Brevet FR2777366A1 — publié le 19991015

La présente invention est relative à un dispositif de butée angulaire pour un arbre devant tourner sur plus d'un tour. Dans le domaine de la mécanique, on a parfois besoin de disposer d'un arbre rotatif dont la rotation autour de son axe doit être limitée à un angle de rotation dépassant les 360 Une application particulière d'un tel dispositif, à laquelle l'invention n'est nullement limitée, peut se trouver notamment dans un simulateur de conduite automobile dans lequel les butées angulaires sur le volant de direction doivent être créées artificiellement, le simulateur étant naturellement dépourvu des butées habituelles de direction se trouvant près des roues directrices du véhicule automobile. L'invention a pour but de proposer un dispositif de butée angulaire du genre évoqué ci-dessus qui soit d'une construction particulièrement simple et compacte. L'invention a donc pour objet un dispositif de butée angulaire pour un arbre devant tourner sur plus d'un tour, ledit arbre étant monté rotatif dans un support, caractérisé en ce qu'il comprend une série de p arrêtoirs montés sur ledit arbre, chaque arrêtoir de rang n de ladite série présentant au moins un taquet angulaire destiné à coopérer avec un taquet angulaire contigu d'un arrêtoir voisin de rang n+1 et/ou de rang n-1, le premier arrêtoir de ladite série d'arrêtoirs étant solidaire en rotation dudit arbre et les autres arrêtoirs étant montés libres en rotation sur celui-ci, et en ce qu'il comprend en outre un butoir angulaire fixe monté de manière à coopérer avec un taquet angulaire supplémentaire prévu sur le dernier arrêtoir de ladite série d'arrêtoirs et dirigé vers l'extrémité correspondante dudit arbre. Grâce à ces caractéristiques, la construction du dispositif de butée est particulièrement ramassée et s'adapte ainsi avec avantage à un simulateur de conduite automobile dans lequel il peut être monté immédiatement en- dessous du volant de direction. Le dispositif de butée suivant l'invention peut présenter en outre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - chaque arrêtoir comprend un plateau circulaire monté coaxialement sur ledit arbre et portant lesdits taquets; - chacun desdits taquets est formé par une saillie radiale en forme de segment d'une face du plateau formant l'arrêtoir correspondant; le plateau dudit premier arrêtoir est solidaire dudit arbre au moyen de dentures complémentaires prévues respectivement sur l'arbre et sur le bord d'une ouverture centrale dudit plateau dans laquelle passe cet arbre; lesdits autres arrêtoirs sont montés sur ledit arbre par l'intermédiaire d'une garniture de friction; - ledit butoir est ménagé sur une pièce articulée sur ledit support, le débattement de ladite pièce articulée étant contenue par l'intermédiaire d'un organe amortisseur prenant appui sur ledit support. L'invention a également pour objet une application du dispositif de butée tel que défini ci-dessus dans un simulateur de conduite, ledit arbre étant alors solidaire en rotation du volant de direction de ce simulateur et le nombre d'arrêtoirs étant de préférence égal à trois. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective éclatée du mode de réalisation préféré du dispositif de butée angulaire selon l'invention; - la figure 2 est une vue en perspective de l'arbre sur lequel agit le dispositif de butée suivant l'invention; et - la figure 3 est une vue en perspective éclatée d'un jeu d'arrêtoirs utilisé dans le dispositif de butée angulaire selon l'invention. Suivant le mode de réalisation préféré de l'invention représenté aux figures, le dispositif de butée selon l'invention comprend un carter formé d'un premier bloc de montage 1, un deuxième bloc de montage 2 et une virole 3 maintenue entre les blocs de montage 1 et 2 en étant engagée dans des rainures circulaires 4 et 5 centrées autour d'un axe X-X qui est l'axe principal du dispositif de butée. La virole 3 délimite ainsi une cavité cylindrique centrée sur l'axe X-X. Les blocs de montage 1 et 2 sont pourvus de pattes de montage 6 permettant de fixer le dispositif de butée sur un support fixe (non représenté), par exemple par boulonnage. Si le dispositif de butée est incorporé dans un simulateur de conduite automobile, ce support peut être le châssis ou le boîtier d'un tel appareil. Comme représenté dans l'exemple illustré, les blocs de montage 1 et 2 peuvent être identiques. Ils présentent chacun un alésage 7 dans lequel est monté un palier double 8, à la fois axial et radial, selon une construction par ailleurs tout à fait classique. Les paliers 8 sont alignés sur l'axe X-X. Un arbre 9 (représenté uniquement sur la figure 2) est monté à rotation dans les paliers 8. Il comporte un premier embout 10 destiné à être rendu solidaire en rotation d'un organe d'entrée (non représenté). Si on utilise le dispositif de l'invention dans l'application évoquée