Brevet FR3051953A1 — publié le 20171201

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un dispositif de pivot d'organe de manoeuvre et télécommande à manette équipée d'un tel pivot. L'invention se rapporte également à une manette de télé- commande dont un ou deux pivots sont équipés d'un tel dispositif. Etat de la technique De façon générale, dans le domaine des télécommandes à manette, il est connu que la position de la manette dans sa position d'équilibre ou position neutre, lorsqu'aucun effort n'est plus appliqué de l'extérieur à la manette, est une position qui n'est pas définie de manière précise et présente un certain flottement. Or, cette imprécision initiale est gênante pour la préci- sion de la commande des équipements à l'aide d'une telle télécommande à manette. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un dispo- sitif de pivot d'organe de manoeuvre permettant d'éviter le jeu du pivot par rapport aux organes de rappel lorsque le pivot est en position neutre tout en développant une solution simple et peu encombrante. Exposé et avantages de l'invention La présente invention a pour but de remédier aux incon- vénients cités ci-dessus et se rapporte à un dispositif de pivot d'un organe de manoeuvre ayant une plage de pivotement de part et d'autre d'une position neutre dans laquelle il est rappelé par un dispositif de rappel lorsque cesse l'action extérieure sur l'organe de manoeuvre, dispositif de pivot caractérisé en ce qu'il comporte : - un balancier solidaire du pivot, à deux branches munies d'une bu- tée, et un dispositif de rappel ayant : deux bras pivotant indépendamment l'un de l'autre et écartés suivant une forme en V par un ressort de compression et mis chacun en appui contre une butée entre lesquels les deux bras restent libres, 3051953 2 un coulisseau de rappel guidé en coulissement dans une direction et ayant un ressort auxiliaire de rappel, * le coulisseau en forme de U à deux jambes terminées chacune par un élément d'appui chevauchant le sommet de 5 la forme en V des bras et au moins l'un des éléments d'appui est maintenu par le ressort auxiliaire appliqué contre un bras lorsque le pivot bascule le balancier à partir de sa position neutre, le bras étant incliné par rapport à la direction de coulissement du coulisseau, 10 le coulisseau fixant le balancier en position neutre lorsque les deux éléments d'appui sont appliqués contre les deux bras, eux-mêmes appliqués contre les butées du balancier, le pivotement du pivot par l'organe de manoeuvre dégageant l'un des bras de l'élément d'appui associé alors que l'autre bras pousse 15 sur l'autre élément d'appui pour générer une poussée dont la com- posante repousse le coulisseau dans sa direction de coulissement. Ce dispositif de pivot a l'avantage de réaliser une position neutre définie de manière plus précise sans flottement de la manette et avec des moyens simples, tant pour la fabrication que pour l'entretien et 20 l'utilisation de la télécommande. Suivant une caractéristique particulièrement avantageuse, le ressort de compression est un ressort en épingle à cheveu avec un enroulement hélicoïdal formant le ressort proprement dit et se terminant aux deux extrémités par les bras. 25 Suivant une autre caractéristique avantageuse, le ressort est installé librement sur l'axe du pivot. Suivant une autre caractéristique avantageuse, l'organe de guidage et le ressort auxiliaire sont dédoublés pour venir dans l'espace de chaque côté du ressort et du balancier. 