EP0388266A1 - Dispositif d'actionnement en rotation d'un mécanisme et manche de commande incorportant un tel dispositif - Google Patents

Dispositif d'actionnement en rotation d'un mécanisme et manche de commande incorportant un tel dispositif Download PDF

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EP0388266A1
EP0388266A1 EP90400638A EP90400638A EP0388266A1 EP 0388266 A1 EP0388266 A1 EP 0388266A1 EP 90400638 A EP90400638 A EP 90400638A EP 90400638 A EP90400638 A EP 90400638A EP 0388266 A1 EP0388266 A1 EP 0388266A1
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EP
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axis
control shaft
rotation
reaction
frame
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Gérard Falcou
Christian Marcel Jean Vigne
Henri Serindat
Claude Jean Guy Sorin
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ECA SA
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Definitions

  • the present invention relates to a device for actuating a mechanism in rotation by means of a control shaft mounted to rotate about its axis in a frame and which comprises elastic means for applying a reaction torque to the control shaft whose value is a function of the angle of rotation of the shaft.
  • a reaction torque is applied to the shaft for example by making it lift a weight or tension a spring during its rotation. It is notably known to mount a spring wound in a spiral around the axis of the shaft, fixed on the one hand to the shaft itself and on the other hand to the frame. Thanks to such an arrangement, a reaction torque is obtained which is substantially proportional and of opposite sign to the angle of rotation of the shaft relative to the frame.
  • the only known solution to modify the law of variation of the reaction torque as a function of the angle consists in modifying the proportionality ratio by changing the spring.
  • the invention proposes a device of the type mentioned above, characterized in that that the elastic means comprise a cam follower element which is slidably mounted on a reaction lever whose axis is perpendicular to the control shaft and which is elastically biased in sliding to cooperate with a cam profile formed opposite screw in a reaction member with respect to which the cam follower element moves during the rotation of the control shaft, the cam profile extending in a plane perpendicular to the control shaft.
  • the cam follower element comprises a sleeve mounted to slide on the reaction lever, a helical compression spring, one end of which is supported on a radial face opposite the sleeve and the other end of which bears on a radial abutment shoulder of the reaction lever, and at least one cam follower roller pivotally mounted on the sleeve around an axis parallel to that of the control shaft;
  • the reaction lever is linked in rotation to the control shaft and the reaction member is immobilized relative to the frame.
  • the reaction member is a sector-shaped element mounted to pivot in the frame around a geometric axis coincident with that of the control shaft and means of immobilization are provided. in rotation of the sector around its axis and in driving the sector in pivoting around its axis to modify the angular setting of the cam profile relative to the cam follower element and therefore the law of variation of the reaction torque.
  • the means for immobilizing and driving the sector comprise a portion of circular toothed crown formed on the sector and a drive and immobilization pinion which cooperates with the portion of toothed crown;
  • the means for immobilizing and driving the sector are disengageable means for temporarily interrupting the relative movement of the cam follower element relative to the cam profile;
  • the pinion is connected to a frame which is mounted movable relative to the frame in a direction perpendicular to the axis of the control shaft.
  • the law of variation of the reaction torque can be offset angularly as a function of the angle of rotation without dismantling or changing the cam profile, but simply by rotating the sector around its axis. It is also possible to free the control shaft from any reaction torque by disengaging the drive and immobilizing means from the sector.
  • the device comprises two cam follower rollers mounted pivoting on the bushing around the same axis and each of which cooperates with a separate cam profile formed opposite
  • the device may include two reaction members arranged symmetrically on either side of the axis of the socket and in each of which is formed one of the two cam profiles.
  • the invention also relates to a control handle for a vehicle with electric controls, and in particular for an aircraft or an underwater vehicle, this handle being characterized in that it is linked in rotation to at least one first control shaft d 'a first rotary actuation device according to the invention, and in that it comprises sensors for measuring the relative displacements of the cam follower element with respect to the cam profile and means for converting the measured values into electrical control signals.
  • the sensors comprise sensors of the relative angle of rotation of the cam follower element with respect to the cam profile and sensors of the pivoting angle of the reaction sector with respect to the frame ;
  • the handle is linked in rotation to a second control shaft of a second actuation device according to the invention, the axes of the first and second control shafts being perpendicular and concurrent;
  • the frame of the second actuation device is a frame linked in rotation to the first control shaft and in which the second control shaft is rotatably mounted; and
  • the reaction lever of the second actuating device is articulated in another frame, linked in rotation to the second control shaft, around a perpendicular axis and concurrent with the axis of the second control shaft.
  • FIG. 1 shows schematically a control shaft 10 of a device for driving in rotation a mechanism, not shown, to which it is desired to apply a reaction torque by means 12.
  • the control shaft 10 is rotatably mounted in a frame, not shown, on which is also fixed a cam element 14 whose surface 16, the convexity of which faces the geometric axis XX of the shaft 10, constitutes a cam track or profile for a cam follower roller 18.
