Brevet FR2827649A1 — publié le 20030124

DISPOSITIF MONOBLOC DEFORMABLE DE TRANSMISSION D'UN COUPLE La présente invention concerne un dispositif monobloc déformable de transmission d'un couple. Ce dispositif s'applique notamment dans les volets roulants ou stores, pour la transmission d'un couple de commande d'actionnement d'un moteur d'entraînement du store ou du volet roulant. Le dispositif peut aussi être utilisé dans d'autres domaines, par exemple l'automobile. Dans une telle application, ou dans d'autres applications similaires, il est utile de pouvoir disposer d'un dispositif de faible coût, qui puisse transmettre un couple avec peu ou pas d'à-coups, en permettant de faire varier l'axe autour duquel s'exerce le couple. Des solutions ont déjà été proposées ; on peut notamment utiliser un cardan ou encore un joint homocinétique, ou encore une succession de tels cardans ou joints homocinétiques. Ces solutions présentent chacune des avantages, mais nécessitent la fabrication et l'assemblage d'une pluralité de pièces ; elles présentent donc un coût relativement élevé et sont peu adaptées pour des solutions à prix réduit. En présence d'une succession de plusieurs cardans, il est nécessaire de prévoir un moyen pour rigidifier les cardans, comme une gaine ou des ressorts de rappel en position de repos. Ceci augmente encore la complexité et le coût du dispositif. EP-A-0 271 355 propose un ressort destiné à être utilisé dans une machine outil tournant à grande vitesse ; ce ressort a la forme d'un tube métallique, dans lequel sont ménagés des encoches ou fentes perpendiculaires à l'axe longitudinal du tube. En une position le long du tube peuvent être prévues plusieurs fentes, entre lesquelles sont définis des parties solides. Lorsque l'on se déplace le long du tube, les parties solides et les fentes sont décalées. Cette structure est formée par usinage d'un tube pour y ménager les fentes. Il n'est pas proposé d'utiliser ce ressort pour la transmission d'un couple ; en particulier, il n'est pas proposé d'utiliser le ressort pour la transmission d'un couple autour d'un premier axe vers un deuxième axe qui n'est pas confondu avec le premier axe. Le ressort proposé dans ce document est en outre d'un usinage complexe. 1 Dans un mode de réalisation, l'invention propose un dispositif monobloc déformable de transmission d'un couple depuis l'une de ses extrémités vers l'autre extrémité, par rotation autour de son axe longitudinal, le dispositif présentant un premier axe de flexion sensiblement concourant en un point à l'axe longitudinal du dispositif ; - un deuxième axe de flexion sensiblement concourant au voisinage du dit point à l'axe longitudinal du dispositif et sensiblement orthogonal au dit premier axe de flexion. Le dispositif peut ainsi être utilisé facilement pour la transmission d'un couple, depuis une de ses extrémités vers l'autre extrémité. Comme le dispositif est flexible, il est possible de l'utiliser dans des circonstances variées : on peut l'utiliser pour transmettre un couple depuis un premier axe vers un deuxième axe sensiblement confondu, mais susceptible de se déplacer avec une plage de mouvement empêchant d'utiliser un dispositif rigide de transmission. On peut aussi utiliser le dispositif pour transmettre un couple depuis un premier axe vers un deuxième axe formant un angle avec le premier. Du fait de sa constitution, le dispositif transmet un couple avec peu ou pas d'àcoups ou points durs, suivant un mouvement régulier. Avantageusement, le premier axe de flexion est sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal du dispositif. Il est aussi préférable que le deuxième axe de flexion soit sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal du dispositif. Dans un mode de réalisation, le dispositif présente une pluralité de paires de premiers et deuxièmes axes de flexion et les points de concours du premier axe et du deuxième axe des paires de la pluralité de paires sont espacés le long de l'axe longitudinal du dispositif. Il est particulièrement avantageux que les points de concours soient régulièrement espacés le long de