30 L'invention a également pour objet une télécommande à manette équipée d'un ou de plusieurs tels dispositifs de pivots. Cette télécommande a les avantages liés à la structure particulière du dispositif de pivot, tant pour la précision de la commande faite avec la télécommande que pour l'encombrement très réduit de cette télécommande permettant son intégration facile dans des équipements dans lesquels la 3051953 3 place disponible est très limitée comme premier élément de commutation une télécommande associée à un accoudoir de fauteuil de conduite d'un engin de chantier. Dessins 5 La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de pivot d'organe de manoeuvre et d'une télécommande équipée d'un tel pivot, représentés dans les dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est un schéma d'un pivot d'un organe de manoeuvre se- 10 lon l'invention, en position neutre, la figure 2 est une vue schématique du pivot de la figure 1, en position pivotée, la figure 3 est une vue en perspective d'un mode de réalisation pratique du pivot de la figure 1, 15 la figure 4 est une vue en perspective dans la direction opposée à celle de la figure 3 montrant le même pivot, la figure 5 est une vue en perspective d'une télécommande équipée de pivots selon l'invention, la figure 6 est une vue de dessus du mécanisme de manoeuvre de 20 la manette de la télécommande, la figure 7 est une vue de dessous du mécanisme de la figure 6, la figure 8 est une vue en perspective d'une manette de télécom- mande, la figure 9 est une vue de dessous de la platine de la télécommande 25 selon l'invention. Description de modes de réalisation de l'invention Selon la figure 1, l'invention a pour objet un mécanisme de rappel sans jeu 4 d'un organe de manoeuvre 5, mobile par rotation dans une plage de pivotement autour de la position neutre PN. L'organe 30 de manoeuvre 5 est poussé par la main ou le pied de l'opérateur pour commander une installation. Lorsque l'opérateur relâche l'organe de manoeuvre 5, celui-ci est rappelé en position neutre dans laquelle les moyens reliés à l'organe de manoeuvre 5 ne sont plus actionnés. Ces moyens sont par exemple des actionneurs tels que des actionneurs hy- 35 drauliques équipant une machine ou un engin de chantier. Le rappel de 3051953 4 l'organe de manoeuvre 5 en position neutre est assuré par un mécanisme de rappel sans jeu, objet de l'invention et qui sera décrit ci-après. Le mécanisme de rappel 4 comporte un pivot 41 relié à l'organe de manoeuvre 5 et un dispositif de rappel 43. 5 Le pivot 41 est solidaire d'un balancier 42 en forme d'ancre dont la tige 421 porte deux branches 422 terminées chacune par une butée 423. Le dispositif de rappel 43 se compose de deux bras 431, 432 pivotant indépendamment l'un de l'autre. Les bras 431, 432 sont 10 écartés l'un par rapport à l'autre suivant une forme en V par un ressort de compression 430 (ressort de rappel). Dans le mode de réalisation représenté, le dispositif de rappel 43 est en forme de ressort en épingle à cheveu dont la partie formant le ressort proprement dit 430 est un enroulement hélicoïdal dont les extrémités se prolongent par les deux bras 15 431, 432. L'ensemble formé par le ressort de rappel 430 et ses deux bras 431, 432 travaille comme un ressort de compression. Les deux bras 431, 432 forment entre eux un angle va- riable a. Les bras 431, 432 tendent à ouvrir cet angle a sous l'effet de la torsion du ressort 430. 20 Les deux bras 431, 432 viennent en appui contre les bu- tées 423, 424 des branches 422 du balancier 42 contre lesquelles ils sont retenus par la compression du ressort 430. Les bras 431, 432 prennent ainsi une forme de V en position renversée aux figures 1 et 2. Cette forme du ressort 430, de ses deux bras 431, 432 et du balancier 25 42 ainsi que des butées 423, 424 est une forme stable appelée par con- vention « forme neutre » car elle correspond à l'équilibre des efforts dans cet ensemble. Le mécanisme de rappel 4 est complété par un coulisseau de rappel 45 porté en translation (direction D) par un support 44 muni 30 également du palier