La présente invention concerne un mécanisme de conversion utilisable pour l'entraînement d'un objet, par exemple un transducteur, selon un trajet arciforme à courbure fixe ou variable, à partir d'un mouvement rectiligne.

Elle s'applique notamment, mais non exclusivement, à l'entraînement de l'élément transducteur d'une sonde échographique.

On sait que dans de nombreux domaines d'application, on est amené à utiliser des sondes échographiques présentant des dimensions de plus en plus réduites, ces sondes devant nécessairement faire intervenir un transducteur monté sur un mécanisme plus ou moins complexe entraîné le plus souvent par un moto- réducteur électrique. Elles présentent le plus souvent un corps tubulaire, de forme sensiblement cylindrique, dont le diamètre intérieur correspond sensiblement au diamètre du moto-réducteur. Le mécanisme d'entraînement du transducteur doit alors rentrer dans un volume cylindrique dont le diamètre est aussi voisin que possible, voire inférieur à celui du moteur. Du fait de la miniaturisation des moteurs et des exigences imposées par le mode d'application de la sonde, le volume dédié à ces mécanismes devient de plus en plus petit. Or, ces mécanismes présentent souvent des cinématiques relativement complexes. Leur réalisation devient alors mal aisée, voire même problématique. Par ailleurs, le niveau de précision requis par ces mécanismes ainsi que par les capteurs qui leurs sont associés à des fins d'asservissement est habituellement très élevé. Ici également, la réduction du volume disponible tend à augmenter la difficulté que l'on rencontre pour atteindre de tels niveaux de précision.

Ainsi, par exemple, ces mécanismes font intervenir généralement des cinématiques permettant de convertir le mouvement de rotation du moteur en un mouvement rectiligne alternatif utilisable pour l'entraînement de l'élément transducteur. Pour ce type d'application, l'invention concerne plus particulièrement un mécanisme permettant de convertir ce mouvement rectiligne en un mouvement arciforme de l'élément transducteur.

Néanmoins, d'une façon plus générale, le mécanisme selon l'invention fait intervenir :

- une structure mobile par rapport à une structure fixe selon un trajet linéaire, cette structure mobile pouvant être couplée à un dispositif d'entraînement, - une pièce de support montée coulissante sur ladite structure mobile perpendiculairement audit trajet, - au moins une bielle articulée, d'une part, à la structure fixe autour d'un premier axe de rotation situé dans un plan perpendiculaire audit trajet et, d'autre part, à la structure mobile autour d'un deuxième axe parallèle au premier.

Grâce à ces dispositions, le déplacement arciforme d'un point de la susdite pièce de support résulte du produit de son coulissement sous l'action de la bielle et de la translation engendrée par la structure mobile.

Dans le cas où le mécanisme est utilisé pour assurer un balayage arciforme d'une sonde échographique, l'élément transducteur est monté rotatif sur la susdite pièce de support autour d'un troisième axe parallèle aux deux premiers. Dans ce cas, il comprend en outre des moyens d'entraînement en rotation de l'élément transducteur en fonction de la position angulaire de la susdite bielle.

Avantageusement, ces moyens d'entraînement pourront faire intervenir, au moins :

- une première poulie ou pignon solidaire de la bielle et montée coaxialement au susdit second axe, - une deuxième poulie ou pignon solidaire de l'élément transducteur et montée coaxialement au susdit troisième axe, - des moyens d'entraînement tels que, par exemple, une courroie ou une chaîne couplant lesdites poulies ou pignons.

L'invention ne se limite pas à un type particulier de dispositif d'entraînement de la structure mobile selon un trajet linéaire.

Ainsi, par exemple, ce dispositif d'entraînement pourra faire intervenir un mécanisme de conversion mouvement circulaire (d'un moteur)/mouvement linéaire.

Dans ce cas, ce mécanisme pourra être de type bielle/manivelle ou même de type planétaire/satellite.

