FR2914713A1

FR2914713A1 - Articulation mecanique presentant au moins deux degres de liberte

Info

Publication number: FR2914713A1
Application number: FR0754376A
Authority: FR
Inventors: Jean Pierre Magnat
Original assignee: Sagem Defense Securite SA
Current assignee: Alsyom Fr
Priority date: 2007-04-06
Filing date: 2007-04-06
Publication date: 2008-10-10
Anticipated expiration: 2027-04-06
Also published as: FR2914713B1

Abstract

La présente invention concerne une articulation mécanique présentant au moins deux degrés de liberté, comportant un corps (1), une première partie (2) et une deuxième partie (3),le corps (1) étant reliéd'une part à la première partie (2) par une première liaison (21, 21') apte à fléchir pour offrir un premier degré de liberté à l'articulation selon un premier axe (100), etd'autre part à la deuxième partie (3) par une deuxième liaison (31, 31') apte à fléchir pour offrir un deuxième degré de liberté à l'articulation selon un deuxième axe (200),caractérisée en ce quela première liaison et la deuxième liaison sont chacune formées par deux lames (21, 21', 31, 31') disposées en V.

Description

1 DOMAINE TECHNIQUE GENERAL La présente invention concerne une

articulation mécanique présentant au moins deux degrés de liberté, comportant un corps, une première partie et une deuxième partie, le corps étant relié d'une part à la première partie par une première liaison apte à fléchir pour offrir un premier degré de liberté à l'articulation selon un premier axe, et d'autre part à la deuxième partie par une deuxième liaison apte à fléchir pour offrir un deuxième degré de liberté à l'articulation selon un deuxième axe. ETAT DE L'ART Les figures 1A à 1F représentent une articulation mécanique connue présentant deux degrés de liberté. L'articulation comporte un corps 1, une première partie 2 et une 15 deuxième partie 3. La première partie 2 et la deuxième partie 3 sont chacune reliées au corps 1 par une lame, notée respectivement 21 et 31. Chaque lame 21 ou 31 est apte à fléchir pour offrir un degré de liberté à l'articulation selon un axe. La lame 21 ou la lame 31 permet 20 respectivement le pivotement autour de l'axe 100 ou de l'axe 200, le premier axe 100 et le deuxième axe 200 étant concourants et perpendiculaires. Une telle articulation a cependant l'inconvénient de présenter des déplacements des parties 2 et 3 s'effectuant selon les axes 6 et 7, lesdits 25 déplacements étant parasites au pivotement autour des axes 100 et 200. Les déplacements parasites peuvent être très gênants dans certaines applications de l'articulation, comme par exemple le support d'éléments optiques ou mécaniques de haute précision. PRESENTATION DE L'INVENTION 30 L'invention propose de pallier au moins un de ces inconvénients. A cet effet, on propose selon l'invention une articulation mécanique présentant au moins deux degrés de liberté, comportant un corps, une première partie et une deuxième partie, le corps étant relié d'une part à la 2

première partie par une première liaison apte à fléchir pour offrir un premier degré de liberté à l'articulation selon un premier axe, et d'autre part à la deuxième partie par une deuxième liaison apte à fléchir pour offrir un deuxième degré de liberté à l'articulation selon un deuxième axe, caractérisée en ce que la première liaison et la deuxième liaison sont chacune formées par deux lames disposées en V. L'invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible : -la première partie et la deuxième partie sont situées de part et d'autre du corps ; - le premier axe et le deuxième axe sont concourants et perpendiculaires ; - l'articulation comporte un orifice à l'intersection du premier axe et du deuxième axe ; - elle présente une structure sensiblement cylindrique ; - elle présentant une structure monobloc, chacune des lames étant venue de matière sur le corps et sur la partie à laquelle elle est liée, et étant située entre d'une part une fente la séparant du corps, et d'autre part un alésage pratiqué dans ladite partie à laquelle elle est liée ; - elle comporte en outre une troisième partie reliée à la première partie ou à la deuxième partie par une troisième liaison apte à fléchir pour offrir un troisième degré de liberté à l'articulation selon un troisième axe perpendiculaire au premier axe et/ou au deuxième axe ; - la troisième liaison est formées par au moins trois lames disposées en 25 croix ; - l'orifice débouchant est pratiqué selon le troisième axe ; et - l'articulation présente une structure monobloc, chacune des lames étant venue de matière sur la troisième partie et sur la première partie ou la deuxième partie à laquelle elle est liée. 30 L'invention présente de nombreux avantages. Elle permet de fournir une articulation présentant au moins deux degrés de liberté, sans jeu. 3