  • the roller 18 is mounted rotating about an axis Y-Y at the lower end 20 of a reaction lever 22 which is itself linked in rotation to the control shaft 10 by means not shown.
  • the reaction lever 22 is cylindrical and receives in sliding manner a bushing 24.
  • the bushing 24 is retained axially upwards by a ring 26 mounted in a groove in the cylindrical lever 22.
  • a helical compression spring 28 bears on the one hand on a lower radial shoulder of abutment 30 of the lever 22 and on the other hand on the opposite face 32 of the sleeve 24 to elastically bias the cam follower roller 18 bearing against the cam track 16.
  • the device 12 creates a reaction force F which passes through the point of contact C between the roller 18 and the cam track 16 and which is perpendicular to the surface of the latter.
  • the component P of the force F parallel to the axis of the reaction lever 22 is balanced on the latter by the compression force of the spring 28 and its normal component N which is perpendicular to the axis of the lever 22 is balanced on the cam 14 by the reaction torque applied to the control shaft 10.
  • reaction lever 22 could be fixed in rotation in the frame and the cam 14 linked in rotation to the control shaft 10.
  • the device is a double device which is symmetrical with respect to the median plane S of FIG. 2 perpendicular to the plane of the figure and to the axis XX of the control shaft 10.
  • the elements of the left half of the device of the Figure 2 will be designated by the same reference numbers as those in the right half accompanied by the index "′"
  • the control shaft 10 is mounted rotating around its axis X-X in a frame 34, 34 ′.
  • reaction lever 22 which is mounted on the control shaft 10 by its upper end 36 in a bore 38 from which is received the control shaft 10 with respect to which the lever 22 is rotatably connected and immobilized axially at by means of a pin 38a.
  • the sleeve 24 is slidably mounted on the reaction lever 22 and it is immobilized in rotation about the latter's axis Z-Z by means of a lug 40 received in an axial groove 42.
  • the helical spring 28 resiliently biases the bushing 24 vertically downwards, the latter carrying on either side and symmetrically with respect to the axis ZZ two cam follower rollers 18 and 18 ′ which are mounted free to rotate around a common geometric axis YY parallel to the axis XX of the control shaft 10.
  • control shaft 10 On either side of the reaction lever 22, the control shaft 10 carries a sector-shaped reaction member 42, 42 ′ which is mounted to rotate freely on the shaft 10 by means of a sleeve 44, 44 ′.
  • the two reaction sectors 42 and 42 ′ are immobilized axially on the shaft 10 by stop rings 46 and 46 ′.
  • each reaction sector 42, 42 ′ has a cam path 16, 16 ′ formed in a cam element 14, 14 ′ attached to the reaction sector 42, 42 ′ and with which the cam follower roller cooperates opposite 18, 18 ′.
  • Each reaction sector 42, 42 ′ has at its lower end a portion of toothed ring 48, 48 ′ which is circular and centered on the axis XX of the control shaft 10.
  • the teeth of the portion 48 mesh with a screw tangent to helical thread 50 which, in the embodiment shown in FIGS. 2 and 3, is of axis perpendicular to that of the shaft XX and which constitutes the equivalent of a pinion for immobilization and / or drive of the reaction sector 42, 42 ′ around the axis XX.
  • the helical screw 50, 50 ′ can be rotated by an electric motor 52, 52 ′.
  • the screw 50, 50 ′ and its motor 52, 52 ′ are mounted associated by pair on a chassis 54, 54 ′.
  • the frame 54, 54 ′ is slidably mounted relative to the frame by means of a pair of guide columns 56, 56 ′ which are received in bores 58, 58 ′ of the frame 34, 34 ′ which are perpendicular to the axis XX.
  • the sliding upwards, or downwards under the effect of its weight, of the chassis 54 can be controlled by a pair of cams 60 driven in rotation and which cooperate with the lower ends 62, 62 ′ of the guide columns 56, 56 ′.
  • the cams 60, 60 ′ can be rotated by a manual lever or by an electric motor, not shown.
  • the frames 54 and 54 ′ are in high positions and the helical screws 50, 50 ′ cooperate with the teeth 48, 48 ′ so as to immobilize the reaction sectors 42, 42 ′ in rotation.
  • the profiles of the cam tracks 16, 16 ′ may be different so that the movement of the bush 24 is caused by that of the two rollers which is pushed the most axially parallel to the direction ZZ by its cam track and in the direction of axis XX.
  • the device comprises sensors of rotation angles which make it possible to use such an actuating device with variable reaction torque to incorporate it into a control handle of electrically controlled aerial or underwater vehicle.
