Brevet FR2697878A1 — publié le 19940513

"Articulation pour le dépliage et le verrouillage d'éléments utilisés en astronautique. La présente invention se rapporte à une articulation pour le dépliage et le verrouillage d'éléments utilisés en astronautique, comprenant deux moitiés d'articulation pouvant pivoter autour d'un axe commun et reliées chacune à un parmi deux éléments voisins, un levier d'encliquetage servant d'élément de verrouillage, monté pivotant sur une première moitié d'articulation et sollicité en direction de ltaxe commun par une force élastique, et un contour de guidage muni d'un creux, qui se trouve sur la seconde moitié d'articulation, qui est disposé à distance autour de l'axe commun et contre lequel est appliqué, à l'état plié ainsi qu'à l'état non encore entièrement déplié de l'articulation, un élément de guidage faisant partie du levier d'encliquetage et s'engageant dans ledit creux à l'état déplié. Une telle articulation est connue par le document DE-C-32 15 434 qui décrit un mécanisme de verrouillage pour des générateurs solaires dépliables de satellites. Les éléments à déplier et à verrouiller sont constitués ici par les différents panneaux du générateur solaire. L'articulation comprend deux moitiés d'articulation reliées chacune à un parmi deux panneaux voisins, les deux moitiés d'articulation étant montées pivotantes autour d'un axe commun. Sur une première moitié d'articulation, un levier d'encliquetage servant d'élément de verrouillage est monté pivotant, ce levier étant muni d'un ressort agissant entre son extrémité et l'axe commun et tirant le levier d'encliquetage en direction de cet axe. Sur la seconde moitié d'articulation se trouve un contour de guidage qui passe, à une distance correspondant à un rayon déterminé, autour de l'axe commun et qui est muni d'un creux.Un élément de guidage faisant partie du levier d'encliquetage, à savoir un doigt d'encliquetage, se trouve à l'état plié de l'articulation appliqué contre une partie extérieure du contour de guidage et glisse sur ce contour, pendant l'opération de dépliage, jusqu'à pénétrer finalement dans le creux en forme d'encoche lorsque l'état complètement déplié est atteint. Le verrouillage est obtenu par le fait que le ressort agissant en direction de l'axe commun retient le doigt d'encliquetage dans l'encoche. Cette articulation connue présente du jeu à l'état déplié et verrouillé. En particulier lorsque le nombre des éléments est relativement important, comme c'est le cas par exemple pour les panneaux d'un générateur solaire, ces jeux s'additionnent et ont une répercussion défavorable sur la régulation d'attitude et la précision d'attitude. Cela ne peut pas être accepté à la longue. La présente invention a pour but de créer une articulation du type défini ci-dessus qui soit absolument exempte de jeu après le dépliage et verrouillage. Selon l'invention, une came présentant une seconde surface se trouve sur la seconde moitié d'articulation. Un nez de blocage faisant partie du levier d'encliquetage présente une première surface qui, après engagement de l'élément de guidage dans le creux et à proximité avant que l'état complètement déplié soit atteint, s'engage sur la seconde surface et s'y coince. Un élément de butée monté de façon mobile sur la première moitié d'articulation est pressé à l'état complètement déplié contre une surface de butée se trouvant sur la seconde moitié d'articulation. De préférence, la seconde surface est plane et la première surface est légèrement concave, avec un rayon de courbure le plus grand possible. Suivant une variante, la seconde surface est légèrement concave et la première surface est légèrement convexe avec un rayon de courbure quelque peu inférieur à celui de la seconde surface. Les rayons de courbure des première et/ou seconde surfaces peuvent être localement non constants. L'élément de butée peut avantageusement être réalisé sous la forme d'une calotte sphérique. On connaît certes, par le document DE-C-40 32 112, un mécanisme de verrouillage pour des générateurs solaires dépliables de satellites, mécanisme qui vise également à obtenir une absence de jeu à l'état verrouillé. Cependant, ce mécanisme est basé, au moins en ce qui concerne un point essentiel, sur une structure de base tout à fait différente et présente par ailleurs des inconvénients décisifs. Ainsi, ce mécanisme n'utilise pas un levier d'encliquetage pivotant, mais un coin sollicité par la traction d'un ressort, pourvu d'un galet et appliqué contre une surface de guidage. Pendant l'opération de dépliage, le galet roule sur le contour de guidage circulaire également prévu, jusqu a atteindre une section plane du contour de guidage, le coin étant finalement coincé entre la surface de guidage et cette section plane du contour de guidage. L'inconvénient