La présente invention concerne un dispositif d'orientation d'un élément mené selon deux axes de rotation orthogonaux et plus particulièrement un dispositif d'orientation pOl,r entonne hyperfré- .quence.
Pour orienter des systèmes particulièrement lourds ou pour augmenter la vitesse d'orientation, il est nécessaire d'utiliser des mécanismes moteurs de plus en plus puissants et de minimiser la masse des parties en mouvement.
Dans les dispositifs d'orientation connus, chaque axe d'orientation possède un mécanisme moteur qui actionne une plate-forme portant l'axe d'orientation suivant et son moteur. L'utilisation de mécanismes moteurs plus puissants, donc plus lourds, freine ces mouvements, certains mécanismes étant placés sur des parties mobiles.
On a déjà proposé, notamment dans le brevet US 2.930.255, un dispositif d'orientation selon deux axes orthogonaux, dans lequel les mécanismes moteurs sont installés sur des parties fixes. Dans ce cas toutefois, le positionnement en azimuth et le positionnement en élévation sont toujours effectués séparément.
La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients ci-dessus en proposant un dispositif d'orientation selon deux axes orthogonaux avec lequel le positionnement en azimuth et en élévation peut être réalisé simultanément avec un seul moteur.
D'autre part, le dispositif revendiqué a également pour avantage de libérer un volume utile important grâce au déport des mécanismes moteurs en partie fixe.
La présente invention a pour objet un dispositif d'orientation d'un élément mené selon deux axes orthogonaux comportant un support fixe, un support mobile pouvant tourner autour d'un des axes dit premier axe et supportant l'élément mené par des bras coaxiaux avec l'autre axe dit second axe et découplés du support mobile, deux mécanismes moteurs positionnés dans la partie fixe susceptible de donner des mouvements selon chacun des axes, caractérisé en ce que l'un des mécanismes moteurs commande un moyen de transmission donnant simultanément un mouvement de rotation autour de chaque axe et l'autre mécanisme moteur commande un ensemble de moyens de transmission donnant uniquement un mouvement de rotation autour du second axe.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée faite ci-aprés avec référence aux figures ci-annexées qui représentent:
La figure 1 représente une vue en perspective d'un dispositif de l'art antérieur utilisé pour orienter une antenne de radar. Dans ce dispositif, le moteur 31 entraîne un pignon (non visible sur la figure) qui engrène la partie dentée 33 d'une pièce 34 supportant le moteur 32 et une roue dentée 35. Le moteur 32 entraîne un pignon 36 qui engrène la roue dentée 35. Sur le diamètre extérieur de celle-ci est fixée en son sommet une pièce 37 en forme de V aux deux extrémités de laquelle est articulée une tige respectivement 40 et 41 dont l'autre extrémité vient s'articuler sur un point de la surface de l'antenne 42 à orienter. Celle-ci est également maintenue en son centre par une pièce 38 pouvant pivoter par rapport à la partie 34 autour de l'articulation 39.
Les deux moteurs 31 et 32 permettent donc d'orienter l'antenne 42 en la faisant pivoter par rapport à deux axes, respectivement l'axe 43 par pivotement de la pièce 34 autour de l'articulation 39 et l'axe 44 par pivotement de la pièce 37 donc de la roue 35. Mais le déplacement circulaire de l'antenne autour de l'axe 43 est freiné par l'inertie du poids du moteur 32.
La présente invention permet de remédier à cet inconvénient.
Le dispositif selon l'invention, dont une vue générale est représentée en perspective en figure 2, comprend une partie fixe en forme de C allongé dont les deux bras 1, 2 forment la première branche du cardan, et une partie mobile 4a, 4b, 8 formant la noix du cardan dont l'axe longitudinal 5 constitue l'un des deux axes d'orientation. Cette noix de cardan se compose d'une partie cylindrique 4a, 4b et d'une structure extérieure 8 coaxiale dont la partie 4a, 4b est découplée et à l'intérieur de laquelle elle peut pivoter autour de l'axe longitudinal commun 5. La structure 8 peut elle-même pivoter autour de l'axe 3 orthogonal à l'axe 5, entre les bras 1 et 2 de la partie fixe.
La figure 3 représente une vue latérale en coupe de la figure 2, après avoir fait pivoter la structure 8 de 90° autour de l'axe 3.
Le bras 1 de la partie fixe abrite le mécanisme moteur 1 commandant le mouvement dit circulaire du système à orienter. Ce mécanisme est raccordé à un arbre de transmission 6 placé à l'intérieur du bras 1 et découplé de cellui-ci à l'aide de moyens 20. L'extrémité opposée de l'arbre de transmission 6 agit sur un couple conique formé par un pignon 17, disposé à l'extrémité de l'arbre 6, et une roue dentée 18 d'axe 3 orthogonal à celui du pignon 17 et de l'arbre 6. Cette roue 18 est placée à l'intérieur du bras 1 et est raccordée à travers la paroi du bras 1 à la structure 8 par l'intermédiaire de la partie cylindrique 21 formant un des points d'articulation de la structure 8 avec la partie fixe. Cette partie cylindrique 21 est découplée par des moyens 10 de la paroi du bras 1 qu'elle traverse. A l'intérieur de la structure 8 est disposée une partie cylindrique formée de deux parties distinctes creuses 4a et 4b de forme cylindrique, situées de part et d'autre de l'axe 3. Ces deux parties 4a et 4b ont un axe commun 5 avec la structure extérieure 8 dont elles sont découplées par des moyens 9.
