Brevet FR2894341A1 — publié le 20070608

L'invention part d'un dispositif électromécanique comportant un élément, en particulier un miroir, pouvant tourner autour d'au moins un premier axe de rotation et un deuxième axe de rotation, comportant une structure portante, un premier support pouvant tourner par rapport à la structure portante autour du premier axe de rotation, un deuxième support porté par le premier support et portant l'élément, ainsi qu'un dispositif d'entraînement agissant sur la structure portante et le deuxième support pour déplacer le deuxième support. Par le document DE 103 13 136 A 1 on connaît une tête chercheuse avec un système à cardan intérieur tangage-lacet dans lequel le support intérieur du système à cardan est déplacé directement par des dispositifs d'entraînement qui agissent sur une structure de soutien et font tourner le support intérieur autour de deux axes de rotation. De ce fait les dispositifs d'entraînement sur le support extérieur ou le support intérieur du système à cardan peuvent être supprimés, et le système à cardan peut être réalisé léger. Ce système à cardan intérieur a toutefois pour inconvénient qu'il a un encombrement relativement grand perpendiculairement aux deux axes de rotation. La présente invention a pour but d'indiquer un dispositif électromécanique avec un élément pouvant tourner autour d'au moins un premier et un deuxième axe de rotation, qui soit d'une construction plate en particulier perpendiculairement aux deux axes de rotation. Ce but est atteint avec un dispositif du type précité qui comprend suivant l'invention un autre dispositif d'entraînement agissant sur la structure portante et sur le premier support pour déplacer le premier support. L'autre dispositif d'entraînement agissant sur la structure portante et le premier support peut être disposé le long ou à proximité de l'un des axes de rotation, ce qui permet de réduire l'encombrement perpendiculairement à cet axe de rotation. Du fait de l'action directe du premier dispositif d'entraînement sur la structure portante et sur le deuxième support, l'avantage du poids léger sur le support intérieur peut être maintenu, et c'est pourquoi ce dispositif électromécanique peut aussi être réalisé léger. Le premier support est avantageusement un cadre extérieur d'un système à cardan. L'autre dispositif d'entraînement, déplaçant ce cadre extérieur, peut avoir son stator qui est relativement lourd disposé solidairement sur la structure, le cadre extérieur formant le rotor. Du fait de la disposition principalement solidaire avec la structure de l'autre dispositif d'entraînement, pour déplacer le cadre extérieur, la partie mobile du dispositif peut être conçue légère et de ce fait très dynamique. Le deuxième support est avantageusement un cadre intérieur d'un système à cardan. L'élément peut être un élément optique, par exemple un laser ou un émetteur ou encore un récepteur radar, ce qui permet d'obtenir un système optique très dynamique et compact. De manière avantageuse, l'élément est un miroir. De ce fait, l'angle de mouvement d'un faisceau de rayons par rapport à l'angle de mouvement du miroir peut être doublé, ce qui fait que les mouvements du deuxième support peuvent être maintenus réduits et le dispositif peut être réalisé de façon très dynamique. Le miroir dirige avantageusement un faisceau de rayons sur un autre élément optique, mobile par rapport au deuxième support, et en particulier solidaire de la structure. Dans une forme de réalisation avantageuse de l'invention, le dispositif électromécanique comprend un détecteur monté solidairement sur la structure, l'élément orientant un faisceau de rayons sur le détecteur. Du fait de la disposition solidaire avec la structure du détecteur, on peut renoncer au mouvement du détecteur, et les parties mobiles du dispositif électromécanique peuvent être réalisées très légères. Du fait de l'orientation du faisceau de rayons par l'élément mobile sur le détecteur solidaire de la structure, on peut obtenir le doublement, décrit ci-dessus, de l'angle de mouvement du faisceau de rayons. Une forme de réalisation compacte du dispositif électromécanique peut s'obtenir en ce que les deux supports forment un système à cardan extérieur. L'élément, par exemple un miroir, ne doit pas être forcément réalisé sous la forme d'un miroir annulaire, mais il peut venir se placer de façon compacte à l'intérieur des supports. Du fait d'un montage volant d'au moins l'un des supports, on peut également réduire l'encombrement. Du fait que l'on renonce à l'un des points d'appui, le point d'appui restant devrait certes être réalisé relativement stable, mais l'encombrement nécessaire à cet effet est toutefois inférieur à l'encombrement pour deux points d'appui. De manière avantageuse, au moins l'un des supports est un support à fourche. De ce fait aussi, le dispositif peut être conçu de manière compacte. Les deux "bras de fourche" du support à fourche portent avantageusement des paliers qui supportent en particulier l'autre