Brevet FR2687750A1 — publié le 19930827

L'invention concerne un dispositif de transmission d'un mouvement circulaire entre deux objets autour d'un axe de rotation. L'un des deux objets, généralement appelé "objet fixe", peut être par exemple un support et l'autre objet, généralement appelé "objet mobile", peut être par exemple un plateau ou tout autre organe animé d'un mouvement de rotation par rapport à l'objet fixe. Dans certaines applications, par exemple pour les plateaux tournants d'antennes paraboliques, il est impératif de transmettre au plateau un mouvement circulaire, qui peut être continu ou discontinu, pour lui donner une position angulaire précise. On utilise pour cela des dispositifs de transmission comprenant deux parties propres à être fixées respectivement à l'objet fixe et à l'objet mobile, et des moyens moteurs pour impartir un mouvement de rotation relatif à ces deux parties et, par conséquent, aux deux objets. Les disposltifs connus de ce genre sont Réalises a peLti df un certain nombre d'éléments dissocies et sont souvent très encombrants compte tenu du couple à transmettre et des efforts extérieurs à reprendre. L'invention a notamment pour but de procurer un dispositif de transmission du type défini en introduction qui permet d'éviter les inconvénients précités. C'est en particulier un but de l'invention de procurer un dispositif qui permet de transmettre un mouvement circulaire continu ou discontinu, et cela avec une grande précision de positionnement quelles que soient les sollicitations extérieures. C'est encore un but de l'invention de procurer un tel dispositif de transmission qui peut être réalisé sous la forme d'un élément modulaire et qui, tout en possédant une structure très compacte, peut transmettre un couple de rotation élevé. C'est aussi un but de l'invention de procurer un tel dispositif de transmission qui possède une grande rigidité et une grande capacité en flexion, en torsion et sous charge axiale ou radiale. C'est aussi un but de l'invention de procurer un tel dispositif de transmission pouvant offrir une plage importante de rapports de réduction ainsi qu'une gamme variée de vitesses et de couples à transmettre. L'invention a aussi pour but de procurer un tel dispositif de transmission qui, sous une forme compacte, intègre une multiplicite de fonctions. L'invention propose à cet effet un dispositif de transmission du type défini en introduction, qui comprend - une première bride propre à être fixée à un premier objet et comportant un premier élément de roulement annulaire centré autour de l'axe de rotation et possédant une face interne de roulement, - une deuxième bride propre à être fixée à un deuxième objet et comportant un second élément de roulement annu laire centré autour de l'axe de rotation et possédant une face externe propre à coopérer avec la face interne du premier élément de roulement, ainsi qu'une face interne dentée, - un réducteur primaire porté par la première bride et comportant un arbre d'entrée et un arbre de sortie disposés suivant l'axe de rotation, l'arbre de sortie portant un pignon de sortie disposé en vis-à-vis de la face interne dentée du second élément de roulement, - des pignons satellites montés fous sur la première bride et s'engrenant chacun avec le pignon de sortie et la face interne dentée du second élément de roulement, et - un servomoteur porté par la première bride et possédant un arbre moteur couplé à l'arbre d'entrée du réducteur primaire. Le dispositif ainsi défini peut être réalisé sous une forme très compacte en intégrant toutes les fonctions nécessaires à son fonctionnement, pour pouvoir être ensuite monté facilement entre deux objets auxquels il convient d'impartir un mouvement de rotation relatif. Selon une autre caractéristique de l'invention, le premier élément de roulement et le second élément de roulement constituent ens emb le un roulement du type à rouleaux de forte capacité. Ces deux éléments de roulement situés à la périphérie des deux brides respectives assurent une importante capacité aux efforts extérieurs, c'est-à-dire au couple de renversement, à la charge axiale et à la charge radiale. Avantageusement, les pignons satellites sont portés chacun par un montage flottant sur la première bride, de manière à permettre un certain degré de liberté à l'engrènement, de sorte que tous les satellites puissent travailler simultanément, notamment à l'occasion de démarrages ou d'accélérations. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, le dispositif comprend trois pignons satellites répartis à 1200 les uns par rapport aux autres autour de l'axe de rotation. Selon une autre caractéristique de l'invention, le réducteur primaire possède une réserve centrale ménagée coaxialement dans l'arbre d'entrée et l'arbre de sortie. Cette réserve permet le passage de liaisons diverses, notamment de câbles électriques, ou bien l'intégration de joints tournants ou de collecteurs à bagues. Le servomoteur peut être par exemple du type synchrone autopiloté. Il peut être coaxial ou excentré par rapport à l'arbre d'entrée du réducteur primaire. Dans le premier cas, le servomoteur doit être de conception annulaire et installé sur l'axe d'entrée du réducteur primaire. Dans le deuxième cas, le servomoteur est couplé à l'arbre d'entrée du réducteur primaire par l'intermédiaire d'un entraînement déporté. Dans tous les cas, il est préférable de coupler l'arbre moteur du servomoteur à l'arbre d'entrée du réducteur primaire par l'intermédiaire d'un limiteur de couple. On peut réaliser ces fonctions par un dispositif purement mécanique ou, en variante, par un dispositif d'asservissement de type électronique. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, le dispositif comporte un codeur de recopie propre à recopier la position angulaire relative de la première bride et de la deuxième bride. Ce codeur de recopie de position peut être centré ou déporté par rapport à l'axe de rotation. Ce codeur peut être, par exemple, de type optique a codage absolu ou incrémental ou constitué d'un synchro-résolveur. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le dispositif comprend des moyens, par exemple des butées électri ques, permettant de limiter le débattement angulaire de la deuxième bride par rapport à la première bride pour permettre des actions de ralentissement, d'arrêt ou d'arrêt d'urgence. Les moyens pour limiter le débattement angulaire de la deuxième bride par rapport à la première bride comprennent au moins un élément tournant entraîné en rotation autour d'un axe par l'intermédiaire de la deuxième bride avec un rapport de réduction déterminé, le ou chaque élément tournant portant une came de détection propre à coopérer avec une paire de détecteurs fixes ayant des positions angulaires réglables par rapport a l'axe de rotation, en sorte qu'un détecteur puisse être actionné lorsque l'élément tournant - et par conséquent la deuxième bride - est dans une position angulaire donnée. Les détecteurs peuvent être choisis parmi des détecteurs de proximité, par exemple pour commander le ralentissement ou l'arrêt de la deuxième bride lorsqu'elle parvient à une position angulaire donnée, ou encore des contacts électriques secs, par exemple pour imposer un arrêt de sécurité ou arrêt d'urgence à la deuxième bride. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, les moyens précités comprennent trois éléments tournants dentés entraînés en rotation par un pignon commun, lequel est couplé sur un arbre de préférence creux, portant un autre pignon denté entraîné par la deuxième bride. Le ou les éléments tournants précités sont avantageusement logés dans un boîtier muni d'une trappe permettant d'accéder aux détecteurs en vue de modifier leur réglage. En outre, le dispositif de l'invention comprend avantageusement des butées mécaniques disposées a la périphérie du premier et du second élément de roulement, afin de limiter le mouvement circulaire au-delà d'une plage angulaire déterminée. De cette manière, on limite le débattement angulaire des deux brides l'une par rapport à l'autre. Selon une autre caractéristique de l'invention, la première bride et la seconde bride comportent chacune des moyens de centrage pour permettre leur fixation précise respectivement sur le premier objet et le second