Titre de l'invention : Actionneur à câble à compacité améliorée

Domaine technique de l’invention

L'invention concerne un vérin à câble comportant un ensemble vis/écrou dont l'écrou est mobile en translation et relié à l'aide de câbles à un élément à déplacer.

Technique antérieure

Il est connu des vérins à câbles comportant une vis motorisée s'étendant selon un axe longitudinal et qui est montée sur un châssis. Un écrou coopère avec la vis et est associé à des moyens d’anti-rotation de sorte qu'une rotation relative de la vis et de l'écrou provoque un déplacement linéaire de l'écrou. Un premier câble dont les extrémités sont reliées à l'écrou réalise une première boucle entre une première poulie et une deuxième poulie d'une première paire de poulies. Un deuxième câble dont les extrémités sont reliées à l'écrou réalise une deuxième boucle entre une troisième poulie et une quatrième poulie d'une deuxième paire de poulies. Les première et troisième poulies sont généralement solidaires en rotation d'un même arbre et reliées à une sortie de l'actionneur. Un tel système est donc un vérin à sortie rotative. Classiquement, la première paire de poulies et la deuxième paire de poulies sont placées de part et d'autre de la vis de façon à ce que les brins du premier câble qui s'étendent entre l'écrou et la première paire de poulies ainsi que les brins du deuxième câble qui s'étendent entre l'écrou et la deuxième paire de poulies soient situés dans un même plan qui comprend l'axe longitudinal. Un tel agencement est nécessaire afin d'équilibrer les efforts appliqués sur l'écrou et limiter les frottements sur l'écrou et les risques de blocage de celui-ci relativement à la vis. Toutefois en raison des incertitudes de réalisation, des oscillations cinématiques parasites de l'écrou par rapport à la vis, et des désalignements des brins, cet équilibre ne va pas de soi. On obtient un vérin qui, bien que disposant d'une longueur totale proche de la course maximale de l'écrou, possède un encombrement conséquent en largeur (considéré selon une direction parallèle aux axes de rotation des paires de poulies) et en hauteur (considéré selon une direction orthogonale aux axes de rotation des poulies et à l'axe longitudinal). En effet, la largeur minimale d'un tel vérin à câble correspond à celle de l'écrou et des deux poulies, quand sa hauteur minimale correspond à la moitié de la hauteur de l'écrou à laquelle s'ajoute la hauteur des poulies.

Il existe également des vérins à câble comportant un écrou motorisé monté sur un châssis et qui coopère avec une vis s'étendant selon un axe longitudinal. La vis a des moyens d'anti-rotation de sorte qu'une rotation de l'écrou provoque un déplacement linéaire de la vis. Un premier câble, dont les extrémités sont reliées aux extrémités de la vis, réalise une boucle entre une première poulie et une deuxième poulie d'une première paire de poulies. La première poulie et la deuxième poulie sont comprises dans un plan normal à l'axe de rotation des poulies et qui comprend l'axe longitudinal. Les poulies sont positionnées relativement à l'axe longitudinal de manière à ce que celui-ci soit tangent aux poulies. Un tel agencement des poulies et de la vis est nécessaire afin de ne générer aucune flexion sur la vis et ainsi limiter les frottements et les risques de blocage de la vis relativement à l'écrou. Ce type de vérin à câble dispose d'une largeur réduite par rapport au type de vérin précédemment décrit mais dispose d'une longueur totale sensiblement égale au double de la course maximale du vérin à laquelle s'ajoute à peu près la longueur de la vis. La hauteur minimale du vérin est également sensiblement égale correspond à la moitié de la hauteur de l'écrou à laquelle s'ajoute la hauteur des poulies.

Ainsi, ces vérins à câbles sont encore considérés comme inadaptés pour la réalisation d'actionneurs miniaturisés très compacts alors qu'ils disposent de caractéristiques en terme d'effort délivré et de linéarité particulièrement intéressantes.

Présentation de l'invention

L'invention a pour objet d'améliorer la compacité d'un vérin à câble.

A cet effet, on prévoit un actionneur comprenant un châssis, un ensemble vis/écrou comprenant un écrou coopérant avec une vis s'étendant selon un axe longitudinal, un moteur agencé pour entrainer en rotation la vis et provoquer un déplacement linéaire de l'écrou. Selon l'invention, l'actionneur comprend également une unique paire de renvois comprenant un premier renvoi et un deuxième renvois montés à rotation sur le châssis, le premier renvoi étant relié à une sortie de l'actionneur. Un premier organe de transmission d'un effort de traction est attelé à l'écrou par sa première extrémité et sa deuxième extrémité et coopère avec le premier renvoi et le deuxième renvoi.