support. Le premier ou le deuxième support peut être conçu comme support à fourche, la version la plus compacte prévoyant que les deux supports sont des supports à fourche. Dans une autre forme de réalisation de l'invention, il est proposé que le dispositif d'entraînement comporte un enroulement qui est prévu pour le mouvement du deuxième support dans deux directions opposées, à partir d'une position centrale. De ce fait, le mouvement du deuxième support peut s'effectuer dans les deux sens de rotation autour de l'axe de rotation avec un seul enroulement, ce qui fait que le deuxième support peut être réalisé très léger. De manière avantageuse, le dispositif d'entraînement comporte un enroulement pour le mouvement du deuxième support et des paires de pôles magnétiques avec chacune deux aimants qui forment entre eux un entrefer, l'enroulement étant disposé déplaçable dans les entrefers et les entrefers étant exempts d'éléments de fixation pour la fixation de l'enroulement sur le deuxième support. On peut obtenir une faible inductance des composants disposés dans l'entrefer et une falsification réduite de la force agissant sur l'enroulement, par des composants inductifs dans l'entrefer. La force exercée sur l'enroulement peut être maintenue toujours proportionnelle au courant, indépendamment de la vitesse relative des aimants et de l'enroulement. De manière avantageuse, le premier entraînement comporte plusieurs paires de pôles magnétiques agissant sur un enroulement polyphasé. Du fait des paires de pôles magnétiques, qui sont disposées à pôles alternés en particulier par rapport à l'axe de rotation du deuxième support, des couples de rotation peuvent être exercés de façon particulièrement simple dans des sens opposés, sur l'enroulement. Une disposition compacte et principalement solidaire de la structure du premier dispositif d'entraînement peut s'obtenir si celui-ci comporte un enroulement et un porte-aimant traversant l'enroulement. Un montage stable d'au moins l'un des supports peut s'obtenir si au moins l'un des supports est supporté par un palier duplex. Le support est monté ici sur un ou deux points d'appui qui comprennent deux paliers disposés côte à côte. De manière avantageuse, le palier duplex est tendu dans la direction X. Dans le cas en particulier de deux points d'appui, on peut obtenir un montage stable sans devoir accepter les inconvénients hyperstatiques. Dans le cas d'un montage volant de l'un des supports, le palier duplex est avantageusement tendu en O, ce qui permet d'obtenir une grande rigidité des paliers. Le dispositif électromécanique est avantageusement disposé dans une tête chercheuse d'un missile, la structure portante étant solidaire d'une enveloppe de missile. Il peut être réalisé une tête chercheuse qui peut être commandée de façon particulièrement précise sur une cible, par une grande dynamique de mouvement du dispositif. D'autres avantages ressortent de la description faite ci-après des 30 dessins. Le dessin constitue un exemple de réalisation de l'invention. Le dessin, la description et les revendications contiennent de nombreuses caractéristiques en combinaison. L'homme de l'art considérera avantageusement les caractéristiques même individuellement et les réunira en d'autres combinaisons judicieuses. I1 est montré : Fig. 1 la tête d'un missile avec un dispositif électromécanique représenté de manière schématique avec deux miroirs et un détecteur, Fig. 21e dispositif électromécanique de la fig. 1 sans le deuxième miroir ni le détecteur dans une vue en perspective, lo Fig. 3 le dispositif électromécanique sans miroir, Fig. 41e dispositif électromécanique dans une vue en perspective de l'arrière, Fig. 5 une vue d'un palier duplex tendu en X et Fig. 6 une vue en coupe d'une variante de stator pour le 15 mouvement du deuxième support. Sur la figure 1 est représenté de manière schématique un missile 2 avec un dispositif électromécanique 4. Le dispositif électromécanique 4 comprend un détecteur 6, un premier miroir 8, un deuxième miroir 10 et un dispositif de mouvement 12 pour le mouvement du deuxième 20 miroir 10. Du fait de la mobilité du deuxième miroir 10, un faisceau de rayons 14, qui parvient depuis différentes directions sur le deuxième miroir 10, peut être reproduit sur le détecteur 6 sensible au domaine spectral infrarouge. Par une rotation du miroir 10 d'un angle a, on peut obtenir ici un grand angle de mouvement [3 = 2 a du faisceau de rayons 25 14, du seul fait d'un faible mouvement du miroir 10. Le dispositif de mouvement 12 comprend une structure portante 16 qui - comme le détecteur 6 - est reliée solidairement, sans possibilité de mouvement, avec une enveloppe de missile 18 du missile 2. La structure portante 16 ainsi que tous les éléments du missile 2 ou du dispositif électromécanique 4, disposés fixes par rapport à celle-ci, sont ainsi solidaires de la structure. Sur les figures 2, 3 et 4, le dispositif électromécanique 4 est représenté sans le miroir 8 ni le détecteur 6 dans trois vues en perspective, depuis