l'axe longitudinal du dispositif. De préférence, le dispositif présente une première raideur en flexion autour du premier axe et une deuxième raideur en flexion autour du deuxième axe, sensiblement égale à la première raideur. Dans un mode de réalisation, le dispositif est démoulable par mouvement de deux demi-moules perpendiculairement à l'axe longitudinal. Il peut notamment être formé en un matériau thermoplastique tel les polyacétals ou polyamides, ou en un matériau élastomère. Il peut aussi être formé d'un premier matériau et d'une deuxième matériau moins rigide que le premier matériau. Dans ce cas, le premier matériau est par exemple thermoplastique, tandis que le deuxième matériau est par exemple un polypropylène. Il est alors avantageux que le deuxième matériau forme les parties du dispositif définissant le premier axe de flexion, et/ou les parties du dispositif définissant le deuxième axe de flexion. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation de l'invention, donnée à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés qui montrent : - figure 1 une représentation schématique en vue de face d'un dispositif selon un premier mode de réalisation de l'invention ; figure 2 une représentation schématique en vue de droite du dispositif de la figure 1 ; figure 3 une représentation schématique en perspective du dispositif de la figure 1, dans une utilisation pour la transmission d'un couple ; figures 4 et 5, des représentations partielles en perspective d'un dispositif selon un autre mode de réalisation de l'invention. L'invention propose un dispositif de transmission d'un couple, qui est monobloc et déformable. Il permet la transmission d'un couple depuis une de ses extrémités vers l'autre extrémité, par rotation autour de l'axe longitudinal reliant ces deux extrémités. Le dispositif est monobloc, en ce qu'il est formé essentiellement d'une seule pièce, au moins dans sa partie active. Celle-ci s'étend entre les extrémités du dispositif. On peut bien entendu prévoir au voisinage des extrémités du dispositif des moyens de fixation sur un arbre ou analogue ; de tels moyens pourraient par exemple comprendre des bagues, des écrous ou des broches de fixation rapportés ; ces moyens ne changent rien au caractère monobloc du dispositif. On notera aussi que le fait que le dispositif soit composé de plusieurs matières, comme ceci est expliqué plus bas, ne change pas non plus son caractère monobloc. Le dispositif est déformable, en ce qu'il est susceptible de fléchir suivant au moins deux axes de flexion qui sont sensiblement concourants à son axe longitudinal. Ces axes de flexion apparaissent dans le dispositif du fait de sa conformation : en d'autres termes, la constante de raideur du dispositif suivant l'un de ces axes de flexion est plus faible que la constante de raideur du dispositif en flexion suivant un axe autre que les axes de flexion. Ceci exclut par exemple que le dispositif soit simplement formé d'un cylindre ou d'un tube, de section constante avec une forme extérieure circulaire ou carrée ; de fait un tel cylindre ne présenterait pas d'axe de flexion résultant de la conformation du dispositif. Au contraire, suivant une direction donnée, le dispositif présenterait une raideur constante sur toute sa longueur. Dans les exemples donnés plus bas, chacun des axes de flexion est ménagé en diminuant l'épaisseur du dispositif, suivant une droite perpendiculaire à l'axe de flexion et à l'axe longitudinal du dispositif. Comme indiqué plus haut, le dispositif présente deux axes de flexion qui sont sensiblement concourants à son axe longitudinal. Le fait que les axes de flexion sont sensiblement concourants à l'axe longitudinal du dispositif permet de limiter les déplacements du dispositif lorsqu'il tourne autour de son axe longitudinal, pour transmettre un couple depuis une première direction vers une deuxième direction qui n'est pas confondue. Dans ce cas, il est apparent que le mouvement de rotation du dispositif s'effectue par flexion autour des axes de flexion. Si ces axes sont sensiblement concourants avec l'axe longitudinal du