  • angle sensors can be of various known types such as in particular electrical potentiometers or digital optical sensors. They are doubled for safety. Sensors 64 and 64 ′ are driven by the rotation of the reaction sectors 42 and 42 ′ by means of gears and their purpose is to measure the drive angles of the cams 14 and 14 ′ by the motors 52 and 52 ′. Sensors 66 and 66 ′ are carried by each of the reaction sectors 42 and 42 ′ and are driven by teeth 68 and 68 ′ integral with the reaction lever 22 and toothed wheels 70 and 70 ′ pivotally mounted on the reaction sectors 42 and 42 ′, to measure the relative angle of rotation of the reaction lever 22 with respect to the cams 14 and 14 ′, that is to say the angle which causes the reaction torque.
  • the absolute angle of rotation of a control handle, linked in rotation to the control shaft 10, relative to the frame 34, 34 ′ is equal to the sum of the drive and relative angles, measured by the sensors 64 and 64 ′ on the one hand and 66 and 66 ′ on the other.
  • This summons can be carried out in an electronic computer, not shown, which gives the value of the electrical control to which the vehicle equipped with such a control stick is subjected.
  • FIG. 4 shows the principle of articulation of a control stick with two perpendicular and concurrent axes.
  • a handle 100 is integral with an inner frame 102 which is articulated in an outer frame 104 around a transverse axis 106 linked to the handle 100 and to the outer frame 104.
  • the outer frame 104 is itself rotatably mounted in a frame 108 secured to the structure of the vehicle to be driven by means of the handle 100.
  • the outer frame 104 is mounted articulated by means of a longitudinal hinge pin 110 linked to the outer frame 104 and to the frame 108.
  • the transverse 106 and longitudinal 110 axes are perpendicular to each other and concurrent.
  • the rotation shaft 110 integral with the outer frame 104 along the longitudinal axis supports a first reaction lever 22A whose rollers cooperate with two cams 14A and 14A ′ according to an arrangement of actuation device with reaction torque of the type of that described above and corresponding to a lateral movement of the handle.
  • the angle sensors linked to this first device make it possible to continue the transverse tilting angle of the handle, that is to say more precisely that defined by the axis of the handle and the longitudinal axis.
  • a second reaction lever 22B articulated around a longitudinal axis 112 of the internal frame 102 which is perpendicular and concurs with the transverse axis 106, and which is parallel and coincides geometrically with the axis longitudinal 110, when the handle 100 is in the zero position.
  • the second reaction lever 22B cooperates with a second double cam 14B, 14B ′ according to a second actuation device with reaction torque of the type described above and corresponding to a longitudinal movement of the handle.
  • the angle of rotation sensors of this second device are representative of an angle substantially equal to the longitudinal tilt angle of the handle in the outer frame 104.
  • the arrangement of the inner frame 102 around the second reaction lever 22B makes it possible to provide that the double cam 14B, 14B 'is secured to the frame 108 while, if it was secured to the outer frame 104, it would occupy in its lateral tilting movement a much larger volume.
  • FIG. 5 shows a control stick system with two perpendicular and concurrent axes, the principle of articulation of which has been described with reference to FIG. 4 and the details of embodiment of each of the two actuating devices with reference to Figures 2 and 3.
  • viscous brake 72 which is constituted by the cylinder and the piston of a jack coupled one to the frame 34A and the other to the reaction lever 22A and which applies to the latter and therefore to the handle 100 a damping effect substantially proportional and opposite to the longitudinal tilting speed of the handle.
  • This effect is adjustable by means of a needle screw 74.
  • the same device can be mounted, but is not shown in the figure, on the reaction lever 22B of the lateral tilting movement.

Abstract

Dans ce dispositif, les moyens élastiques comportent un élément (18, 24) suiveur de came qui est monté coulissant sur un levier de réaction (22) dont l'axe (Z-Z) est perpendi­culaire à l'arbre de commande (10) et qui est sollicité élastiquement en coulissement pour coopérer avec un profil de came (16) formé en vis-a-vis dans un organe de réaction (42) par rapport auquel se déplace l'élément suiveur de came (24, 18) lors de la rotation de l'arbre de commande 10), le profil de came (16) s' étendant dans un plan perpen­diculaire à l'arbre de commande (10).

Description

  • La présente invention concerne un dispositif d'actionnement en rotation d'un mécanisme au moyen d'un arbre de commande monté tournant autour de son axe dans un bâti et qui comporte des moyens élastiques pour appliquer à l'arbre de commande un couple de réaction dont la valeur est une fonction de l'angle de rotation de l'arbre.
  • On connait déjà des dispositifs de ce type dans lesquels on applique un couple de réaction à l'arbre par exemple en lui faisant soulever un poids ou tendre un ressort au cours de sa rotation. Il est notamment connu de monter un ressort enroulé en spirale autour de l'axe de l'arbre, fixé d'une part à l'arbre lui-même et d'autre part au bâti. Grâce à un tel agencement on obtient un couple de réaction qui est sensiblement proportionnel et de signe opposé à l'angle de rotation de l'arbre par rapport au bâti. La seule solution connue pour modifier la loi de variation du couple de réaction en fonction de l'angle consiste à modifier le rapport de proportionnalité en changeant de ressort.