objet. Dans la description qui suit, faite seulement à titre d'exemple, on se réfère au dessin annexé, sur lequel - la figure 1 est une vue en coupe, suivant un plan de coupe passant par l'axe de rotation, d'un dispositif de transmission de mouvement selon l'invention; - la figure 2 est une vue de dessus du dispositif de la figure 1; - la figure 3 est une vue en coupe axiale de moyens de limitation du débattement angulaire de la deuxième bride, propres à faire partie du dispositif des figures 1 et 2; - la figure 4 est une vue de dessous des moyens de la figure 3; - la figure 5 est une vue en coupe partielle suivant la ligne V-V de la figure 4; et - la figure 6 est une vue en coupe partielle suivant la ligne VI-VI de la figure 4. Le dispositif représenté aux figures 1 et 2 comprend une première bride 10 qui, dans l'exemple, est située en partie inférieure et destinée à être fixée à un premier objet Oî (représenté schématiquement en trait interrompu) constituant un objet fixe. L'objet Oî peut être par exemple un support fixe, notamment un carter de rehausse. Le dispositif comprend en outre une deuxième bride 12 qui, dans l'exemple, est située en partie supérieure et destinée à être fixée à un deuxième objet 2 (représenté schématiquement en trait interrompu) constituant un objet mobile. L'objet 02 peut être par exemple un plateau tournant portant la partie mobile d'une antenne. Les brides 10 et 12 sont animées d'un mouvement de rotation relatif autour d'un axe XX qui, dans l'exemple, est disposé verticalement mais qui pourrait présenter toute autre orientation spatiale. La première bride 10 comprend un disque annulaire 14 délimitant intérieurement un trou circulaire 16 centré sur l'axe XX et possédant une bordure périphérique 18 au travers de laquelle sont ménagés une multiplicité de trous 20 (figures 1 et 2) permettant la fixation de la bride 10 sur l'objet 01. Le disque 14 possède une face supérieure 22 orientée du côté de la bride 12 et une face inférieure 24 possédant un décrochement ou épaulement annulaire 26 permettant le centrage de la bride 10 sur l'objet 01. La bride 10 comprend en outre une couronne d'appui 28 soudée sur la face 22 et la bordure périphérique 18 du disque 14. Sur la couronne d'appui 28 est fixé un premier élément de roulement annulaire 30 possédant une face interne de roulement 32. La deuxième bride 12 comprend un disque annulaire 34 possédant une multiplicité de trous 36 pour sa fixation et son centrage sur l'objet 02. Le disque 34 est limité par une face supérieure 36 et une face inférieure 38. Sur la face 38 est fixé un deuxième élément de roulement annulaire 40 centré autour de l'axe de rotation XX. L'élément 40 possède une face externe 42 propre à coopérer avec la face interne 32 du premier élément de roulement ainsi qu'une face interne 44 qui est dentée. Le second élément de roulement 40 est fixé au disque annulaire 34 par une multiplicité de vis 46 (figure 1) passant au travers de trous 48 (figure 2). Les éléments de roulement 30 et 40 constituent ensemble un roulement du type à rouleaux de forte capacité. Le trou 16 de la bride 10 sert de passage à un réducteur primaire 50, lequel est muni d'une embase 51 pour sa fixation sur la face inférieure 24 de la bride 10. Le réducteur primaire 50 est de type coaxial et comporte un arbre d'entrée 52 faisant saillie par rapport à la face 24 de la bride et un arbre de sortie 54 faisant saillie du côté opposé. Les arbres 52 et 54 sont disposés suivant l'axe de rotation XX, l'arbre de sortie 54 portant un pignon denté de sortie 56 disposé en vis-à-vis et dans le même plan que la face dentée 44 de l'élément de roulement 40. Le dispositif comprend en outre trois pignons satellites 58 disposés à 120 les uns par rapport aux autres autour de l'axe XX (figure 2) dont chacun engrène d'une part avec le pignon denté 56 et d'autre part avec la face interne dentée 44. Chacun des pignons 58 est monté fou et flottant autour d'un moyeu 60 fixé dans un bossage 62 formant porte-moyeu et soudé sur la face 22 de la bride 10. En variante, la bride 10 comprenant 1 e disque 14 la couronne 28 et les bossages 62 pourrait être réalisée