WO2024069103A1 - Dispositif de pilotage a retour d'effort passif - Google Patents

Dispositif de pilotage a retour d'effort passif Download PDF

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WO2024069103A1
WO2024069103A1 PCT/FR2023/051493 FR2023051493W WO2024069103A1 WO 2024069103 A1 WO2024069103 A1 WO 2024069103A1 FR 2023051493 W FR2023051493 W FR 2023051493W WO 2024069103 A1 WO2024069103 A1 WO 2024069103A1
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WO
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elastic member
movable
stationary
pin
axis
Prior art date
Application number
PCT/FR2023/051493
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English (en)
Inventor
Emilien MACCHI
Yannick Ghislain Sébastien Xavier ATTRAZIC
Nicolas RAUCH
Julie Denise QUEROIS
Benoît CRAPART
Original Assignee
Safran Electronics & Defense
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Filing date
Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C13/00—Control systems or transmitting systems for actuating flying-control surfaces, lift-increasing flaps, air brakes, or spoilers
    • B64C13/02—Initiating means
    • B64C13/04—Initiating means actuated personally
    • B64C13/10—Initiating means actuated personally comprising warning devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C13/00—Control systems or transmitting systems for actuating flying-control surfaces, lift-increasing flaps, air brakes, or spoilers
    • B64C13/02—Initiating means
    • B64C13/04—Initiating means actuated personally
    • B64C13/042—Initiating means actuated personally operated by hand
    • B64C13/0421—Initiating means actuated personally operated by hand control sticks for primary flight controls
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G5/00—Means for preventing, limiting or returning the movements of parts of a control mechanism, e.g. locking controlling member
    • G05G5/05—Means for returning or tending to return controlling members to an inoperative or neutral position, e.g. by providing return springs or resilient end-stops
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G9/00—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously
    • G05G9/02—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only
    • G05G9/04—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously
    • G05G9/047—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously the controlling member being movable by hand about orthogonal axes, e.g. joysticks

Definitions

  • TITLE CONTROL DEVICE WITH PASSIVE FORCE FEEDBACK
  • the present invention relates to a control device, in particular intended for controlling a vehicle comprising at least one aerodynamic or hydrodynamic control surface such as an aircraft or a ship.
  • the invention relates more particularly to a control device used by the pilot in the cockpit of an aircraft, in particular a “mini-stick” comprising integrated force feedback to assist the pilot.
  • control devices are known for operating devices, such as vehicles or robots, by human pilots operating at least one control member such as a stick, a joystick, a rudder, a pedal, etc. .
  • control devices include in particular “stick” type control devices (“joystick” in English) comprising a control lever rotatably mounted relative to a frame along a first so-called roll axis and a second so-called pitch axis, these two axes being orthogonal to each other. Depending on the position of the control member along these two axes, the handle transmits movement commands to a device.
  • broomsticks are commonly fitted to aircraft, but also to other vehicles, in particular vehicles comprising at least one aerodynamic or hydrodynamic control surface. They are also used to control robots remotely as part of tele-operation.
  • the control of aircraft movements is generally electronic.
  • the piloting device integrated into the cockpit is then most often made up of a particular type of stick: the “side stick” in English.
  • the position of the control lever according to the two axes of roll and pitch is measured by sensors and translated into movement commands. These movement commands are then sent to actuators which control the movement of the moving parts of the aircraft according to said commands.
  • Mini-handles also find application in the other classic areas of application of the handle.
  • a disadvantage of sidesticks is that, because the lever is not directly mechanically linked to the moving parts of the aircraft, there is no direct mechanical feedback to the lever. The pilot is therefore deprived of piloting sensations. To guide his piloting, the pilot must then rely entirely on the cockpit signaling systems. However, these may be insufficient to cause a sufficiently rapid reaction from the pilot during the flight.
  • Passive force feedback first of all, has the disadvantage of generally very poorly simulating the counter-reaction force of the control surfaces.
  • the law of effort is in fact most often very simplistic.
  • An objective of the invention is to propose a stick-type control device equipped with a passive force feedback system capable of producing a complex force law.
  • Other objectives of the invention are that this force feedback system is simple, inexpensive, easy to implement, reliable and easily configurable.
  • the subject of the invention is a control device comprising a frame, a control lever and a mechanical joint guiding the control lever in rotation relative to the frame along two pivot connections with orthogonal axes, the mechanical joint comprising, for each of said pivot connections, a stationary part relative to the axis of the pivot connection and a movable part jointly with the control lever around the axis of the pivot connection relative to the stationary part, the mechanical joint further comprising, for at least one of the pivot connections, a device for returning the movable part to a predetermined position, called neutral position, relative to the stationary part, in which said return device comprises at least one elastic member comprising a first branch extending along a first direction orthogonal to the axis of the pivot connection from a finger secured to one of the movable and stationary parts to a first free end and a second branch extending along a second direction orthogonal to the axis of the pivot connection from said finger to a second free end, the or each elastic member being capable of opposing a rimpede
  • the control device also has one or more of the following characteristics, taken in isolation or in any combination(s): the elastic member is interposed, following the direction transverse, between a first stationary pawn secured to the stationary piece and a second stationary pawn secured to the stationary piece; the first branch rests against the first stationary pawn and the second branch rests against the second stationary pawn when the movable part is in its neutral position, the elastic member being pre-stressed between said first stationary pin and said second stationary pin; the elastic member is interposed, in the transverse direction, between a first movable pin secured to the movable part and a second movable pin secured to the movable part; when the movable part is in its neutral position, a first distance between the first movable pin and the first branch is substantially equal to a second distance between the second movable pin and the second branch; a first distance between the first movable pawn and the finger is strictly less than or equal to a second distance between the second movable
  • Figure 1 is a diagram of an example of an aircraft piloting system
  • Figure 2 is a perspective view of a piloting device fitted to the piloting system of Figure 1 according to an exemplary embodiment of the invention
  • Figure 3 is a sectional view transversal of the control device of Figure 2 according to a first plane marked II I -I II in Figure 2, on which is visible a first variant of a first return device
  • Figures 4 and 5 are principle diagrams explaining the operation of said first variant of the first return device
  • Figure 6 is a graph illustrating a force law of the first variant of the first return device
  • Figure 7 is a longitudinal sectional view of the control device of Figure 2 along a second plane marked VII-VII in Figure 2, on which a first variant of a second return device is visible
  • Figures 8 and 9 are principle diagrams explaining the operation of said first variant of the second return device
  • Figure 10 is a graph illustrating a force law
  • the piloting system 10 shown in Figure 1 is configured to allow the piloting of a vehicle, in particular an aircraft, by a human pilot.
  • the control system 10 comprises a control device 12 adapted to be operated by the pilot, at least one actuator 14, typically an electric actuator, adapted to move a movable member (not shown), typically a control surface, of the vehicle, and a control unit 16 configured to control the or each actuator 14 as a function of the pilot's actions on the control device 12, the control unit 16 typically being constituted by a flight control unit (better known as the abbreviation FCS (Flight Control System).
  • FCS Flight Control System
  • control device 12 comprises a frame 20, typically secured to an aircraft floor (not shown), a control lever 22 grippable by a human pilot and a mechanical joint 24, the mechanical joint 24 guiding the control lever 22 in rotation relative to the frame 20 according to a first pivot connection 26a (Figure 2) of axis X, and according to a second pivot connection 26b ( Figure 2) axis Y, said axes X, Y being orthogonal and secant.
  • the control device 12 also comprises a first position sensor 28a associated with the X axis and a second position sensor 28b associated with the Y axis, each being configured to communicate to the control unit 16 an electronic signal representative of the position of the lever 22 relative to the axis X, Y with which it is associated.
  • the sensors 26, 28 are also configured to communicate electronic signals representative of the speed of the lever 22 along the axes X, Y.
  • the control unit 16 is configured to translate this position information and, where appropriate, speed of the lever 22 relative to the axes X, Y in control signals from or each actuator 14.
  • the X axis is preferably a roll axis, that is to say that the position of the lever 22 around this axis is interpreted by the control unit 16 to control the roll of the aircraft.
  • the Y axis is preferably a pitch axis, that is to say that the position of the lever 22 around this axis is interpreted by the control unit 16 to control the pitch of the aircraft.
  • the functions of the X and Y axes are interchanged, with the X axis being a pitch axis and the Y axis being a roll axis.
  • the position of the lever around the axes X and Y is interpreted in a completely different way by the control unit 16.
  • the position of the lever 22 around the axis control 16 to control a right/left orientation of the vehicle and the position of the lever around the Y axis can be interpreted by the control unit 16 to control a forward and/or reverse direction of the vehicle.
  • the control device 12 is presented in more detail in Figure 2, in the form of a mini-aircraft control stick.
  • the mechanical joint 24 comprises a cradle 30 interposed kinematically between the frame 20 and the lever 22, that is to say that the kinematic chain connecting the frame 20 to the lever 22 comprises a first kinematic connection between the frame 20 and the cradle 30 and a second kinematic connection between the lever 22 and the cradle 30.
  • the cradle 30 is here constituted by a rectangular frame.
  • the first kinematic connection is here constituted by the first pivot connection 26a, that is to say that the cradle 30 is rotatably mounted relative to the frame 20 around the axis X via the first pivot connection 26a.
  • This first pivot connection 26a is here materialized by two bearings 32 formed in opposite longitudinal faces 34, 36 of the cradle 30 and in each of which is housed a shaft 38 secured to the frame 20.
  • the second kinematic connection is here constituted by the second pivot connection 26b, that is to say that the lever 22 is rotatably mounted relative to the cradle 30 around the axis Y via the second pivot connection 26b.
  • This second pivot connection 26b is here materialized by two bearings 42 (only one of which is visible in Figure 2) provided in opposite side faces 44, 46 of the cradle 30 and in each of which is housed a shaft 48 secured to a plate 49 itself secured to the lever 22. It will be noted that the axis Y is thus linked to the cradle 30, so that a pivoting of the cradle 30 around the axis X causes the axis Y to pivot around the axis X.
  • the cradle 30 is adapted to pivot around the axis at the base of the frame 20.
  • the angular travel of the cradle 30 on each side of this neutral position is preferably approximately 60°.
  • the lever 22 is adapted to pivot around the axis Y on either side of a position, called the neutral position of the lever, in which the axis of elongation of the lever 22 is substantially orthogonal to the plane of the cradle 30.
  • the angular travel of the lever 22 on each side of this neutral position is preferably approximately 60°.
  • the mechanical joint 24 thus comprises, for each of the pivot connections 26a, 26b, a part 50 stationary relative to the axis X or Y of the pivot connection 26a, 26b when the control lever 22 is pivoted relative to the frame 20 around the axis X or Y of the pivot connection 26a, 26b, and a part 52 movable jointly with the control lever 22 around the axis of the first pivot connection 26a, the stationary part 50 is constituted by the frame 20, the movable part 52 being constituted by the cradle 30.
  • the stationary part 50 is constituted by the cradle 30, the moving part 52 being constituted by the plate 49.
  • the mechanical joint 24 also comprises, for each of the pivot connections 26a, 26b, a device 54, 56 for returning the moving part 52 to its neutral position relative to the stationary part 50.
  • this return device is constituted by a first return device 54 ( Figure 3).
  • this return device is constituted by a second return device 56 ( Figure 7).
  • a first variant of the return device 54 is presented in Figures 3 to 5.
  • the first return device 54 comprises, according to this first variant, a finger 60 secured to the cradle 30, this finger 60 projecting from a face of the cradle 30, parallel to the axis
  • the first return device 54 also comprises two stationary pins 62, 64 each secured to the frame 50 and projecting from one face of the frame 50, parallel to the axis of the cradle 30 and projecting from one face of the cradle 30, parallel to the axis X, towards the frame 50.
  • the stationary pins 62, 64 are substantially equidistant from the axis
  • the movable pins 66, 68 are at different distances from the axis X and at different distances from the finger 60 when the cradle 30 is in its neutral position.
  • the first movable pin 66 is, as shown, at a first distance n from the finger 60 strictly less than a second distance rz between the second movable pin 68 and the finger 60.
  • Each of said distances n, rz is measured between the center of the finger 60 and the center of the movable pin, respectively 66, 68, in a plane orthogonal to the axis X, when the cradle 30 is in its neutral position.
  • the pins 62, 64, 66, 68 comprises a body (not shown) and a roller (not shown) rotatably mounted relative to said body around an axis parallel to the axis X centered on said body.
  • the pins 62, 64, 66, 68 are on one side of the axis X, the finger 60 being on the other side. In other words, there exists a plane containing the axis . This arrangement allows good compactness of the return device 54.
  • the first return device 54 also comprises a V-shaped elastic member 70 comprising a first rectilinear branch 72 extending in a first direction D1 orthogonal to the axis X from the finger 60 to a first free end 74 and a second rectilinear branch 76 extending in a second direction D2 orthogonal to the axis X from the finger 60 to a second free end 78.
  • These directions D1, D2 form an angle (not referenced).
  • This angle is divided into two equal halves by a bisector B.
  • this bisector B is, as shown, secant to the axis X when the cradle 30 is in its neutral position.
  • the elastic member 70 is able to oppose a rimpedement of the first and second free ends 74, 78.
  • the elastic member 70 is for example constituted, as shown, by a torsion spring wound around the finger 60.
  • the elastic member is constituted by a pair of leaf springs made integral with the finger 60 by one of their ends, each leaf spring constituting one of the branches 72, 76 of the elastic member 70.
  • the elastic member 70 is interposed, in a transverse direction T orthogonal to the axis second 64 of said stationary pins 62, 64.
  • the stationary pins 62, 64 frame the elastic member 70 in the transverse direction T.
  • the first branch 72 of the elastic member 70 is in contact with the first stationary pin 62 and the second branch 74 of the elastic member 70 is in contact with the second stationary pin 64 when the cradle 30 is in its position neutral.
  • each of these contacts is supported, that is to say that the first branch 72 of the elastic member 70 bears against the first stationary pin 62 and the second branch 74 of the elastic member 70 is resting against the second stationary pin 64 when the cradle 30 is in its neutral position.
  • the elastic member 70 is pre-stressed between said stationary pins 62, 64.
  • the return device 54 exerts a significant counter-force from the first degrees of inclination of the lever around the axis X.
  • the elastic member 70 is also interposed, in said transverse direction T, between a first 66 of the movable pins 66, 68 and a second 68 of said movable pins 66, 68.
  • the movable pins 66, 68 frame the elastic member 70 in the transverse direction T.
  • a first distance di between the first movable pin 66 and the first branch 72 of the elastic member 70 is substantially equal to a second distance dz between the second pin movable 68 and the second branch 74 of the elastic member 70.
  • Each of said distances di, d 2 is constituted by the minimum distance between the exterior surface of the movable pin, respectively 66, 68, and the exterior surface of the branch, respectively 72, 74, of the elastic member 70.
  • these first and second distances di, d 2 are zero, that is to say that the first branch 72 of the elastic member 70 is flush with the first movable pin 66 and the second branch 74 of the elastic member 70 the second movable pin 68 is flush with it when the cradle 30 is in its neutral position.