dispositif, il s'avère que cet axe longitudinal peut rester fixe ou sensiblement fixe au cours du mouvement. En revanche, si les axes de flexion sont éloignés de l'axe longitudinal du dispositif, la rotation du dispositif peut engendrer un déplacement transversal du dispositif et des vibrations. Du point de vue qualitatif, il est avantageux que la distance entre un axe de flexion et l'axe longitudinal du dispositif soit inférieure à 20% de la dimension transversale du dispositif. Celle-ci est la plus grande des dimensions d'une section droite du dispositif, la plus petite des dimensions d'une section droite du dispositif, ou encore une moyenne de ces deux dimensions. Une autre caractéristique intéressante est que deux axes de flexion sensiblement orthogonaux présentent des points de concours avec l'axe longitudinal qui sont sensiblement confondus. Cette caractéristique permet encore de réduire les déplacements transversaux du dispositif lorsqu'il tourne autour de son axe longitudinal, pour transmettre un couple depuis une première direction vers une deuxième direction qui n'est pas confondue. Par analogie avec un cardan formé de deux fourches montées à rotation autour des sommets d'un carré, cette caractéristique signifie que les axes de rotation des deux fourches sont sensiblement concourants au centre du carré ; celui-ci est alors un point fixe dans le mouvement du cardan. Du point de vue qualitatif, il est avantageux que la distance entre les points de concours de deux axes orthogonaux soit aussi faible que possible et inférieure à 25 % de la dimension transversale du dispositif. Cette valeur est appropriée pour les matériaux les plus courants, du type cité plus bas. La figure 1 montre une vue de face d'un dispositif suivant un premier mode de réalisation de l'invention ; dans l'exemple de la figure 1, le dispositif présente 10 axes de flexion, et plus précisément, cinq paires d'axes sensiblement concourants. Le dispositif présente deux extrémités 2 et 4, qui sont conformées pour présenter une section hexagonale et sont donc adaptées à être connectées dans une broche présentant un alésage de section hexagonale. Entre les deux extrémités 2 et 4 s'étend la partie active du dispositif. Celle-ci est formée de cinq répétitions d'un motif identique, chaque motif définissant deux axes de flexion ; on ne décrit donc dans la suite qu'un des motifs périodiques. Le motif 8 (représenté en trait plus fort sur la figure 1), est formé d'une superposition de deux éléments 10 et 12 qui, en vue de face, sont sensiblement en forme de Y et de V ; l'élément 12 en forme de V est disposé entre les branches supérieures de l'élément 10 en forme de Y ; dans ce contexte, les branches "supérieures" se réfèrent à la forme habituelle de la lettre Y mais ceci est sans incidence sur la position de l'élément dans le dispositif. Les extrémités distantes des branches de l'élément 12 en forme de V d'une part, et les extrémités distantes des branches supérieures de l'élément 10 en forme de Y d'autre part, sont reliées par des pontets 14 et 16, qui constituent un premier axe de flexion 18. Par ailleurs, la branche inférieure 24 de l'élément 10'en forme de Y d'un motif 8'adjacent au motif 8 s'étend entre les branches de l'élément 12 en forme de V du motif 8 et vient se raccorder au creux des branches de cet élément. Il est ainsi ménagé dans le dispositif, par la branche inférieure 24, un deuxième axe de flexion 28, qui est perpendiculaire au plan de la figure 1. Il serait possible de faire varier la position de cet axe de flexion en ménageant dans la branche inférieure 24 de l'élément 10'une partie d'épaisseur plus faible, l'épaisseur étant mesurée suivant la direction du premier axe de flexion 18. Il serait aussi possible de faire varier la position du premier axe de flexion en ménageant dans les pontets 14 et 16 une partie d'épaisseur plus faible, l'épaisseur étant mesurée suivant la direction du deuxième axe de flexion 28. Ceci permet aussi de régler la constante de raideur du dispositif pour une flexion autour de l'un et/ou l'autre des axes de flexion. Il est avantageux que la branche