Dans ce dernier cas, ce mécanisme pourra faire intervenir un plateau tournant planétaire entraîné en rotation par l'arbre de sortie d'une motorisation, un pignon satellite monté pivotant sur le plateau et venant engrener avec une couronne à alésage dentelé coaxiale audit arbre et solidaire du corps du moteur et un organe d'entraînement axial porté par un support solidaire du pignon, le diamètre du pignon étant égal à la moitié du diamètre de l'alésage de la colonne et l'organe d'entraînement étant disposé de manière à ce que, lors de la rotation du plateau, ledit organe effectue une trajectoire rectiligne reliant deux points diamétralement opposés de la couronne.

Bien entendu, l'organe d'entraînement de ce mécanisme pourra être couplé à la susdite structure mobile du mécanisme de conversion mouvement rectiligne/mouvement arciforme soit par une liaison rigide soit une liaison articulée, soit par un couplage à distance (par exemple un couplage magnétique).

Grâce à ces dispositions, on obtient un mécanisme d'entraînement occupant un volume cylindrique plat coaxial au moteur et sensiblement de même diamètre. Le mouvement de l'organe d'entraînement, de type sinusoïdal, est obtenu avec un frottement minimum, avec une faible usure et un jeu très réduit.

On constate que ce mécanisme se prête parfaitement bien à un système asservi.

Des modes d'exécution de l'invention seront décrits ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels :

Les figures 1 et 2 sont des coupes axiales de deux variantes d'exécution d'une sonde échographique à mouvement linéaire ;

Les figures 3 et 4 sont des coupes axiales à 90° l'une de l'autre d'une sonde échographique à mouvement arciforme.

Dans les exemples représentés figures 1 et 2, la sonde comprend un corps tabulaire 1 divisé en deux compartiments 2, 3 par une cloison transversale 4. Le compartiment antérieur 3 loge un élément transducteur 5 monté sur une pièce support 6 mobile en translation sur la cloison 4. Ce transducteur 5 est conçu de manière à émettre un rayonnement ultrasonore focalisé au travers de la paroi antérieure 7 de la sonde.

Dans l'exemple représenté sur la figure 2, ce compartiment antérieur 3 est étanche et peut être rempli par un liquide permettant d'assurer une bonne transmission des ondes ultrasonores.

Le compartiment postérieur 2 renferme un moto-réducteur ainsi qu'un mécanisme de conversion du mouvement rotatif de l'arbre de sortie 9 de ce moteur 8 en un mouvement alternatif rectiligne.

Ce mécanisme fait intervenir une pièce d'entraînement cylindrique 10 montée rotative coaxialement à l'arbre de sortie 9 du moteur 8 par l'intermédiaire de deux paliers (ou roulements à billes) 11, 12 axialement décalés portés par un manchon tubulaire 13 solidaire du corps du moteur 8.

Ce manchon tubulaire 13 comprend, à son extrémité antérieure, une denture interne (couronne dentée 14) sur laquelle engrène un pignon satellite 15 monté pivotant sur la pièce d'entraînement 10 grâce à un arbre 16 qui s'engage dans un perçage cylindrique 17 de la pièce d'entraînement 10, axé parallèlement à l'axe 9 du moteur 8, à une distance prédéterminée de celui-ci. Le montage rotatif de l'arbre 16 dans le perçage 17 est assuré au moyen d'un palier (ou d'un roulement à billes) prévu entre ledit arbre 16 et la paroi dudit perçage 17.

Le pignon 15 porte par sa face supérieure une pièce de support 18 d'un organe d'entraînement de la pièce de support 6 de l'élément transducteur 5.

Dans l'exemple représenté sur la figure 1, l'organe d'entraînement consiste en une broche axiale 19 qui s'engage dans la cavité d'un coulisseau 20 mobile le long d'une fente 21 prévue dans la cloison 4 et qui est fixée à la pièce de support 6. Ainsi, lors de la rotation du moteur 8, le pignon 15 porté par la pièce d'entraînement 18 tourne selon un trajet circulaire coaxial. Le long de ce trajet, il engrène sur la denture 14 du manchon tubulaire 13 en tournant sur lui-même autour d'un axe parallèle à l'arbre 9 du moteur 8.

Le mouvement de la broche 19 qui correspond au produit de la double rotation (planétaire/satellite) est un mouvement alternatif rectiligne. La cloison 4 est agencée de manière à ce que le trajet de la broche suive le trajet de la fente 21 et qu'ainsi, l'élément transducteur effectue lui-même un déplacement alternatif rectiligne.