du pivot 41. Le coulisseau de rappel 45 qui assure le rappel du pivot 41 en position neutre, coulisse par son organe de guidage 455 en forme de tige dans le support 44 en étant rappelé en position active par un ressort auxiliaire de rappel 46. Le coulisseau de rappel 45 a une forme de U, ici en position renversée, dont les deux 35 branches 451, 452 se terminent par un élément d'appui 453, 454. Le 3051953 5 coulisseau 45 chevauche le sommet de la forme en V selon la même orientation que les bras 431, 432 et s'appuie sur au moins l'un des deux bras 431, 432 par l'élément d'appui 453, 454 de sa ou de ses jambes 451, 452. 5 La position neutre du pivot 41 est définie par la forme neutre du balancier 42 et du ressort de rappel 430 lorsque le coulisseau 45 est en appui par ses deux éléments d'appui 453, 454 à l'équilibre des efforts, contre les deux bras 431, 432 du ressort de rappel 430. Le coulisseau 45 est poussé dans cette position de 10 translation (direction D) par son ressort auxiliaire de rappel 46 dévelop- pant une poussée inférieure à la composante de sens opposé que les bras 431, 432 exercent dans la même direction et qui est celle qu'oppose le ressort de rappel 430. Ainsi, le dispositif 4 est à l'équilibre dans cette position neutre figurée par la ligne PN. Les bras 431, 432, au 15 moins lorsque l'un ou les deux sont en appui contre l'un ou les deux éléments d'appui 453, 454 du coulisseau 45, sont inclinés par rapport à la direction de translation D du coulisseau 45. Les bras 431, 432 sont supposés rigides et le seul effort élastique est fourni par le ressort 430. 20 Selon la figure 2, lorsqu'un effort E est exercé sur l'organe de manoeuvre 5 pour le pivoter dans le sens A, le pivot 41 effectue le même mouvement et sa butée 423 entraîne le bras 431 du ressort de rappel 430. Des effets et mouvements symétriques se produisent lorsque l'effort E exercé sur l'organe de manoeuvre 5 est de sens opposé. 25 Très schématiquement, le premier bras 431 s'écarte du premier élément de butée 453 et comprime par torsion le ressort 430 puisque l'autre bras 432 est en appui contre l'autre élément d'appui 454 du coulisseau 45 (l'angle a entre les deux bras diminue). La deuxième butée 424 s'éloigne du deuxième bras 432 qui, retenu par le deu- 30 xième élément d'appui 454, ne suit pas ce mouvement. En réalité, la poussée exercée sur le deuxième élément d'appui 454 génère une composante dans la direction (D) de déplacement du coulisseau 45 qui coulisse ainsi et comprime son ressort auxiliaire 46. Lorsque l'effort E appliqué sur l'organe de manoeuvre 5 35 disparait, le mécanisme de rappel 4 revient à sa position neutre PN : 3051953 6 le ressort 430 se détend et ses bras 431, 432 s'écartent (la forme en V s'ouvre) ; le premier bras 431 est repoussé par le balancier 42 puisque le deuxième bras 432 est en appui contre le deuxième élément d'appui 454 du coulisseau 45. 5 Lorsque le deuxième bras 432 arrive contre la deuxième butée 424, le ressort de rappel 430 et le balancier 42 prennent leur état d'équilibre (forme neutre). En même temps le ressort auxiliaire 46 repousse le coulisseau 45 qui fait pivoter le ressort de rappel 430 et le balancier 2 jusqu'à la position neutre PN. 10 En réalité, la forme neutre de l'ensemble « ressort de rap- pel 430 et le balancier 42 » n'est pas précisément la forme stable, représentée à la figure 1 car la forme stable dépend de la position relative du ressort de rappel 430 (son axe) et de l'axe XX du pivot 41 puisque l'angle d'ouverture a des deux bras 431, 432 n'est pas au maximum 15 possible en appui sur les butées 423, 424. Mais le ressort auxiliaire 46 suffit à repousser l'ensemble « ressort + balancier » vers cette position neutre dans laquelle : les bras 431, 432 du ressort 430 sont en appui contre les butées 