inférieure 24 présente une longueur sensiblement égale à celle des pontets 14 et 16, et soit placée identiquement le long de l'axe du dispositif. De la sorte, on assure que les deux axes de flexion sont concourants. On comprend en outre que l'amplitude de la flexion autour du deuxième axe est fonction de la distance entre les branches des éléments 12 et 10'. La flexion autour du deuxième axe est possible jusqu'à ce que les branches de ces éléments viennent en contact, ce qui n'est pas avantageux du point de vue du fonctionnement du dispositif. Avantageusement, l'amplitude de la flexion autour du deuxième axe est de l'ordre de 8 . Plus généralement, une amplitude entre 5 et 15 est adaptée. Les figures 1 et 2 montrent que les deux axes de flexion sont sensiblement concourants avec l'axe longitudinal 26 du dispositif. Les deux axes de flexion sont concourant avec l'axe longitudinal au même point de concours, du fait, entre autres, de la longueur des branches des éléments en forme de V et de Y. On comprend ici qu'il est aussi possible de décaler le long de l'axe longitudinal les points de concours des axes de flexion avec l'axe longitudinal du dispositif, en jouant sur la longueur des branches des éléments en forme de V ou de Y. On comprend encore que les motifs adjacents au motif 8 qui vient d'être décrit définissent aussi des paires d'axes de flexion, sensiblement concourants. Le nombre total d'axes de flexion ou de paires d'axes de flexion est une fonction de la longueur du dispositif, et peut être choisi en fonction de l'application, par exemple en fonction de l'angle entre les extrémités du dispositif. De façon qualitative, plus l'angle doit être important, plus il convient que le nombre de motif soit important. On peut choisir un nombre de motifs de l'ordre de 10 ou 11 pour un angle de l'ordre de 90 . La figure 2 montre une vue de droite du dispositif de la figure 1. On reconnaît sur la figure 2 les éléments déjà décrits, et notamment les branches des éléments 10 et 12. On comprend de la considération des figures 1 et 2 que ces éléments s'étendent en fait suivant une direction perpendiculaire au plan de la figure 1 ; ainsi l'élément en forme de V est un dièdre, tandis que l'élément en forme de Y est un trièdre. La figure 2 montre, comme indiqué plus haut, que les pontets 14 et 16 présentent une épaisseur réduite suivant la direction du deuxième axe de flexion 28. Cette épaisseur est fonction de la constante de raideur souhaitée autour du deuxième axe de flexion 28, et peut varier de sorte à augmenter ou diminuer cette constante de raideur. On comprend qu'il est ainsi possible de régler indépendamment l'une de l'autre la raideur suivant le premier axe de flexion et la raideur suivant le deuxième axe de flexion. L'intérêt d'un dispositif présentant une certaine raideur à chaque articulation est d'éviter l'usage, par exemple d'une gaine de guidage, comme il serait nécessaire de le faire avec une succession de cardans. Il est avantageux que les raideurs suivant les premier et deuxième axes de flexion soient sensiblement égales ; ceci limite les points durs en rotation, lorsque le dispositif est incurvé ; en pratique, il est suffisant que la différence relative entre les raideurs soit inférieure à 10 % de la raideur moyenne. Dans l'exemple de la figure 2, en vue de droite, le pontet 14 est projeté sur l'axe longitudinal 26 du dispositif. Si le pontet 16 situé de l'autre côté se projette sur l'axe longitudinal du dispositif, le premier axe de flexion 18 défini par les deux pontets est perpendiculaire au deuxième axe de flexion 28. Il apparaît aussi qu'il est possible, en déplaçant les deux pontets du même côté de l'axe longitudinal 26 que le premier axe de flexion ne soit plus concourant avec l'axe longitudinal. Il apparaît encore qu'il est possible, en déplaçant les deux pontets dans des sens opposés de part et d'autre de l'axe longitudinal 26, de faire varier l'angle entre le premier axe de flexion et le deuxième axe de flexion. Ceci peut toutefois générer des variations de couple lors de la rotation. L'amplitude de la flexion autour du premier