  • the elastic member 70 is thus interposed, in the transverse direction T, between the first stationary pin 62 and the second mobile pin 68 on the one hand, and between the second stationary pin 64 and the first mobile pin 66 on the other hand. So when the cradle 30 is pivoted in a first direction around the axis branches 72, 76 of the elastic member 70, rimpedement which the elastic member 70 opposes, thus exerting a counter-force on the cradle 30 and, by this means, on the lever 22.
  • the counter-force exerted by the return device 54 is sensitive from the first degrees of inclination of the lever around the axis X.
  • the elastic member 70 finds itself compressed from the first degrees of inclination of the cradle 30 around the axis X, so that the counterforce exerted by the return device 54 begins to increase from the first degrees of inclination of the cradle 30 around the axis
  • this first variant of the return device 54 implies that the initial force necessary for the pivoting of the cradle 30 around the axis X (and therefore for the inclination of the lever along the axis X) is different depending on the direction of swivel/tilt.
  • a first variant of the second return device 56 is presented in Figures 7 to 10.
  • the second return device 56 comprises, according to this first variant, a primary finger 80 and a secondary finger 81 secured to the cradle 30, each finger 80, 81 projecting from one face of the cradle 30, parallel to the Y axis, towards the plate 49.
  • Each finger 80, 81 is here eccentric, that is to say it is at a distance from the Y axis.
  • the fingers 80, 81 are preferably, as shown, substantially equidistant from the Y axis.
  • the second return device 56 also comprises four stationary pins 82, 83, 84, 85 each secured to the cradle 30 and projecting from one face of the cradle 30, parallel to the axis Y, towards the plate 49, and four mobile pins 86 , 87, 88, 89 each secured to the plate 49 and projecting from one face of the plate 49, parallel to the axis Y, towards the cradle 30.
  • the stationary pins 82, 83, 84, 85 include primary stationary pins 82, 83 and secondary stationary pawns 84, 85.
  • the movable pawns 86, 87, 88, 89 include primary movable pawns 86, 87 and secondary movable pawns 88, 89.
  • the primary stationary pins 82, 83 are substantially equidistant from the Y axis and are substantially equidistant from the primary finger 80.
  • the secondary stationary pins 84, 85 are substantially equidistant from the Y axis and are substantially equidistant of the secondary finger 81.
  • the stationary pins 82, 83, 84, 85 are all substantially equidistant from the Y axis.
  • the primary movable pins 86, 87 are here substantially equidistant from the Y axis and are substantially equidistant from the primary finger 80 when the lever 22 is in the neutral position.
  • the secondary movable pins 88, 89 are substantially equidistant from the axis Y and are substantially equidistant from the secondary finger 81 when the lever 22 is in the neutral position.
  • the movable pins 86, 87, 88, 89 are all substantially equidistant from the Y axis.
  • the primary pins 82, 83, 86, 87 are on one side of the Y axis, the primary finger 80 being on the other side.
  • the secondary pins 84, 85, 88, 89 are on one side of the Y axis, the secondary finger 81 being on the other side.
  • the second return device 56 also comprises a plurality of elastic members 90, 91 each V-shaped. These elastic members 90, 91 are here two in number and comprise a primary elastic member 90 and a secondary elastic member 91. As a variant (not shown), the number of elastic members 90, 91 is equal to three at most.
  • the primary elastic member 90 comprises a first branch 92 extending in a first direction L11 orthogonal to the axis Y from the primary finger 80 to a first free end 93 and a second branch 94 extending in a second direction L12 orthogonal to the Y axis from the primary finger 80 to a second free end 95.
  • These directions L11, L12 form an angle (not referenced).
  • This angle is divided into two equal halves by a bisector K1.
  • this bisector K1 is, as shown, intersecting the axis Y when the lever 22 is in its neutral position.
  • the secondary elastic member 91 comprises a first rectilinear branch 96 extending along a first direction L21 orthogonal to the axis Y from the secondary finger 81 to a first free end 97 and a second rectilinear branch 98 extending along a second direction L22 orthogonal to the axis Y from the secondary finger 81 to a second free end 99.
  • These directions L21, L22 form an angle (not referenced).
  • This angle is divided into two equal halves by a bisector K2.
  • this bisector K2 is, as shown, intersecting the axis Y when the lever 22 is in its neutral position.
  • the bisector K2 is, as shown, coincident with the bisector K1.
  • Each of said elastic members 90, 91 is capable of opposing a rimpedement of its first and second free ends 93, 95, 97, 99.
  • Each elastic member 90, 91 is for example constituted, as shown, by a torsion spring wound around the primary finger 80 or secondary finger 81.
  • at least one of these elastic members 90, 91 is constituted by a pair of leaf springs made integral with the finger 80, respectively 81, by one of their ends, each leaf spring constituting one of the branches 92, 94, respectively 96, 98, of the elastic member 90, respectively 91.
  • the primary elastic member 90 is interposed, in a transverse direction Q1 orthogonal to the axis Y and to the bisector K1 of the angle between the first and second directions L11, L12, between a first 82 of the primary stationary pins 82, 83 and a second 83 of said primary stationary pins 82, 83.
  • the primary stationary pins 82, 83 frame the primary elastic member 90 in the transverse direction Q1.
  • the secondary elastic member 91 is interposed, following a transverse direction Q2 orthogonal to the axis Y and to the bisector K2 of the angle between the first and second directions L21, L22, between a first 84 of the secondary stationary pins 84, 85 and a second 85 of said secondary stationary pins 84, 85.
  • the secondary stationary pins 84, 85 frame the following secondary elastic member 91 the transverse direction Q2.
  • first branch 92 of the primary elastic member 90 is in contact with the first primary stationary pin 82 and the second branch 94 of the primary elastic member 90 is in contact with the second primary stationary pin 83 when the lever 22 is in its neutral position.
  • first branch 96 of the secondary elastic member 91 is in contact with the first secondary stationary pin 84 and the second branch 98 of the secondary elastic member 91 is in contact with the second secondary stationary pin 85 when the lever 22 is in its neutral position.
  • the contacts of the branches 92, 94 of the primary elastic member 90 with the primary stationary pins 82, 83 and/or the contacts of the branches 96, 98 of the secondary elastic member 91 with the secondary stationary pins 84, 85 are contacts with support, that is to say that the branches 92, 94 of the primary elastic member 90 bear against the primary stationary pins 82, 83 and/or the branches 96, 98 of the elastic member secondary 91 are supported against the secondary stationary pins 84, 85 when the lever 22 is in its neutral position.
  • the primary elastic member 90 is pre-stressed between said primary stationary pins 82, 83 and/or the secondary elastic member 91 is pre-stressed between said secondary stationary pins 84, 85.
  • the primary elastic member 90 is also interposed, in said transverse direction Q1, between a first 86 of the primary movable pins 86, 87 and a second 87 of said primary movable pins 86, 87.
  • the primary movable pins 86 , 87 frame the primary elastic member 90 in the transverse direction Q1.
  • the first primary movable pin 86 is at a first primary distance ai from the first branch 92 of the elastic member 90 and the second primary movable pin 87 is at a second primary distance a 2 from the second branch 94 of the elastic member 90.
  • Each of these distances ai, a 2 is constituted by the minimum distance between the exterior surface of the primary movable pin, respectively 86, 87, and the surface exterior of the branch, respectively 92, 94, of the elastic member 90.
  • said first primary distance ai and second primary distance a 2 are substantially equal to each other.
  • the first and second primary distances ai, a 2 are different from each other.
  • the first and second primary distances ai, a 2 are, as shown, zero, that is to say that the first branch 92 of the elastic member 90 is flush with the first primary movable pin 86 and the second branch 93 of the elastic member 90 is flush with the second primary movable pin 87 when the lever 22 is in its neutral position.
  • the secondary elastic member 91 is also interposed, in said transverse direction Q2, between a first 88 of the secondary movable pins 88, 89 and a second 89 of said secondary movable pins 88, 89.
  • the pins secondary mobiles 88, 89 frame the secondary elastic member 91 in the transverse direction Q2.
  • the first secondary movable pin 88 is at a first secondary distance bi from the first branch 96 of the elastic member 91 and the second secondary movable pin 89 is at a second secondary distance b 2 from the second branch 98 of the elastic member 91.
  • Each of these distances bi, b 2 is constituted by the minimum distance between the exterior surface of the secondary movable pin, respectively 88, 89, and the exterior surface of the branch, respectively 96, 98, of the elastic member 91.
  • said first secondary distance bi and second secondary distance b 2 are substantially equal to each other.
  • the first and second secondary distances bi, b 2 are different from each other.
  • first and second secondary distances bi, b 2 are, as shown, strictly greater than the first and second primary distances ai, a 2 .
  • the primary elastic member 90 is thus interposed, in the transverse direction Q1, between the first primary stationary pin 82 and the second primary mobile pin 87 on the one hand, and between the second primary stationary pin 83 and the first primary mobile pin 86 on the other hand.
  • the secondary elastic member 91 is thus interposed, in the transverse direction Q2, between the first secondary stationary pin 84 and the second secondary mobile pin 89 on the one hand, and between the second secondary stationary pin 85 and the first pin secondary mobile 88 on the other hand.
  • the counter-force of the elastic members 90, 91 is symmetrical relative to the neutral position, that is to say that, at the same angle of inclination, the counter-force exerted is the same whether this inclination is observed in the first direction or in the second direction.
  • the return device 56 exerts a significant counter-force from the first degrees of inclination of the lever 22 around the Y axis.
  • the elastic member 90 finds itself compressed from the first degrees of inclination of the lever 22 around the axis Y, so that the counter-force exerted by the return device 56 begins to increase from the first degrees of inclination of the lever 22 around the Y axis.
  • first and second secondary distances bi, b 2 are strictly greater than the first and second primary distances ai, a 2 , the secondary movable pins 88, 89 come into contact with the branches 96, 98 of the secondary elastic member 91 , during the pivoting of the lever 22 around the axis Y, after the primary movable pins 86, 87 have come into contact with the branches 92, 94 of the primary elastic member 90.
  • the resistance of the secondary elastic member 91 the pivoting of the lever 22 therefore only begins to be exerted once the lever 22 has reached a predetermined inclination.
  • the counter-force exerted by the return device 56 is reinforced from said predetermined inclination. This makes it possible to have a force law whose slope varies with the inclination, as shown in Figure 10.
  • the return device 56 must then include as many fingers, pairs of stationary pins and pairs of movable pins as elastic members, each elastic member being associated with a pair of movable pins framing the elastic member and co-distant from the branches of the elastic member, each pair of movable pins being at a distance from the branches of the associated elastic member different from the distance of each other pair of movable pins from the branches of the associated elastic member.
  • a second variant of the first return device 54 is presented in Figures 11 to 14.
  • the first return device 54 comprises, according to this second variant, a primary finger 100 and a secondary finger 101 secured to the frame 20, each finger 100, 101 projecting from one face of the frame 20, parallel to the axis
  • the first return device 54 also includes four stationary pins 102, 103, 104, 105 each secured to the cradle 30 and projecting from one face of the frame 20, parallel to the axis X, towards the cradle 30, and two mobile pins 106 , 108 each secured to the cradle 30 and projecting from one face of the cradle 30, parallel to the axis secondary stationary pins 104, 105.
  • the mobile pins 106, 108 comprise a primary mobile pin 106 and a secondary mobile pin 108.
  • the primary stationary pins 102, 103 are substantially equidistant from the axis of the secondary finger 101.
  • the stationary pins 102, 103, 104, 105 are all substantially equidistant from the axis X.
  • the primary movable pins 106, 107 are here substantially equidistant from the axis X and are substantially equidistant from the primary finger 100 when the cradle 30 is in the neutral position.
  • the secondary movable pins 108, 109 are substantially equidistant from the axis X and are substantially equidistant from the secondary finger 101 when the cradle 30 is in the neutral position.
  • the movable pins 106, 107, 108, 109 are all substantially equidistant from the axis X.
  • the primary pins 102, 103, 106 are on the same side of the X axis as the primary finger 100. In other words, there exists a plane containing the X axis dividing the space into two halves, the primary pins 102, 103, 106 being contained in the same of these halves as the primary finger 100.
  • the secondary pins 104, 105, 108 are on the same side of the axis than the secondary finger 101. In other words, there exists a plane containing the axis
  • the first return device 54 also comprises a primary elastic member 110 and a secondary elastic member 111 each in the shape of a V.
  • the primary elastic member 110 comprises a first branch 112 extending in a first direction C11 orthogonal to the axis X from the primary finger 100 to a first free end 113 and a second branch 114 extending in a second direction C12 orthogonal to the axis X from the primary finger 100 to a second free end 115.
  • These directions C11, C12 form an angle (not referenced).
  • This angle is divided into two equal halves by a bisector M1.
  • this bisector M1 is, as shown, secant to the axis X when the cradle 30 is in its neutral position.
  • the secondary elastic member 111 comprises a first rectilinear branch 116 extending in a first direction C21 orthogonal to the axis second direction C22 orthogonal to the axis X from the secondary finger 101 to a second free end 119.
  • These directions C21, C22 form an angle (not referenced).
  • This angle is divided into two equal halves by a bisector M2.
  • this bisector M2 is, as shown, secant to the axis X when the cradle 30 is in its neutral position.
  • the bisector M2 is, as shown, coincident with the bisector M1.
  • Each of said elastic members 110, 111 is capable of opposing a rimpedement of its first and second free ends 113, 115, 117, 119.
  • Each elastic member 110, 111 is for example constituted by a torsion spring wound around the primary finger 100 or secondary 101.
  • at least one of these elastic members 110, 111 is constituted by a pair of leaf springs made integral with the finger 100, respectively 101, by one of their ends, each leaf spring constituting one of the branches 112, 114, respectively 116, 118, of the elastic member 110, respectively 111.
  • the primary elastic member 110 is interposed, in a transverse direction S1 orthogonal to the axis and a second 103 of said primary stationary pawns 102, 103.
  • the pawns primary stationary elements 102, 103 frame the primary elastic member 110 in the transverse direction S1.
  • the secondary elastic member 111 is interposed, in a transverse direction S2 orthogonal to the axis 104, 105 and a second 105 of said secondary stationary pins 104, 105.
  • the secondary stationary pins 104, 105 frame the secondary elastic member 111 in the transverse direction S2.
  • first branch 112 of the primary elastic member 110 is in contact with the first primary stationary pin 102 and the second branch 114 of the primary elastic member 110 is in contact with the second primary stationary pin 103 when the cradle 30 is in its neutral position.
  • first branch 116 of the secondary elastic member 111 is in contact with the first secondary stationary pin 104 and the second branch 118 of the secondary elastic member 111 is in contact with the second secondary stationary pin 105 when the cradle 30 is in its neutral position.
  • the contacts of the branches 112, 114 of the primary elastic member 110 with the primary stationary pins 102, 103 and the contacts of the branches 116, 118 of the secondary elastic member 111 with the secondary stationary pins 104, 105 are contacts with support, that is to say that the branches 112, 114 of the primary elastic member 110 are supported against the primary stationary pins 102, 103 and the branches 116, 118 of the secondary elastic member 111 are in support against the secondary stationary pins 104, 105 when the cradle 30 is in its neutral position.
  • the primary elastic member 110 is pre-stressed between said primary stationary pins 102, 103 and the secondary elastic member 111 is pre-stressed between said secondary stationary pins 104, 105.