On obtient alors un actionneur à câble qui, mettant en œuvre une unique paire de renvois, présente une largeur réduite et possède également une longueur totale proche de la course maximale de l'écrou.

Avantageusement, le premier organe de transmission d'un effort de traction est un câble ou une courroie crantée.

La compacité de l'actionneur est améliorée lorsque le dispositif d'anti-rotation comprend un chariot relié d'une part à l'écrou et d'autre part au premier organe de transmission d'un effort de traction. Il est possible d'améliorer encore la compacité de l'actionneur lorsque le dispositif d'anti-rotation comprend un mécanisme de guidage d'une translation selon une direction parallèle à l'axe longitudinal du chariot relativement au châssis.

Avantageusement, le mécanisme de guidage est un mécanisme de guidage linéaire prismatique et/ou comprend deux points de guidage en translation.

Selon un mode de réalisation préféré, le chariot est relié à l'écrou par un première paire de câbles comprenant un deuxième câble et un troisième câble s'étendant de part et d'autre de la vis ainsi que par une deuxième paire de câbles comprenant un quatrième câble et un cinquième câble s'étendant de part et d'autre de la vis.

Le fonctionnement de de l'actionneur est encore amélioré lorsque le deuxième câble et le troisième câble sont attelés à l'écrou par un premier support intermédiaire relié à l'écrou par un septième câble et un huitième câble et/ou le quatrième câble et le cinquième câble sont attelés à l'écrou par un deuxième support intermédiaire relié à l'écrou par un neuvième câble et un dixième câble. En effet, cette conception autorise des tolérances de positionnement et de parallélisme du guidage et de la vis ainsi que les oscillations cinématiques parasites de l'écrou par rapport à la vis ce qui est particulièrement favorable à la réduction et à la régularité du frottement.

Très préférentiellement, l'actionneur comprend un dispositif de mise en tension du deuxième et/ou du troisième câble. Ces câbles étant très courts ils peuvent être choisis pour leur résistance et non pour leur raideur ce qui peut contribuer à diminuer l'encombrement diamétral de l'écrou.

Il est possible d'augmenter la rigidité du système ou d'augmenter l'effort transmissible lorsque la première poulie et la deuxième poulie possèdent une pluralité de gorges pour accueillir des câbles d'actionnement supplémentaires.

De même, une courroie crantée peut être utilisée au lieu des câbles d'actionnement pour augmenter par exemple le débattement articulaire au lieu de recourir à des poulies à câbles hélicoïdales plus coûteuses.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier non limitatif de l'invention. Brève description des figures

[Fig. 1] la figure 1 est une représentation schématique en plan et en vue de face d'un actionneur selon un premier mode de réalisation de l'invention ;

[Fig. 2] la figure 2 est une représentation schématique en plan et en vue de dessus de l'actionneur de la figure 1;

[Fig. 3] la figure 3 est une représentation schématique en plan et en vue de face d'un actionneur selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ;

[Fig. 4] la figure 4 est une représentation schématique en plan et en vue de dessus de l'actionneur de la figure 3;

[Fig. 5] la figure 5 est une représentation schématique en plan et en vue de face d'un actionneur selon un troisième mode de réalisation de l'invention ;

[Fig. 6] la figure 6 est une représentation schématique en plan et en vue de côté de l'actionneur de la figure 5.

Description des modes de réalisation

[0001] En référence à la figure 1, l’actionneur de l’invention, généralement désigné 1, comprend un châssis 20 sur lequel est monté un palier 21 qui accueille une vis 2 à rotation autour d’un axe longitudinal Ox. La vis 2 est une vis à billes et est entraînée en rotation par un moteur électrique 3. Un écrou 4 coopère avec la vis 2 et comprend un anneau 5 en saillie radiale de l’écrou 4.

[0002] L’actionneur 1 comprend une unique paire de poulies comprenant une première poulie 10 montée à rotation autour d’un premier arbre 22 solidaire du châssis 20 à l’aide d’un premier roulement à bille 30 et une deuxième poulie 11 montée à rotation autour d’un deuxième arbre 23 relié au châssis 20 à l’aide d’un deuxième roulement à bille 31. Un premier câble 6 d’actionnement coopère avec la première poulie 10 et la deuxième poulie 11. Le câble 6 est relié à l’écrou 4 en sa première extrémité 6.1 et sa deuxième extrémité 6.2 selon des modalités qui seront décrites ci-après.