d'une seule pièce par moulage. Les moyeus 60 sont d'autre part maintenus ensemble par une couronne 63 (figures 1 et 2) grâce à trois vis 64 engagées respectivement dans trois trous 66 de la couronne 62. Chacune des vis est assujettie à un moyeu 60. Le dispositif comprend en outre un servomoteur 68 qui est, de préférence, du type sans balais. Dans l'exemple, le servomoteur 68 est à entraînement déporté. Il possède un arbre moteur 70 disposé parallèlement à l'axe XX. L'arbre moteur 70 est couplé, élastiquement ou non, à un dispositif de transmission 72 fixé sur l'embase 52 du réducteur primaire 50 et logé dans un carter étanche 74 (figure 2). Le dispositif 72 comprend, dans l'exemple, une poulie crantée 76 entraînée par l'arbre moteur 70 et une poulie crantée 78 calée sur l'arbre d'entrée 52 du réducteur primaire 50. Les poulies 76 et 78 sont couplées en rotation par une courroie crantée 80. En choisissant le diamètre relatif des poulies 76 et 78, on peut modifier le rapport de réduction du dispositif 72. L'arbre moteur 70 du servomoteur 68 est avantageusement couplé au dispositif 72 par l'intermédiaire d'un limiteur de couple. Un frein statique peut être monté intégré dans le moteur 68. En choisissant le rapport de réduction du dispositif de transmission 72, le rapport de réduction du réducteur primaire 50 et le nombre de dents du pignon central 56 et celui de la face dentée 44, on peut obtenir un rapport de réduction global déterminé. Celui-ci peut être par exemple compris entre 100 et 800. Ainsi, pour un servomoteur dont l'arbre moteur 70 tourne à 4000 tours/minute, la bride 12 peut tourner à une vitesse comprise entre 5 et 40 tours/minute. Il est possible, bien évidemment, de choisir des rapports de réduction beaucoup plus grands pour que la vitesse de rotation de la bride 12 soit encore plus faible, et cela en fonction des applications envisagées. Comme montré aux figures 1 et 2, le réducteur 50 possède une réserve axiale 82 s'étendant coaxialement à l'intérieur de l'arbre d'entrée 52 et de l'arbre de sortie 54. Ceci permet le passage de liaisons diverses ou l'intégration de joints tournants ou de collecteurs à bagues. Sur la bride supérieure 12 est monté un codeur 84 de recopie de position, ainsi qu'un carter 86 de protection du roulement. Le dispositif de l'invention comprend aussi des moyens, dans l'exemple des butées électriques 90, pour limiter le débattement angulaire de la bride 12 par rapport à la bride 10, et cela afin de permettre des actions de ralentissement, d'arrêt ou d'arrêt d'urgence. Les moyens 90 seront décrits de façon plus détaillée en référence aux figures 4 à 6. Le dispositif comprend aussi des butées mécaniques 92 disposées à la périphérie des deux éléments de roulement, et cela pour limiter le mouvement circulaire au-delà d'une plage angulaire déterminée. On se réfère maintenant aux figures 4 à 6 pour décrire les moyens 90 permettant de limiter le débattement angulaire de la bride 12 par rapport à la bride 10. Les moyens 90 comprennent un porte-moyeu 94 propre à traverser le disque 14 de la bride 10 pour faire saillie au-delà de la face supérieure 22. Le porte-moyeu 94 est traversé par un arbre creux 96 monté à rotation autour d'un axe YY parallèle à l'axe XX. L'arbre 96 porte, à une extrémité, un pignon denté 98 engrenant avec la face dentée 44 de l'élément de roulement 40 (figure 1) et, à son extrémité opposée, un pignon denté 100 (figures 3 et 4) situé en dessous de la bride 18. Les moyens 90 comprennent également un boîtier cylindrique 102 disposé en partie inférieure du porte-moyeu 94 et en dessous de la bride 10. Le boîtier 102 est muni d'un couvercle amovible 104, formant trappe d'accès, lequel comporte une ouverture centrale 106 propre à déboucher dans un conduit 108 situé dans le prolongement axial de l'arbre creux 96. L'arbre 96 et le conduit 108 forment ainsi une réserve permettant le passage de câbles ou autres conduits. A l'intérieur du boîtier 102 est placé un support fixe 110 ayant la forme d' une étoile à trois branches 112a, 112b et 112c s'étendant radialement, à 120 les unes par rapport aux autres, par rapport à l'axe vv. Les trois