423, 424 du balancier 42, 20 les deux éléments d'appui 453, 454 du coulisseau 45 sont en con- tact avec les deux bras 431, 432 du ressort de rappel 430. Même si dans le cas de la figure 2, la forme de l'ensemble (ressort + balancier) est métastable, cela renforce la position stabilisée par le coulisseau 45 puisqu'il y a un certain effort d'appui entre 25 l'ensemble (ressort + balancier) et les éléments d'appui 431, 432 sans que cet effort ne perturbe la position neutre car au contraire, cet effort évite tout jeu entre les composants du mécanisme. Sur un plan pratique, il est intéressant pour différentes raisons et notamment pour réduire l'encombrement, d'installer le res- 30 sort de rappel 430 coaxialement au pivot 41 de l'organe de manoeuvre 5. Les figures 3 et 4 montrent un mode de réalisation du mécanisme de rappel 4 décrit de façon générale ci-dessus et en utilisant les mêmes références. Le support 44 porte le palier du pivot et pour réduire 35 l'encombrement, il se compose de deux parties 44a,b réparties de 3051953 7 chaque côté du pivot figuré par son axe X sur lequel est installé librement le ressort de rappel 430 dont les deux bras 431, 432 sont retenus par les butées 423, 424 en forme de crochets du balancier 42. Les butées 423, 424 sont décalées dans le sens de la pro- 5 fondeur (direction de l'axe X du pivot 41) pour tenir compte du décalage en profondeur des deux bras 451, 452 résultant de la longueur (nombre de spires) du ressort de rappel 430 dans la direction X. Le coulisseau 45 est lui-même ramassé pour réduire l'encombrement dans la direction (D). Il a une forme en U couché, en- 10 tourant le balancier 42 par l'arrière et non par le dessus. Il vient étroi- tement de chaque côté des deux bras 431, 432 du ressort de rappel 430 en regard desquels il y a les éléments d'appui 453, 454 en forme de sabots à surface inclinée. L'organe de guidage en translation 455a,b et le ressort auxiliaire de rappel 46a,b sont dédoublés de part et d'autre du 15 pivot pour réduire là aussi l'encombrement et réaliser une structure symétrique. Cette forme de réalisation avec dédoublement de certains éléments permet de réduire considérablement l'encombrement « en hauteur » du dispositif de pivot. L'organe de manoeuvre non représenté se 20 fixe à l'extrémité du pivot. La figure 5 montre une télécommande 100, actionnée par une manette 1 reliée à un système à deux axes X, Y pour commander un mouvement de rotation autour de dispositifs de pivots d'organes de manoeuvre tels que décrits ci-dessus. 25 Les axes X, Y, coplanaires, et en général perpendicu- laires, se coupent en un point O autour duquel pivote l'axe Z de la manette 1 qui est l'organe de manoeuvre 5 décrit précédemment. La manette 1 peut pivoter autour de ce point O dans toutes les directions (flèches F) dans un cône de mouvement pour com- 30 mander un équipement, par exemple des actionneurs, à partir des com- posantes de rotation du mouvement de la manette 1 autour des axes géométriques X, Y. La télécommande 100 comporte une platine 2 dont le dessous est équipé d'un mécanisme de conversion de mouvement 3 3051953 8 pour transmettre le mouvement de la manette 1 aux pivots d'axe respectif X et Y comme cela sera décrit ultérieurement. Les différents mécanismes de la télécommande seront décrits ci-après à l'aide des figures 6 à 9. 