Le bras 2 de la partie fixe en forme de C abrite le mécanisme moteur II commandant le mouvement dit en élévation du système à orienter. Ce mécanisme est raccordé à un arbre de transmission 7 placé à l'intérieur du bras 2 et découplé de celui-ci par des moyens 20. L'extrémité opposée de l'arbre 7 agit sur un couple conique abrité par le bras 2 et formé par un pignon 13 disposé à l'extrémité de l'arbre 7 et une roue dentée 14 d'axe 3. Le premier couple conique attaque, par l'intermédiaire d'une partie cylindrique 19 d'axe 3, un deuxième couple conique disposé à l'intérieur de la structure 8 et comprenant une roue dentée 15 d'axe 3 venant engrener une roue dentée 16 d'axe 5 placée à la périphérie de la partie cylindrique 4a. La pièce cylindrique de transition 19 traverse la paroi du bras 2 et de la structure 8, par rapport à laquelle elle est découplée par des moyens 11 et 12.
Le système à orienter, non représenté, est fixé en A, B et A', B' sur les parties cylindriques 4a et 4b respectivement, à l'extérieur de la structure 8. Il constitue la deuxième branche du cardan.
Si on alimente le mécanisme moteur Il seul on déclenche uniquement le mouvement dit en élévation autour de l'axe 5.
En effet, le moteur Il fait tourner, par l'intermédiaire de l'arbre 7 muni du pignon 13, la roue dentée 14 donc la roue 15 couplées par la partie cylindrique 19. La roue 15 vient engréner la roue 16 et fait tourner la pièce 4a autour de l'axe 5. Le système fixé à cette pièce 4a pivote également autour de cet axe et entraîne dans son mouvement la pièce 4b en synchronisme. Mais les pièces 4a et 4b étant découplées de la structure 8, celle-ci reste immobile.
- Il ne se produit donc qu'un mouvement en élévation.
Si par contre on alimente le mécanisme moteur 1 seul, il se produit à la fois un mouvement en circulaire autour de l'axe 3 et un mouvement en élévation autour de l'axe 5.
En effet, le moteur fait tourner, par l'intermédiaire de l'arbre 6 muni du pignon 17, la roue dentée 18 autour de l'axe 3 et par conséquent la structure 8 à laquelle elle est fixée, ainsi que les parties 4a et 4b disposées à l'intérieur de la structure, et donc le système à orienter. C'est le mouvement en circulaire autour de l'axe 3. Or la structure 8 est découplée, par des moyens 11, de la partie cylindrique 19, et celle-ci et donc la roue 15 qui lui est fixée, sont immobiles puisque le mécanisme moteur Il n'est pas alimenté. Comme la partie 4a et donc la roue 16 tournent autour de l'axe 3, étant donné le mouvement en circulaire de la structure 8, la roue 16 doit se déplacer le long de la roue dentée 15 d'axe 3 avec laquelle elle est en contact, ce qui provoque la rotation de la partie 4a autour de l'axe 5 et par conséquent celle du système à orienter et celle de la partie 4b. C'est le mouvement en élévation autour de l'axe 5.
Des moyens tels que des gyromètres ou des codeurs numériques annulaires disposés entre parties fixes et parties mobiles permettent de connaître et de mesurer les mouvements en circulaire et en élévation ce qui permet de commander les mécanismes moteurs en conséquence. Il est possible d'annuler le mouvement en élévation lorsque le mécanisme moteur du mouvement en circulaire 1 est alimenté. En effet, il suffit de commander simultanément, par l'intermédiaire du mécanisme moteur Il la roue dentée 15 de la même quantité angulaire que la roue dentée 18 afin de neutraliser le mouvement relatif des deux roues 16 et 15.
Selon un mode de réalisation préférentiel, les mécanismes moteurs peuvent être des moto- réducteurs.
Les moyens de découplage 9,10,11,12,20 sont par exemple des roulements à billes.
Le dispositif selon l'invention peut être utilisé en particulier pour orienter une antenne hyperfréquence. En effet, une telle antenne doit pouvoir être orientée rapidement suivant deux axes; Quand on utilise un dispositif d'orientation de l'art antérieur, les mécanismes moteurs occupent dans les parties mobiles un certain volume qui pourrait être utilisé plus avantageusement pour y loger des joints tournants hyperfréquence. Etant donné le manque de place pour les joints tournants, le récepteur hyperfréquence est disposé dans ce cas le plus près possible de l'antenne. Il est donc en général accolé au dos de l'antenne et est soumis à de très fortes vibrations. De-plus il donne une inertie supplémentaire lors des mouvements d'antenne et les moteurs, sur parties mobiles, limitent les épures de débattement d'antenne.
Grâce au dispositif d'orientation selon la présente invention, les mécanismes moteurs, étant installés sur des parties fixes, permettent des débattements d'antenne importants. De plus, ils libèrent le volume situé au centre du cardan au profit de joints tournants permettant ainsi de déporter le récepteur hyperfréquence en partie fixe où l'environnement vibratoire est moins sévère.
Les applications de ce dispositif ne sont pas limitées à l'exemple précité mais s'étend à tous les cas de deux mouvements orthogonaux portés l'un par l'autre et où les mécanismes moteurs doivent, de préférence, être en partie fixe.