Avantageusement, la cavité du coulisseau 20 destinée à accueillir la broche 19 sera oblongue, de manière à tolérer des différences d'alignement.

Dans l'exemple représenté sur la figure 2, la cloison 4 comprend au lieu d'une fente, une gorge 21 refermée par un fond 22. La pièce de support 6 présente une forme en T dont la branche verticale s'engage et est guidée dans la gorge 21. Cette branche verticale dont la largeur correspond à celle de la gorge 21 comprend une cavité centrale logeant un premier aimant permanent 23.

L'organe d'entraînement consiste ici en un second aimant permanent 24 de polarité inversée par rapport au premier, fixé sur la face supérieure de la pièce de support 18. Cet aimant 24 est donc mobile selon, un trajet rectiligne parallèlement et au voisinage de la cloison 4.

On obtient ainsi un couplage magnétique des deux aimants permanents 23, 24 et un entraînement sans contact de l'aimant 23 par l'aimant 24 le long de la gorge 21. Bien entendu, l'invention ne se limite pas à une forme particulière de déplacement.

Ainsi, le mécanisme selon l'invention est utilisable à l'entraînement d'une cinématique de conversion, mouvement rectiligne/mouvement arciforme.

Les figures 3 et 4 illustrent un mode d'exécution d'une telle application.

Ces figures représentent une sonde d'échographie oculaire à mouvement arciforme utilisant un mécanisme d'entraînement à mouvement rectiligne similaire à celui utilisé dans la sonde représentée sur les figures 1 et 2.

On rappelle que ce type de sonde a la particularité de tenir compte du fait que la cornée n'est pas véritablement sphérique mais présente des variations importantes entre son centre et la périphérie : En fait, le plan de base de la cornée présente une forme elliptique de grand diamètre D de l'ordre de 12 mm et de petit diamètre, de l'ordre de 11 mm, la différence de diamètre provenant de l'ouverture et la fermeture des paupières.

Par ailleurs, il est admis que la cornée présente deux zones, une zone centrale qui est sphérique et une zone périphérique dans laquelle le rayon de courbure augmente progressivement vers le limbe. Il apparaît donc que la cornée est une calotte asphérique et asymétrique, qui s'aplatit progressivement vers la périphérie. Du fait des différents rayons de courbure entre la cornée et la sclère, la jonction de la cornée et de la sclère présente un sulcus apparent au niveau de l'angle irido-cornéen.

L'avantage du balayage arciforme est de permettre à la sonde de suivre une trajectoire dont le rayon de courbure est fixe et sensiblement égal au rayon de courbure moyen de la cornée, tout en maintenant l'axe du faisceau ultrasonore orthogonal à une grande partie de la surface de la cornée et/ou de la rétine, en vue d'améliorer la qualité du signal échographique reçu par la sonde tout en évitant que celle-ci ne se rapproche de la sclère en risquant de la heurter.

La sonde illustrée sur les figures 3 et 4 a donc pour but de parvenir à ces résultats, au moyen d'un mécanisme permettant de réduire considérablement les dimensions de la sonde tout en conservant des niveaux de précision et de performance élevés.

Cette sonde comprend une structure de support tabulaire 25 renfermant dans sa partie inférieure un moteur 26 dont l'arbre de sortie 27 entraîne une pièce cylindrique 26' sur laquelle est monté rotatif un pignon 28 grâce à un axe 29 qui s'engage dans un guidage composé de palier et de roulements à billes monté dans un perçage 30 réalisé dans la face antérieure de la pièce cylindrique, parallèlement à l'axe de l'arbre 27 et à une distance prédéterminée de celui-ci.

Ce pignon 28 engrène avec la denture d'une couronne dentée 31 portée par un manchon tubulaire 32 solidaire du corps du moteur 26. Il supporte ici une pièce d'entraînement 33 munie d'un doigt d'entraînement axial 34 qui, lors de la rotation du moteur 26, effectue un déplacement rectiligne le long d'un diamètre du manchon tubulaire 32.