branches du support 110 ont une position fixe par rapport à la bride 10. Les extrémités respectives des branches 112a, 112b et 112c portent à rotation des éléments tournants respectifs 114a, 114b et 114c. Chacun de ces éléments tournants a la forme d'un disque denté qui engrène avec le pignon 100, suivant une disposition planétaire. Les nombres de dents respectifs des pignons 96 et 98 et des éléments tournants 114a, 114b et 114c sont choisis de telle sorte que la vitesse angulaire des éléments tournants soit dans un rapport donné avec celle de la bride mobile 12. Dans un exemple de réalisation, ce rapport est de 2, ce qui signifie que les éléments tournants tournent à une vitesse angulaire moitié de celle de la bride mobile 12. Les éléments tournants 114a, 114b et 114c portent respectivement des cames de détection 116a, 116b et 116c disposées chacune en sous-face de l'élément tournant correspondant. Chacune de ces cames de détection est propre à coopérer avec une paire de détecteurs, respectivement 118a, 118b et 118c. Les détecteurs de chaque paire sont fixes et ont des positions angulaires réglables par rapport à l'axe de rotation de l'élément tournant correspondant, de telle sorte qu'un détecteur peut être actionné lorsque l'élément tournant - et par conséquent la deuxième bride 12 - est dans une position angulaire donnée. Dans l'exemple, les deux détecteurs 118a associés à 1 'élément tournant 114a sont portés respectivement par des bras radiaux 120a réglables en position, indépendamment l'un de l'autre, par rapport à une bague 122a située à l'extrémité de la branche 112a. De façon correspondante, les détecteurs 118b sont portés respectivement par des bras réglables 120b montés sur une bague 122b. De même, les détecteurs 118c sont portés par des bras réglables 120b portés par une bague 122c. Dans l'exemple, les détecteurs 118a sont des détecteurs de proximité (figures 4 et 5) propres à coopérer avec la voie de came 116a. Il en est de même pour les détecteurs 118b associés à l'élément tournant 114b. Par contre, les détecteurs 118c associés à l'élément tournant 114c sont des contacts électriques secs. Ainsi, les paires de détecteurs associées respectivement aux trois éléments tournants peuvent être actionnés lorsque l'élément tournant correspondant est dans une position angulaire donnée, qui correspond aussi à une position angulaire donnée de la bride 18. Les éléments tournants 114a etll4b sont avantageusement destinés l'un à permettre des actions de ralentissement et l'autre des actions d'arrêt de la bride mobile 12. Par contre, l'élément tournant 114c est avantageusement destiné à permettre un arrêt de sécurité ou arrêt d'urgence de la bride 12. L'ensemble des éléments tournants et de leurs détecteurs associés est logé dans le boîtier 102, et le réglage des détecteurs peut être réalisé simplement en enlevant le boîtier 104. il suffit alors de modifier la position angulaire des paires de bras 120a, 120b et 120c. Le réglage de position des bras 120a peut être obtenu par une vis axiale 122a et deux vis radiales 124a (figure 5). Il en est de même pour les bras des deux autres ensembles de détection. Les moyens précités peuvent s'adapter sur un réducteur ou en recopie sur une couronne dentée pour des mouvements circulaires allant jusqu'à + 400". Le dispositif de l'invention offre ainsi une grande rigidité et une grande capacité en flexion, en torsion et sous charge axiale ou radiale. il permet aussi une plage importante de rapports de réduction par le choix du dispositif de transmission 72, du réducteur 50 et du nombre de dents relatif entre le pignon 56 et la face dentée 44. Il offre également l'avantage de permettre une distribution à travers l'axe de rotation, grâce à la réserve 82. Le dispositif est en outre remarquable par sa compacité et sa facilité d' intégration grâce à la bride inférieure 10 comportant des moyens de centrage d'implantation sur un support quelconque et à la bride supérieure 12 pouvant s'adapter à un plateau ou une interface quelconque. Par ailleurs, le dispositif offre l'avantage d'être modulaire tout en permettant des fonctions multiples intégrées. Enfin, il possède une maintenance réduite et une accessibilité optimisée pour ses éléments constitutifs. Il offre l'avantage supplémentaire d'entre étanche et de pouvoir s'appliquer, avec une grande souplesse, à tout dispositif du type mono ou multi-axe, et cela en position spatiale quelconque. Dans l'une des applications préférées de l'invention, le dispositif est utilisé pour la commande en rotation d'une antenne parabolique. Revendications. 