axe de flexion 18 est fonction de la longueur des pontets et de la dimension des éléments 12 ou 10 suivant la direction du deuxième axe de flexion 28. On comprend que plus les pontets sont long, ceteris paribus, plus l'amplitude de flexion est importante. Dans l'exemple des figures 4 et 5 l'amplitude est de l'ordre de 8 . Plus généralement, une amplitude entre 5 et 15 est adaptée. On peut aussi décrire le dispositif de la figure 1 en termes de motifs. Dans ce cas, on considère la distance entre les motifs, qui peut être simplement définie par la période ou par la distance entre les premiers axes de flexion 18 et 30 de deux motifs 8 et 8'adjacents. Il est alors avantageux que la distance entre les points de concours des axes de flexion d'une paire d'axes de flexion sensiblement concourants soit inférieure à 20 % de la distance entre les motifs. Ceci revient à imposer que le modèle cinématique du dispositif soit celui d'une succession de cardans. Le dispositif peut alors transmettre un couple en réduisant les points dur ou les à-coups lors de la rotation. On appelle dans ce contexte point dur ou à-coup toute variation du couple qu'il faut appliquer à une extrémité du dispositif pour l'entraîner en rotation. Dans un dispositif présentant une symétrie de rotation autour de son axe longitudinal-par exemple un tube de section circulaire-il n'y a pas d'à-coups ou de points dur : lorsque le tube est incurvé, le couple nécessaire pour l'entraîner en rotation autour de son axe longitudinal est constant ; il apparaît que la conformation du dispositif pour ménager des axes de flexion créée une dissymétrie en rotation du dispositif, et donc des variations du couple nécessaire pour l'entraîner en rotation. Ces variations sont limitées du fait que les axes de flexions sont, deux par deux, sensiblement concourants. Des mesures ont été réalisées sur des dispositifs (1) dont les axes de flexion sont concourants deux à deux, (2) dont les axes de flexion sont répartis le long de l'axe longitudinal, les dispositifs ayant préalablement été incurvés de manière à ce que leurs extrémités forment un angle de 90 . On constate que le premier dispositif présente une variation du couple d'entraînement de rotation inférieure de 50% à celui du second dispositif. Les figures 1 et 2 montrent qu'il est possible, dans le dispositif donné à titre d'exemple, de faire varier : - la distance entre le premier axe de flexion 18 et l'axe longitudinal 26 du dispositif, - la raideur du dispositif en flexion autour du premier axe de flexion 18, l'amplitude de la flexion autour du premier axe de flexion 18, - la distance entre le deuxième axe de flexion 28 et l'axe longitudinal 26 du dispositif, - la raideur du dispositif en flexion autour du deuxième axe de flexion 28, l'amplitude de la flexion autour du deuxième axe de flexion 28, - l'angle entre les deux axes de flexion, - la distance entre les deux axes de flexion, - le nombre d'axes de flexion. Ces différents choix permettent de définir les caractéristiques mécaniques du dispositif, pour un matériau ou une pluralité de matériaux donnés. La figure 3 montre une vue en perspective de la partie centrale du dispositif des figures 1 et 2. La figure 4 est une vue en perspective de la partie centrale dans un autre mode de réalisation du dispositif. On y distingue clairement les éléments en forme de V et de Y, qui présentent une conformation plus évoluée que celle des éléments correspondants de la figure 3. La figure 5 est une vue en perspective du dispositif de la figure 4, suivant un autre axe ; on y voit bien les pontets. Le dispositif de l'invention peut être fabriqué industriellement, par moulage d'un ou plusieurs matériaux. On peut utiliser toutes les techniques de moulages connues en soi, et les matériaux correspondants. Il est particulièrement avantageux d'utiliser comme matériau des matériaux thermoplastiques tels les polyacétals ou polyamides, ou des matériaux élastomères, qui sont facilement moulables par injection, et qui présentent des propriétés mécaniques adaptés à l'application souhaitée. Ils présentent une bonne résistance à la