  • Afin de remédier à cet inconvénient et de proposer un dispositif dans lequel la valeur du couple de réaction soit une fonction de l'angle de rotation plus compliquée que la simple proportionnalité, l'invention propose un dis­positif du type mentionné plus haut, caractérisé en ce que les moyens élastiques comportent un élément suiveur de came qui est monté coulissant sur un levier de réaction dont l'axe est perpendiculaire à l'arbre de commande et qui est sollicité élastiquement en coulissement pour coopérer avec un profil de came formé en vis-à-vis dans un organe de réaction par rapport auquel se déplace l'élément suiveur de came lors de la rotation de l'arbre de commande, le profil de came s'étendant dans un plan perpendiculaire à l'arbre de commande.
  • Selon d'autres caractéristiques de l'invention :
    - l'élément suiveur de came comporte une douille montée coulissante sur le levier de réaction, un ressort hélicoïdal de compression dont une extrémité prend appui sur une face radiale en regard de la douille et dont l'autre extrémité prend appui sur un épaulement radial de butée du levier de réaction, et au moins un galet suiveur de came monté pivotant sur la douille autour d'un axe parallèle à celui de l'arbre de commande;
    - le levier de réaction est lié en rotation à l'arbre de commande et l'organe de réaction est immobilisé par rapport au bâti.
  • Selon un autre objet de l'invention, l'organe de réaction est un élément en forme de secteur monté pivotant dans le bâti autour d'un axe géométrique confondu avec celui de l'arbre de commande et il est prévu des moyens d'immobi­lisation en rotation du secteur autour de son axe et d'entrainement du secteur en pivotement autour de son axe pour modifier le calage angulaire du profil de came par rapport à l'élément suiveur de came et donc la loi de varia­tion du couple de réaction.
  • Selon d'autres caractéristiques de l'invention :
    - les moyens pour immobiliser et entraîner le secteur comportent une portion de couronne dentée circulaire formée sur le secteur et un pignon d'entraînement et d'immo­bilisation qui coopère avec la portion de couronne dentée;
    - les moyens d'immobilisation et d'entraînement du secteur sont des moyens débrayables pour interrompre temporairement le déplacement relatif de l'élément suiveur de came par rapport au profil de came;
    - le pignon est relié à un châssis qui est monté déplaçable par rapport au bâti selon une direction perpendi­culaire à l'axe de l'arbre de commande.
  • Grâce à ces caractéristiques on peut décaler angulairement la loi de variation du couple de réaction en fonction de l'angle de rotation sans démonter ou changer le profil de came, mais simplement en faisant tourner le secteur autour de son axe. Il est également possible de libérer l'arbre de commande de tout couple de réaction en débrayant les moyens d'entraînement et d'immobilisation du secteur.
  • Selon encore un autre objet de l'invention le dispositif comporte deux galets suiveurs de cames montés pivotants sur la douille autour d'un même axe et dont chacun coopère avec un profil de came distinct formé en vis-à-vis, le dispositif pouvant comporter deux organes de réaction agencés symétriquement de part et d'autre de l'axe de la douille et dans chacun desquels est formé l'un des deux profils de cames.
  • L'invention concerne également un manche de pilo­tage pour un véhicule à commandes électriques, et notamment pour un aéronef ou un véhicule sous-marin, ce manche étant caractérisé en ce qu'il est lié en rotation à au moins un premier arbre de commande d'un premier dispositif d'action­nement en rotation selon l'invention, et en ce qu'il comporte des capteurs de mesure des déplacements relatifs de l'élément suiveur de came par rapport au profil de came et des moyens de conversion des valeurs mesurées en signaux électriques de commande.
  • Selon d'autres caractéristiques du manche, les capteurs comprennent des capteurs de l'angle de rotation relatif de l'élément suiveur de came par rapport au profil de came et des capteurs de l'angle de pivotement du secteur de réaction par rapport au bâti;
    - le manche est lié en rotation à un second arbre de commande d'un second dispositif d'actionnement selon l'invention, les axes des premier et second arbres de com­mande étant perpendiculaires et concourants;
    - le bâti du second dispositif d'actionnement est un cadre lié en rotation au premier arbre de commande et dans lequel est monté tournant le second arbre de commande; et
    - le levier de réaction du second dispositif d'actionnement est articulé dans un autre cadre, lié en rotation au second arbre de commande, autour d'un axe per­pendiculaire et concourant avec l'axe du second arbre de commande.
  • La description qui va suivre, en regard des des­sins annexés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique.
    • La figure 1 est une vue schématique d'un premier mode de réalisation simplifié d'un dispositif d'actionnement selon l'invention qui permet d'en expliquer le principe de réalisation.
    • La figure 2 est une vue en coupe axiale selon la ligne 2-2 de la figure 3 d'un mode de réalisation préféré d'un dispositif d'actionnement selon l'invention.