1. Dispositif de transmission d'un mouvement circulaire entre deux objets autour d'un axe de rotation, caractérisé en ce qu'il comprend - une première bride (10) propre à être fixée à un premier objet (01) et comportant un premier élément de roulement annulaire (30) centré autour de l'axe de rotation (XX) et possédant une face interne de roulement (32), - une deuxième bride (12) propre à être fixée à un deuxième objet (02) et comportant un second élément de roulement annulaire (40) centré autour de l'axe de rotation (XX) et possédant une face externe (42) propre à coopérer avec la face interne (32) du premier élément de roulement, ainsi qu'une face interne dentée (44), - un réducteur primaire (50) porté par la première bride (10) et comportant un arbre d'entrée (52) et un arbre de sortie (54) disposés suivant l'axe de rotation (XX), l'arbre de sortie (54) portant un pignon denté de sortie (56), - des pignons satellites (58) montés fous sur la première hrid- !10! et s'engrenant chacun avec le pignon de sortie (56) et la face interne dentée (44) du second élément de roulement, et - un servomoteur (68) porté par la première bride (10) et possédant un arbre moteur (70) couplé à l'arbre d'entrée (52) du réducteur primaire (50). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier élément de roulement annulaire (30) et le second élément de roulement annulaire (40) forment un roulement du type à rouleaux de forte capacité. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend trois pignons satellites (58). 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le réducteur primaire (50) possède une réserve centrale (82) ménagée coaxialement dans l'arbre d'entrée (52) et l'arbre de sortie (54). 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte un codeur de recopie (84) pour recopier la position angulaire relative de la première bride (10) et de la deuxième bride (12). 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (90), par exemple des butées électriques, pour limiter le débattement angulaire de la deuxième bride (12) par rapport à la première bride (10), afin de permettre des actions de ralentissement, d'arrêt ou d'arrêt d'urgence. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend des butées mécaniques (92) disposées à la périphérie du premier et du deuxième élément de roulement pour limiter le mouvement circulaire au-delà d'une plage angulaire déterminée. 8. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens (90) pour limiter le débattement angulaire de la deuxième bride (12) par rapport à la première bride (10) comprennent au moins un élément tournant (114a, 114b, 114c) entraîné en rotation autour d'un axe par l'intermédiaire de la deuxième bride (12) avec un rapport de réduction déterminé, le ou chaque élément tournant portant une came de détection (116a, 116b, 116b) propre à coopérer avec une paire de détecteurs (118a, 118b, 118c) fixes ayant des positions angulaires réglables par rapport à l'axe de rotation, en sorte qu'un détecteur puisse être actionné lorsque l'élément tournant - et par conséquent la deuxième bride (12) - est dans une position angulaire donnée. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte trois éléments tournants dentés (114a, 114b, 114c) entraînés en rotation par un pignon commun (100) calé sur un arbre (96), de préférence creux, portant un autre pignon denté (98) entraîné par la deuxième bride (12). 10. Dispositif selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que le ou les éléments tournants (114a, 114b, 114c) et le ou les détecteurs correspondants (118a, 118b, 118c) sont logés dans un boîtier (102) muni d'un couvercle (104) permettant d'accéder aux détecteurs en vue de leur réglage.