5 La vue en perspective de dessus selon la figure 5 et la vue de dessous de la platine 2 selon la figure 7 montrent le détail du mécanisme de conversion 3 dans les limites nécessaires à la compréhension de l'invention. Le mécanisme de conversion 3 représenté séparément à 10 la figure 6 se compose d'un cadre principal 31 dont deux côtés paral- lèles 31a, 31b sont munis de deux pivots 31X1, 31X2, alignés sur l'axe X et logés dans des paliers 31P1, 31P2 fixés au dessous de la platine 2. Le mécanisme de conversion 3 comporte aussi un cadre auxiliaire 32 en forme de U dont les deux branches 32a, 32b sont mu- 15 nies de pivots 32Y1, 32Y2, alignés sur l'axe Y et logés dans des paliers 32P1, 32P2. La branche médiane 32c a un palier 32P3 relié à la manette 1 représentée à la figure 8. Le plan des axes X, Y est sous la platine 2. Le cadre principal 31 peut pivoter autour de son axe X 20 dans le dégagement laissé par la forme en U du cadre auxiliaire 32 et ce dernier peut pivoter autour de son axe Y autour de l'enveloppe géométrique créée par le pivotement du cadre principal 31. Pour augmenter l'angle de pivotement du cadre auxiliaire 32, le cadre principal 31 est aminci aux extrémités de ses branches 31c, 31d, orientées dans la di- 25 rection X. Les cadres 31, 32 se rencontrent en fin de course de pivotement de l'un ou des deux cadres ; mais ces positions extrêmes ne limitent pas de façon gênante la commande de la manette 1 car elles sont au-delà des limites des commandes activées par la manette 1. 30 Les extrémités des pivots sont cannelées pour recevoir solidairement en rotation des pièces. La vue de dessus de la figure 6 montre le mécanisme de conversion 3 avec son cadre principal 31 dont les pivots 31X1, 31X2 solidaires en rotation des côtés 31a, 3 lb sont logés dans les paliers 3051953 9 31P1, 31P2 ainsi que le cadre 32 passant sous le cadre principal et dont les bras 32a, 32b sont munis de pivots 32Y1, 32Y2. Les extrémités des pivots 31X1, 31X2 ; 32Y1, 32Y2 sont cannelées dans leur partie dépassant des paliers. 5 La vue de dessous de la platine 2 montre les paires de ta- raudages 24 pour fixer le ou les paliers et les taraudages 25 pour fixer les dispositifs de rappel sans jeu 4. La figure 6 montre le palier 12P1 dans le bras 31c rece- vant le pivot 12U1 de l'organe de transmission 33 (figure 4). L'autre pa- 10 lier est caché. La vue de dessous (figure 7) montre le relief 22 qui forme le contour d'appui pour le bord supérieur 51 du boîtier. Les coins de la platine 2 ont des trous oblongs 23 servant de logements de fixation réglable et à l'un des coins, le trou 15 oblong 26 débouche dans la découpe centrale 21 de la platine 2. La figure 8 montre la manette 1 dont l'extrémité supérieure 11 reçoit une poignée non représentée et l'extrémité inférieure 12 est munie de deux paires de pivots orthogonaux 12U1, 12U2 et 12V1, 12V2 orientés très respectivement dans la direction U et dans la 20 direction V. Les pivots 12V1, 12V2 sont reliés à un organe de trans- mission 33 faisant partie du mécanisme 3 et portant un pivot 33P qui se loge dans le palier 32P3 du cadre auxiliaire 32. Les pivots 12U1, 12U2 (ce dernier est caché à la figure 8) 25 sont logés dans des paliers du cadre principal 31 des bras 31c, 31d (comme cela a été décrit ci-dessus) de sorte que l'axe U est aligné sur l'axe X lorsque la manette 1 a son axe Z perpendiculaire au plan X, Y. Ainsi et en résumé : Le mouvement de la manette 1 autour du centre de pivo- 30 terrent O est transmis par l'organe de transmission 33 au cadre 32 (mouvement selon l'axe Y) et par ses pivots 12U1, 12U2 au cadre principal 31 (mouvement autour de l'axe X). La figure 9 montre le dessous de la platine 2 équipée de deux dispositifs de pivots avec un mécanisme de rappel 4 selon 3051953 10 l'invention, associés aux pivots respectifs 31X1, 32Y1. Les deux autres pivots sont simplement figurés. 