fatigue, ce qui assure la durée de vie du dispositif. Il est aussi avantageux d'utiliser un moulage bi-matière. Ceci permet par exemple de former les éléments en V et les branches des éléments en Y dans un matériau plus rigide. On forme par ailleurs les pontets 14 et 16 ainsi que la branche verticale du Y en un autre matériau, présentant une rigidité inférieure, par exemple un polypropylène. Ceci est une autre méthode pour faire varier la raideur en flexion autour du premier axe, du deuxième axe, ou des deux axes de flexion. On notera tout spécifiquement que le dispositif est démoulable simplement par mouvement de deux demi-moules perpendiculairement à l'axe longitudinal du dispositif, de part et d'autre des pontets. Cette propriété du dispositif se constate sur les figures, le démoulage étant possible par séparation des deux moules suivant le deuxième axe de flexion 28. Le moulage ne nécessite aucune pièce mobile et peut donc s'effectuer par simple moulage ; ceci permet de fabriquer un dispositif à prix réduit. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux exemples et modes de réalisation décrits et représentés, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art. On pourrait ainsi appliquer le dispositif à d'autres utilisations que celle qui est proposée. On peut aussi utiliser d'autres matériaux que ceux proposés à titre d'exemple, en fonction notamment de l'angle nécessaire entre les extrémités du dispositif et de la valeur du couple à transmettre. REVENDICATIONS 1. Un dispositif monobloc déformable de transmission d'un couple depuis l'une (2) de ses extrémités vers l'autre extrémité (4), par rotation autour de son axe longitudinal (26), le dispositif présentant - un premier axe de flexion (18) sensiblement concourant en un point à l'axe longitudinal du dispositif ; - un deuxième axe de flexion (28) sensiblement concourant au voisinage du dit point à l'axe longitudinal du dispositif et sensiblement orthogonal au dit premier axe de flexion. 2. Le dispositif de la revendication 1, caractérisé en ce que le premier axe de flexion est sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal du dispositif. 3. Le dispositif de la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le deuxième axe de flexion est sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal du dispositif. 4. Le dispositif de l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il présente une pluralité de paires de premiers et deuxièmes axes de flexion et en ce que les points de concours du premier axe et du deuxième axe des paires de la pluralité de paires sont espacés le long de l'axe longitudinal du dispositif. 5. Le dispositif de la revendication 4, caractérisé en ce que les points de concours sont régulièrement espacés le long de l'axe longitudinal du dispositif. 6. Le dispositif de l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il présente une première raideur en flexion autour du premier axe et une deuxième raideur en flexion autour du deuxième axe, sensiblement égale à la première raideur. 7. Le dispositif de l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est démoulable par mouvement de deux demi-moules perpendiculairement à l'axe longitudinal. 8. Le dispositif de l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est formé en un matériau thermoplastique tel les polyacétals ou polyamides, ou en un matériau élastomère. 9. Le dispositif de l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est formé d'un premier matériau et d'un deuxième matériau moins rigide que le premier matériau. 10. Le dispositif de la revendication 9, caractérisé en ce que le premier matériau est thermoplastique. 11. Le dispositif de la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que le deuxième matériau est un polypropylène. 12. Le dispositif de la revendication 9,10 ou 11, caractérisé en ce que le deuxième matériau forme les parties du dispositif définissant le premier axe de flexion. 13. Le dispositif de la revendication 9,10, 11 ou 12, caractérisé en ce que le deuxième matériau forme les parties du dispositif définissant le deuxième axe de flexion.