  • the primary movable pin 106 is located on a first side of the primary elastic member 110 in the trigonometric direction, close to the second branch 114 of the elastic member 110. It is at a primary distance pi from said second branch 114 when the cradle 30 is in its neutral position, this distance pi being constituted by the minimum distance between the exterior surface of the primary movable pin 106 and the exterior surface of the second branch 114.
  • the secondary movable pin 108 is located on a second side, opposite the first side, of the secondary elastic member 111 in the trigonometric direction, close to the first branch 116 of the elastic member 111. It is at a secondary distance p2 of said first branch 116 when the cradle 30 is in its neutral position, this distance p2 being constituted by the minimum distance between the exterior surface of the secondary movable pin 108 and the exterior surface of said first branch 116.
  • the primary and secondary distances pi, P2 are preferably, as shown, substantially equal to each other.
  • these primary and secondary distances pi, P2 are, as shown, zero, that is to say that the second branch 114 of the primary elastic member 110 is flush with the primary movable pin 106 and the first branch 116 of the secondary elastic member 111 is flush with the secondary movable pin 108 when the cradle 30 is in its neutral position.
  • the primary elastic member 110 is thus interposed, in said transverse direction S1, between the first primary stationary pin 102 and the primary movable pin 106.
  • the secondary elastic member 111 is thus interposed, in said transverse direction S2, between the second secondary stationary pawn 105 and the secondary movable pawn 108.
  • the primary elastic member 110 has a stiffness different from that of the secondary elastic member 111, which makes it possible to have an asymmetrical force law relative to the neutral position of the cradle 30, as visible in Figure 14. It is thus possible to adjust the force law of the return device 54 so as to compensate for the difference in pilot force between pronation and supination. Furthermore, the primary elastic member 110 being pre-stressed between the primary stationary pins 102, 103 and the secondary elastic member 111 being pre-stressed between the secondary stationary pins 104, 105, the return device 54 exerts a significant counter-force from the first degrees of inclination of the cradle 30, and therefore of the lever 22, around the axis X.
  • the same prestress is applied to the primary and secondary elastic members 110, 111.
  • this allows, unlike the first variant of the return device 54, to have an initial force necessary for the pivoting of the cradle 30 around the axis X (and therefore to the inclination of the lever 22 along the axis
  • a second variant of the second return device 56 is presented in Figures 15 to 17.
  • the second return device 56 comprises, according to this second variant, a finger 120 secured to the cradle 30, this finger 120 projecting from one face of the cradle 120, parallel to the axis Y, towards the plate 49. Finger 120 is here eccentric, that is to say it is at a distance from the Y axis.
  • the second return device 56 also comprises two stationary pins 122, 124 each secured to the cradle 30 and projecting from one face of the cradle 30, parallel to the axis Y, towards the plate 49, and four movable pins 126, 127, 128 , 129 each secured to the plate 49 and projecting from one face of the plate 49, parallel to the axis Y, towards the cradle 30.
  • the stationary pins 122, 124 are substantially equidistant from the Y axis.
  • the stationary pins 122, 124 are substantially equidistant from the finger 120 when the lever 22 is in its neutral position.
  • the movable pins 126, 127, 128, 129 comprise first movable pins 126, 127 aligned along a first line R1 secant to the Y axis and second movable pins 128, 129 aligned along a second line R2 also secant to the axis Y.
  • the first movable pins 126, 127 comprise a first proximal movable pin 126, relatively close to the Y axis, and a first distal movable pin 127, relatively distant from the Y axis.
  • the second movable pins 128, 129 comprise a second proximal movable pin 128, relatively close to the Y axis, and a second distal movable pin 129, relatively distant from the Y axis.
  • the proximal movable pins 126, 128 are substantially equidistant from the Y axis and are substantially equidistant from the finger 120 when the lever 22 is in its neutral position.
  • the distal movable pins 127, 129 are substantially equidistant from the axis Y and are substantially equidistant from the finger 120 when the lever 22 is in its neutral position.
  • each of the movable pins 126, 127, 128, 129 is here at a distance from the Y axis greater than the distance each of the stationary pins 122, 124 from the Y axis.
  • each of the movable pawns 126, 127, 128, 129 is at a distance from the finger 120 greater than the distance of each of the stationary pawns 122, 124 from the finger 120.
  • the pins 122, 124, 126, 127, 128, 129 are on one side of the Y axis, the finger 120 being on the other side.
  • the second return device 56 also comprises a single V-shaped elastic member 130 comprising a first branch 132 extending from the finger 120 to a first free end 134 and a second rectilinear branch 136 extending from the finger 120 up to a second free end 138.
  • Each of the branches 132, 136 comprises a primary rectilinear portion, respectively 140, 142, configured to come into contact with the movable pins 126, 127, 128, 129.
  • these primary rectilinear portions 140, 142 constitute distal portions branches 132, 136, relatively distant from the finger 120, and in particular comprise the free ends 134, 138 of the branches 132, 136.
  • the primary rectilinear portion 140 of the first branch 130 extends in a first direction E1 orthogonal to the Y axis.
  • This first direction E1 intersects the finger 120 and in particular passes through the center of the finger 120.
  • the first direction E1 is non-intersecting to the Y axis when the lever 22 is in its neutral position.
  • the primary rectilinear portion 142 of the second branch 132 extends in a second direction E2 orthogonal to the axis Y.
  • This second direction E2 intersects the finger 120 and in particular passes through the center of the finger 120.
  • the second direction E2 is non-intersecting to the Y axis when the lever 22 is in its neutral position.
  • This angle is divided into two equal halves by a bisector G.
  • this bisector G is, as shown, intersecting the axis Y when the lever 22 is in its neutral position.
  • Each of the branches 130, 132 also comprises a secondary rectilinear portion, respectively 144, 146, configured to come into contact with the stationary pins 122, 124.
  • these secondary rectilinear portions 144, 146 constitute proximal portions of the branches 132, 136, relatively close to the finger 120, and extend in particular from the finger 120.
  • each of the branches 132, 136 is bent so that its secondary rectilinear portion, respectively 144, 146, is not aligned with its primary rectilinear portion, respectively 140, 142.
  • the proximal portion 144, 146 of each branch 132, 134 is connected to the distal portion, respectively 140, 142, of said branch 132, 134 by a connecting portion, respectively 147, 148.
  • the secondary rectilinear portion 144 of the first branch 132 extends in a third direction E3 orthogonal to the axis Y.
  • This third direction E3 intersects the finger 120 and in particular passes through the center of the finger 120.
  • the third direction E3 is non-intersecting to the Y axis when the lever 22 is in its neutral position.
  • the secondary rectilinear portion 146 of the second branch 136 extends in a fourth direction E4 orthogonal to the axis Y.
  • This fourth direction E4 intersects the finger 120 and in particular passes through the center of the finger 120.
  • the fourth direction E4 is non-intersecting to the Y axis when the lever 22 is in its neutral position.
  • This angle is divided into two equal halves by a bisector H.
  • this bisector H is, as shown, secant to the axis Y when the lever 22 is in its neutral position.
  • the bisector H is typically confused with the bisector G.
  • the elastic member 130 is able to oppose a rimpedement of the first and second free ends 134, 138.
  • the elastic member 130 is for example constituted, as shown, by a torsion spring wound around the finger 120.
  • the elastic member is constituted by a pair of leaf springs made integral with the finger 120 by the one of their ends, each leaf spring constituting one of the branches 132, 136 of the elastic member 130.
  • the elastic member 130 is interposed, in a transverse direction U orthogonal to the axis Y and to the bisector G of the angle between the first and second directions E1, E2, between a first 122 of stationary pins 122, 124 and a second 124 of said stationary pins 122, 124.
  • the stationary pins 122, 124 frame the elastic member 130 in the transverse direction U.
  • the proximal portion 144 of the first branch 132 of the elastic member 130 is in contact with the first stationary pin 122 and the proximal portion 136 of the second branch 134 of the elastic member 130 is in contact with the second pin stationary 124 when the lever 22 is in its neutral position.
  • each of these contacts is with support, that is to say that the proximal portion 144 of the first branch 132 of the elastic member 130 is supported against the first stationary pin 122 and the proximal portion 136 of the second branch 134 of the elastic member 130 bears against the second stationary pin 124 when the lever 22 is in its neutral position.
  • the elastic member 130 is pre-stressed between said stationary pins 122, 124.
  • the return device 56 exerts a significant counter-force from the first degrees of inclination of the lever 22 around the axis Y.
  • the elastic member 130 is also interposed, in said transverse direction U, between the first movable pins 126, 127 on the one hand and the second movable points 128, 129 on the other hand.
  • the movable pins 126, 127, 128, 129 frame the elastic member 130 in the transverse direction U.
  • the elastic member 130 is thus interposed, in the transverse direction U, between the first stationary pin 122 and the second mobile pins 128, 129 on the one hand, and between the second stationary pin 124 and the first mobile pins 126, 127 d 'somewhere else.
  • the movement of the second movable pins 128, 129 towards the first stationary pin 122 generated by this pivoting causes the first pins to move closer together.
  • the first proximal movable pin 126 is at a first proximal distance Ei from the first branch 132 of the elastic member 130
  • the first distal movable pin 127 is at a first distal distance ⁇ 5i from the first branch 132 of the elastic member 130
  • the second proximal movable pin 128 is at a second proximal distance E2 from the second branch 134 of the elastic member 130
  • the second distal movable pin 129 is at a second distal distance ⁇ 2 from the second branch 134 of the elastic member 130.
  • Each of said distances Ei, E 2 , ôi, ⁇ 2 is constituted by the minimum distance between the exterior surface of the movable pin, respectively 126, 127, 128 , 129, and the exterior surface of the branch, respectively 132, 134, of the elastic member 130.
  • the first proximal distance Ei is, as shown, substantially equal to the second proximal distance £2.
  • the first distal distance ⁇ 5i is preferably, as shown, substantially equal to the second distal distance ⁇ 2.
  • the first and second proximal distances £, £ are zero, that is to say that the first branch 132 of the elastic member 130 is flush with the first movable pin 126 and the second branch 134 of the member elastic 130 is flush with the second movable pin 128 when the lever 22 is in its neutral position.
  • the counter-force exerted by the return device 56 begins to increase from the first degrees of inclination of the lever 22 around the axis Y.
  • the first distal distance ⁇ 5i is, as shown, strictly greater than the first proximal distance £1.
  • the second distal distance ⁇ 2 is, as shown, strictly greater than the second proximal distance £2.
  • a third variant of the first return device 54 is presented in Figures 18 and 19. This third variant being very close to the first variant, the same reference signs are used as for the description of the latter for the elements common to the two variants .
  • this third variant only differs from the first variant by the following characteristics.
  • the movable pins 66, 68 are not at different distances from the axis the axis X and substantially equidistant from the finger 60 when the cradle 30 is in its neutral position.
  • the distances n, rz are therefore approximately equal to each other.
  • each movable pin 66, 68 has a bearing surface 150 against the first, respectively against the second branch 72, 76 of the elastic member 70 which is particular: this bearing surface 150 is in fact constituted by a surface cam 152.
  • This makes it possible to obtain a very complex force law for the return device 54, of the type “smooth law”, as visible in Figure 19.
  • the characteristics of the invention have been described here in different variants, the characteristics of these different variants can be freely combined with each other.
  • the characteristics of the first and second variants of the second return device 56 are freely applicable to the first return device 54, which has the characteristics of these variants in particular when the X axis constitutes the pitch axis.
  • the characteristics of the first, second and third variants of the first return device 54 are freely applicable to the second return device 56, which has the characteristics of these variants in particular when the Y axis constitutes the roll axis.
  • the fact of having a movable pin bearing surface constituted by a cam surface, as described in the third variant of the first return device 54 is freely applicable to all variants of return device 54, 56 described here.

Landscapes

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Abstract

Ce dispositif de pilotage comporte un joint mécanique (24) guidant un levier de commande (22) en rotation relativement à un bâti (20) selon deux liaisons pivot d'axes orthogonaux. Le joint mécanique (24) comprend, pour au moins une des liaisons pivot, un dispositif (54) de rappel d'une pièce mobile (52) dans une position neutre relativement à une pièce stationnaire (50). Ce dispositif de rappel (54) comprend au moins un organe élastique (70) comportant deux branches (72, 76) s'étendant chacune de manière orthogonale à l'axe (X) de la liaison pivot depuis un doigt (60) solidaire de l'une des pièces mobile (52) et stationnaire (50) jusqu'à une extrémité libre respective (74, 78). Le ou chaque organe élastique (70) est propre à s'opposer à un rapprochement des extrémités libres (74, 78). L'organe élastique (70) est interposé, suivant une direction transversale (T) orthogonale à la bissectrice (B) de l'angle entre les branches (72, 76), entre un pion stationnaire (62, 64) solidaire de la pièce stationnaire (50) et un pion mobile (66, 68) solidaire de la pièce mobile (52).

Description

DESCRIPTION
TITRE : DISPOSITIF DE PILOTAGE A RETOUR D’EFFORT PASSIF
DOMAINE DE L’INVENTION
La présente invention concerne un dispositif de pilotage, notamment destiné au pilotage d’un véhicule comprenant au moins une gouverne aérodynamique ou hydrodynamique tel qu’un aéronef ou un navire.
L’invention concerne plus particulièrement un dispositif de pilotage utilisé par le pilote dans le cockpit d’un aéronef, en particulier un « mini-manche » comprenant un retour d’effort intégré pour assister le pilote.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE
On connaît de nombreux dispositifs de pilotage servant à la conduite d’appareils, tels que des véhicules ou des robots, par des pilotes humains manoeuvrant au moins un organe de pilotage tel qu'un manche, une manette, un palonnier, une pédale, etc.
Ces dispositifs de pilotage connus comprennent notamment des dispositifs de pilotage de type « manche » (« joystick » en anglais) comportant un levier de commande monté rotatif relativement à un bâti selon un premier axe dit de roulis et un deuxième axe dit de tangage, ces deux axes étant orthogonaux l’un à l’autre. En fonction de la position de l’organe de pilotage selon ces deux axes, le manche transmet des commandes de déplacement à un appareil. De tels manches à balai équipent communément les aéronefs, mais aussi d’autres véhicules, notamment des véhicules comprenant au moins une gouverne aérodynamique ou hydrodynamique. Ils servent également au pilotage de robots à distance dans le cadre de la télé-opération.
Classiquement, un système de câbles assure une liaison entre le manche et les gouvernes de sorte que le pilote, en manoeuvrant le levier, transmet directement ses efforts aux gouvernes. Ce système de câbles est encore utilisé sur des avions « légers ». Sur des avions plus lourds, des dispositifs hydrauliques permettent d'assister le pilote.
Sur les modèles d’aéronef les plus récents, la commande des mouvements de l’aéronef est généralement électronique. Le dispositif de pilotage intégré dans le cockpit est alors le plus souvent constitué par un type particulier de manche : le « mini-manche » (« side stick » en anglais). Dans ce type de manche, la position du levier de commande selon les deux axes de roulis et de tangage est mesurée par des capteurs et traduite en commandes de déplacement. Ces commandes de déplacement sont ensuite envoyées à des actionneurs qui commandent le déplacement des parties mobiles de l’aéronef en fonction desdites commandes. Les mini-manches trouvent également une application dans les autres domaines d’application classiques du manche.