[0003] L’actionneur 1 comprend un dispositif d’anti-rotation 40 pour bloquer une rotation de l’écrou 4 relativement à la vis 2. Le dispositif d’anti-rotation 40 comporte un chariot 41 monté mobile en translation selon une direction DI parallèle à l’axe Ox à l’aide d’un mécanisme de guidage 50. Le mécanisme 50 est ici un guidage linéaire prismatique qui comprend un rail 51 sur lequel coulissent un premier patin 52 et un deuxième patin 53, tous deux solidaires du chariot 41.

[0004] Le chariot 41 comprend une base 42 qui s’étend sensiblement parallèlement à l’axe longitudinal Ox et aux extrémités de laquelle viennent en saillie un premier bras 43 et un deuxième bras 44. Le chariot 41 est relié à l’écrou 4 par une première paire de câbles 60 comprenant un deuxième câble 61 et un troisième câble 62 s’étendant de part et d’autre de la vis 2 ainsi que par une deuxième paire de câbles 70 comprenant un quatrième câble 71 et un cinquième câble 72 s’étendant de part et d’autre de la vis 2. Comme visible en figure 2, la première paire de câbles 60 et la deuxième paire de câbles 70 s’étendent selon une direction sensiblement parallèle à l’axe longitudinal et la première paire de câbles 60 et la deuxième paire de câbles sont situées de part et d’autre d’un premier plan PI passant par l’écrou 4 et qui est normal à la vis 2. Plus précisément, une troisième extrémité 61.1 du câble 61 et une quatrième extrémité 62.1 du câble 62 sont serties sur le bras 43. Symétriquement, une cinquième extrémité 71.1 du câble 71 et une sixième extrémité 72.1 du câble 72 sont serties sur le bras 44.

[0005] Le deuxième câble 61, le troisième câble 62, le quatrième câble 71 et le cinquième câble 72 sont sertis en leurs autres extrémités à l’anneau 5.

[0006] Comme visible en figure 1 et 2, le premier câble 6 possède sa première extrémité 6.1 qui est sertie sur le bras 43 et s'étend parallèlement à l'axe longitudinal Ox jusqu'à la première poulie 10 pour s'engager dans la première gorge 10.1 et réaliser un demi- tour d'enroulement sur la première poulie 10. Le premier câble 6 s'étend en sortie de la première poulie 10 parallèlement à l'axe longitudinal Ox pour s'engager dans la deuxième gorge 11.1 de la deuxième poulie 11 et y réaliser un demi-tour d'enroulement. Le premier câble 6 s'étend ensuite jusqu'à l'anneau 5 sur lequel la deuxième extrémité 6.2 du premier câble 6 est sertie. Afin de limiter le frottement entre le câble 6 et les poulies 10 et 11, le câble 6 est préférentiellement relié par sertissage à la poulie 10 voire également à la poulie 11.

[0007] La première poulie 10 est solidaire en rotation d'un doigt 80 qui constitue la sortie de l'actionneur 1. Le doigt 80 correspond, ici, à une phalange d'une main mécanisée non représentée.

[0008] En fonctionnement, sous l'effet d'une commande envoyée au moteur 3, une rotation de la vis 2 provoque une rotation identique de l'écrou 4 en raison des frottements de contact entre la vis 2 et l'écrou 4. Ce déplacement met en tension la première paire de câbles 60 et la deuxième paire de câbles 70. Les paires de câbles 60 et 70 étant reliées au chariot 41 -dont seul le déplacement le long de l'axe Ox est autorisé- les paires de câbles 60 et 70 viennent exercer des efforts s'opposant à un entrainement en rotation de l'écrou 4 par la vis 2. Ainsi, une rotation de la vis 2 sous l'action du moteur 3 provoque un déplacement linéaire de l'écrou 4 selon l'axe longitudinal Ox. Ce déplacement est transmis par les paires de câbles 60 et 70 au chariot 41 auquel est relié le câble 6. Le déplacement linéaire du chariot 41 entraîne le câble 6 qui provoque une rotation de la poulie 10 et un actionnement du doigt 80. [0009] On obtient alors un actionneur 1 à câble qui présente une largeur réduite et une longueur totale proche de la course maximale de l'écrou 4.

[0010] Comme visible en figure 1, les liaisons des extrémités 6.1 et 6.2 du premier câble 6 au chariot 41 sont situées en-dessous (selon la représentation de la figure 1) d'un deuxième plan P2 orthogonal au premier plan PI et qui comprend l'axe longitudinal Ox.

