Brevet FR2913078A1 — publié le 20080829

Pivot traversant à lames La présente invention se 'rapporte à un pivot traversant, c'est-à-dire un dispositif apte à supporter un arbre rotatif qui s'étant des deux côtés du pivot, et à un dispositi f de support d'un arbre rotatif à amplitude , , . , .. , 5 de rotation litée, valise ,use avec ce pivot. Dans les m30. a -t'ions spatiales, il est 'nécessaire de pouvoir orienter certains éléments d un satellite ou d'un velneule spatial, tels quIne antenne, un mât, etc., dans une direction prédéterminée afin, par exemple, de les diriger vers une étoile fixe, de conserver un pointage 10 vers un point à la. surface de la terre ou bien encore de balayer une zone particulière à la surface de la terre ou d'un astre quelconque, Ces positionnements doivent être fréquemment corrigés pour compenser d'invitables dérives dans la tenue de cette direction et ces multiples , corrections entra-ment la réalisation d'un nombre important de cycles de , ,. micro-rotation. pour ces appendices spatiaux et pour leurs dispositifs de support. Cette phase est .appelée pointage fins Compte tenu du caractère irréversible de la mise en orbite &un. satellite, il est nécessaire de prévoir lors de la conception de l'engin spatial, une durée de -vie, mesurée en nombre de cycles, très importante . , 20 pour ces dispositifs de support, de façon à gansntir leur capacité à résister à ces très nombreuses sollicitations. Par exemple la durée de vie petit être supérieure à 600000 cycles:. D'autrs exigences des dispositifs de support sont une forte capacité de tenue mécanique sus-asvis des efforts extérieurs et moments de flexion exercés sur l'arbre supporté), une fbrte 25 rigidité transverse, un guidage sans jeu de grande précisionä orne amplitude de rotation supérieure ; dans les dam sens, et un faible couple résistant. Il est connu de réaliSer un dispositif de support pour un arbre rotatif avec un pivot à. lames flexibles croisées, notamment ceu connus 30 SC>tiS l'appellation Pivot Bendtx . Ce type (le pivot n'est pas traversant. II est donc necessaire de monter l'arbr supporté en porte: sàs faux, ce qui implique des contraintes importantes dans les lames du pivot . et une transmission ae 'contraintes importantes au bâti support, merise dans le cas. d'un montage à double pivot. Ce type de pivot offre donc une 35 tenue mécanique et une rigidité transverse limitée, et ne répond pas de manière satisfaisante à toutes les exigences pour la réahsatio d'un dispositif de pointage fin. Il est également connu de supporter un arbre avec un dispositif comprenant deux pivots constitués de roulements à, billes. Un tel 5 dispositif est sujet a l'usure et présente donc une durée de vie limitée. Il ., ne répond donc pas non plus de manière satisfaisante a toutes les exigences pour la réalisation d'un dispositif de pointage lin destine a une application spatiale. L'invention a pour but de proposer un pivot et un dispositif de IO support d'un arbre rotatif, qui ne presente pas au moins certains des inconvénients précités de l'art .antérieur. En particulier, Fùwention a pour but de proposer un pivot et un dispositif de support d'un arbre rotatif qui conviennent à la réalisation d'un dispositif de pointage fin, notamment pour une application spatiale. 15 Pour cela, t'invention fournit un pivot traversant comprenant un stator et un rotor apte à tourner par rapport au, stator autour d'un axe de rotation, le rotor étant apte à recevoir un arbre traversant aligné avec l'axe de rotation, caractérisé par le fait que le rotor est relié au stator par une pluralité eélérnefits flexibles aptes à se défonner pour permettre la 2 rotation du rotor, et en ce que dans un état de repos, les éléments flexibles forment un angle d'inclinaison par rapport à une direction radiale passant par l'axe de rotation, Grâce à ces caractéristiques, le pivot peut supporter un arbre traversant, ce qui permet une bonne tenue mécanique. De plus, connue la 25 rotation du rotor est autorisée par une déformation des elements flexibles, dnya pas d'usure mecari iq rie par frottement et la durée .de vie est importante. On a constaté que lagencement des éléments flexibles avec un angle d'inclinaison permettait de limiter les efforts de traction et de flexion dans les éléments flexibles. Le couple resrstant et les , . . 