Un inconvénient des mini-manches est que, comme le levier n’est pas directement lié mécaniquement aux parties mobiles de l’aéronef, il n’y a pas de retour mécanique direct sur le levier. Le pilote est de ce fait privé de sensations de pilotage. Pour guider son pilotage, le pilote doit alors intégralement se fier aux systèmes de signalisation du cockpit. Cependant, ceux-ci peuvent être insuffisants pour provoquer une réaction suffisamment rapide du pilote au cours du vol.
Pour qu'une résistance variable s'oppose au déplacement du mini-manche actionné par le pilote, il est connu de munir ce dernier d'un système de retour d'effort, également appelé « retour haptique », simulant un effort de contre- réaction des gouvernes sur un manche « classique ». On cherche généralement à ce que la loi d’effort de ces systèmes, c’est-à-dire l’intensité du contre-effort produit en fonction de l’angle d’inclinaison du levier, soit : asymétrique pour l’axe de roulis, c’est-à-dire que la pente d’intensité du contre- effort doit varier selon que l’angle d’inclinaison du levier est positif ou négatif, ceci afin de compenser la différence de force du pilote entre la pronation et la supination, et variable pour l’axe de tangage, c’est-à-dire que la pente d’intensité du contre- effort doit varier lorsque le levier s’écarte de plus d’un certain angle de la position neutre.
On distingue deux grands types de systèmes de retour d’effort : les retours d’effort dits « passifs », tels que celui décrit dans le document FR 2 988 689 À1 , dans lesquels l’effort de contre- réaction est produit par des éléments passifs tels que des ressorts, et les retours d’effort dits « actifs », tels que celui décrit dans le document EP 3 011 815, dans lesquels l’effort de contre- réaction est produit par des éléments actifs tels que des actionneurs.
Ces systèmes de retour d’effort connus ne donnent cependant pas entière satisfaction.
Les retours d’effort passifs, tout d’abord, ont pour inconvénients de simuler généralement très mal l’effort de contre- réaction des gouvernes. La loi d’effort, est en effet le plus souvent très simpliste. On connaît donc très peu de retours d’effort passifs qui soient en mesure de produire une loi d’effort asymétrique ou variable, et ceux qui le sont sont généralement encombrants et complexes à mettre en oeuvre, souvent peu fiables, et nécessitent le plus souvent un réglage long, voire laborieux.
Quant aux systèmes de retour d’effort actifs, ils sont généralement coûteux. En outre ils sont vulnérables aux défaillances électriques.
EXPOSE DE L’INVENTION
Un objectif de l’invention est de proposer un dispositif de pilotage de type manche équipé d’un système de retour d’effort passif propre à produire une loi d’effort complexe. D’autres objectifs de l’invention sont que ce système de retour d’effort soit simple, peu onéreux, facile à mettre en oeuvre, fiable et aisément paramétrable.
À cet effet, l’invention a pour objet un dispositif de pilotage comportant un bâti, un levier de commande et un joint mécanique guidant le levier de commande en rotation relativement au bâti selon deux liaisons pivot d’axes orthogonaux, le joint mécanique comprenant, pour chacune desdites liaisons pivot, une pièce stationnaire relativement à l’axe de la liaison pivot et une pièce mobile conjointement avec le levier de commande autour de l’axe de la liaison pivot relativement à la pièce stationnaire, le joint mécanique comprenant en outre, pour au moins une des liaisons pivot, un dispositif de rappel de la pièce mobile dans une position prédéterminée, dite position neutre, relativement à la pièce stationnaire, dans lequel ledit dispositif de rappel comprend au moins un organe élastique comportant une première branche s’étendant suivant une première direction orthogonale à l’axe de la liaison pivot depuis un doigt solidaire de l’une des pièces mobile et stationnaire jusqu’à une première extrémité libre et une deuxième branche s’étendant suivant une deuxième direction orthogonale à l’axe de la liaison pivot depuis ledit doigt jusqu’à une deuxième extrémité libre, le ou chaque organe élastique étant propre à s’opposer à un rapprochement de la première extrémité libre vis-à-vis de la deuxième extrémité libre, l’organe élastique étant interposé, suivant une direction transversale orthogonale à la bissectrice de l’angle entre la première direction et la deuxième direction, entre un pion stationnaire solidaire de la pièce stationnaire et un pion mobile solidaire de la pièce mobile.
Selon des modes de réalisation particuliers de l’invention, le dispositif de pilotage présente également une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute(s) combinaison(s) : l’organe élastique est interposé, suivant la direction transversale, entre un premier pion stationnaire solidaire de la pièce stationnaire et un deuxième pion stationnaire solidaire de la pièce stationnaire ; la première branche est en appui contre le premier pion stationnaire et la deuxième branche est en appui contre le deuxième pion stationnaire lorsque la pièce mobile est dans sa position neutre, l’organe élastique étant précontraint entre ledit premier pion stationnaire et ledit deuxième pion stationnaire ; l’organe élastique est interposé, suivant la direction transversale, entre un premier pion mobile solidaire de la pièce mobile et un deuxième pion mobile solidaire de la pièce mobile ; lorsque la pièce mobile est dans sa position neutre, une première distance entre le premier pion mobile et la première branche est sensiblement égale à une deuxième distance entre le deuxième pion mobile et la deuxième branche ; une première distance entre le premier pion mobile et le doigt est strictement inférieure ou égale à une deuxième distance entre le deuxième pion mobile et le doigt ; l’organe élastique est interposé, suivant la direction transversale, entre, d’une part, une pluralité de pions mobiles solidaires de la pièce mobile et, d’autre part, au moins un pion stationnaire solidaire de la pièce stationnaire, les pions mobiles étant alignés suivant une droite sécante à l’axe de la liaison pivot et comprenant un pion mobile proximal, proche du doigt, et un pion mobile distal, distant du doigt, la première branche comprenant une portion rectiligne, apte à venir en appui contre lesdits pions mobiles et s’étendant suivant une direction non sécante à l’axe de la liaison pivot lorsque la pièce mobile est dans sa position neutre, ladite portion étant plus proche du pion mobile proximal que du pion mobile distal lorsque la pièce mobile est dans sa position neutre, le doigt étant solidaire de la pièce stationnaire ; le dispositif de rappel comprend une pluralité d’organes élastiques ; les organes élastiques comprennent un organe élastique primaire interposé, suivant la direction transversale, entre un premier pion mobile primaire solidaire de la pièce mobile et un deuxième pion mobile primaire solidaire de la pièce mobile, et un organe élastique secondaire interposé, suivant la direction transversale, entre un premier pion mobile secondaire solidaire de la pièce mobile et un deuxième pion mobile secondaire solidaire de la pièce mobile, une première distance primaire entre le premier pion mobile primaire et la première branche de l’organe élastique primaire et/ou une deuxième distance primaire entre le deuxième pion mobile primaire et la deuxième branche de l’organe élastique primaire étant différente(s) d’une première distance secondaire entre le premier pion mobile secondaire et la première branche de l’organe élastique secondaire et d’une deuxième distance secondaire entre le deuxième pion mobile secondaire et la deuxième branche de l’organe élastique secondaire ; les organes élastiques ont des raideurs différentes ; le ou chaque pion mobile présente une surface d’appui contre la première ou la deuxième branche de l’organe élastique, ladite surface d’appui étant constituée par une surface de came ; le doigt est solidaire de la pièce mobile ; le doigt est solidaire de la pièce stationnaire ; le doigt est à distance de l’axe de la liaison pivot ; le ou chaque organe élastique est constitué par un ressort de torsion enroulé autour du doigt ; le joint mécanique comprend un berceau, monté mobile en rotation relativement au bâti selon une première liaison pivot autour d’un premier axe, et une platine, solidaire du levier de commande, montée mobile en rotation relativement au berceau selon une deuxième liaison pivot autour d’un deuxième axe, orthogonal au premier axe ; les premier et deuxième axes sont sécants ; la pièce mobile est constituée par le berceau, la pièce stationnaire étant constituée par le bâti ; et la pièce mobile est constituée par la platine, la pièce stationnaire étant constituée par le berceau.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés, dans lesquels : la Figure 1 est un schéma d’un exemple de système de pilotage d’un aéronef, la Figure 2 est une vue en perspective d’un dispositif de pilotage équipant le système de pilotage de la Figure 1 selon un exemple de réalisation de l’invention, la Figure 3 est une vue en coupe transversale du dispositif de pilotage de la Figure 2 selon un premier plan marqué II I -I II sur la Figure 2, sur laquelle est visible une première variante d’un premier dispositif de rappel, les Figures 4 et 5 sont des schémas de principe expliquant le fonctionnement de ladite première variante du premier dispositif de rappel, la Figure 6 est un graphique illustrant une loi d’effort de la première variante du premier dispositif de rappel, la Figure 7 est une vue en coupe longitudinale du dispositif de pilotage de la Figure 2 selon un deuxième plan marqué VII-VII sur la Figure 2, sur laquelle est visible une première variante d’un deuxième dispositif de rappel, les Figures 8 et 9 sont des schémas de principe expliquant le fonctionnement de ladite première variante du deuxième dispositif de rappel, la Figure 10 est un graphique illustrant une loi d’effort de la première variante du deuxième dispositif de rappel, la Figure 11 est un schéma d’une deuxième variante du premier dispositif de rappel, les Figures 12 et 13 sont des schémas de principe expliquant le fonctionnement de ladite deuxième variante du premier dispositif de rappel, la Figure 14 est un graphique illustrant une loi d’effort de la deuxième variante du premier dispositif de rappel, la Figure 15 est un schéma d’une deuxième variante du deuxième dispositif de rappel, la Figure 16 est un schéma de principe expliquant le fonctionnement de ladite deuxième variante du deuxième dispositif de rappel, la Figure 17 est un graphique illustrant une loi d’effort de la deuxième variante du deuxième dispositif de rappel, la Figure 18 est un schéma d’une troisième variante du premier dispositif de rappel, et la Figure 19 est un graphique illustrant une loi d’effort de la troisième variante du premier dispositif de rappel.
DESCRIPTION DETAILLEE D’UN EXEMPLE DE REALISATION
Le système de pilotage 10 représenté sur la Figure 1 est configuré pour permettre le pilotage d’un véhicule, en particulier un aéronef, par un pilote humain. A cet effet, le système de pilotage 10 comprend un dispositif de pilotage 12 propre à être manoeuvré par le pilote, au moins un actionneur 14, typiquement un actionneur électrique, propre à déplacer un organe mobile (non représenté), typiquement une gouverne, du véhicule, et une unité de commande 16 configurée pour commander le ou chaque actionneur 14 en fonction des actions du pilote sur le dispositif de pilotage 12, l’unité de commande 16 étant typiquement constituée par une unité de commande de vol (mieux connue sous l’abréviation FCS de l’anglais « Flight Control System »).
En particulier, le dispositif de pilotage 12 comprend un bâti 20, typiquement solidaire d’un plancher d’aéronef (non représenté), un levier de commande 22 préhensible par un pilote humain et un joint mécanique 24, le joint mécanique 24 guidant le levier de commande 22 en rotation relativement au bâti 20 selon une première liaison pivot 26a (Figure 2) d’axe X, et selon une deuxième liaison pivot 26b (Figure 2) d’axe Y, lesdits axes X, Y étant orthogonaux et sécants. Le dispositif de pilotage 12 comprend également un premier capteur de position 28a associé à l’axe X et un deuxième capteur de position 28b associé à l’axe Y, chacun étant configuré pour communiquer à l’unité de commande 16 un signal électronique représentatif de la position du levier 22 relativement à l’axe X, Y auquel il est associé. Optionnellement, les capteurs 26, 28 sont également configurés pour communiquer des signaux électroniques représentatifs de la vitesse du levier 22 selon les axes X, Y. L’unité de commande 16 est configurée pour traduire ces informations de position et, le cas échéant, de vitesse du levier 22 par rapport aux axes X, Y en signaux de commande du ou de chaque actionneur 14.
L’axe X est de préférence un axe de roulis, c’est-à-dire que la position du levier 22 autour de cet axe est interprétée par l’unité de commande 16 pour contrôler le roulis de l’aéronef. L’axe Y est de préférence un axe de tangage, c’est-à-dire que la position du levier 22 autour de cet axe est interprétée par l’unité de commande 16 pour contrôler le tangage de l’aéronef. En variante, les fonctions des axes X et Y sont interchangées, l’axe X étant un axe de tangage et l’axe Y un axe de roulis. En variante encore, la position du levier autour des axes X et Y est interprétée de tout autre façon par l’unité de commande 16. Par exemple, la position du levier 22 autour de l’axe X peut être interprétée par l’unité de commande 16 pour contrôler une orientation droite/gauche du véhicule et la position du levier autour de l’axe Y peut être interprétée par l’unité de commande 16 pour contrôler une marche avant et/ou une marche arrière du véhicule.
Le dispositif de pilotage 12 est présenté plus en détails sur la Figure 2, sous la forme d’un mini-manche de pilotage d’aéronef. Dans cet exemple de réalisation, le joint mécanique 24 comprend un berceau 30 interposé cinématiquement entre le bâti 20 et le levier 22, c’est-à-dire que la chaîne cinématique reliant le bâti 20 au levier 22 comprend une première liaison cinématique entre le bâti 20 et le berceau 30 et une deuxième liaison cinématique entre le levier 22 et le berceau 30. Le berceau 30 est ici constitué par un cadre rectangulaire.
La première liaison cinématique est ici constituée par la première liaison pivot 26a, c’est-à-dire que le berceau 30 est monté rotatif relativement au bâti 20 autour de l’axe X par l’intermédiaire de la première liaison pivot 26a. Cette première liaison pivot 26a est ici matérialisée par deux paliers 32 ménagés dans des faces longitudinales 34, 36 opposées du berceau 30 et dans chacun desquels est logé un arbre 38 solidaire du bâti 20. La deuxième liaison cinématique est ici constituée par la deuxième liaison pivot 26b, c’est-à-dire que le levier 22 est monté rotatif relativement au berceau 30 autour de l’axe Y par l’intermédiaire de la deuxième liaison pivot 26b. Cette deuxième liaison pivot 26b est ici matérialisée par deux paliers 42 (dont un seul est visible sur la Figure 2) ménagés dans des faces latérales 44, 46 opposées du berceau 30 et dans chacun desquels est logé un arbre 48 solidaire d’une platine 49 elle-même solidaire du levier 22. On notera que l’axe Y est ainsi lié au berceau 30, de sorte qu’un pivotement du berceau 30 autour de l’axe X fait pivoter l’axe Y autour de l’axe X.
Le berceau 30 est adapté pour pivoter autour de l'axe X de part et d'autre d'une position, dite position neutre du berceau, dans laquelle le plan du berceau 30, défini par les deux axes X et Y, est sensiblement parallèle à la base du bâti 20. La course angulaire du berceau 30 de chaque côté de cette position neutre est de préférence d'environ 60° .
Le levier 22 est adapté pour pivoter autour de l'axe Y de part et d'autre d'une position, dite position neutre du levier, dans laquelle l’axe d’élongation du levier 22 est sensiblement orthogonal au plan du berceau 30. La course angulaire du levier 22 de chaque côté de cette position neutre est de préférence d'environ 60° .