ci- dessus, l'organe d'entrée peut être un volant de direction (également non représenté). L'arbre 9 comprend également une première portée 11 destinée à être insérée dans le palier 8 avant (à gauche sur la figure 1), une partie d'accouplement 12 pourvue de dents 13, une seconde portée 14 suivie d'une troisième portée 15, cette dernière étant destinée à être insérée dans le double palier 8 arrière. L'arbre se termine de préférence par une seconde partie d'accouplement 16 pourvue de dents 17. Cette dernière partie d'accouplement 16 peut être rendue solidaire en rotation d'un limiteur de couple par exemple, tout au moins dans l'application de l'invention à un simulateur de conduite. Le dispositif de butée selon l'invention comprend également une série 18 de p arrêtoirs montés en empilement sur la portée 14 de l'arbre 9, p étant égal à trois dans le mode de réalisation décrit. Les arrêtoirs se présentent ici sous la forme de plateaux circulaires 19, 20 et 21, (ici respectivement de rang n=l, n=2 et n=3) disposés coaxialement à l'axe X-X et percés d'une ouverture centrale respectivement 22, 23 et 24. Le bord de l'ouverture 22 du premier arrêtoir ou plateau 19 de la série 18 présente des dents 25 coopérant avec les dents 13 de la partie d'accouplement 12 de l'arbre 9 pour rendre le plateau 19 solidaire en rotation de ce dernier. Le premier plateau 19 comporte également un taquet angulaire 26 matérialisé sous la forme d'un segment angulaire en saillie de la face arrière de ce plateau, c'est à dire la face qui est en regard du plateau 20 voisin. Le taquet angulaire 26 définit deux épaulements radiaux 26a et 26b. Le second plateau 20 comporte deux taquets angulaires 27 et 28 formés par des segments angulaires en saillie respectivement des faces avant et arrière de ce plateau. Ces taquets définissent respectivement des épaulements radiaux 27a, 27b et 28a, 28b. Le taquet angulaire 27 coopère avec le taquet angulaire 26 du premier plateau 19. Dans le mode de réalisation représenté, le troisième plateau 21 est identique au plateau 23. Il comporte donc deux taquets angulaires 29 et 30 définissant respectivement des épaulements radiaux 29a, 29b et 30a et 30b. Le taquet angulaire 29 coopère avec le taquet angulaire 28 du deuxième plateau 20. Les plateaux 20 et 21 sont montés à rotation libre, avec frottement, sur l'arbre 9 par l'intermédiaire d'une garniture 31 réalisée en une matière ayant un coefficient de frottement prédéterminé pour créer un effet d'entraînement des plateaux, lorsque l'arbre 9 est entraîné en rotation. Un butoir 32 est monté à rotation sur le bloc de montage 2 du carter du dispositif, par l'intermédiaire d'un goujon 33 vissé dans ce bloc de montage. L'axe de ce goujon 33 est parallèle à l'axe X-X. Le butoir 32 comprend une partie active 34 s'étendant à l'intérieur de la cavité cylindrique définie par la virole 3 à travers une ouverture (non représentée). Cette partie active 34 coopère avec le taquet angulaire 30 du plateau 21 qui est, dans cet exemple, le dernier plateau de la série de plateaux ou arrêtoirs du dispositif selon l'invention. Axialement par rapport à l'axe X-X, la partie active 34 vient donc se situer contre la face arrière du plateau 21. Le butoir 32 est formé par une plaque 35 pliée deux fois à l'équerre pour former une queue 36 percée d'une ouverture dans laquelle est engagée une douille 37. Cette dernière reçoit une bloc d'amortissement 38 tubulaire du type "Silentbloc" à travers lequel passe une broche 39 d'axe parallèle à l'axe X-X. Cette broche 39 est montée dans un support 40 en forme d'étrier solidaire des blocs de montage 1 et 2 du dispositif de butée. Dans le mode de réalisation de l'invention que l'on vient de décrire, les taquets angulaires 26 à 30 ont tous une étendue angulaire relativement importante. Toutefois, on pourra choisir cette étendue angulaire plus ou moins grande selon divers critères de construction. Il est évident que plus l'étendu angulaire des taquets est faible et plus la course angulaire de l'arbre sera importante entre ses deux positions de fin de course. Théoriquement, si les taquets n'avaient pas d'étendue angulaire du tout, on pourrait obtenir avec deux arrêtoirs seulement un angle de rotation de 720 maximum entre les positions de fin de course. Cependant, les taquets doivent physiquement nécessairement occuper une étendu angulaire d'au minimum quelques degrés de sorte que l'on pourra obtenir une course maximale légèrement inférieure à 720 avec deux arrêtoirs. Par exemple, en variante de la forme des taquets représentés sur les figures o ils sont venus de formage dans les plateaux 19, 20 et 21, on peut prévoir à la place des plaquettes de faible épaisseur montées radialement dans la face correspondante d'un plateau par exemple en étant engagée à force dans une rainure radiale pratiquée dans cette face du plateau. Une telle plaquette peut réduire l'étendue angulaire d'un taquet