de cette construction consiste dans le fait qu'il existe toujours un risque de coincement du galet et du coin entre la surface de guidage et le contour de guidage circulaire, et cela encore pendant l'opération de dépliage proprement dite. Ce risque de coincement peut certes être évité lorsque tous les composants sont dimensionnés de façon extrêmement précise, mais un tel dimensionnement est toujours mis en cause par des tolérances inévitables ainsi que par des variations imprévisibles que les coefficients de frottement peuvent subir dans des conditions spatiales. Ce concept connu est donc affecté de certains risques de disfonctionnement qui sont évités par le dispositif conforme à l'invention. L'avantage essentiel de l'invention consiste dans le fait qu'à la fin de l'opération de dépliage, le nez de blocage du levier d'encliquetage s'engage sur la surface de la came et s'y bloque, l'élément de butée de la première moitié d'articulation étant simultanément pressé contre la surface de butée de la seconde moitié d'articulation, de sorte que les efforts agissant sur ces deux surfaces de contact provoquent un blocage des deux moitiés d'articulation l'une par rapport à l'autre. Le jeu existant par ailleurs dans les moitiés d'articulation, au niveau de l'axe d'articulation et de l'axe de pivotement du levier est ainsi complètement éliminé. L'articulation constitue par conséquent une unité absolument exempte de jeu, de grande rigidité. En se référant aux dessins schématiques annexés, on va décrire ci-après plus en détail un mode de réalisation de l'invention; Sur les dessins: la figure 1 est une coupe suivant I-I de la figure 2 d'une articulation complètement dépliée; la figure 2 est une coupe de l'articulation suivant II-II de la figure 1; la figure 3 est une vue de l'articulation prise dans le sens de la flèche III sur la figure 2. Une articulation 1 se compose d'une première moitié d'articulation 10 et d'une seconde moitié d'articulation 50, ces moitiés étant montées par des chapes 11 et 51 sur une douille 2 commune et pouvant pivoter autour d'un axe commun 3. Les deux moitiés d'articulation 10 et 50 sont maintenues réunies à l'aide d'une vis 4 avec écrou (voir figure 3). Les chapes 11 et 51 sont reliées à l'aide de vis de centrage 5 et d'écrous 6 à deux éléments non représentés, par exemple des panneaux solaires. Dans la première moitié d'articulation 10 se trouve un bloc 12 qui est monté pivotant autour de l'axe 3, qui présente dans le haut la forme d'une partie de cylindre 12a et qui s'applique par cette surface contre une surface 13 de forme correspondante de la moitié d'articulation 10. Dans le bloc 12 sont montés un levier d'encliquetage 14 pivotant et un élément de butée sous la forme d'une calotte sphérique 20 mobile. La fixation ou le blocage du bloc 12 est réalisé à l'aide de l'axe d'articulation 15, d'un écrou 16 et d'un manchon taraudé 21 (voir figure 2). Le blocage à l'aide de l'écrou 16 s'effectue par l'épaulement 15a de l'axe 15, le blocage à l'aide du manchon taraudé 21 par l'épaulement 26a d'une douille 26. Le manchon taraudé 21 sert en même temps de logement pour un ressort 22 qui exerce une force élastique en direction de l'axe commun 3 sur le levier d'encliquetage 14 et provoque le blocage du levier d'encliquetage 14 et finalement le blocage des deux moitiés d'articulation 10 et 50 l'une par rapport à l'autre. A cet effet, une extrémité coudée 22a du ressort 22 traverse une broche 23 qui est rapportée dans un trou 24 du levier d'encliquetage 14 (voir figure 2). L'autre extrémité 22b du ressort 22 est engagée dans un trou 25 de la première moitié d'articulation 10 (voir figure 3). Le levier d'encliquetage 14 présente à son extrémité inférieure un nez de blocage 8 avec une surface 17 et latéralement un élément de guidage réalisé sous la forme d'un doigt 18. La seconde moitié d'articulation 50 présente un contour de guidage 53 sur lequel le doigt 18 du levier d'encliquetage 14 glisse pendant le dépliage et jusqu'à proximité avant la fin de l'opération de dépliage. Le levier d'encliquetage 14 est alors soulevé à tel point qu'il se trouve au-dessus d'une came 54 disposée sur la seconde moitié d'articulation 50. A proximité avant la fin de l'opération de dépliage, le doigt 18 pénètre dans un creux 55 du contour de guidage 53. La surface 17 du nez de blocage 18 du levier d'encliquetage 14 s'engage alors sur une surface 56 se trouvant sur la came. De ce fait, le levier d'encliquetage 14 se bloque sur la surface 56 de la came 54 sous la pression du ressort 22.Les moitiés d'articulation 10 et 50 se trouvent ainsi bloquées l'une par rapport à l'autre et d'éventuels jeux au niveau de la douille 2 ou de l'articulation du levier d'encliquetage sont supprimés. Un élément de butée monté de façon mobile sur la première