3o contraintes dans les éléments flexibles sont donc Lit-il es, ce qui permet un guidage de précision sur une amplitude de plusieurs degrés, et Une durée de vie importante. Dé préférence, le stator- comprend un cadre en forme de polygone . , , , régulier, les éléments flexibles etant fixes aux sommets respectifs du cadre., 2913078 Avantageusement, le rotor comprend üne bague cylindrique, les. éléments flexibles étant fixes à une surface extérieur, de ladite bague. Selon un mode de réalisation particulier, la bague présente u central, le rotor étant apte recevoir un.' arbre traversant passant .:5. par ledit ori fi ce central. ...:. . flexibles lac; pré rente, l pivot eon1 trais éléments ....reParttS uni ET'ortilérrient... Avantageusement; les éléments.. flexibles. sont des lames qui. ä _.... . . . présentent une forme plane rectangulaire et sont agencées dans un. plan. ä.0 ...: parallèle Cela permet de Setitenhuum etfort. axial. . .. Selon un mode de réalisation par . PatigleH,dTinchnaisomest compris entre 22 :.et Iff3.ä.de préférence attre 40 et 50.. 1:iiàVeritiotr fou nit également un de support d'un arbre, comprenant deux selon l'invention. cu,dessus,. agencés:. à .15 distance l'un de l'autre avec leurs aces de rotation respectifs confondus. Cet agencement permet de mieux reprendre les efforts exercés sur l'arbre supporté:, ce qui améliore la capacité de tenue mécanique et la rigidité. e plus, il est possible que l'arbre porte des éléments 'utiles des deux côtés du dispositif de support. 20 L'in'ention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails> tiractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au . cours de la description suivante d'un mode de réaltsation particulier de l'invention, donné uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés. Sur ces dessins 25 la figure 1 est une vue en perspective d'un pivot selon un mode de réalisation de l'invention, la figure 2 est une représentation schématique de la disposition des lames du pivot de la figure 1, ä la figure 3 est 'un graphe representant la relation entre, le. 30 couple appliqué et l'angle de rotation, pour le pivot de .la -figure IL, pour di ft-éren ts angles d"inclinaison, la figure 4 est une vue similaire à la figure 2, la figure 5 est un dispositif de support comprenant de lx pivots du type de la figure 1, 35 la figure 6 représente une vue en coupe du dispositif' d la. figure 5, les figures 7 et 8 sont des graphes représentant les contraintes dans les lames du pivot de la figure 1, en fonction de l'imgle de rotation. Le pivot 1 comprend un stator 2 comprenant un cadre en forme de triangle isoee.e, et un rotor 3 apte a tourner par rapport au stator 2 autour d'un axe A. Le rotor 3 présente la forme d'une bague cylindrique de révolution, d'axe A. Les centres du stator 2 et du rotor 3 sont confondus_. Le stator 2 et le rotor 3 sont reliés par trois lames 4. Les lames 4 IO présentent une forme de plaque rectangulaire plane. Elles sont reliées , aux sommets respectas du stator 2 par un petit coté, et: à une surface extérieure du rotor 3 par le petit côté opposé. Le stator pourrait présenter une forme différente en fonction du mécanisme environnant, et notamment un nombre de côtés différent en , 15 fonction du nombre de lames,. qui n'est pas necessaleeme,nt trois. De plus, les lames pourraient être remplacées par d'autres éléments flexibles, par exemples des tubes. La figure 2 représente l'a gencement des lames 4 de maniere plus précise. La ligure représente la position des lares 4 quand lei pivot 1 20 est dans un état de repos. c'est-à-dire quand aucun couple ne sollicite le rotor 3 en rotation. Les cercles d'implantation 5 et 6 présentent des dl . , ametres correspondant ans. positions respectives des petits côtés des lames 4. Les droites D correspondent à une direction radiale passant par l'axe A. On constate que les lames 4 forment un angle, appelé angle 25 d'inclinaison a, par rapport à la direction radiale. Le rotor 3 peut tourner dans le sens indiqué par la flèche 15 sur 1.a figure 4, qui correspond au sens de l'angle d'inclinaison a. Sur la figure 4, les traits interrompus 4' représentent la position des lames 4 quand le rotor 3 a tourné de quelques degrés. La figure 3 -représente la relation 30 entre le couple appliqué et l'angle de rotation par rapport à la position de la figure 2. Le couple correspond aux efforts de traction et de flexion des lames 4 dus à la rotation du rotor 3. La courbe 7 corTespond à