5 3051953 11 NOMENCLATURE 100 Télécommande à manette 1 Manette 5 11 Extrémité supérieure 12 Extrémité inférieure 12U1, 12U2 Pivot d'axe U 12V1, 12V2 Pivot d'axe V 2 Platine 10 20 Cadre en relief 21 Découpe centrale 22 Relief fixant le contour du boîtier 23 Trou oblong de fixation 24 Taraudage pour les paliers 15 25 Taraudage pour les accessoires 26 Trou oblong débouchant 3 Mécanisme de conversion de mouvement 31 Cadre principal 31a,b Coté 20 31c,d Coté 31X1, 31X2 Pivot 31P1, 31P2 Palier de pivot 32 Cadre auxiliaire 32a,b Bras 25 32c Bras médian 32Y1, 32Y2 Pivot 32P1, 32P2 Palier 32P3 Palier 4 Mécanisme de rappel sans jeu 30 41 Pivot 42 Balancier 421 Tige 422 Branche 423,424 Butée 35 43 Dispositif de rappel 3051953 12 430 Ressort de compression 431, 432 Bras 44 Support 45 Coulisseau 5 451, 452 Jambe 453, 454 Elément d'appui 455, 455a,b Organe de guidage 46, 46a,b Ressort auxiliaire 5 Organe de manoeuvre 10 REVENDICATIONS1°) Dispositif de pivot d'un organe de manoeuvre ayant une plage de pi- votement de part et d'autre d'une position neutre (PN) dans laquelle il est rappelé par un dispositif de rappel lorsque cesse l'action extérieure sur l'organe de manoeuvre (5), dispositif de pivot caractérisé en ce qu'il comporte : un balancier (42) solidaire du pivot (41), à deux branches (422) munies d'une butée (423, 424), et un dispositif de rappel (43) ayant : - deux bras (431, 432) pivotant indépendamment l'un de l'autre et écartés suivant une forme en V par un ressort de compression (430) et mis chacun en appui contre une butée (423, 424) entre lesquels les deux bras (431, 432) restent libres, un coulisseau de rappel (45) guidé en coulissement dans une direction (D) et ayant un ressort auxiliaire de rappel (46), * le coulisseau (45) en forme de U à deux jambes (451, 452) terminées chacune par un élément d'appui (453, 454) chevauchant le sommet de la forme en V des bras (431, 432) et au moins l'un des éléments d'appui (453, 454) est maintenu par le ressort auxiliaire (46) appliqué contre un bras (431, 432) lorsque le pivot (41) bascule le balancier (42) à partir de sa position neutre, le bras (431, 432) étant incliné par rapport à la direction de coulissement (D) du coulisseau (45), le coulisseau (45) fixant le balancier (42) en position neutre lorsque les deux éléments d'appui (453, 454) sont appliqués contre les deux bras (431, 432), eux-mêmes appliqués contre les butées (423, 424) du balancier (42), le pivotement du pivot (41) par l'organe de manoeuvre (5) dégageant l'un des bras (431, 432) de l'élément d'appui associé (453, 454) alors que l'autre bras (432, 431) pousse sur l'autre élément d'appui (454, 453) pour générer une poussée dont la composante repousse le coulisseau (45) dans sa direction de coulissement (D). 2°) Dispositif de pivot selon la revendication 1, 3051953 14 caractérisé en ce que le ressort de compression (430) est un ressort en épingle à cheveu avec un enroulement hélicoïdal formant le ressort proprement dit et se terminant aux deux extrémités par les bras (431, 432). 5 3°) Dispositif de pivot selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ressort (430) est installé librement sur l'axe du pivot (41). 10 4°) Dispositif de pivot selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'organe de guidage (455) et le ressort auxiliaire (46) sont dédoublés (455a,b) et (46a,b) pour venir dans l'espace de chaque côté du ressort (430) et du balancier (42). 15 5°) Télécommande à manette pivotante dans un cône de mouvement dont le sommet est un point fixe (0) d'intersection des deux axes (X, Y) recevant les composantes du mouvement de la manette pour commander des actionneurs, 20 télécommande caractérisée en ce qu' elle comporte au moins un dispositif de pivot ayant une plage de pivotement de part et d'autre d'une position neutre (PN) dans laquelle le dispositif est rappelé par un dispositif de rappel lorsque cesse l'action extérieure sur l'organe de manoeuvre, selon l'une quelconque des reven- 25 dications 1 à 4. 6°) Télécommande à manette pivotante selon la revendication 5, caractérisée en ce que deux dispositifs de pivots sont associés à deux axes de la télécom- 30 mande.