    • La figure 3 est une vue en coupe partielle selon un plan perpendiculaire à l'axe de rotation de l'arbre de commande du dispositif de la figure 2.
    • La figure 4 est une vue schématique en perspective qui illustre le principe d'articulation d'un manche de pilotage pour véhicule à commandes électriques autour de deux axes d'articulation perpendiculaires.
    • La figure 5 est une vue en coupe partielle de l'agencement de deux dispositifs d'actionnement du type de celui représenté aux figures 2 et 3 et de leur coopération mutuelle pour la réalisation de l'articulation du manche de commande schématisé à la figure 4.
  • On a schématisé à la figure 1 un arbre de commande 10 d'un dispositif d'entraînement en rotation d'un mécanisme, non représenté, auquel on désire appliquer un couple de réaction grâce à des moyens 12.
  • L'arbre de commande 10 est monté tournant dans un bâti, non représenté, sur lequel est également fixé un élément de came 14 dont une surface 16, dont la convexité est tournée vers l'axe géométrique X-X de l'arbre 10, constitue un chemin ou profil de came pour un galet suiveur de came 18.
  • Le galet 18 est monté tournant autour d'un axe Y-Y à l'extrémité inférieure 20 d'un levier de réaction 22 qui est lui-même lié en rotation à l'arbre de commande 10 par des moyens non représentés.
  • Le levier de réaction 22 est cylindrique et reçoit en coulissement une douille 24. La douille 24 est retenue axialement vers le haut par un anneau 26 monté dans une gorge du levier cylindrique 22.
  • Un ressort hélicoïdal de compression 28 prend appui d'une part sur un épaulement radial inférieur de butée 30 du levier 22 et d'autre part sur la face en vis-à-­vis 32 de la douille 24 pour solliciter élastiquement le galet suiveur de came 18 en appui contre le chemin de came 16.
  • Le dispositif 12 crée une force de réaction F qui passe par le point de contact C entre le galet 18 et le chemin de came 16 et qui est perpendiculaire à la surface de ce dernier.
  • La composante P de la force F parallèle à l'axe du levier de réaction 22 est équilibrée sur ce dernier par la force de compression du ressort 28 et sa composante normale N qui est perpendiculaire à l'axe du levier 22 est équilibrée sur la came 14 par le couple de réaction appliqué à l'arbre de commande 10.
  • On a ainsi réalisé un dispositif d'actionnement dans lequel la valeur du couple de réaction appliquée à l'arbre de commande 10 est fonction du profil du chemin de came 16 et n'est donc plus simplement proportionnelle à l'angle de rotation de l'arbre 10.
  • A titre de variante non représentée, le levier de réaction 22 pourrait être fixe en rotation dans le bâti et la came 14 liée en rotation à l'arbre de commande 10.
  • On décrira maintenant le mode de réalisation préféré d'un dispositif d'actionnement selon l'invention en se reportant aux figures 2 et 3.
  • Le dispositif est un dispositif double qui est symétrique par rapport au plan médian S de la figure 2 perpendiculaire au plan de la figure et à l'axe X-X de l'arbre de commande 10. Les éléments de la moitié de gauche du dispositif de la figure 2 seront désignés par les mêmes chiffres de référence que ceux de la moitié de droite accom­pagnés de l'indice "′"
  • L'arbre de commande 10 est monté tournant autour de son axe X-X dans un bâti 34, 34′.
  • On reconnaît le levier de réaction 22 qui est monté sur l'arbre de commande 10 par son extrémité supérieure 36 dans un alésage 38 de laquelle est reçu l'arbre de com­mande 10 par rapport auquel le levier 22 est lié en rotation et immobilisé axialement au moyen d'une goupille 38a.
  • La douille 24 est montée coulissante sur le levier de réaction 22 et elle est immobilisée en rotation autour de l'axe Z-Z de ce dernier au moyen d'un ergot 40 reçu dans une rainure axiale 42.
  • Le ressort hélicoïdal 28 sollicite élastiquement la douille 24 verticalement vers le bas, cette dernière portant de part et d'autre et symétriquement par rapport à l'axe Z-Z deux galets suiveurs de cames 18 et 18′ qui sont montés libres en rotation autour d'un axe géométrique commun Y-Y parallèle à l'axe X-X de l'arbre de commande 10.
  • De part et d'autre du levier de réaction 22, l'arbre de commande 10 porte un organe de réaction en forme de secteur 42, 42′ qui est monté libre en rotation sur l'arbre 10 au moyen d'un manchon 44, 44′.
  • Les deux secteurs de réaction 42 et 42′ sont immobilisés axialement sur l'arbre 10 par des anneaux d'arrêt 46 et 46′.
  • Dans sa partie médiane chaque secteur de réaction 42, 42′ comporte un chemin de came 16, 16′ formé dans un élément de came 14, 14′ rapporté sur le secteur de réaction 42, 42′ et avec lequel coopère le galet suiveur de cames en vis-a-vis 18, 18′.