Le joint mécanique 24 comprend ainsi, pour chacune des liaisons pivot 26a, 26b, une pièce 50 stationnaire relativement à l’axe X ou Y de la liaison pivot 26a, 26b lorsque le levier de commande 22 est pivoté relativement au bâti 20 autour de l’axe X ou Y de la liaison pivot 26a, 26b, et une pièce 52 mobile conjointement avec le levier de commande 22 autour de l’axe X ou Y de la liaison pivot 26a, 26b relativement à la pièce stationnaire 50. Dans le cas de la première liaison pivot 26a, la pièce stationnaire 50 est constituée par le bâti 20, la pièce mobile 52 étant constituée par le berceau 30. Dans le cas de la deuxième liaison pivot 26b, la pièce stationnaire 50 est constituée par le berceau 30, la pièce mobile 52 étant constituée par la platine 49.
Le joint mécanique 24 comprend également, pour chacune des liaisons pivot 26a, 26b, un dispositif 54, 56 de rappel de la pièce mobile 52 dans sa position neutre relativement à la pièce stationnaire 50. S’agissant de la première liaison pivot 26a, ce dispositif de rappel est constitué par un premier dispositif de rappel 54 (Figure 3). S’agissant de la deuxième liaison pivot 26b, ce dispositif de rappel est constitué par un deuxième dispositif de rappel 56 (Figure 7).
Première variante du premier dispositif de rappel 54
Une première variante du dispositif de rappel 54 est présentée sur les Figures 3 à 5.
En référence à la Figure 3, le premier dispositif de rappel 54 comprend, selon cette première variante, un doigt 60 solidaire du berceau 30, ce doigt 60 faisant saillie depuis une face du berceau 30, parallèlement à l’axe X, vers le bâti 50. Le doigt 60 est ici excentré, c’est-à-dire qu’il est à distance de l’axe X.
Le premier dispositif de rappel 54 comprend également deux pions stationnaires 62, 64 chacun solidaire du bâti 50 et faisant saillie depuis une face du bâti 50, parallèlement à l’axe X, vers le berceau 30, et deux pions mobiles 66, 68 chacun solidaire du berceau 30 et faisant saillie depuis une face du berceau 30, parallèlement à l’axe X, vers le bâti 50.
Ici, les pions stationnaires 62, 64 sont sensiblement équidistants de l’axe X. De plus, les pions stationnaires 62, 64 sont sensiblement équidistants du doigt 60 lorsque le berceau 30 est dans sa position neutre.
Par ailleurs, les pions mobiles 66, 68 sont à des distances différentes de l’axe X et à des distances différentes du doigt 60 lorsque le berceau 30 est dans sa position neutre. Par exemple, le premier pion mobile 66 est, comme représenté, à une première distance n du doigt 60 strictement inférieure à une deuxième distance rz entre le deuxième pion mobile 68 et le doigt 60. Chacune desdites distances n, rz est mesurée entre le centre du doigt 60 et le centre du pion mobile, respectivement 66, 68, dans un plan orthogonal à l’axe X, lorsque le berceau 30 est dans sa position neutre.
Optionnellement, au moins une partie des pions 62, 64, 66, 68 comprend un corps (non représenté) et un galet (non représenté) monté rotatif relativement audit corps autour d’un axe parallèle à l’axe X centré sur ledit corps.
Dans l’exemple représenté, les pions 62, 64, 66, 68 sont d’un côté de l’axe X, le doigt 60 étant de l’autre côté. En d’autres termes, il existe un plan contenant l’axe X divisant l’espace en deux moitiés, les pions 62, 64, 66, 68 étant contenus dans une première de ces moitiés et le doigt 60 étant contenu dans la deuxième moitié. Cet agencement permet une bonne compacité du dispositif de rappel 54.
Le premier dispositif de rappel 54 comprend également un organe élastique 70 en forme de V comportant une première branche 72 rectiligne s’étendant suivant une première direction D1 orthogonale à l’axe X depuis le doigt 60 jusqu’à une première extrémité libre 74 et une deuxième branche 76 rectiligne s’étendant suivant une deuxième direction D2 orthogonale à l’axe X depuis le doigt 60 jusqu’à une deuxième extrémité libre 78. Ces directions D1 , D2 forment un angle (non référencé). Cet angle est divisé en deux moitiés égales par une bissectrice B. Avantageusement, cette bissectrice B est, comme représenté, sécante à l’axe X lorsque le berceau 30 est dans sa position neutre.
L’organe élastique 70 est propre à s’opposer à un rapprochement des première et deuxième extrémités libres 74, 78.
L’organe élastique 70 est par exemple constitué, comme représenté, par un ressort de torsion enroulé autour du doigt 60. En variante (non représentée), l’organe élastique est constitué par un couple de ressorts lames rendus solidaires du doigt 60 par l’une de leurs extrémités, chaque ressort lame constituant l’une des branche 72, 76 de l’organe élastique 70.
L’organe élastique 70 est interposé, suivant une direction transversale T orthogonale à l’axe X et à la bissectrice B de l’angle entre les premières et deuxième directions D1 , D2, entre un premier 62 des pions stationnaires 62, 64 et un deuxième 64 desdits pions stationnaires 62, 64. En d’autres termes, les pions stationnaires 62, 64 encadrent l’organe élastique 70 suivant la direction transversale T.
En particulier, la première branche 72 de l’organe élastique 70 est en contact avec le premier pion stationnaire 62 et la deuxième branche 74 de l’organe élastique 70 est en contact avec le deuxième pion stationnaire 64 lorsque le berceau 30 est dans sa position neutre. De préférence, chacun de ces contacts est avec appui, c’est-à-dire que la première branche 72 de l’organe élastique 70 est en appui contre le premier pion stationnaire 62 et la deuxième branche 74 de l’organe élastique 70 est en appui contre le deuxième pion stationnaire 64 lorsque le berceau 30 est dans sa position neutre. À cet effet, l’organe élastique 70 est précontraint entre lesdits pions stationnaires 62, 64. Ainsi, le dispositif de rappel 54 exerce un contre-effort sensible dès les premiers degrés d’inclinaison du levier autour de l’axe X.
L’organe élastique 70 est également interposé, suivant ladite direction transversale T, entre un premier 66 des pions mobiles 66, 68 et un deuxième 68 desdits pions mobiles 66, 68. En d’autres termes, les pions mobiles 66, 68 encadrent l’organe élastique 70 suivant la direction transversale T.
Lorsque le berceau 30 est dans sa position neutre, comme représenté sur la Figure 3, une première distance di entre le premier pion mobile 66 et la première branche 72 de l’organe élastique 70 est sensiblement égale à une deuxième distance dz entre le deuxième pion mobile 68 et la deuxième branche 74 de l’organe élastique 70. Chacune desdites distances di, d2 est constituée par le minimum de distance entre la surface extérieure du pion mobile, respectivement 66, 68, et la surface extérieure de la branche, respectivement 72, 74, de l’organe élastique 70.
En particulier, ces première et deuxième distances di, d2 sont nulles, c’est-à-dire que la première branche 72 de l’organe élastique 70 affleure le premier pion mobile 66 et la deuxième branche 74 de l’organe élastique 70 affleure le deuxième pion mobile 68 lorsque le berceau 30 est dans sa position neutre.
L’organe élastique 70 est ainsi interposé, suivant la direction transversale T, entre le premier pion stationnaire 62 et le deuxième pion mobile 68 d’une part, et entre le deuxième pion stationnaire 64 et le premier pion mobile 66 d’autre part. Ainsi, lorsque le berceau 30 est pivoté dans un premier sens autour de l’axe X, comme représenté sur la Figure 4, le déplacement du deuxième pion mobile 68 vers le premier pion stationnaire 62 engendré par ce pivotement entraîne un rapprochement des première et deuxième extrémités libres 74, 78 des branches 72, 76 de l’organe élastique 70, rapprochement auquel s’oppose l’organe élastique 70, exerçant ainsi un contre-effort sur le berceau 30 et, par ce biais, sur le levier 22. De même, lorsque le berceau 30 est pivoté dans un deuxième sens opposé au premier sens autour de l’axe X, comme représenté sur la Figure 5, le déplacement du premier pion mobile 66 vers le deuxième pion stationnaire 64 engendré par ce pivotement entraîne un rapprochement des première et deuxième extrémités libres 74, 78 des branches 72, 76 de l’organe élastique 70, rapprochement auquel s’oppose l’organe élastique 70, exerçant ainsi un contre-effort sur le berceau 30 et, par ce biais, sur le levier 22.
Dans la mesure où l’organe élastique 70 est précontraint entre les pions stationnaires 62, 64, le contre-effort exercé par le dispositif de rappel 54 est sensible dès les premiers degrés d’inclinaison du levier autour de l’axe X.
Par ailleurs, puisque les pions mobiles 66, 68 sont chacun à une distance nulle d’une branche 72, 76 de l’organe élastique 70, l’organe élastique 70 se retrouve comprimé dès les premiers degrés d’inclinaison du berceau 30 autour de l’axe X, de sorte que le contre-effort exercé par le dispositif de rappel 54 commence à augmenter dès les premiers degrés d’inclinaison du berceau 30 autour de l’axe X.
Enfin, puisque le premier pion mobile 66 est à une moindre distance du doigt 60 que le deuxième pion mobile 68, le couple qu’exerce l’organe élastique 70 sur le premier pion mobile 66 lorsque le berceau 30 est pivoté d’un angle 0 autour de l’axe X dans le deuxième sens est inférieur au couple exercé sur le deuxième pion mobile 68 lorsque le berceau 30 est pivoté du même angle 0 autour de l’axe X dans le premier sens. Cela permet d’avoir une loi d’effort asymétrique relativement à la position neutre du berceau 30, comme visible sur la Figure 6. Il est ainsi possible d’ajuster la loi d’effort du dispositif de rappel 54 de manière à compenser la différence de force du pilote entre la pronation et la supination.
On notera que cette première variante du dispositif de rappel 54 implique que l’effort initial nécessaire au pivotement du berceau 30 autour de l’axe X (et donc à l’inclinaison du levier selon l’axe X) est différent selon le sens de pivotement / inclinaison.
Première variante du deuxième dispositif de rappel 56
Une première variante du deuxième dispositif de rappel 56 est présentée sur les Figures 7 à 10.
En référence à la Figure 7, le deuxième dispositif de rappel 56 comprend, selon cette première variante, un doigt primaire 80 et un doigt secondaire 81 solidaires du berceau 30, chaque doigt 80, 81 faisant saillie depuis une face du berceau 30, parallèlement à l’axe Y, vers la platine 49. Chaque doigt 80, 81 est ici excentré, c’est-à-dire qu’il est à distance de l’axe Y.
Les doigts 80, 81 sont de préférence, comme représenté, sensiblement équidistants de l’axe Y.
Le deuxième dispositif de rappel 56 comprend également quatre pions stationnaires 82, 83, 84, 85 chacun solidaire du berceau 30 et faisant saillie depuis une face du berceau 30, parallèlement à l’axe Y, vers la platine 49, et quatre pions mobiles 86, 87, 88, 89 chacun solidaire de la platine 49 et faisant saillie depuis une face de la platine 49, parallèlement à l’axe Y, vers le berceau 30. Les pions stationnaires 82, 83, 84, 85 comprennent des pions stationnaires primaires 82, 83 et des pions stationnaires secondaires 84, 85. De même, les pions mobiles 86, 87, 88, 89 comprennent des pions mobiles primaires 86, 87 et des pions mobiles secondaires 88, 89.
Ici, les pions stationnaires primaires 82, 83 sont sensiblement équidistants de l’axe Y et sont sensiblement à équidistance du doigt primaire 80. De même, les pions stationnaires secondaires 84, 85 sont sensiblement équidistants de l’axe Y et sont sensiblement à équidistance du doigt secondaire 81. En particulier, les pions stationnaires 82, 83, 84, 85 sont tous sensiblement équidistants de l’axe Y.
Par ailleurs, les pions mobiles primaires 86, 87 sont ici sensiblement équidistants de l’axe Y et sont sensiblement à équidistance du doigt primaire 80 lorsque le levier 22 est en position neutre. De même, les pions mobiles secondaires 88, 89 sont sensiblement équidistants de l’axe Y et sont sensiblement à équidistance du doigt secondaire 81 lorsque le levier 22 est en position neutre. En particulier, les pions mobiles 86, 87, 88, 89 sont tous sensiblement équidistants de l’axe Y.
Dans l’exemple représenté, les pions primaires 82, 83, 86, 87 sont d’un côté de l’axe Y, le doigt primaire 80 étant de l’autre côté. En d’autres termes, il existe un plan contenant l’axe Y divisant l’espace en deux moitiés, les pions primaires 82, 83, 86, 87 étant contenus dans une première de ces moitiés et le doigt primaire 80 étant contenu dans la deuxième moitié. De même, les pions secondaires 84, 85, 88, 89 sont d’un côté de l’axe Y, le doigt secondaire 81 étant de l’autre côté. En d’autres termes, il existe un plan contenant l’axe Y divisant l’espace en deux moitiés, les pions secondaires 84, 85, 88, 89 étant contenus dans une première de ces moitiés et le doigt secondaire 81 étant contenu dans la deuxième moitié. Cet agencement permet une bonne compacité du dispositif de rappel 56.
Dans l’exemple représenté, les pions primaires 82, 83, 86, 87 sont du même côté de l’axe Y que le doigt secondaire 81 , et les pions secondaires 84, 85, 88, 89 sont du même côté de l’axe Y que le doigt primaire 80. Le deuxième dispositif de rappel 56 comprend également une pluralité d’organes élastiques 90, 91 chacun en forme de V. Ces organes élastiques 90, 91 sont ici au nombre de deux et comprennent un organe élastique primaire 90 et un organe élastique secondaire 91 . En variante (non représentée), le nombre d’organes élastiques 90, 91 est égal à trois au plus.
L’organe élastique primaire 90 comprend une première branche 92 s’étendant suivant une première direction L11 orthogonale à l’axe Y depuis le doigt primaire 80 jusqu’à une première extrémité libre 93 et une deuxième branche 94 s’étendant suivant une deuxième direction L12 orthogonale à l’axe Y depuis le doigt primaire 80 jusqu’à une deuxième extrémité libre 95. Ces directions L11 , L12 forment un angle (non référencé). Cet angle est divisé en deux moitiés égales par une bissectrice K1 . Avantageusement, cette bissectrice K1 est, comme représenté, sécante à l’axe Y lorsque le levier 22 est dans sa position neutre.
L’organe élastique secondaire 91 comprend une première branche 96 rectiligne s’étendant suivant une première direction L21 orthogonale à l’axe Y depuis le doigt secondaire 81 jusqu’à une première extrémité libre 97 et une deuxième branche 98 rectiligne s’étendant suivant une deuxième direction L22 orthogonale à l’axe Y depuis le doigt secondaire 81 jusqu’à une deuxième extrémité libre 99. Ces directions L21 , L22 forment un angle (non référencé). Cet angle est divisé en deux moitiés égales par une bissectrice K2. Avantageusement, cette bissectrice K2 est, comme représenté, sécante à l’axe Y lorsque le levier 22 est dans sa position neutre. Préférentiellement, la bissectrice K2 est, comme représenté, confondue avec la bissectrice K1.