L'ajout d'un troisième degré de liberté est possible, ce qui permet d'obtenir une liaison rotule, sans jeu. L'articulation a une grande rigidité longitudinale et radiale. L'articulation permet ainsi un pivotement angulaire des parties sur le corps selon deux, voire trois axes, avec une grande rigidité. Le pivotement peut par exemple être de 1 à 2 , et la rigidité de l'ordre de quelques 6.106 N/m. La rigidité et l'amplitude de pivotement peuvent bien entendu être choisies selon chacun des axes des degrés de liberté. La pièce est avantageusement monobloc et peut être facilement 10 usinée. L'articulation est ainsi peu onéreuse et très fiable. Elle est de plus compacte et présente un faible encombrement spatial. L'articulation peut être appliquée dans tous les domaines où la transmission d'un mouvement sans jeu est requise, ou dans le support de composants optiques ou mécaniques de grande précision. 15 PRESENTATION DES FIGURES D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : - les figures 1A et 1C, déjà commentées, représentent des vues selon deux 20 profils différents de l'articulation connue ; - les figures 1 B, 1 F et 1G, déjà commentées, correspondent respectivement à des vues en coupe selon les lignes AA, BB et CC ; - les figures 1 D et 1 E, déjà commentées, correspondent respectivement à des vues de dessus et de dessous de l'articulation connue ; 25 - la figure 2 est une vue en perspective d'une articulation selon l'invention ; - les figures 3A et 3B représentent des vues selon deux profils d'une articulation selon l'invention ; - la figure 3C est une vue en coupe selon la ligne DD de la figure 3B ; - la figure 4A représente schématiquement un premier degré de liberté de 30 l'articulation selon l'invention ; - la figure 4B représente schématiquement un deuxième degré de liberté de l'articulation selon l'invention ; et - la figure 4C représente schématiquement un troisième degré de liberté de l'articulation selon l'invention. Sur l'ensemble des figures, les éléments similaires portent des références numériques identiques.

DESCRIPTION DETAILLEE Les figures 2, 3A, 3B et 3C représentent schématiquement un exemple d'un mode de réalisation possible d'une articulation mécanique selon l'invention. L'articulation mécanique présente au moins deux degrés de liberté. A cet effet, l'articulation comporte un corps 1, une première partie 2 et une deuxième partie 3. Le corps 1 est relié d'une part à la première partie 2 par une première liaison formée par deux lames 21 et 21'. La première liaison est apte à fléchir pour offrir à l'articulation le premier degré de liberté par rapport à un premier axe 100.

Le corps 1 est également relié à la deuxième partie 3 par une deuxième liaison formée par deux lames 31 et 31'. La deuxième liaison est apte à fléchir pour offrir à l'articulation le deuxième degré de liberté selon un deuxième axe 200. Comme on peut le distinguer sur les figures 2, 3A et 3B, les lames 21 et 21' d'une part, et les lames 31 et 31' d'autre part sont disposées en V. Comme le montrent schématiquement les figures 4A et 4B, la pointe du V matérialise les axes 100 et 200 de pivotement respectivement du premier degré de liberté et du deuxième degré de liberté. Les lames 21 et 21' d'une part et les lames 31 et 31' d'autre part sont aptes à fléchir, comme le montrent les traits en pointillés et les traits pleins, pour que la première partie 2 d'une part et la troisième partie d'autre part puissent pivoter par rapport au corps 1, selon respectivement les axes 100 et 200. La première partie 2 et la deuxième partie 3 sont situées de part et d'autre du corps 1.

La première partie 2 comporte une base 23 sensiblement cylindrique, générée par une face principale 25. Les deux lames 21 et 21' partent d'une face 25' de la base 23, face 25' qui est opposée à la face principale 25.