  • La réalisation de l'élément de came 14, 14′ rap­porté sur le secteur de réaction 42, 42′ permet de modifier le profil du chemin de came 16, 16′ et donc la loi de variation du couple de réaction appliqué à l'arbre de com­mande 10.
  • Chaque secteur de réaction 42, 42′ comporte à son extrémité inférieure une portion de couronne dentée 48, 48′ qui est circulaire et centrée sur l'axe X-X de l'arbre de commande 10. La denture de la portion 48 engrène avec une vis tangente à filet hélicoïdal 50 qui, dans le mode de réalisation représenté aux figures 2 et 3, est d'axe perpen­diculaire à celui de l'arbre X-X et qui constitue l'équiva­lent d'un pignon d'immobilisation et/ou d'entraînement du secteur de réaction 42, 42′ autour de l'axe X-X.
  • La vis hélicoïdale 50, 50′ est susceptible d'être entraînée en rotation par un moteur électrique 52, 52′. La vis 50, 50′ et son moteur 52, 52′ sont montés associés par paire sur un châssis 54, 54′. Le châssis 54, 54′, est monté coulissant par rapport au bâti au moyen d'une paire de colonnes de guidage 56, 56′ qui sont reçues dans des alésages 58, 58′ du bâti 34, 34′ qui sont perpendiculaires à l'axe X-X.
  • Le coulissement vers le haut, ou vers le bas sous l'effet de son poids, du châssis 54 peut être commandé par une paire de cames 60 entraînées en rotation et qui coopèrent avec les extrémtiés inférieures 62, 62′ des colonnes de guidage 56, 56′.
  • Les cames 60, 60′ peuvent être entraînées en rotation par un levier manuel ou par un moteur électrique non représentés.
  • Sur les figures, les châssis 54 et 54′, sont en positions hautes et les vis hélicoïdales 50, 50′ coopèrent avec les dentures 48, 48′ de façon à immobiliser en rotation les secteurs de réaction 42, 42′.
  • Dans cette position, compte tenu du profil des chemins de came, lorsqu'on écarte l'arbre 10 en rotation de sa position moyenne illustrée aux figures, les galets 18, 18′ sont poussés par les cames 14, 14′ et la douille 24 remonte progressivement le long du levier de réaction 22 à l'encontre de l'effort de compression exercé par le ressort 28 qui va en augmentant en fonction de l'angle de rotation. Il se crée donc par l'intermédiaire du levier de réaction 22 un couple de réaction appliqué à l'arbre 10 qui suit la loi désirée en fonction de l'angle et correspondant au profil des chemins de came 16, 16′.
  • Les profils des chemins de came 16, 16′ peuvent être différents de telle sorte que le mouvement de la douille 24 soit provoqué par celui des deux galets qui est le plus poussé axialement parallèlement à la direction Z-Z par son chemin de came et en direction de l'axe X-X.
  • On comprend aisément que, si l'on fait pivoter indépendamment ou simultanément les organes de réaction 42 et 42′ autour de l'axe X-X au moyen des vis hélicoïdales 50, 50′, on modifie la loi de variation du couple de réaction appliqué à l'arbre de commande 10, c'est-à-dire que l'on décale angulairement cette loi de variation par rapport à la position représentée aux figures 2 et 3.
  • Si l'on fait coulisser vers le bas les châssis 54, 54′ on débraye les vis 50, 50′ des dentures 48, 48′ et les secteurs de réaction 42, 42′ ne sont plus alors immobi­lisés en rotation autour de l'axe X-X. Il en résulte que plus aucun couple de réaction n'est appliqué à l'arbre de commande 10, les galets 18, 18′ entraînant simultanément en rotation les secteurs de réaction 42, 42′ autour de l'axe X-X.
  • Il est à noter que, si aucun couple n'est appliqué extérieurement à l'arbre de commande 10 pour l'actionnement d'un mécanisme, l'entraînement en rotation des secteurs de réaction dentés 42, 42′ par les moteurs 52, 52′ provoque une rotation égale du levier de réaction 22 et donc de l'arbre de commande 10.
  • Conformément à l'invention, on peut voir sur la figure 2 que le dispositif comporte des capteurs d'angles de rotation qui permettent d'utiliser un tel dispositif d'actionnement à couple de réaction variable pour l'incorpo­rer dans un manche de pilotage de véhicule aérien ou sous-­marin à commandes électriques.