[0011]

[0012] Les éléments identiques ou analogues à ceux précédemment décrits porteront une référence numérique identique à celle-ci dans la description qui suit d'un deuxième, mode de réalisation de l'invention.

[0013]

[0014] Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention représenté en figures 3 et 4, une septième extrémité 61.2 du deuxième câble 61 et une huitième extrémité 62.2 du troisième câble 62 sont attelées à l'écrou 4 par un premier support intermédiaire 90 relié à l'écrou 4 par un septième câble 91 et un huitième câble 92. Le premier support intermédiaire 90 est ici, en forme d'anneau et comprend un premier perçage 90.1 dans lequel est sertie la septième extrémité 61.2 du câble 61. Le premier support intermédiaire 90 comprend également un deuxième perçage 90.2 diamétralement opposé au premier perçage 90.1 et dans lequel est sertie la huitième extrémité 62.2 du câble 62.

[0015] Le premier support intermédiaire 90 comprend également un troisième perçage 90.3 dans lequel est sertie une neuvième extrémité 91.1 du septième câble 91 et un sixième perçage 90.4 dans lequel est sertie la dixième extrémité 92.1 du câble 92. La onzième extrémité 91.2 du câble 91 est sertie dans un septième perçage 5.1 de l'anneau 5 et la douzième extrémité 92.2 du câble 92 est sertie dans un huitième perçage 5.2 de l'anneau 5.

[0016] De manière homologue, la treizième extrémité 71.2 du quatrième câble 71 et la quatorzième extrémité 72.2 du cinquième câble 72 sont attelées à l'écrou 4 par un deuxième support intermédiaire 95 relié à l'écrou 4 par un neuvième câble 96 et un dixième câble 97. Le deuxième support intermédiaire 95 est ici, en forme d'anneau et comprend un septième perçage 95.1 dans lequel est sertie la treizième extrémité

71.2 du câble 71. Le deuxième support intermédiaire 95 comprend également un huitième perçage 95.2 diamétralement opposé au septième perçage 95.1 et dans lequel est sertie la quatorzième extrémité 72.2 du câble 72.

[0017] Le deuxième support intermédiaire 95 comprend également un neuvième perçage

95.3 dans lequel est sertie la quinzième extrémité 96.1 du neuvième câble 96 et un dixième perçage 95.4 dans lequel est sertie la seizième extrémité 97.1 du dixième câble 97.

[0018] La dix-septième extrémité 96.2 du câble 96 est sertie dans le septième perçage 5.1 et la dix-huitième extrémité 97.2 du dixième câble 97 est sertie dans le huitième perçage 5.2.

[0019] De manière optionnelle, la troisième extrémité 61.1 du câble 61 n'est, ici, pas sertie sur le bras 43 mais est solidaire d'un embout fileté qui traverse un neuvième perçage 43.1 du bras 43. Un écrou moleté est engagé sur l'embout fileté et possède une de ses faces qui vient en appui sur le bras 43. Une action sur l'écrou permet de mettre en tension les câbles 61, 62, 71, ni, 91, 92, 96 et 97.

[0020]

[0021] Selon un troisième mode de réalisation représenté en figure 5 et 6, les liaisons des extrémités 6.1 et 6.2 du premier câble 6 au chariot 41 sont situées au-dessus d'un deuxième plan P2 orthogonal au premier plan PI et qui comprend l'axe longitudinal Ox. Cette configuration permet de réduire encore l'encombrement de l'actionneur 1 sans générer d'efforts parasites sur l'ensemble vis 2 / écrou 4.

[0022]

[0023] Dans l'ensemble des modes de réalisation décrits, les câbles 6, 61, 62, 71, 72, 91, 92, 96 et 97 sont avantageusement préchargés.

[0024]

[0025] Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits mais englobe toute variante entrant dans le champ de l'invention telle que définie par les revendications.