Elles se rejoignent le long d'un côté commun 22 formant la pointe du V. Le côté 22 est solidaire du corps 1 pour former l'axe 100. De même, la deuxième partie 3 comporte une base 33 sensiblement cylindrique d'où partent les deux plaques 31 et 31' pour se rejoindre le long 5 d'un côté 32 commun et solidaire du corps 1. Le côté commun 32 forme la pointe du V et l'axe 200. Les lames 21, 21', 31 et 31' sont sensiblement formées par des plaques rectangulaires planes. On comprend que pour obtenir les deux degrés de liberté souhaités, 10 les projections des axes 100 et 200, sur un plan passant par la face principale 25 par exemple, sont perpendiculaires. Pour éviter une dissymétrie de l'articulation, les axes 100 et 200 sont très préférentiellement concourants et perpendiculaires. Pour éviter la concentration de contraintes au niveau du point de 15 concours des axes 100 et 200 et découpler les deux degrés de liberté, on pratique un orifice à l'intersection du premier axe 100 et du deuxième axe 200. En d'autres termes, l'orifice est pratiqué à la jonction des côtés 22 et 32. 20 A cet effet, l'orifice est pratiqué grâce à un alésage 301 traversant l'articulation de part en part selon un axe centré et perpendiculaire par rapport à la face principale 25. L'axe d'alésage 301 est également perpendiculaire au premier axe 100 et au deuxième axe 200. De façon très préférentielle, l'articulation est une structure monobloc. 25 Elle est ainsi facile à usiner. A partir d'un cylindre généré à partir d'une face principale 25, on pratique un premier alésage au centre de la face principale 25 du cylindre, selon une hauteur du cylindre. Pour permettre le pivotement de la première partie 2 par rapport au 30 corps 1, on pratique une première fente 210 et une deuxième fente 211 dans le cylindre, chaque fente 210 ou 211 étant planaire et éventuellement coudée vers la périphérie correspondant à la surface externe du cylindre. Vers le centre du cylindre, correspondant à une zone 220, les fentes 210 et 6

211 forment sensiblement un V, ayant un angle 5 entre ses bras. L'angle 5 est préférentiellement égal à 90 . On comprend que les fentes 210 et 211 se rapprochent l'une de l'autre dans la zone 220 au centre du cylindre, sans pour autant se rejoindre, de sorte qu'elles matérialisent alors le côté 22.

On pratique ensuite un alésage 212 dans la première partie 2, selon un profil sensiblement triangulaire, de sorte que chaque lame 21, 21' est matérialisée et située respectivement entre la fente 210 ou la fente 211 d'une part et l'alésage 212 d'autre part. On comprend que l'alésage 212 est de forme triangulaire pour que les lames 21 et 21' soient disposées en V l'une par rapport à l'autre à partir du point 22 formant la pointe du V. On comprend alors que chacune des lames 21 et 21' est venue de matière sur le corps 1 et sur la partie 2. Pour permettre le pivotement de la troisième partie par rapport au corps 1, on effectue les mêmes opérations que précédemment sur la deuxième partie 3, mais en pivotant l'articulation de 90 et en inversant le sens d'extension des fentes, comme l'indiquent les figures 3A et 3B. L'articulation comporte une troisième partie 4, préférentiellement sensiblement cylindrique et de même face principale que la première partie 2 et la deuxième partie 3. La troisième partie 4 est reliée à la deuxième partie 3 (elle pourrait être également, comme on le comprend, reliée à la première partie 2) par une troisième liaison. La troisième liaison est apte à fléchir pour offrir un troisième degré de liberté à l'articulation selon un troisième axe 300 perpendiculaire au premier axe 100 et/ou au deuxième axe 200.

Comme le montre plus précisément la figure 3C, la troisième liaison est formée par au moins trois lames, préférentiellement quatre lames 43, 43' 43" et 43"' disposées en croix. Les lames 43, 43', 43" et 43"' sont perpendiculaires aux faces principales 35 et 45' respectivement de la deuxième partie 3 et de la troisième partie 4.