différentes directions, sur les figures 2 et 4 le miroir étant représenté et sur la figure 3 le miroir 10 étant supprimé pour plus de clarté. Le dispositif de mouvement 12 comprend un premier support 20 et un deuxième support 22 qui sont réalisés sous la forme d'un système à cardan extérieur. Le miroir 10 est solidaire du deuxième io support 22 et, du fait du système à cardan extérieur, il peut tourner par rapport à la structure portante 16, autour de deux axes de rotation 24, 26. Pour le mouvement du premier support 20 autour de l'axe de rotation 24, le dispositif de mouvement 12 comporte un premier dispositif d'entraînement 28 avec un stator 30 et un rotor 32. Le stator 30 est solidaire de la structure portante 16, et le rotor 32 est solidaire du premier support 20. Pour le mouvement du deuxième support 22 avec le miroir 10, le dispositif de mouvement 12 comprend un deuxième dispositif d'entraînement 34 qui comporte également un stator 36 et un rotor 38. Le stator 36 est relié par une structure de retenue 40 (figure 1) à l'enveloppe de missile 18 et est ainsi disposé de façon solidaire avec la structure. Il comprend deux paires de pôles magnétiques 42 dont les polarités sont indiquées sur la figure 3 par "+" et "-". Les deux paires de pôles magnétiques 42 produisent, dans un entrefer 44 du stator 36, des champs magnétiques qui sont orientés sensiblement radialement et opposés par rapport à l'axe de rotation 26. Le rotor 38 du deuxième dispositif d'entraînement 34 comprend un enroulement 46 qui est disposé en partie à l'intérieur de l'entrefer 44. Si l'enroulement 46 est parcouru par un courant, il produit un champ magnétique qui coopère avec les champs magnétiques des paires de pôles magnétiques 42 de manière qu'un couple de rotation agisse sur le rotor 38 autour de l'axe de rotation 26. Suivant le flux du courant à travers l'enroulement 46, le couple de rotation est dirigé vers le haut ou vers le bas. Un mouvement du deuxième support 22 autour de l'axe de rotation extérieur 24 ne provoque pour l'essentiel qu'un mouvement de l'enroulement 46 dans le champ magnétique des paires de pôles magnétiques 42, et est donc insignifiant. Une rotation autour de l'axe de rotation intérieur 26 n'est pas liée à une rotation autour de l'axe de rotation extérieur 24. Sur les figures 2 à 4, le rotor 38 est représenté dans une position to de repos dans laquelle l'enroulement 46 est disposé symétriquement par rapport aux paires de pôles magnétiques 42. Par un flux de courant à travers l'enroulement 46, le rotor 38 peut être ainsi pivoté à l'extérieur de la position de repos dans l'un ou dans l'autre sens, autour de l'axe de rotation 26. Pour la fixation des 15 paires de pôles magnétiques 42, le stator 36 comporte un porte-aimant 48 sous la forme d'une double fourche dont les bras de fourche portent chacun un aimant des paires de pôles magnétiques 42 qui traverse l'enroulement 46. Le deuxième support 22 est supporté sur deux points d'appui 50. 20 En revanche, le premier support n'est monté que sur un point d'appui 52 et est donc supporté volant. Pour obtenir une conception compacte et légère du dispositif de mouvement 12, les deux supports 20, 22 sont réalisés en forme de fourche, les deux points d'appui 50 venant se placer sur les bras de fourche. La rigidité à la flexion du deuxième 25 support 22 en forme de fourche est inférieure à la rigidité à la flexion d'un support de forme annulaire. Pour obtenir néanmoins un montage stable, qui n'est pas en contradiction avec l'élasticité du deuxième support 22 et maintient néanmoins celui-ci de façon stable, il est prévu sur chacun des points d'appui 50 un palier duplex 54 qui est 30 représenté de manière schématique sur la figure 5. Le palier duplex 54 est tendu en X, ce qui fait que les lignes de force 56, produites par le palier duplex 54, sont disposées symétriquement aux forces de pression F1 et F2 des coussinets extérieurs 60 et coussinets intérieurs sur les sphères de palier, en forme de X, par rapport à un tourillon 58 du deuxième support 22. De ce fait, le palier duplex 54 présente une rigidité à la flexion réduite et on obtient une bonne fixation en translation sans les inconvénients d'une hyperstatique. La tension en X est obtenue par une compression des coussinets extérieurs 60 du palier duplex 54, à l'aide d'un écrou intérieur 62. Le point d'appui 52 entre la structure portante 16 et le premier support 20 est également doté d'un palier duplex 64 qui est tendu toutefois en O et produit donc une grande rigidité à la flexion. De ce fait, le premier support 20 est maintenu stable malgré son support volant. Comme pour le palier duplex 54, dans le cas du serrage en O, les deux coussinets intérieurs sont espacés l'un de l'autre et peuvent être pressés l'un sur l'autre par un écrou intérieur, les lignes de force prenant de ce fait une forme en losange ou forme en O par rapport à l'axe de rotation 24. En complément à cette disposition résistant à un moment de basculement, le centre de gravité commun de