angulaire à quelque degrés seulement. Chaque arrêtoir supplémentaire permettra ainsi de rajouter à la course angulaire totale de l'arbre 9 un angle de rotation de 360 diminué de la somme des étendues radiales des taquets que portera ce plateau. Dans un exemple typique destiné à être appliqué dans un simulateur de conduite, les valeurs suivantes peuvent être envisagées. On suppose que le volant de direction couplé à l'embout de l'arbre 9 doive tourner d'une angle de 720 entre ses positions de fin de course. La partie active 34 du butoir 32 présente une étendu angulaire de 20 . Les taquets angulaires 27 à 30 ont chacun une étendue angulaire de 50 . Dans ces conditions, on peut calculer l'étendue angulaire du taquet 26 du premier arrêtoir de la façon suivante: course du plateau 21 = 360 - (partie 34 + taquet 30)=360 -' (20 +50 )=290 ; course du plateau 20 = 360)-(taquet 28 + taquet 27)=360 - (50 +50 )=260 ; La course du plateau 19 doit alors être égale à 720 - (course plateau 21 + course plateau 20)= 720 - (290 +260 )=170 . L'étendue angulaire du taquet angulaire 26 du plateau 19 sera alors: 360 -(course du plateau 19 + taquet 27)=360 - (170 +50 )=1400. Lorsqu'on fait tourner l'arbre 9 autour de son axe dans un sens ou dans l'autre, le plateau 19 est entraîné en rotation grâce à son couplage direct avec l'arbre 9, tandis que les plateaux 20 et 21 sont entrainés par simple frottement grâce à la présence de la garniture 31. Si l'arbre 9 est tourné dans le sens des aiguilles d'une montre, par exemple, comme vu sur les figures, les plateaux seront tous entraînés en rotation dans le même sens. L'épaulement radial 30b du plateau 21 viendra donc en butée contre la partie active 34 du butoir 32 ce qui arrêtera sa rotation. Le mouvement se poursuivant, l'arbre 9 continuera de tourner dans l'ouverture 24 du plateau 21, pendant que les plateaux 19 et 20 continuent de tourner avec lui. L'épaulement radial 28b du plateau 20 viendra en contact avec l'épaulement radial 29b du plateau 21 pour arrêter également le plateau 20, puis l'arbre 9 continue de tourner dans l'ouverture centrale 23 de ce plateau 20. Puis, l'épaulement radial 26b du plateau 19 viendra finalement s'arrêter contre l'épaulement radial 27b du plateau 20. Dans ces conditions l'arbre 9 a atteint sa fin de course vers la droite. La rotation vers la gauche se déroule de façon analogue, mais ce sont cette fois les épaulement indiqués par les suffixes "a" qui seront successivement en contact l'un de l'autre.5 REVENDICATIONS 1. Dispositif de butée angulaire pour un arbre (9) devant tourner sur plus d'un tour, ledit arbre étant monté rotatif dans un support (1, 2, 40), caractérisé en ce qu'il comprend une série de p arrêtoirs (19, 20, 21) montés sur ledit arbre (9), chaque arrêtoir de rang n de ladite série présentant au moins un taquet angulaire (26, 27, 28, 29, 30) destiné à coopérer avec un taquet angulaire contigu d'un arrêtoir voisin de rang n+l et/ou de rang n-l, le premier arrêtoir (19) de ladite série d'arrêtoirs étant solidaire en rotation dudit arbre (9) et les autres arrêtoirs (20, 21) étant montés libres en rotation sur celui-ci; et en ce qu'il comprend en outre un butoir angulaire fixe (32, 34) monté de manière à coopérer avec un taquet angulaire supplémentaire (30) prévu sur le dernier arrêtoir (21) de ladite série d'arrêtoirs (19, 20, 21) et dirigé vers l'extrémité correspondante (16, 17) dudit arbre (9). 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chaque arrêtoir (19, 20, 21) comprend un plateau circulaire monté coaxialement sur ledit arbre (9) et portant lesdits taquets (26 à 30). 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que chacun desdits taquets (26 à 30) est formé par une saillie radiale en forme de segment d'une face du plateau formant l'arrêtoir correspondant. 4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le plateau dudit premier arrêtoir (19) est solidaire dudit arbre (9) au moyen de dentures complémentaires (13, 25) prévues respectivement sur le bord d'une ouverture centrale (22) dudit plateau dans laquelle passe cet arbre (9). 5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que lesdits autres arrêtoirs (20, 21) sont montés sur ledit arbre (9) par l'intermédiaire d'une garniture de friction (31). 6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit butoir (32, 34) est ménagé sur une pièce (32, 35, 36) articulée sur ledit support (1, 2, 40), le débattement de ladite pièce articulée étant contenue par l'intermédiaire d'un organe amortisseur (38) prenant appui sur ledit support (1, 2, 40). 7. Application d'un dispositif de butée suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6 dans un simulateur de conduite, caractérisée en ce que ledit arbre (9) est solidaire en rotation du volant de direction de ce simulateur. 8. Application selon la revendication 7 dans laquelle le nombre d'arrêtoirs (19, 20, 21) est égal à trois.