Comme le montre la figure 4C, la flexion des lames 43, 43', 43", 43"' permet un degré de liberté de l'articulation autour de l'axe 300. 7

Ces lames 43, 43', 43" et 43"' sont séparées les unes des autres au centre de l'articulation par un orifice, matérialisé par l'alésage 301. L'orifice permet de découpler les lames pour permettre le troisième degré de liberté. L'association des trois degrés de liberté permet d'obtenir une articulation formant une liaison rotule. La figure 2 montre que l'articulation est monobloc malgré la présence de la troisième liaison. Cette troisième liaison et la troisième partie 4 s'usinent facilement à partir de la deuxième partie en pratiquant des évidements 44 entre chaque 10 lame 43, 43', 43" et 43"'. On comprend également que l'alésage débouchant 301 est directement pratiqué lors de l'usinage des première et deuxième liaisons. Le choix de l'épaisseur des lames 21, 21', 31, 31', 43, 43', 43" et 43"' permet de choisir la rigidité de chaque liaison.

15 On comprend que l'on peut choisir l'épaisseur de chaque lame, en réglant l'épaisseur des fentes 210, 211, 310, 311 et/ou les dimensions des alésages 212, 312 ou les dimensions des évidements 44 entre chaque lame 43, 43', 43" et 43"'. L'articulation peut servir dans une transmission d'un mouvement sans 20 jeu entre deux pièces, ou dans le support d'une pièce par rapport à l'autre. L'articulation est alors solidarisée, par tout moyen sur les faces 25 et 45, aux deux pièces.

Claims

REVENDICATIONS

1. Articulation mécanique présentant au moins deux degrés de liberté, comportant un corps (1), une première partie (2) et une deuxième partie (3), 5 le corps (1) étant relié d'une part à la première partie (2) par une première liaison (21, 21') apte à fléchir pour offrir un premier degré de liberté à l'articulation selon un premier axe (100), et d'autre part à la deuxième partie (3) par une deuxième liaison (31, 10 31') apte à fléchir pour offrir un deuxième degré de liberté à l'articulation selon un deuxième axe (200), caractérisée en ce que la première liaison et la deuxième liaison sont chacune formées par deux lames (21, 21', 31, 31') disposées en V. 15

2. Articulation selon la revendication 1, dans laquelle la première partie (2) et la deuxième partie (3) sont situées de part et d'autre du corps (1).

3. Articulation selon l'une des revendications 1 ou 2, dans laquelle le 20 premier axe (100) et le deuxième axe (200) sont concourants et perpendiculaires.

4. Articulation selon l'une des revendications 1 à 3, comportant un orifice à l'intersection du premier axe et du deuxième axe.

5. Articulation selon l'une des revendications 1 à 4, présentant une structure sensiblement cylindrique.

6. Articulation selon l'une des revendications 1 à 5, présentant une structure 30 monobloc, chacune des lames (21, 21', 31, 31') étant venue de matière sur le corps et sur la partie (2, 3) à laquelle elle est liée, et étant située entre 25 d'une part une fente (210, 211, 310, 311) la séparant du corps (1), et d'autre part un alésage (212, 312) pratiqué dans ladite partie à laquelle elle est liée.

7. Articulation selon l'une des revendications 1 à 6, comportant en outre une troisième partie (4) reliée à la première partie (2) ou à la deuxième partie (3) par une troisième liaison (43, 43', 43", 43"') apte à fléchir pour offrir un troisième degré de liberté à l'articulation selon un troisième axe (300) perpendiculaire au premier axe (100) et/ou au deuxième axe (200).

8. Articulation selon la revendication 7, dans laquelle la troisième liaison (43, 43') est formées par au moins trois lames (43, 43', 43", 43"') disposées en croix.

9. Articulation selon l'une des revendications 7 ou 8, dans laquelle l'orifice débouchant (301) est pratiqué selon le troisième axe (300).

10. Articulation selon l'une des revendications 7 à 9, présentant une 20 structure monobloc, chacune des lames (43, 43', 43", 43"') étant venue de matière sur la troisième partie (4) et sur la première partie ou la deuxième partie à laquelle elle est liée.15