  • Ces capteurs d'angles peuvent être de divers types connus tels que notamment des potentiomètres électriques ou des capteurs optiques numériques. Ils sont doublés par sécurité. Des capteurs 64 et 64′ sont entraînés par la rotation des secteurs de réaction 42 et 42′ par l'intermé­diaire d'engrenage et ils ont pour but de mesurer les angles d'entraînement des cames 14 et 14′ par les moteurs 52 et 52′. Des capteurs 66 et 66′ sont portés par chacun des secteurs de réaction 42 et 42′ et sont entraînés par des dentures 68 et 68′ solidaires du levier de réaction 22 et des roues dentées 70 et 70′ montées pivotantes sur les secteurs de réaction 42 et 42′, pour mesurer l'angle de rotation relatif du levier de réaction 22 par rapport aux cames 14 et 14′, c'est-à-dire l'angle qui provoque le couple de réaction.
  • L'angle de rotation absolu d'un manche de com­mande, lié en rotation à l'arbre de commande 10, par rapport au bâti 34, 34′ est égal à la somme des angles d'entraînement et relatif, mesurés par les capteurs 64 et 64′ d'une part et 66 et 66′ d'autre part. Cette sommation peut être effectuée dans un calculateur électronique, non représenté, qui donne la valeur de la commande électrique à laquelle est soumis le véhicule équipé d'un tel manche de commande.
  • Par ailleurs, grâce à ces mesures d'angle, il est possible d'installer dans le poste de pilotage du véhicule aérien ou sous-marin, un deuxième manche pouvant fonctionner en manche "esclave" quand le premier est un manche "maître" et inversement. Il suffit à cet effet d'asservir les moteurs 52 et 52′ du manche esclave de façon à ce qu'ils réappliquent les mêmes valeurs aux capteurs d'angle d'entraînement 64, 64′ que celles provenant du manche maître.
  • On a représenté à la figure 4 le principe d'articu­lation d'un manche de commande à deux axes perpendiculaires et concourants. Un manche 100 est solidaire d'un cadre intérieur 102 qui est monté articulé dans un cadre extérieur 104 autour d'un axe transversal 106 lié au manche 100 et au cadre extérieur 104.
  • Le cadre extérieur 104 est lui-même monté tournant dans un bâti 108 solidaire de la structure du véhicule à piloter au moyen du manche 100. Le cadre extérieur 104 est monté articulé au moyen d'un axe d'articulation longitudinal 110 lié au cadre extérieur 104 et au bâti 108. Les axes transversal 106 et longitudinal 110 sont perpendiculaires entre eux et concourants.
  • L'arbre de rotation 110 solidaire du cadre exté­rieur 104 suivant l'axe longitudinal supporte un premier levier de réaction 22A dont les galets coopèrent avec deux cames 14A et 14A′ selon un agencement de dispositif d'action­nement à couple de réaction du type de celui décrit précédem­ment et correspondant à un mouvement latéral du manche. Les capteurs d'angle liés à ce premier dispositif permettent de poursuivre l'angle de basculement transversal du manche, c'est-à-dire plus précisément celui défini par l'axe du manche et l'axe longitudinal.
  • A l'intérieur du cadre intérieur 102 est monté un deuxième levier de réaction 22B articulé autour d'un axe longitudinal 112 du cadre intérieur 102 qui est perpendicu­laire et concourant à l'axe transversal 106, et qui est parallèle et confondu géométriquement avec l'axe longitudinal 110, quand le manche 100 est en position zéro.
  • Le second levier de réaction 22B coopère avec une deuxième came double 14B, 14B′ selon un second disposi­tif d'actionnement à couple de réaction du type décrit précédemment et correspondant à un mouvement longitudinal du manche. Les capteurs d'angle de rotation de ce second dispositif sont représentatifs d'un angle sensiblement égal à l'angle de basculement longitudinal du manche dans le cadre extérieur 104. L'agencement du cadre intérieur 102 autour du second levier de réaction 22B permet de prévoir que la double came 14B, 14B′ soit solidaire du bâti 108 alors que, si elle était solidaire du cadre extérieur 104, elle occuperait dans son mouvement de basculement latéral un volume beaucoup plus important.
  • On a représenté à la figure 5 un système de manche de pilotage à deux axes perpendiculaires et concou­rants dont le principe d'articulation a été décrit en référence à la figure 4 et les détails de réalisation de chacun des deux dispositifs d'actionnement en référence aux figures 2 et 3.
  • On a également représenté sur cette figure un frein visqueux 72 qui est constitué par le cylindre et le piston d'un vérin attelés l'un au bâti 34A et l'autre au levier de réaction 22A et qui applique à ce dernier et donc au manche 100 un effet d'amortissement sensiblement proportionnel et opposé à la vitesse de basculement longitu­dinal du manche. Cet effet est réglable au moyen d'une vis pointeau 74. Un même dispositif peut être monté, mais n'est pas représenté sur la figure, sur le levier de réaction 22B du mouvement de basculement latéral.