Chacun desdits organes élastiques 90, 91 est propre à s’opposer à un rapprochement de ses première et deuxième extrémités libres 93, 95, 97, 99.
Chaque organe élastique 90, 91 est par exemple constitué, comme représenté, par un ressort de torsion enroulé autour du doigt primaire 80 ou secondaire 81 . En variante (non représentée), au moins un de ces organes élastiques 90, 91 est constitué par un couple de ressorts lames rendus solidaires du doigt 80, respectivement 81 , par l’une de leurs extrémités, chaque ressort lame constituant l’une des branches 92, 94, respectivement 96, 98, de l’organe élastique 90, respectivement 91.
L’organe élastique primaire 90 est interposé, suivant une direction transversale Q1 orthogonale à l’axe Y et à la bissectrice K1 de l’angle entre les première et deuxième directions L11 , L12, entre un premier 82 des pions stationnaires primaires 82, 83 et un deuxième 83 desdits pions stationnaires primaires 82, 83. En d’autres termes, les pions stationnaires primaires 82, 83 encadrent l’organe élastique primaire 90 suivant la direction transversale Q1 .
De même, l’organe élastique secondaire 91 est interposé, suivant une direction transversale Q2 orthogonale à l’axe Y et à la bissectrice K2 de l’angle entre les première et deuxième directions L21 , L22, entre un premier 84 des pions stationnaires secondaires 84, 85 et un deuxième 85 desdits pions stationnaires secondaires 84, 85. En d’autres termes, les pions stationnaires secondaires 84, 85 encadrent l’organe élastique secondaire 91 suivant la direction transversale Q2.
En particulier, la première branche 92 de l’organe élastique primaire 90 est en contact avec le premier pion stationnaire primaire 82 et la deuxième branche 94 de l’organe élastique primaire 90 est en contact avec le deuxième pion stationnaire primaire 83 lorsque le levier 22 est dans sa position neutre. De même, la première branche 96 de l’organe élastique secondaire 91 est en contact avec le premier pion stationnaire secondaire 84 et la deuxième branche 98 de l’organe élastique secondaire 91 est en contact avec le deuxième pion stationnaire secondaire 85 lorsque le levier 22 est dans sa position neutre. De préférence, les contacts des branches 92, 94 de l’organe élastique primaire 90 avec les pions stationnaires primaires 82, 83 et/ou les contacts des branches 96, 98 de l’organe élastique secondaire 91 avec les pions stationnaires secondaires 84, 85 sont des contacts avec appui, c’est-à-dire que les branches 92, 94 de l’organe élastique primaire 90 sont en appui contre les pions stationnaires primaires 82, 83 et/ou les branches 96, 98 de l’organe élastique secondaire 91 sont en appui contre les pions stationnaires secondaires 84, 85 lorsque le levier 22 est dans sa position neutre. À cet effet, l’organe élastique primaire 90 est précontraint entre lesdits pions stationnaires primaires 82, 83 et/ou l’organe élastique secondaire 91 est précontraint entre lesdits pions stationnaires secondaires 84, 85.
L’organe élastique primaire 90 est également interposé, suivant ladite direction transversale Q1 , entre un premier 86 des pions mobiles primaires 86, 87 et un deuxième 87 desdits pions mobiles primaires 86, 87. En d’autres termes, les pions mobiles primaires 86, 87 encadrent l’organe élastique primaire 90 suivant la direction transversale Q1.
Lorsque le manche 22 est dans sa position neutre, comme représenté sur la Figure 7, le premier pion mobile primaire 86 est à une première distance primaire ai de la première branche 92 de l’organe élastique 90 et le deuxième pion mobile primaire 87 est à une deuxième distance primaire a2 de la deuxième branche 94 de l’organe élastique 90. Chacune de ces distances ai, a2 est constituée par le minimum de distance entre la surface extérieure du pion mobile primaire, respectivement 86, 87, et la surface extérieure de la branche, respectivement 92, 94, de l’organe élastique 90. Avantageusement, lesdites première distance primaire ai et deuxième distance primaire a2 sont sensiblement égales l’une à l’autre. En variante (non représentée), les première et deuxième distances primaires ai, a2 sont différentes l’une de l’autre.
Préférentiellement, les première et deuxième distances primaires ai, a2 sont, comme représentées, nulles, c’est-à-dire que la première branche 92 de l’organe élastique 90 affleure le premier pion mobile primaire 86 et la deuxième branche 93 de l’organe élastique 90 affleure le deuxième pion mobile primaire 87 lorsque le levier 22 est dans sa position neutre.
De même, l’organe élastique secondaire 91 est également interposé, suivant ladite direction transversale Q2, entre un premier 88 des pions mobiles secondaires 88, 89 et un deuxième 89 desdits pions mobiles secondaires 88, 89. En d’autres termes, les pions mobiles secondaires 88, 89 encadrent l’organe élastique secondaire 91 suivant la direction transversale Q2.
Lorsque le manche 22 est dans sa position neutre, comme représenté sur la Figure 7, le premier pion mobile secondaire 88 est à une première distance secondaire bi de la première branche 96 de l’organe élastique 91 et le deuxième pion mobile secondaire 89 est à une deuxième distance secondaire b2 de la deuxième branche 98 de l’organe élastique 91 . Chacune de ces distances bi, b2 est constituée par le minimum de distance entre la surface extérieure du pion mobile secondaire, respectivement 88, 89, et la surface extérieure de la branche, respectivement 96, 98, de l’organe élastique 91. Avantageusement, lesdites première distance secondaire bi et deuxième distance secondaire b2 sont sensiblement égales l’une à l’autre. En variante (non représentée), les première et deuxième distances secondaires bi, b2 sont différentes l’une de l’autre.
Avantageusement, les première et deuxième distances secondaires bi, b2 sont, comme représentées, strictement supérieures aux première et deuxième distances primaires a-i, a2.
L’organe élastique primaire 90 est ainsi interposé, suivant la direction transversale Q1 , entre le premier pion stationnaire primaire 82 et le deuxième pion mobile primaire 87 d’une part, et entre le deuxième pion stationnaire primaire 83 et le premier pion mobile primaire 86 d’autre part. De même, l’organe élastique secondaire 91 est ainsi interposé, suivant la direction transversale Q2, entre le premier pion stationnaire secondaire 84 et le deuxième pion mobile secondaire 89 d’une part, et entre le deuxième pion stationnaire secondaire 85 et le premier pion mobile secondaire 88 d’autre part.
Ainsi, lorsque le levier 22 est pivoté dans un premier sens autour de l’axe Y, comme représenté sur la Figure 8, le déplacement du deuxième pion mobile primaire 87 vers le premier pion stationnaire primaire 82 et le déplacement du deuxième pion mobile secondaire 89 vers le premier pion stationnaire secondaire 84 engendrés par ce pivotement entraînent un rapprochement des première et deuxième extrémités libres 93, 95 des branches 92, 94 de l’organe élastique primaire 90 et un rapprochement des première et deuxième extrémités libres 97, 99 des branches 96, 98 de l’organe élastique secondaire 91 , rapprochements auxquels s’opposent les organes élastiques 90, 91 , exerçant ainsi un contre- effort sur le levier 22. De même, lorsque le levier 22 est pivoté dans un deuxième sens opposé au premier sens autour de l’axe Y, comme représenté sur la Figure 9, le déplacement du premier pion mobile primaire 86 vers le deuxième pion stationnaire primaire 83 et le déplacement du premier pion mobile secondaire 88 vers le deuxième pion stationnaire secondaire 85 engendrés par ce pivotement entraînent un rapprochement des première et deuxième extrémités libres 93, 95 des branches 92, 94 de l’organe élastique primaire 90 et un rapprochement des première et deuxième extrémités libres 97, 99 des branches 96, 98 de l’organe élastique secondaire 91 , rapprochements auxquels s’opposent les organes élastiques 90, 91 , exerçant ainsi un contre-effort sur le levier 22.
Grâce à l’agencement des pions primaires 82, 83, 86, 87 et secondaires 84, 85, 88, 89 relativement respectivement au doigt primaire 80 et au doigt secondaire 81 , le contre- effort des organes élastiques 90, 91 est symétrique relativement à la position neutre, c’est- à-dire que, à angle d’inclinaison égal, le contre-effort exercé est le même que cette inclinaison soit observée dans le premier sens ou dans le deuxième sens.
Par ailleurs, l’organe élastique primaire 90 étant précontraint entre les pions stationnaires primaires 82, 83 et/ou l’organe élastique secondaire 91 étant précontraint entre les pions stationnaires secondaires 84, 85, le dispositif de rappel 56 exerce un contre- effort sensible dès les premiers degrés d’inclinaison du levier 22 autour de l’axe Y.
En outre, la première branche 92 de l’organe élastique 90 affleurant le premier pion mobile primaire 86 et la deuxième branche 93 de l’organe élastique 90 affleurant le deuxième pion mobile primaire 87 lorsque le levier 22 est dans sa position neutre, l’organe élastique 90 se retrouve comprimé dès les premiers degrés d’inclinaison du levier 22 autour de l’axe Y, de sorte que le contre-effort exercé par le dispositif de rappel 56 commence à augmenter dès les premiers degrés d’inclinaison du levier 22 autour de l’axe Y.
Enfin, puisque les première et deuxième distances secondaires bi, b2 sont strictement supérieures aux première et deuxième distances primaires ai, a2, les pions mobiles secondaires 88, 89 entrent en contact avec les branches 96, 98 de l’organe élastique secondaire 91 , lors du pivotement du levier 22 autour de l’axe Y, après que les pions mobiles primaires 86, 87 soient entrés en contact avec les branches 92, 94 de l’organe élastique primaire 90. La résistance de l’organe élastique secondaire 91 au pivotement du levier 22 ne commence donc à s’exercer qu’une fois que le levier 22 a atteint une inclinaison prédéterminée. Ainsi, le contre-effort exercé par le dispositif de rappel 56 se renforce à partir de ladite inclinaison prédéterminée. Cela permet d’avoir une loi d’effort dont la pente varie avec l’inclinaison, comme représenté sur la Figure 10.
On notera qu’il est également possible, avec cette variante, d’avoir une loi d’effort du dispositif de rappel 56 présentant plusieurs ruptures de pente. C’est en effet le cas lorsque le nombre d’organes élastiques est égal à trois ou plus. Il faut alors que le dispositif de rappel comprenne autant de doigts, de paires de pions stationnaires et de paires de pions mobiles que d’organes élastiques, chaque organe élastique étant associé à une paire de pions mobiles encadrant l’organe élastique et codistants des branches de l’organe élastique, chaque paire de pions mobiles étant à une distance des branches de l’organe élastique associé différente de la distance de chaque autre paire de pions mobiles aux branches de l’organe élastique associé.
Deuxième variante du premier dispositif de rappel 54
Une deuxième variante du premier dispositif de rappel 54 est présentée sur les Figures 11 à 14.
En référence à la Figure 11 , le premier dispositif de rappel 54 comprend, selon cette deuxième variante, un doigt primaire 100 et un doigt secondaire 101 solidaires du bâti 20, chaque doigt 100, 101 faisant saillie depuis une face du bâti 20, parallèlement à l’axe X, vers le berceau 30. Chaque doigt 100, 101 est ici excentré, c’est-à-dire qu’il est à distance de l’axe X.
Le premier dispositif de rappel 54 comprend également quatre pions stationnaires 102, 103, 104, 105 chacun solidaire du berceau 30 et faisant saillie depuis une face du bâti 20, parallèlement à l’axe X, vers le berceau 30, et deux pions mobiles 106, 108 chacun solidaire du berceau 30 et faisant saillie depuis une face du berceau 30, parallèlement à l’axe X, vers le bâti 20. Les pions stationnaires 102, 103, 104, 105 comprennent des pions stationnaires primaires 102, 103 et des pions stationnaires secondaires 104, 105. De même, les pions mobiles 106, 108 comprennent un pion mobile primaire 106 et un pion mobile secondaire 108.
Ici, les pions stationnaires primaires 102, 103 sont sensiblement équidistants de l’axe X et sont sensiblement à équidistance du doigt primaire 100. De même, les pions stationnaires secondaires 104, 105 sont sensiblement équidistants de l’axe X et sont sensiblement à équidistance du doigt secondaire 101. En particulier, les pions stationnaires 102, 103, 104, 105 sont tous sensiblement équidistants de l’axe X.
Par ailleurs, les pions mobiles primaires 106, 107 sont ici sensiblement équidistants de l’axe X et sont sensiblement à équidistance du doigt primaire 100 lorsque le berceau 30 est en position neutre. De même, les pions mobiles secondaires 108, 109 sont sensiblement équidistants de l’axe X et sont sensiblement à équidistance du doigt secondaire 101 lorsque le berceau 30 est en position neutre. En particulier, les pions mobiles 106, 107, 108, 109 sont tous sensiblement équidistants de l’axe X.
Dans l’exemple représenté, les pions primaires 102, 103, 106 sont du même côté de l’axe X que le doigt primaire 100. En d’autres termes, il existe un plan contenant l’axe X divisant l’espace en deux moitiés, les pions primaires 102, 103, 106 étant contenus dans la même de ces moitiés que le doigt primaire 100. De même, les pions secondaires 104, 105, 108 sont du même côté de l’axe X que le doigt secondaire 101 . En d’autres termes, il existe un plan contenant l’axe X divisant l’espace en deux moitiés, les pions secondaires 104, 105, 108 étant contenus dans la même de ces moitiés que le doigt secondaire 101 .
Le premier dispositif de rappel 54 comprend également un organe élastique primaire 110 et un organe élastique secondaire 111 chacun en forme de V.
L’organe élastique primaire 110 comprend une première branche 112 s’étendant suivant une première direction C11 orthogonale à l’axe X depuis le doigt primaire 100 jusqu’à une première extrémité libre 113 et une deuxième branche 114 s’étendant suivant une deuxième direction C12 orthogonale à l’axe X depuis le doigt primaire 100 jusqu’à une deuxième extrémité libre 115. Ces directions C11 , C12 forment un angle (non référencé). Cet angle est divisé en deux moitiés égales par une bissectrice M1 . Avantageusement, cette bissectrice M1 est, comme représenté, sécante à l’axe X lorsque le berceau 30 est dans sa position neutre.
L’organe élastique secondaire 111 comprend une première branche 116 rectiligne s’étendant suivant une première direction C21 orthogonale à l’axe X depuis le doigt secondaire 101 jusqu’à une première extrémité libre 117 et une deuxième branche 118 rectiligne s’étendant suivant une deuxième direction C22 orthogonale à l’axe X depuis le doigt secondaire 101 jusqu’à une deuxième extrémité libre 119. Ces directions C21 , C22 forment un angle (non référencé). Cet angle est divisé en deux moitiés égales par une bissectrice M2. Avantageusement, cette bissectrice M2 est, comme représenté, sécante à l’axe X lorsque le berceau 30 est dans sa position neutre. Préférentiellement, la bissectrice M2 est, comme représenté, confondue avec la bissectrice M1 .
