Brevet FR3083016A1 — publié le 20191227

DISPOSITIF DE COMPENSATION D'UN JEU MECANIQUE POUR UN POSITIONNEUR SATCOM L'invention concerne un dispositif pour compenser un jeu mécanique sur un positionneur satcom. Elle se situe dans les domaines de communications en mouvement (« on the move ») mettant en oeuvre des antennes satcom nécessitant un pointage précis, quelques dixièmes de degrés. Elle est notamment utilisée pour le pointage des antennes satellites en boucle ouverte dont la précision mécanique impacte directement la précision de pointage. La figure 1 représente un positionneur 1 qui supporte une antenne 2. Le positionneur est animé selon deux axes mécaniques orthogonaux, nommés azimut et élévation. Ces deux axes sont motorisés de manière indirecte via deux engrenages, l'un sur le moteur, l'autre sur l'axe à entraîner, selon des techniques connues de l'homme du métier. La présence de jeux entre les dents des engrenages se traduit par un jeu entre le moteur et l'axe commandé. Ce jeu peut générer des erreurs de pointage de l'antenne. La figure 2 illustre le problème du jeu de battement pouvant exister entre les dents El de la couronne Cl et les dents E2 du pignon C2 de l'axe du moteur. Ce jeu de battement jb varie en fonction des déformations des matériaux résultant des différences dans les coefficients de dilatation des pièces supportant le pignon et la couronne dentée Cl coopérant avec ce dernier. Pour diminuer le jeu, voire le faire disparaître, il est possible d'utiliser un réglage fin de la distance des axes de rotation pour chaque engrenage. Ceci impose alors de garantir la rotondité des engrenages, sous peine de faire apparaître des points durs qui sont des zones de très forts frottements. De plus, les vibrations du porteur sur lequel l'antenne est montée ne doivent pas perturber et ni dégrader les pièces mécaniques. 2 Le jeu doit être garanti dans tout le spectre de fonctionnement de l'appareil, que ce soit en thermique [-550, +85°] ou en vibratoire. Pour tenir les environnements climatiques et les objectifs de temps moyen entre deux pannes ou MTBF (abréviation anglo-saxonne de 5 mean time between failures) le choix des matériaux amène à devoir concilier des matières dont la dilatation thermique différentielle se traduit par une variation du jeu de l'engrenage en fonction de la température. Pour résoudre ce problème, il est connu de l'art antérieur d'utiliser des courroies ou de corriger le jeu en utilisant des pignons à rattrapage de 10 jeu. Des ressorts sont placés dans des gorges entre deux roues de mêmes dimensions, et solidarisés axialement par un circlips. Au montage, il faut décaler les deux roues de quelques degrés pour comprimer les ressorts afin de pouvoir rattraper le jeu. Les entraînements avec pignons à rattrapage de jeu présentent 15 les inconvénients suivants : - Une absence de correction de la rotondité, - La taille des ressorts des pignons à rattrapage de jeu étant limitée par construction, leur force est faible ce qui peut engendrer des imprécisions en vibration, 20 - La faible tension des ressorts et donc le rattrapage du jeu peut être annulé par des frottements importants à très faible température. Les entraînements par courroie présentent les inconvénients suivants : - Un faible MTBF et un besoin de remplacement régulier de la courroie, - Un encombrement plus important. 25 En résumé, avec les systèmes selon l'art antérieur, soit l'encombrement de la motorisation de l'axe est important, soit le jeu mécanique entre l'axe entraîné et l'axe moteur est supérieur au besoin. Le dispositif selon l'invention repose sur une nouvelle approche qui consiste à plaquer l'ensemble constitué du moteur et de l'engrenage sur 30 la couronne de l'axe entraîné au moyen d'un ensemble de compensation de 3 jeu mécanique à ressort positionné dans un tube et limité par un piston et une vis de précharge. L'invention concerne un dispositif de compensation d'un jeu mécanique sur un positionneur d'antenne comprenant une couronne Cl et 5 un engrenage C2, permettant la transmission du mouvement d'un moteur porté sur une plaque interface à l'antenne, ladite plaque interface étant reliée à un berceau caractérisé en ce que le dispositif de compensation est composé d'un tube ayant un intérieur taraudé, un ressort monté dans le tube, le ressort étant en appui sur un premier côté sur un piston coulissant dans 10 ledit tube et sur un deuxième côté sur une vis de précharge, le ressort étant préchargé afin d'assurer une pression sensiblement constante sur le berceau quelle que soit la position de l'engrenage sur la couronne. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description d'exemples de réalisation 15 donnés à titre illustratif et nullement limitatif, annexée des figures qui représentent : - Figure 1, un système positionneur d'antenne, - Figure 2, une illustration d'un jeu existant au niveau d'un engrenage, - Figures 3, 4 et 5, une représentation du montage moteur, axe, 20 plateau, engrenage, - Figure 6, une illustration d'un ensemble tube, ressort selon l'invention, et - Figure 7, une vue de dessus du montage de la plaque interface et de l'ensemble tube. 25 L'invention consiste à diminuer l'espace entre les dents de la couronne de l'axe entraîné et les dents de l'engrenage moteur, la réduction de cette espace réduit naturellement le jeu mécanique entre les axes. Le système représenté à la figure 1 est constitué d'un positionneur 1 orientant une antenne 2. Le positionneur place l'antenne dans l'axe du 30 satellite. La position des deux axes mécaniques est obtenue par calcul à partir des positions respectives dans le repère terrestre du satellite pointé et 4 du positionneur selon des étapes connues de l'homme du métier et qui ne seront pas détaillées, car elles ne sont pas l'objet de l'invention. Chacun des axes mécaniques pourra être équipé du dispositif de compensation d'un jeu mécanique selon l'invention qui va être décrit ci-5 après. Le dispositif de compensation permet notamment d'assurer le contact des deux engrenages, quel que soit l'environnement vibratoire ou thermique du porteur sur lequel est positionnée l'antenne, en évitant le frottement. Sur la figure 3, l'ensemble moteur 20 est porté sur une plaque d'interface 21 qui coulisse avec un bâti de l'axe entraîné 41 (figure 4) de 10 sorte à avoir une liaison de type « glissière ». Cette plaque interface 21 est contrainte par deux ensembles de compensation de jeu mécanique 60 selon l'invention de façon à plaquer l'ensemble constitué du moteur et de l'engrenage C2 sur la couronne Cl de l'axe entraîné 41. Le moteur 20 est porté par l'axe entraîné 41 mais en liaison 15 glissière avec celui-ci. La plaque d'interface 21 qui supporte le moteur est reliée à un berceau 43 par quatre glissières maintenues par des vis à contre écrous qui seront décrits à la figure 7 et l'alignement est garanti par deux pions qui peuvent coulisser le long de leur glissière respective (figure 7). Le principe de berceau coulissant peut être amélioré par des 20 traitements de surface spécifiques pour réduire les frottements. La figure 5 est une vue de dessus du montage représenté à la figure 4. Sur cette figure, on peut voir un espace de déplacement 51 qui donne une certaine liberté de mouvement aux différentes pièces, l'ensemble réducteur de frottement 60 détaillé à la figure 6 permettant le contact 25 permanent entre les dents des deux engrenages tout en minimisant, voire en éliminant les frottements. La figure 6 détaille le dispositif de compensation 60 de jeu mécanique selon l'invention. Pour des raisons de simplification, on a représenté un seul dispositif. Une précharge suffisante de chacun des deux 30 ressorts permet d'assurer un contact permanent des dents de l'engrenage C2 avec celles de la couronne Cl. Les ressorts sont préchargés de façon à 5 appliquer une pression constante sur le berceau quelle que soit la position de l'engrenage sur la couronne. Les deux ressorts 61 sont montés dans des tubes 62 dont l'intérieur 63 est taraudé. Chaque ressort 61 est en appui, sur l'un des côtés 5 61a, sur un piston 64 coulissant dans le tube lui-même en contact avec la plaque interface 21 et de l'autre côté 61b sur une vis de précharge 65. La position de la vis de précharge et la position du tube par rapport à la plaque interface fournissent la longueur du ressort et donc sa compression en N (newton). 10 Les ensemble de compensation sont en général au nombre de deux pour assurer une pression colinéaire à la droite passant par les deux centres des engrenages Cl, C2. La figure 7 illustre le montage de la plaque interface 21 sur le berceau 43. La plaque interface comprend une ouverture 70 permettant le 15 passage de l'axe moteur. Quatre glissières 71, 72, 73 et 74 et deux pions 75, 76 permettent le positionnement de la plaque interface 21 par rapport au berceau et son alignement. Le dispositif selon l'invention présente les avantages suivants : - La transmission est faite par engrenage ce qui augmente le MTBF par 20 rapport à la solution courroie et diminue l'encombrement par rapport aux autres solutions connues de l'art antérieur, - La pression d'un engrenage sur l'autre réduit l'espace entre les dents de l'engrenage et donc réduit le jeu mécanique, - Les ressorts de contraintes garantissent que les défauts de rotondités 25 seront compensés, - La précharge constante des ressorts permet d'assurer un contact quels que soient les environnements thermiques et vibratoires. La solution proposée permet de conserver un entraînement par engrenage tout en garantissant un faible jeu mécanique quelle que soit la 30 plage de température (compensation des dilatations différentielles) par 6 pression sur l'ensemble REVENDICATIONS1 - Dispositif de compensation d'un jeu mécanique sur un positionneur (1) d'antenne (2) comprenant une couronne Cl et un engrenage C2, permettant 5 la transmission du mouvement d'un moteur (20) porté sur une plaque interface (21) à l'antenne, ladite plaque interface (21) étant reliée à un berceau (43) caractérisé en ce que le dispositif de compensation est composé d'un tube (62) ayant un intérieur taraudé (63), un ressort (61) monté dans le tube, le ressort étant en appui sur un premier côté (61a) sur 10 un piston (64) coulissant dans ledit tube et sur un deuxième côté (61b) sur une vis de précharge (65), le ressort étant préchargé afin d'assurer une pression sensiblement constante sur le berceau (43) quelle que soit la position de l'engrenage sur la couronne. 15