[0026] En particulier,

[0027] - bien qu'ici le vérin comprenne une vis à billes, l'invention s'applique également à d'autres types de vis comme par exemple une vis à filets simples, ou à rouleaux ; [0028] - bien qu'ici le premier câble soit attelé à l'écrou par un sertissage réalisé dans un anneau solidaire de l'écrou, l'invention s'applique également à d'autres moyens d'atteler un câble à l'écrou comme par exemple un sertissage dans un perçage réalisé dans l'écrou, un collage ou un soudage ;

[0029] - bien qu'ici les câbles s'étendent parallèlement à l'axe longitudinal, l'invention s'applique également à d'autres configurations des câbles dans lesquelles aucun tronçon ou un seul tronçon de câbles s'étend parallèlement à l'axe longitudinal, le reste du câble pouvant adopter une orientation quelconque par rapport à l'axe longitudinal ;

[0030] - bien qu'ici l'ensemble des câbles du vérin soient préchargés, l'invention s'applique également à un unique câble préchargé ou seulement une fraction des câbles préchargés ;

[0031] - bien qu'ici la première poulie et la deuxième poulie soient des poulies à gorge cylindrique, l'invention s'applique également à des deuxièmes et quatrièmes poulies pourvues de gorge de types différents comme par exemple des gorges hélicoïdales ;

[0032] - bien qu'ici seul un premier câble soit engagé sur la première paire de poulies, l'invention s'applique également à une paire de poulies qui possèdent une pluralité de gorges pour accueillir des câbles d'actionnement supplémentaires ;

[0033] - bien qu'ici le premier câble coopère avec les deux poulies, l'invention s'applique également à un premier câble qui comprend un premier brin reliant l'écrou (via le cadre) et la première poulie, puis un deuxième brin distinct du premier qui possède une de ses extrémités reliée par sertissage à la première poulie et l'autre de ses extrémités reliée par sertissage à la deuxième poulie. Enfin le premier câble peut comprendre un troisième brin dont une extrémité est sertie sur la deuxième poulie et dont l'autre extrémité est reliée à l'écrou (via le cadre). L'ensemble des brins distincts formant un premier câble qui coopère avec la première et la deuxième poulie pour réaliser une transmission entre deux points de liaison à l'écrou;

[0034] - bien qu'ici le dispositif d'anti-rotation comprenne des câbles reliant l'écrou à un chariot guidé linéairement, l'invention s'applique également à d'autres types d'antirotation comme par exemple un ou plusieurs galets solidaires de l'écrou et engagés dans une ou plusieurs gorges ou un arbre de liaison de l'écrou avec un guidage linéaire ; [0035] - bien qu'ici l'actionneur comprenne un mécanisme de guidage à deux points de guidage en translation, l'invention s'applique également à un mécanisme de guidage comprenant un nombre différent de points de guidage comme par exemple un unique point de guidage ou plus de deux ;

[0036] - bien qu'ici le mécanisme de guidage soit un guidage linéaire prismatique, l'invention s'applique également à d'autres types de guidage d'une translation comme par exemple un ou plusieurs pivots glissants ;

[0037] - bien qu'ici le guidage linéaire comprenne deux patins coopérant avec un rail , l'invention s'applique également à d'autres types de guidages linéaires, comme par exemple un guidage linéaire prismatique mettant en oeuvre un ou plusieurs patins à recirculation de billes ou un guidage linéaire comprenant une douille à recirculation de billes montée sur un arbre cannelé ;

[0038] - bien qu'ici le premier câble soit relié par sertissage aux poulies, l'invention s'applique également à d'autres modalités de coopération du premier câble avec les poulies comme par exemple une liaison par frottement par exemple à l'aide d'un ou plusieurs tours morts du câble autour d'une poulie ;

[0039] - bien qu'ici la sortie de l'actionneur soit un doigt solidaire en rotation de la première poulie, l'invention s'applique également à d'autres types de sortie de l'actionneur comme par exemple une sortie solidaire du premier câble et qui effectue une translation pour obtenir un actionneur linéaire ;

[0040] - bien qu'ici la troisième extrémité du deuxième câble comprenne un embout fileté coopérant avec un écrou moleté, l'invention s'applique également à d'autres types de dispositif de mise en tension du deuxième et/ou du troisième câble comme par exemple un assemblage à cliquet de type dent de sapin ou un galet excentrique ;

[0041] - bien qu'ici l'actionneur comprenne un câble relié à l'écrou et coopérant avec des poulies lisses, l'invention s'applique également à d'autres types d'organes de transmission d'un effort de traction comme par exemple une chaîne, une courroie crantée ou non, un ruban , un organe hybride comprenant des bielles reliées par câble ;

[0042] - bien q u'ici les câbles coopèrent avec des poulies, l'invention s'applique également à d'autres types de renvois de direction adaptés à d'autres types d'organes de transmission d'un effort comme par exemple des pignons pour des chaînes, des roues crantées ou non pour des courroies crantées, des galets de guidage pour des sangles ou des rubans.