des lames droites, c'est-à-dire un angle . d'Inclinaison a nul et permet de comparer le couple résistant dans 35 différents cas d'inclinaison de lame. On constate que le couple augmente de manière asymptotique avec l'angle de rotation, car les composantes 2913078 du couple dues a hi traction et à la flexion s'additionnent. Les tourbes 8 et 9 correspondent 'respectivement à des angles d'inclinaison a de 40 et. 50 Le couple reste faible et stable dans la plage d'angle de rotation considérée, car dans ce cas à partir d'un certain angle de rotation la composante de fraction change de signe et se retranche à la composante de flexion. On constate donc que le pivot 1. permet la rotation du rotor a dans . une plage le plusieurs degrés autour d'une position. de référence, avec un ,. ä. couple limité et stable, donc sans depasser la cap .cite du moteur. Dans Io l'exemple représenté, on a choisi 1,50 comme position de référence, et le rotor 3 peut tourner dans les deux sens à partir de cette position. Sur la figure 4, les traits Interrompus 4' représentent la position des lames 4 quand le rotor 3 est dans la posifion de référence. Les figures 7 et 8 représentent les contraintes présentes au niveau 15 des faces des lames 4, en fonction de l'angle de rotation. Les courbes 15 et 18 correspondent des lames droites, les courbes 16 et 19 à un angle d'inclinaison a de r, et les courbes 17 et 20 à un angle d'inclinaison a de En comparant les courbes 15 et 18 aux autres, on constate que le fait de prévoir un angle d'inclinaison a non nul permet de limiter les , . . 20 contraintes, ce qui aniellore la tenue mécanique et. la durée de vie du pivot 1. . . . .. Il existe un angle. d'inclinaison optimal; qui permet de minimiser le couple et/ou les contraintes.: `et angle optimal peut dépendret des dirraensions du pivot 1. et du matériau rrt.iliss .L'angle 25 optimal est par eniple compris dans lia. plage trtà , de préférence 4 tt . . . à.: 5P.: Les figures 5 et 6 représentent un dispositif de support 10 pour arbre rotatif Il, réalisé avec deux pivots 1. Les stators 2-deys pivots 1 sont. fixés à un bâti 12, à distance l'un de l'autre. avec leurs axes A confondus. 3 L'arbre rotatif 11 est alimé avec l'axe .A et est fixé aux deux rotors 3. Dans ce dispositif, les. efforts exercés sur l'arbre 1 représentes par les . flèches 13, sont repris au nivetru des deux pivots, comme le montrent les dispositif. lèches 14, ce qui améliore la tenue mécanique du diBien que l'invention ait été décrite en liaison avec un mode de as réalisation particulier, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits REVENDICATIONS 1. Pivot (1) traversant comprenant un stator (2) et un rotor (3) apte à tourner par rapport au stator autour d'un axe de rotation (A), le rotor étant apte a recevoir un arbre traversant (11) aligne avec ledit axe d• rotatton, carat aisé par le fait que le rotor est relie au stator par une pluralité d ekments flexibles (4) aptes à se déformer pour permettre la rotation du rotor, et en itsit que dans un état de repos, les éléments flexibles forment un angle d inclinaison (a) par rapport a une direction radiale (D) passant par l'axe de rotation. 10 2. Pivot selon la revendication 1., dans lequel le stator comprend un cadre en forme de polygone reguher, les elements flexibles étant . , , fixés aux sommets respectifs du cadre. Pivot selon rune des revendications à 2, dans lequel le rotor comprend une bague cylindrique. les éléments flexibles étant fixés à 15 une surface extérieure de ladite bague. 4. Pivot selon la revendication 3, dans lequel la bagua présente un orifice central apte à recevoir arbre traversant passant par ledit orifice central. 5. Pivot selon l'une des revendications I 4, comprenant trois 20 éléments flexibles répartis Uniformément, 6. Pivot selon rune des revers dientions 1 à , dans leqtR'l les éléments flexibles sont des lames qui presentent une forme plane rectangulaire et sont a(tené dans un plan parallèle à l'ax de rota rien. 25 7 Pivin selon rune des revendications 1 6, dans lequel l'angle d'inclinaison est compris entre 20 et 10'. Pivot scion la revendication 7, dans lequel l'angle d'ir clic oison est compris centre 4' et 5'. 9. Disposi tif de support (1 0) d'un arbre 1 1), comprenant deux pivots 30 (1 ) selon rune de'- revendications 1 à 8 agencés à distance l'un de l'autre avec leurs axes de rotation (A) respectifs erinlbdus, 3