Chacun desdits organes élastiques 110, 111 est propre à s’opposer à un rapprochement de ses première et deuxième extrémités libres 113, 115, 117, 119.
Chaque organe élastique 110, 111 est par exemple constitué par un ressort de torsion enroulé autour du doigt primaire 100 ou secondaire 101. En variante (non représentée), au moins un de ces organes élastiques 110, 111 est constitué par un couple de ressorts lames rendus solidaires du doigt 100, respectivement 101 , par l’une de leurs extrémités, chaque ressort lame constituant l’une des branches 112, 114, respectivement 116, 118, de l’organe élastique 110, respectivement 111.
L’organe élastique primaire 110 est interposé, suivant une direction transversale S1 orthogonale à l’axe X et à la bissectrice M1 de l’angle entre les première et deuxième directions C11 , C12, entre un premier 102 des pions stationnaires primaires 102, 103 et un deuxième 103 desdits pions stationnaires primaires 102, 103. En d’autres termes, les pions stationnaires primaires 102, 103 encadrent l’organe élastique primaire 110 suivant la direction transversale S1.
De même, l’organe élastique secondaire 111 est interposé, suivant une direction transversale S2 orthogonale à l’axe X et à la bissectrice M2 de l’angle entre les première et deuxième directions C21 , C22, entre un premier 104 des pions stationnaires secondaires 104, 105 et un deuxième 105 desdits pions stationnaires secondaires 104, 105. En d’autres termes, les pions stationnaires secondaires 104, 105 encadrent l’organe élastique secondaire 111 suivant la direction transversale S2.
En particulier, la première branche 112 de l’organe élastique primaire 110 est en contact avec le premier pion stationnaire primaire 102 et la deuxième branche 114 de l’organe élastique primaire 110 est en contact avec le deuxième pion stationnaire primaire 103 lorsque le berceau 30 est dans sa position neutre. De même, la première branche 116 de l’organe élastique secondaire 111 est en contact avec le premier pion stationnaire secondaire 104 et la deuxième branche 118 de l’organe élastique secondaire 111 est en contact avec le deuxième pion stationnaire secondaire 105 lorsque le berceau 30 est dans sa position neutre. De préférence, les contacts des branches 112, 114 de l’organe élastique primaire 110 avec les pions stationnaires primaires 102, 103 et les contacts des branches 116, 118 de l’organe élastique secondaire 111 avec les pions stationnaires secondaires 104, 105 sont des contacts avec appui, c’est-à-dire que les branches 112, 114 de l’organe élastique primaire 110 sont en appui contre les pions stationnaires primaires 102, 103 et les branches 116, 118 de l’organe élastique secondaire 111 sont en appui contre les pions stationnaires secondaires 104, 105 lorsque le berceau 30 est dans sa position neutre. À cet effet, l’organe élastique primaire 110 est précontraint entre lesdits pions stationnaires primaires 102, 103 et l’organe élastique secondaire 111 est précontraint entre lesdits pions stationnaires secondaires 104, 105.
Le pion mobile primaire 106 est situé d’un premier côté de l’organe élastique primaire 110 dans le sens trigonométrique, à proximité de la deuxième branche 114 de l’organe élastique 110. Il est à une distance primaire pi de ladite deuxième branche 114 lorsque le berceau 30 est dans sa position neutre, cette distance pi étant constituée par le minimum de distance entre la surface extérieure du pion mobile primaire 106 et la surface extérieure de la deuxième branche 114.
Le pion mobile secondaire 108 est situé d’un deuxième côté, opposé au premier côté, de l’organe élastique secondaire 111 dans le sens trigonométrique, à proximité de la première branche 116 de l’organe élastique 111. Il est à une distance secondaire p2 de ladite première branche 116 lorsque le berceau 30 est dans sa position neutre, cette distance p2 étant constituée par le minimum de distance entre la surface extérieure du pion mobile secondaire 108 et la surface extérieure de ladite première branche 116.
En particulier, les distances primaire et secondaire pi, P2 sont de préférence, comme représenté, sensiblement égales l’une à l’autre. Avantageusement, ces distances primaire et secondaire pi, P2 sont, comme représentées, nulles, c’est-à-dire que la deuxième branche 114 de l’organe élastique primaire 110 affleure le pion mobile primaire 106 et la première branche 116 de l’organe élastique secondaire 111 affleure le pion mobile secondaire 108 lorsque le berceau 30 est dans sa position neutre.
L’organe élastique primaire 110 est ainsi interposé, suivant ladite direction transversale S1 , entre le premier pion stationnaire primaire 102 et le pion mobile primaire 106. De même, l’organe élastique secondaire 111 est ainsi interposé, suivant ladite direction transversale S2, entre le deuxième pion stationnaire secondaire 105 et le pion mobile secondaire 108.
Ainsi, lorsque le berceau 30 est pivoté dans un premier sens autour de l’axe X, comme représenté sur la Figure 12, le déplacement du pion mobile primaire 106 vers le premier pion stationnaire primaire 102 engendré par ce pivotement entraîne un rapprochement des première et deuxième extrémités libres 113, 115 des branches 112, 114 de l’organe élastique primaire 110, rapprochement auquel s’oppose l’organe élastique 110, exerçant ainsi un contre-effort sur le berceau 30. De même, lorsque le berceau 30 est pivoté dans un deuxième sens opposé au premier sens autour de l’axe X, comme représenté sur la Figure 13, le déplacement du pion mobile secondaire 108 vers le deuxième pion stationnaire secondaire 105 engendré par ce pivotement entraîne un rapprochement des première et deuxième extrémités libres 117, 119 des branches 116, 118 de l’organe élastique secondaire 111 , rapprochement auquel s’oppose l’organe élastique 111 , exerçant ainsi un contre-effort sur le berceau 30.
La deuxième branche 114 de l’organe élastique primaire 110 affleurant le pion mobile primaire 106 et la première branche 116 de l’organe élastique secondaire 111 affleurant le pion mobile secondaire 108 lorsque le berceau 30 est dans sa position neutre, ce contre- effort exercé par le dispositif de rappel 54 commence à augmenter dès les premiers degrés d’inclinaison du berceau 30 autour de l’axe X.
Avantageusement, l’organe élastique primaire 110 a une raideur différente de celle de l’organe élastique secondaire 111 , ce qui permet d’avoir une loi d’effort asymétrique relativement à la position neutre du berceau 30, comme visible sur la Figure 14. Il est ainsi possible d’ajuster la loi d’effort du dispositif de rappel 54 de manière à compenser la différence de force du pilote entre la pronation et la supination. Par ailleurs, l’organe élastique primaire 110 étant précontraint entre les pions stationnaires primaires 102, 103 et l’organe élastique secondaire 111 étant précontraint entre les pions stationnaires secondaires 104, 105, le dispositif de rappel 54 exerce un contre-effort sensible dès les premiers degrés d’inclinaison du berceau 30, et donc du levier 22, autour de l’axe X.
Avantageusement, la même précontrainte est appliquée aux organes élastiques primaire et secondaire 110, 111. Comme visible sur la Figure 14, cela permet, à la différence de la première variante du dispositif de rappel 54, d’avoir un effort initial nécessaire au pivotement du berceau 30 autour de l’axe X (et donc à l’inclinaison du levier 22 selon l’axe X) identique quel que soit le sens de pivotement / inclinaison.
Deuxième variante du deuxième dispositif de rappel 56
Une deuxième variante du deuxième dispositif de rappel 56 est présentée sur les Figures 15 à 17.
En référence à la Figure 15, le deuxième dispositif de rappel 56 comprend, selon cette deuxième variante, un doigt 120 solidaire du berceau 30, ce doigt 120 faisant saillie depuis une face du berceau 120, parallèlement à l’axe Y, vers la platine 49. Le doigt 120 est ici excentré, c’est-à-dire qu’il est à distance de l’axe Y.
Le deuxième dispositif de rappel 56 comprend également deux pions stationnaires 122, 124 chacun solidaire du berceau 30 et faisant saillie depuis une face du berceau 30, parallèlement à l’axe Y, vers la platine 49, et quatre pions mobiles 126, 127, 128, 129 chacun solidaire de la platine 49 et faisant saillie depuis une face de la platine 49, parallèlement à l’axe Y, vers le berceau 30.
Ici, les pions stationnaires 122, 124 sont sensiblement équidistants de l’axe Y. De plus, les pions stationnaires 122, 124 sont sensiblement équidistants du doigt 120 lorsque le levier 22 est dans sa position neutre.
Les pions mobiles 126, 127, 128, 129 comprennent des premiers pions mobiles 126, 127 alignés suivant une première droite R1 sécante à l’axe Y et des deuxièmes pions mobiles 128, 129 alignés suivant une deuxième droite R2 également sécante à l’axe Y. Les premiers pions mobiles 126, 127 comprennent un premier pion mobile proximal 126, relativement proche de l’axe Y, et un premier pion mobile distal 127, relativement distant de l’axe Y. Les deuxièmes pions mobiles 128, 129 comprennent un deuxième pion mobile proximal 128, relativement proche de l’axe Y, et un deuxième pion mobile distal 129, relativement distant de l’axe Y.
Ici, les pions mobiles proximaux 126, 128 sont sensiblement équidistants de l’axe Y et sont sensiblement équidistants du doigt 120 lorsque le levier 22 est dans sa position neutre. De plus, les pions mobiles distaux 127, 129 sont sensiblement équidistants de l’axe Y et sont sensiblement équidistants du doigt 120 lorsque le levier 22 est dans sa position neutre.
Par ailleurs, chacun des pions mobiles 126, 127, 128, 129 est ici à une distance de l’axe Y supérieure à la distance chacun des pions stationnaires 122, 124 à l’axe Y. De plus, lorsque le levier 22 est dans sa position neutre, chacun des pions mobiles 126, 127, 128, 129 est à une distance du doigt 120 supérieure à la distance de chacun des pions stationnaires 122, 124 au doigt 120.
Dans l’exemple représenté, les pions 122, 124, 126, 127, 128, 129 sont d’un côté de l’axe Y, le doigt 120 étant de l’autre côté. En d’autres termes, il existe un plan contenant l’axe Y divisant l’espace en deux moitiés, les pions 122, 124, 126, 127, 128, 129 étant contenus dans une première de ces moitiés et le doigt 120 étant contenu dans la deuxième moitié. Cet agencement permet une bonne compacité du dispositif de rappel 56.
Le deuxième dispositif de rappel 56 comprend également un unique organe élastique 130 en forme de V comportant une première branche 132 s’étendant depuis le doigt 120 jusqu’à une première extrémité libre 134 et une deuxième branche 136 rectiligne s’étendant depuis le doigt 120 jusqu’à une deuxième extrémité libre 138.
Chacune des branches 132, 136 comprend une portion rectiligne primaire, respectivement 140, 142, configurée pour venir en contact avec les pions mobiles 126, 127, 128, 129. Dans l’exemple représenté ces portions rectilignes primaires 140, 142 constituent des portions distales des branches 132, 136, relativement distantes du doigt 120, et comprennent en particulier les extrémités libres 134, 138 des branches 132, 136.
La portion rectiligne primaire 140 de la première branche 130 s’étend suivant une première direction E1 orthogonale à l’axe Y. Cette première direction E1 coupe le doigt 120 et en particulier passe par le centre du doigt 120. Ainsi, la première direction E1 est non sécante à l’axe Y lorsque le levier 22 est dans sa position neutre.
La portion rectiligne primaire 142 de la deuxième branche 132 s’étend suivant une deuxième direction E2 orthogonale à l’axe Y. Cette deuxième direction E2 coupe le doigt 120 et en particulier passe par le centre du doigt 120. Ainsi, la deuxième direction E2 est non sécante à l’axe Y lorsque le levier 22 est dans sa position neutre.
Ces directions E1 , E2 forment un premier angle (non référencé). Cet angle est divisé en deux moitiés égales par une bissectrice G. Avantageusement, cette bissectrice G est, comme représenté, sécante à l’axe Y lorsque le levier 22 est dans sa position neutre.
Chacune des branches 130, 132 comprend également une portion rectiligne secondaire, respectivement 144, 146, configurée pour venir en contact avec les pions stationnaires 122, 124. Dans l’exemple représenté ces portions rectilignes secondaires 144, 146 constituent des portions proximales des branches 132, 136, relativement proches du doigt 120, et s’étendent en particulier depuis le doigt 120.
Ici, chacune des branches 132, 136 est coudée de sorte que sa portion rectiligne secondaire, respectivement 144, 146, est non alignée avec sa portion rectiligne primaire, respectivement 140, 142. La portion proximale 144, 146 de chaque branche 132, 134 est reliée à la portion distale, respectivement 140, 142, de ladite branche 132, 134 par une portion de liaison, respectivement 147, 148.
La portion rectiligne secondaire 144 de la première branche 132 s’étend suivant une troisième direction E3 orthogonale à l’axe Y. Cette troisième direction E3 coupe le doigt 120 et en particulier passe par le centre du doigt 120. Ainsi, la troisième direction E3 est non sécante à l’axe Y lorsque le levier 22 est dans sa position neutre.
La portion rectiligne secondaire 146 de la deuxième branche 136 s’étend suivant une quatrième direction E4 orthogonale à l’axe Y. Cette quatrième direction E4 coupe le doigt 120 et en particulier passe par le centre du doigt 120. Ainsi, la quatrième direction E4 est non sécante à l’axe Y lorsque le levier 22 est dans sa position neutre.
Ces directions E3, E4 forment un deuxième angle (non référencé) supérieur au premier angle. Cet angle est divisé en deux moitiés égales par une bissectrice H. Avantageusement, cette bissectrice H est, comme représenté, sécante à l’axe Y lorsque le levier 22 est dans sa position neutre. La bissectrice H est typiquement confondue avec la bissectrice G.
L’organe élastique 130 est propre à s’opposer à un rapprochement des première et deuxième extrémités libres 134, 138.
L’organe élastique 130 est par exemple constitué, comme représenté, par un ressort de torsion enroulé autour du doigt 120. En variante (non représentée), l’organe élastique est constitué par un couple de ressorts lames rendus solidaires du doigt 120 par l’une de leurs extrémités, chaque ressort lame constituant l’une des branche 132, 136 de l’organe élastique 130.
L’organe élastique 130 est interposé, suivant une direction transversale U orthogonale à l’axe Y et à la bissectrice G de l’angle entre les première et deuxième directions E1 , E2, entre un premier 122 des pions stationnaires 122, 124 et un deuxième 124 desdits pions stationnaires 122, 124. En d’autres termes, les pions stationnaires 122, 124 encadrent l’organe élastique 130 suivant la direction transversale U.
En particulier, la portion proximale 144 de la première branche 132 de l’organe élastique 130 est en contact avec le premier pion stationnaire 122 et la portion proximale 136 de la deuxième branche 134 de l’organe élastique 130 est en contact avec le deuxième pion stationnaire 124 lorsque le levier 22 est dans sa position neutre. De préférence, chacun de ces contacts est avec appui, c’est-à-dire que la portion proximale 144 de la première branche 132 de l’organe élastique 130 est en appui contre le premier pion stationnaire 122 et la portion proximale 136 de la deuxième branche 134 de l’organe élastique 130 est en appui contre le deuxième pion stationnaire 124 lorsque le levier 22 est dans sa position neutre. À cet effet, l’organe élastique 130 est précontraint entre lesdits pions stationnaires 122, 124. Ainsi, le dispositif de rappel 56 exerce un contre-effort sensible dès les premiers degrés d’inclinaison du levier 22 autour de l’axe Y.