tous les composants pouvant pivoter autour de l'axe de rotation 24 est positionné aussi près que possible du palier duplex 64. Pour obtenir cette distribution des masses, le premier dispositif d'entraînement 28 est monté volant sur le côté inférieur du palier. Les angles de rotation des deux supports 20, 22 sont déterminés par des capteurs d'angle optiques 66, 68 mesurant directement dans les axes de rotation 24, 26 respectifs. Pour des raisons de construction, le capteur d'angle 68 de l'axe de rotation intérieur 26 n'est réalisé qu'en forme de segment conformément à la plage angulaire nécessaire du support. Etant donné que la plage angulaire de rotation extérieure 24 est également limitée, les lignes d'arrivée électriques peuvent être des lignes flexibles jusqu'aux capteurs d'angle 66, 68 et également jusqu'à l'enroulement 46. La figure 6 montre une vue en coupe d'une variante de stator 36' sur le deuxième support 22. Ce stator 36' comporte un porte-aimant 48' qui ne traverse pas l'enroulement, mais est maintenu par deux éléments de liaison 70 non en métal dont un seul est représenté sur la figure 6. Le porte-aimant 48' porte plusieurs paires de pôles magnétiques 42' qui forment entre leurs aimants respectifs un entrefer 44' dans lequel est disposé un enroulement polyphasé 46'. Suivant le montage des phases, l'enroulement 46' est déplacé vers le haut et vers le bas sur une large plage, une grande plage de mouvement de l'enroulement 46' et avec celui-ci du deuxième support 22 étant obtenue, qui n'est limitée par aucun passage du porte-aimant 48' à travers l'enroulement 46'. Comme dans l'exemple de réalisation montré sur les figures 1 à 5, l'enroulement 46' est supporté par des éléments de fixation 72 qui sont disposés à l'extérieur des entrefers 44'. REVENDICATIONS 1. Dispositif électromécanique (4) comportant un élément pouvant tourner autour d'au moins un premier axe de rotation (24) et un deuxième axe de rotation (26), en particulier un miroir (10), une structure portante (16), un premier support (20) pouvant tourner par rapport à la structure portante (16) autour du premier axe de rotation (24), un deuxième support (22) porté par le premier support (20) et portant l'élément, ainsi qu'un dispositif d'entraînement (34) agissant sur la structure portante (16) et le deuxième support (22) pour déplacer le deuxième support (22), caractérisé par un autre dispositif d'entraînement (28) agissant sur la structure portante (16) et le premier support (20) pour déplacer le premier support (20). 2. Dispositif électromécanique (4) selon la revendication 1 caractérisé par un détecteur (6) monté solidairement avec la structure, l'élément orientant un faisceau de rayons (14) sur le détecteur (6). 3. Dispositif électromécanique (4) selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les deux supports (20, 22) 20 forment un système à cardan extérieur. 4. Dispositif électromécanique (4) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'au moins l'un des supports (20, 22) est supporté volant. 5. Dispositif électromécanique (4) selon l'une quelconque des 25 revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'au moins l'un des supports (20, 22) est un support à fourche. 6. Dispositif électromécanique (4) selon l'une quelconque des revendications 1 à. 5, caractérisé en ce que le dispositif d'entraînement (34) comporte un enroulement (46, 46') qui est prévu pour lemouvement du deuxième support (22) dans deux directions opposées à partir d'une position centrale. 7. Dispositif électromécanique (4) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le dispositif d'entraînement (34) comporte un enroulement (46, 46') pour le mouvement du deuxième support (22) et des paires de pôles magnétiques (42, 42') avec chacune deux aimants qui forment entre eux un entrefer (44, 44'), l'enroulement (46, 46') étant disposé déplaçable dans les entrefers (44, 44') et les entrefers (44, 44') étant exempts d'éléments de fixation (72) pour la fixation de l'enroulement (46, 46') sur le deuxième support (22). 8. Dispositif électromécanique (4) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le dispositif d'entraînement (34) comporte plusieurs paires de pôles magnétiques (42') agissant sur un enroulement polyphasé (46'). 9. Dispositif électromécanique (4) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le dispositif d'entraînement (34) comporte un enroulement (46) et un porte-aimant (48) traversant l'enroulement (46). 10. Dispositif électromécanique (4) selon l'une quelconque des 20 revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'au moins l'un des supports (20, 22) est supporté par un palier duplex (54, 64). 11. Dispositif électromécanique (4) selon la revendication 10, caractérisé en ce que le palier duplex (54) est tendu dans la direction X. 12. Tête chercheuse d'un missile (2) comportant un dispositif 25 électromécanique (4) selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 avec une enveloppe de missile (18) solidaire de la structure portante (16).