les éléments de base dans un sys tème asservi. -Une raideur angulaire pratiquement nulle sur 2 axes hortogonaux pour capteurs inertiels -Une mesure d'efforts ou de déplacements multidirectionnels si chaque élément est muni d'un capteur d'effort on a alors un capteur unique pour six informations. -L'isoélasticite dans certains amortisseurs. -Un appui rotulé pour avoir une large assise sur des plans déformés. -Une fréquence propre particulière dans les accouplements. -Une articulation destabilisable à partir d'un seuil critique par mise mn contrainte des éléments de base REVENI ICAT IONS 1) Liaison mécanique a faible débattement angulaire vautour de 3 axes hortogonaux caractérisée en ce qu'elle comporte de tripodes (7) et (8) liés entre eux par un réseau constitué de 6 éléments (,1) (2), (3), (4), (4) (5)et(6) inclinés d'un angle ( ) à un plan fictif (PE) défini par (xOy), tangents a un cylindre fictif(CF) d'axe (Oz) telle que l'élément supérieur soit obtenu par une rotation de 60 degrés autour de 1 'axe (Oz) de l'élé -n)ent qui le précède,le cylindre fictif (CF) ayant un diamètre (DCF) dimensionné de telle sorte que ces éléments de liaison ne se touchent pas, l'élémemt de base pouvant etre une fibre,un fil, un cable,un élastique, un ressort ou une barre. 2) Liaison mécanique selon revendication 1 caractérisée en ce que les éléments de liaison sont contraints en traction de manière à réduire les raideurs angulaires ou à obtenir a partir d'un seuil critique une articulation destabilisable. ~3) Liaison selon l'une des revendications précédentes caractérisée par une réalisation en une seule pièce moulée. ~4) Application de la liaison mécanique selon l'une quelconque des reven dications 1,2 ou 3 a la réalisation d'un dispositif de mesure d'efforts ou de déplacements multidirectionnels caractérisé en ce que chaque él6- ment de liaison est muni d'un capteur d'effort ou de déplacement. 5) Application de la liaison mécanique selon l'une quelconque des reven dications 1,2 ou 3 à la réalisation d'un dispositif de rotations contr8lées caractérisé par l'adjonction sur les éléments de liaison de vérins, d ' éléments piézo-électriques ou d'éléments chauffants.