L’organe élastique 130 est également interposé, suivant ladite direction transversale U, entre les premiers pions mobiles 126, 127 d’une part et les deuxièmes points mobiles 128, 129 d’autre part. En d’autres termes, les pions mobiles 126, 127, 128, 129 encadrent l’organe élastique 130 suivant la direction transversale U.
L’organe élastique 130 est ainsi interposé, suivant la direction transversale U, entre le premier pion stationnaire 122 et les deuxièmes pions mobiles 128, 129 d’une part, et entre le deuxième pion stationnaire 124 et les premiers pions mobiles 126, 127 d’autre part. Ainsi, lorsque le levier 22 est pivoté dans un premier sens autour de l’axe Y, comme représenté sur la Figure 16, le déplacement des deuxièmes pions mobiles 128, 129 vers le premier pion stationnaire 122 engendré par ce pivotement entraîne un rapprochement des première et deuxième extrémités libres 134, 138 des branches 132, 136 de l’organe élastique 130, rapprochement auquel s’oppose l’organe élastique 130, exerçant ainsi un contre-effort sur le levier 22. De même, lorsque le levier 22 est pivoté dans un deuxième sens opposé au premier sens autour de l’axe Y, le déplacement des premiers pions mobiles 126, 127 vers le deuxième pion stationnaire 124 engendré par ce pivotement entraîne un rapprochement des première et deuxième extrémités libres 134, 138 des branches 132, 136 de l’organe élastique 130, rapprochement auquel s’oppose l’organe élastique 130, exerçant ainsi un contre-effort sur le levier 22.
Lorsque le levier 22 est dans sa position neutre, comme représenté sur la Figure 15, le premier pion mobile proximal 126 est à une première distance proximale Ei de la première branche 132 de l’organe élastique 130, le premier pion mobile distal 127 est à une première distance distale <5i de la première branche 132 de l’organe élastique 130, le deuxième pion mobile proximal 128 est à une deuxième distance proximale E2 de la deuxième branche 134 de l’organe élastique 130 et le deuxième pion mobile distal 129 est à une deuxième distance distale Ô2 de la deuxième branche 134 de l’organe élastique 130. Chacune desdites distances Ei, E2, ôi, Ô2 est constituée par le minimum de distance entre la surface extérieure du pion mobile, respectivement 126, 127, 128, 129, et la surface extérieure de la branche, respectivement 132, 134, de l’organe élastique 130. De préférence, la première distance proximale Ei est, comme représenté, sensiblement égale à la deuxième distance proximale £2. De même, la première distance distale <5i est préférentiellement, comme représenté, sensiblement égale à la deuxième distance distale Ô2.
En particulier, les première et deuxième distances proximales £1, £2 sont nulles, c’est- à-dire que la première branche 132 de l’organe élastique 130 affleure le premier pion mobile 126 et la deuxième branche 134 de l’organe élastique 130 affleure le deuxième pion mobile 128 lorsque le levier 22 est dans sa position neutre. Ainsi, le contre-effort exercé par le dispositif de rappel 56 commence à augmenter dès les premiers degrés d’inclinaison du levier 22 autour de l’axe Y.
Avantageusement, la première distance distale <5i est, comme représenté, strictement supérieure à la première distance proximale £1. De même, la deuxième distance distale Ô2 est, comme représenté, strictement supérieure à la deuxième distance proximale £2. Ainsi, lorsque le levier 22 commence à pivoter autour de l’axe Y, seul le premier ou deuxième pion proximal 126, 128 (selon le sens de pivotement) appuie sur l’organe élastique 130. Le contre-effort généré par le dispositif de rappel 56 est donc fonction du seul couple exercé par l’organe élastique 130 sur le premier ou deuxième pion proximal 126, 128. Ce n’est que lorsque le pivotement du levier 22 est tel que la première ou deuxième direction E1 , E2 devient sécante à l’axe Y que le premier, respectivement le deuxième, pion distal 127, 129 entre en contact avec l’organe élastique 130. A partir de cette inclinaison, le contre-effort généré par le dispositif de rappel 56 est donc fonction du couple exercé par l’organe élastique 130 sur le premier ou deuxième pion distal 127, 129. Ce dernier étant plus éloigné du doigt 120 que le pion proximal 126, 128 correspondant, le couple exercé par l’organe élastique 130 est plus important, de sorte que le contre-effort produit par le dispositif de rappel 56 est accru. Cela permet d’avoir une loi d’effort dont la pente varie avec l’inclinaison, comme représenté sur la Figure 17.
Troisième variante du premier dispositif de rappel 54
Une troisième variante du premier dispositif de rappel 54 est présentée sur les Figures 18 et 19. Cette troisième variante étant très proche de la première variante, les mêmes signes de référence sont employés que pour la description de cette dernière pour les éléments communs aux deux variantes.
En référence à la Figure 18, cette troisième variante ne diffère de la première variante que par les caractéristiques suivantes.
Tout d’abord, les pions mobiles 66, 68 ne sont pas à des distances différentes de l’axe X ou du doigt 60 : les pions mobiles 66, 68 sont au contraire sensiblement équidistants de l’axe X et sensiblement équidistants du doigt 60 lorsque le berceau 30 est dans sa position neutre. Les distances n, rz sont donc sensiblement égales l’une à l’autre.
Ensuite, chaque pion mobile 66, 68 présente une surface d’appui 150 contre la première, respectivement contre la deuxième branche 72, 76 de l’organe élastique 70 qui est particulière : cette surface d’appui 150 est en effet constituée par une surface de came 152. Cela permet de faire varier la distance entre le point d’appui de pion mobile 66, 68 contre la branche, respectivement 72, 76, en fonction de l’angle d’inclinaison du berceau 30 autour de l’axe X et, ainsi, de faire varier le couple exercé par l’organe élastique 70 et donc le contre-effort produit par le dispositif de rappel 70. Cela permet d’obtenir une loi d’effort du dispositif de rappel 54 très complexe, de type « smooth law », comme visible sur la Figure 19. En outre, cela rend le dispositif de rappel 54 facilement paramétrable, dans la mesure où, pour obtenir une loi d’effort spécifique, il suffit de modifier le profil de la surface de came 152.
Ainsi, grâce aux exemples de réalisation décrits ci-dessus, il est possible de produire une loi d’effort complexe pour un dispositif de pilotage de type manche au moyen d’un simple système de retour d’effort passif, ce système de retour d’effort passif étant compact, économique, simple à mettre en oeuvre et facile à paramétrer.
Bien que les caractéristiques de l’invention aient été ici décrites dans des variantes différentes, les caractéristiques de ces différentes variantes peuvent être librement combinées les unes avec les autres. Par exemple, les caractéristiques des première et deuxième variantes du deuxième dispositif de rappel 56 sont librement applicables au premier dispositif de rappel 54, qui présente les caractéristiques de ces variantes notamment lorsque l’axe X constitue l’axe de tangage. De même, les caractéristiques des première, deuxième et troisième variantes du premier dispositif de rappel 54 sont librement applicables au deuxième dispositif de rappel 56, qui présente les caractéristiques de ces variantes notamment lorsque l’axe Y constitue l’axe de roulis. Par ailleurs, le fait d’avoir une surface d’appui de pion mobile constituée par une surface de came, comme décrit dans la troisième variante du premier dispositif de rappel 54, est librement applicable à toutes les variantes de dispositif de rappel 54, 56 ici décrites.

Claims

REVENDICATIONS Dispositif de pilotage (12) comportant un bâti (20), un levier de commande (22) et un joint mécanique (24) guidant le levier de commande (22) en rotation relativement au bâti (20) selon deux liaisons pivot (26a, 26b) d’axes (X, Y) orthogonaux, le joint mécanique (24) comprenant, pour chacune desdites liaisons pivot (26a, 26b), une pièce (50) stationnaire relativement à l’axe (X, Y) de la liaison pivot (26a, 26b) et une pièce (52) mobile conjointement avec le levier de commande (22) autour de l’axe (X, Y) de la liaison pivot (26a, 26b) relativement à la pièce stationnaire (50), le joint mécanique (24) comprenant en outre, pour au moins une des liaisons pivot (26a, 26b), un dispositif (54, 56) de rappel de la pièce mobile (52) dans une position prédéterminée, dite position neutre, relativement à la pièce stationnaire (50), dans lequel ledit dispositif de rappel (54, 56) comprend au moins un organe élastique (70, 90, 91 , 110, 111 , 130) comportant une première branche (72, 92, 96, 112, 116, 132) s’étendant suivant une première direction (D1 , L11 , L21 , C11 , C21 , E1 ) orthogonale à l’axe (X, Y) de la liaison pivot (26a, 26b) depuis un doigt (60, 80, 81 , 100, 101 , 120) solidaire de l’une des pièces mobile (52) et stationnaire (50) jusqu’à une première extrémité libre (74, 93, 97, 113, 117, 134) et une deuxième branche (76, 94, 98, 114, 118, 136) s’étendant suivant une deuxième direction (D2, L12, L22, C12, C22, E2) orthogonale à l’axe (X, Y) de la liaison pivot (26a, 26b) depuis ledit doigt (60, 80, 81 , 100, 101 , 120) jusqu’à une deuxième extrémité libre (78, 95, 99, 115, 119, 138), le ou chaque organe élastique (70, 90, 91 , 110, 111 , 130) étant propre à s’opposer à un rapprochement de la première extrémité libre (74, 93, 97, 113, 117, 134) vis-à-vis de la deuxième extrémité libre (78, 95, 99, 115, 119, 138), l’organe élastique (70, 90, 91 , 110, 111 , 130) étant interposé, suivant une direction transversale (T, Q1 , Q2, S1 , S2, U) orthogonale à la bissectrice (B, K1 , K2, M1 , M2, G) de l’angle entre la première direction (D1 , L11 , L21 , C11 , C21 , E1 ) et la deuxième direction (D2, L12, L22, C12, C22, E2), entre un pion stationnaire (62, 64, 82, 83, 84, 85, 102, 103, 104, 105, 122, 124) solidaire de la pièce stationnaire (50) et un pion mobile (66, 68, 86, 87, 88, 89, 106, 108, 126, 127, 128, 129) solidaire de la pièce mobile (52), et dans lequel le ou chaque pion mobile (66, 68) présente une surface (150) d’appui contre la première ou la deuxième branche (72, 76) de l’organe élastique (70), ladite surface d’appui (150) étant constituée par une surface de came (152). Dispositif de pilotage selon la revendication 1 , dans lequel l’organe élastique (70, 90, 91 , 110, 111 , 130) est interposé, suivant la direction transversale (T, Q1 , Q2, S1 , S2, U), entre un premier pion stationnaire (62, 82, 84, 102, 104, 122) solidaire de la pièce stationnaire (50) et un deuxième pion stationnaire (64, 83, 85, 103, 105, 124) solidaire de la pièce stationnaire (50). Dispositif de pilotage (12) selon la revendication 2, dans lequel la première branche (72, 92, 96, 112, 116, 132) est en appui contre le premier pion stationnaire (62, 82, 84, 102, 104, 122) et la deuxième branche (76, 94, 98, 114, 118, 136) est en appui contre le deuxième pion stationnaire (64, 83, 85, 103, 105, 124) lorsque la pièce mobile (52) est dans sa position neutre, l’organe élastique (70, 90, 91 , 110, 111 , 130) étant précontraint entre ledit premier pion stationnaire (62, 82, 84, 102, 104, 122) et ledit deuxième pion stationnaire (64, 83, 85, 103, 105, 124). Dispositif de pilotage (12) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’organe élastique (70, 90, 91 , 130) est interposé, suivant la direction transversale (T, Q1 , Q2, U), entre un premier pion mobile (66, 86, 88, 126, 127) solidaire de la pièce mobile (52) et un deuxième pion mobile (68, 87, 89, 128, 129) solidaire de la pièce mobile (52). Dispositif de pilotage (12) selon la revendication 4, dans lequel, lorsque la pièce mobile (52) est dans sa position neutre, une première distance (di, ai, bi, Ei, <5I ) entre le premier pion mobile (66, 86, 88, 126, 127) et la première branche (72, 92, 96, 112, 116, 132) est sensiblement égale à une deuxième distance (dz, az, bz, £2, Ô2) entre le deuxième pion mobile (68, 87, 89, 128, 129) et la deuxième branche (76, 94, 98, 114, 118, 136). Dispositif de pilotage (12) selon la revendication 4 ou 5, dans lequel une première distance (n) entre le premier pion mobile (66) et le doigt (60) est strictement inférieure ou égale à une deuxième distance (rz) entre le deuxième pion mobile (68) et le doigt (60). Dispositif de pilotage (12) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel l’organe élastique (130) est interposé, suivant la direction transversale (S1 , S2), entre, d’une part, une pluralité de pions mobiles (126, 127) solidaires de la pièce mobile (52) et, d’autre part, au moins un pion stationnaire (124) solidaire de la pièce stationnaire (50), les pions mobiles (126, 127) étant alignés suivant une droite (R1 ) sécante à l’axe (X, Y) de la liaison pivot (26a, 26b) et comprenant un pion mobile proximal (126), proche du doigt (120), et un pion mobile distal (127), distant du doigt (120), la première branche (132) comprenant une portion (140) rectiligne, apte à venir en appui contre lesdits pions mobiles (126, 127) et s’étendant suivant une direction (E1 ) non sécante à l’axe (X, Y) de la liaison pivot (26a, 26b) lorsque la pièce mobile (52) est dans sa position neutre, ladite portion (140) étant plus proche du pion mobile proximal (126) que du pion mobile distal (127) lorsque la pièce mobile (52) est dans sa position neutre, le doigt (120) étant solidaire de la pièce stationnaire (50). Dispositif de pilotage (12) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de rappel (54, 56) comprend une pluralité d’organes élastiques (90, 91 , 110, 111 ). Dispositif de pilotage (12) selon la revendication 8, dans lequel les organes élastiques (90, 91 ) comprennent un organe élastique primaire (90) interposé, suivant la direction transversale (Q1 , Q2), entre un premier pion mobile primaire (86) solidaire de la pièce mobile (52) et un deuxième pion mobile primaire (87) solidaire de la pièce mobile (52), et un organe élastique (91 ) secondaire interposé, suivant la direction transversale (Q1 , Q2), entre un premier pion mobile secondaire (88) solidaire de la pièce mobile (52) et un deuxième pion mobile secondaire (89) solidaire de la pièce mobile (52), une première distance primaire (ai) entre le premier pion mobile primaire (86) et la première branche (92) de l’organe élastique primaire (90) et/ou une deuxième distance primaire (az) entre le deuxième pion mobile primaire (87) et la deuxième branche (94) de l’organe élastique primaire (90) étant différente(s) d’une première distance secondaire (az) entre le premier pion mobile secondaire (88) et la première branche (96) de l’organe élastique secondaire (91 ) et d’une deuxième distance secondaire (bz) entre le deuxième pion mobile secondaire (89) et la deuxième branche (98) de l’organe élastique secondaire (91 ).
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