moitié d'articulation 10, à savoir une calotte sphérique 20, participe à ce blocage en étant pressée contre une surface de butée 52 se trouvant sur la seconde moitié d'articulation 50. La calotte sphérique 20 est montée de façon mobile à l'aide d'une vis à collet 19 de manière à pouvoir s'adapter à l'inclinaison de la surface de butée 52. La pression de la calotte sphérique 20 contre la surface de butée 52 élimine également le jeu que la calotte sphérique présente initialement dans le bloc 12. Le réglage fin de la fonction d'encliquetage ou de la profondeur d'encliquetage du levier d'encliquetage 14 et l'élimination de tolérances de fabrication peuvent être obtenus par enlèvement de matière sur la calotte sphérique 20 ou par le choix de l'épaisseur correcte de cette dernière. Le réglage de la position angulaire de l'articulation dépliée et verrouillée peut être effectué par rotation du bloc 12 et blocage à l'aide de l'écrou 16 et du manchon taraudé 21. La surface 56 de la came 54 peut être plane. La surface 17 du nez de blocage 8 du levier d'encliquetage 14 est alors légèrement convexe, avec un rayon de courbure le plus grand possible. La surface 56 peut également être légèrement concave, tout au moins dans un plan de coupe orienté perpendiculairement à l'axe commun 3, la surface 17 étant alors convexe et son rayon de courbure, aux endroits venant en contact avec la surface 56, étant choisi quelque peu inférieur à celui de la surface 56. Pendant l'engagement du nez de blocage 8 sur la came 54, sous l'action du ressort 22, à la fin de l'opération de dépliage, le point de contact ou la ligne de contact entre les surfaces 17 et 56 se déplace, sur la figure 1, sur la surface 17 vers la droite, tandis que le nez de blocage 8 est tiré vers la gauche et se coince. La normale au point de contact ou le plan normal à la ligne de contact se trouve, dans l'agencement suivant la figure 1, toujours à droite de l'axe de pivotement 9 du levier d'encliquetage 14. La droite ou le plan de liaison entre cet axe de pivotement 9 et ledit point de contact ou ladite ligne de contact fait toujours un angle avec ladite normale ou ledit plan normal, lequel angle ne doit pas diminuer jusqu'à zéro pendant l'engagement ou le coincement du nez de blocage 8. I1 est avantageux de maintenir cet angle le plus faible possible. Pour un autoblocage, c'est-à-dire un blocage du nez d'encliquetage 8 sur la surface 56 qui subsiste également sous l'effet de secousses, il faut que la tangente de l'angle précité soit inférieure au coefficient de frottement de la surface 56. REVENDICATIONS 1. Articulation pour le dépliage et le verrouillage d'éléments utilisés en astronautique, comprenant deux moitiés d'articulation reliées chacune à un parmi deux éléments voisins et pouvant pivoter autour d'un axe commun, un levier d'encliquetage servant d'élément de verrouillage, monté pivotant sur une première moitié d'articulation et sollicité par une force élastique en direction de l'axe commun, et un contour de guidage muni d'un creux, qui se trouve sur la seconde moitié d'articulation, qui est disposé à distance autour de l'axe commun, et contre lequel est appliqué, à l'état plié ainsi qu'à l'état non encore complètement déplié de l'articulation, un élément de guidage faisant partie du levier d'encliquetage et s'engageant dans ledit creux à l'état déplié, caractérisée par -une came (54) se trouvant sur la seconde moitié d'articulation (50) et présentant une seconde surface (56), -un nez de blocage (8) faisant partie du levier d'encliquetage (14) et présentant une première surface (17) qui, après engagement de l'élément de guidage (18) dans le creux (55) et à proximité avant que l'état complètement déplié soit atteint, s'engage sur ladite seconde surface (56) et s'y coince, et - un élément de butée (50) qui est monté de façon mobile sur la première moitié d'articulation (10) et qui, à l'état complètement déplié, est pressé contre une surface de butée (52) se trouvant sur la seconde moitié d'articulation (50). 2. Articulation suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que la seconde surface (56) est plane et la première surface (17) est légèrement concave avec un rayon de courbure le plus grand possible. 3. Articulation suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que la seconde surface (56) est légèrement concave et la première surface (17) est légèrement convexe avec un rayon de courbure quelque peu inférieur à celui de la seconde surface (56). 4. Articulation suivant la revendication 2 ou 3, caractérisée par le fait que les rayons de courbure des première et/ou seconde surface (17, 56) sont localement non constants. 5. Articulation suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que l'élément de butée (20) est réalisé sous forme de calotte sphérique.