Ce doigt 34 s'engage dans l'élément postérieur d'un coulisseau 35 tubulaire passant au travers d'une fente 36 réalisée dans une cloison transversale 37 solidaire du manchon tubulaire 32.

Ce coulisseau 35 est réalisé par assemblage de deux éléments tabulaires épaulés antérieur/postérieur, dont les épaulements viennent en retour sur la cloison 37. Ce coulisseau peut donc se déplacer le long de la fente 36 tout en étant retenu axialement dans les deux sens par les épaulements. Le doigt 34 comprend un alésage coaxial qui s'étend dans le prolongement d'un alésage 38 de l'élément antérieur du coulisseau 35 de manière à constituer avec celui-ci un palier cylindrique.

Dans ce palier est montée axialement coulissante une pièce support cylindrique 39 dont la partie inférieure 40 s'engage dans le palier cylindrique et dont la partie supérieure 41 de plus grand diamètre sert, d'une part, de support à un bras 42 portant l'élément transducteur 43 de la sonde et, d'autre part, d'articulation à un embiellage.

D'une façon plus précise, la partie supérieure de la pièce 39 comprend un alésage coaxial dans lequel s'engage et est fixée par une clavette une tige dont l'extrémité antérieure en forme de fourche constitue une chape d'articulation 44. Cette chape 44 comprend deux perçages coaxiaux transversaux dans lesquels sont montés, sur roulements à billes, deux tourillons coaxiaux 45, 46 solidaires de l'élément transducteur 43.

Par ailleurs, la pièce 39 comprend un perçage transversal dans lequel est monté pivotant, sur roulements à billes, un axe transversal 47, dont les deux extrémités qui dépassent de la pièce sont respectivement solidaires des extrémités de deux bielles longitudinales parallèles 48, 49 constituant le susdit embiellage.

Les extrémités de ces deux bielles 48, 49, opposées à l'axe 47, sont munies de deux tourillons respectifs coaxiaux 50, 51 axés parallèlement à l'axe 47, qui s'engagent et sont montés pivotants dans deux paliers respectifs situés dans un plan axial perpendiculaire à la fente. Ces paliers sont disposés dans des logements 52, 53 prévus dans la structure tubulaire 25, au voisinage de son ouverture antérieure. Les extrémités de l'axe 47 ressortant de la pièce 39 comportent deux poulies crantées respectives 54, 55 situées au droit de deux poulies correspondantes 56, 57 prévues sur les tourillons 45, 46 de l'élément transducteur 43.

Les couples de poulies en regard sont reliés par deux courroies crantées 58, 59 respectives.

Grâce à ces dispositions, lorsque le moteur 26 est actionné, le doigt 34 effectue un déplacement alternatif linéaire le long de la gorge 36 de la façon indiquée en regard de la figure 1.

Au cours de ce déplacement, il engendre un déplacement en translation du coulisseau 35 et un basculement des deux bielles 48, 49 autour de l'axe des tourillons 50, 51. La pièce 39 qui se trouve entraînée en translation par le coulisseau sous l'effet du déplacement circulaire de l'axe 47 effectue un déplacement axial en coulissant dans le palier de l'alésage 38.

En conséquence, l'axe des tourillons 45, 46 décrit un trajet arciforme qui est le produit du déplacement en translation engendré par le coulisseau 35 et du déplacement axial engendré par les bielles 48, 49.

Au cours de ce déplacement, grâce à l'action des courroies crantées 58, 59, l'orientation de l'élément transducteur 43 varie en fonction de l'orientation des bielles 48, 49 et donc de la position du coulisseau 35, la nature de cette variation dépendant du rapport des diamètres des poulies crantées 54-55 et 56- 57.

Il apparaît clairement à l'examen des figures 3 et 4 qu'un avantage important de la solution précédemment décrite résulte de sa compacité et de son aptitude à la miniaturisation. Bien entendu, l'invention ne se limite pas au mode d'exécution précédemment décrit. Ainsi, par exemple, si dans une réalisation paiticulière le transducteur se trouve fixé sur l'axe de rotation 50-51, le mouvement obtenu sera de type sectoriel dont l'angle sera fonction de la longueur des bielles 48-49.