Claims (14)

1. Dispositif d'actionnement en rotation d'un mécanisme au moyen d'un arbre de commande (10) monté tournant autour de son axe (X-X) dans un bâti (34) et qui comporte des moyens élastiques pour appliquer à l'arbre de commande un couple de réaction dont la valeur est une fonction de l'angle de rotation de l'arbre (10), caractérisé en ce que lesdits moyens comportent un élément (24) suiveur de came qui est monté coulissant sur un levier de réaction (22) dont l'axe (Z-Z) est perpendiculaire à l'arbre de commande (10) et qui est sollicité élastiquement en coulis­sement pour coopérer avec un profil de came (16) formé en vis-à-vis dans un organe de réaction (42) par rapport auquel se déplace l'élément suiveur de came (24, 18) lors de la rotation de l'arbre de commande (10), le profil de came (16) s'étendant dans un plan perpendiculaire à l'arbre de com­mande (10).
2. Dispositif selon la revendication 1, caractéri­sé en ce que l'élément suiveur de came comporte une douille (24) montée coulissante sur le levier de réaction (22), un ressort hélicoïdal de compression (28) dont une extrémité prend appui sur une face radiale en regard (32) de la douille (24) et dont l'autre extrémité prend appui sur un épaulement radial de butée (30) du levier de réaction (22), et au moins un galet (18) suiveur de came monté pivotant sur la douille (24) autour d'un axe (Y-Y) parallèle à celui de l'arbre de commande (10).
3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le levier de réaction (22) est lié en rotation à l'arbre de commande (10), et en ce que l'organe de réaction (42) est immobilisé par rapport au bâti (34).
4. Dispositif selon la revendication 3, caractéri­sé en ce que l'organe de réaction (42) est un élément en forme de secteur monté pivotant dans le bâti (34) autour d'un axe géométrique confondu avec celui (X-X) de l'arbre de commande (10), et en ce qu'il est prévu des moyens (48, 50) d'immobilisation en rotation du secteur (42) autour de son axe et d'entraînement (48, 50, 52) du secteur (42) en pivotement autour de son axe pour modifier le calage angulaire du profil de came (16) par rapport à l'élément suiveur de came (24, 18), et donc la loi de variation du couple de réaction.
5. Dispositif selon la revendication 4, caractéri­sé en ce que les moyens pour immobiliser et entraîner le secteur comportent une portion de couronne dentée circulaire (48) formée sur le secteur (42) et un pignon d'entraînement et d'immobilisation (50) qui coopère avec la portion de couronne dentée (48).
6. Dispositif selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que les moyens d'immobilisation et d'entraînement du secteur (42) sont des moyens débrayables pour interrompre temporairement le déplacement relatif de l'élément suiveur de came (24, 18) par rapport au profil de came (16).
7. Dispositif selon la revendication 6 prise en combinaison avec la revendication 5, caractérisé en ce que le pignon (50) est relié à un châssis (54) qui est monté déplaçable par rapport au bâti (34) selon une direction perpendiculaire à l'axe (X-X) de l'arbre de commande (10).
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendi­cations 3 à 7 prise en combinaison avec la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte deux galets (18, 18′) suiveurs de cames (16, 16′) montés pivotants sur la douille (24) autour d'un même axe (Y-Y) et dont chacun coopère avec un profil de came (16, 16′) distinct formé en vis-à-vis.
9. Dispositif selon la revendication 8 prise en combinaison avec la revendication 2 et l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte deux organes de réaction (42, 42′) agencés symétriquement de part et d'autre de l'axe (Z-Z) de la douille (24) et dans chacun desquels est formé l'un des deux profils de came (16, 16′).
10. Manche de pilotage (100) pour un véhicule à commandes électriques, caractérisé en ce qu'il est lié en rotation à au moins un premier arbre de commande d'un premier dispositif d'actionnement en rotation selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, et en ce qu'il comporte des capteurs (64, 66) de mesure des déplacements relatifs de l'élément suiveur de came (24, 18) par rapport au profil de came (16) et des moyens de conversion des valeurs mesurées en signaux électriques de commande.
11. Manche de pilotage selon la revendication 10, caractérisé en ce que les capteurs comprennent des capteurs des mesures de l'angle de rotation relatif de l'élément suiveur de came (24, 18) par rapport au profil de came (16) et des capteurs de mesure de l'angle de pivotement du secteur (42) par rapport au bâti (34).
12. Manche de pilotage selon l'une des revendica­tions 10 ou 11, caractérisé en ce qu'il est lié en rotation à un second arbre de commande d'un second dispositif d'actionnement selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, les axes (110, 106) des premier et second arbres de commande étant perpendiculaires et concourants.
13. Manche de pilotage selon la revendication 12, caractérisé en ce que le bâti du second dispositif d'action­nement est un cadre lié en rotation au premier arbre de commande et dans lequel est monté tournant le second arbre de commande.
14. Manche de pilotage selon la revendication 13, caractérisé en ce que le levier de réaction du second dispositif d'actionnement est articulé dans un autre cadre, lié en rotation au second arbre de commande, autour d'un axe perpendiculaire et concourant avec l'axe du second arbre de commande.
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EP0388266B1 (fr) 1993-11-03

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