FR3098633A1 - Système d’entraînement pour entraîner en rotation un premier dispositif par rapport à un deuxième dispositif autour un axe de rotation. - Google Patents

Système d’entraînement pour entraîner en rotation un premier dispositif par rapport à un deuxième dispositif autour un axe de rotation. Download PDF

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Abstract

- Système d’entraînement pour entraîner en rotation autour d’un axe de rotation (2) un premier dispositif pour véhicule par rapport à un deuxième dispositif solidaire du véhicule. - Le système comprend un support (3) fixé au deuxième dispositif et apte à tourner autour de l’axe de rotation (2), une surface de frottement (4) fixée au premier support (3) et possédant une forme de section cylindrique présentant un axe de révolution (5) confondu avec l’axe de rotation (2), un support (6) fixé au premier dispositif et apte à tourner autour de l’axe de rotation (2), un élément piézoélectrique (7) fixé au support (6) et au moins une pointe (8) à une extrémité (92). L’élément piézoélectrique (7) permet de donner à l’extrémité (92) un mouvement elliptique cyclique lorsque l’élément piézoélectrique (7) est alimenté par une tension électrique. La ou les pointes (8) sont configurées pour que l’extrémité (92) entre en contact cycliquement avec la surface de frottement (4) pour permettre un mouvement relatif entre le support (3) et le support (6) autour de l’axe de rotation (2). Figure pour l'abrégé : Fig. 1

Description

Système d’entraînement pour entraîner en rotation un premier dispositif par rapport à un deuxième dispositif autour un axe de rotation.
La présente invention concerne l’orientation de dispositifs pour véhicule, notamment de dispositifs permettant de modifier l’orientation du dispositif pour véhicule par rapport au véhicule.
Lorsqu’un véhicule se déplace, l’assiette dudit véhicule peut être amenée à changer, par exemple, par la présence d’aspérités sur le sol sur lequel le véhicule roule ou par des phases de conduite comme le freinage, l’accélération ou le changement de direction, etc.
Or, certains dispositifs optiques, tels que des projecteurs ou des capteurs embarqués dans le véhicule peuvent être sensibles à ce changement d’assiette.
Par exemple, les projecteurs de véhicule éclairent habituellement une région vers laquelle le véhicule se dirige. Lorsque l’assiette du véhicule change, le projecteur qui suit ce changement d’assiette peut éclairer une région qui n’est pas celle vers laquelle le véhicule se dirige.
Le même constat peut être fait pour un véhicule autonome. Un véhicule autonome correspond à un véhicule apte à rouler sans intervention d’un conducteur. Afin de rouler en toute sécurité, le véhicule autonome est ordinairement équipé de capteurs permettant de détecter des obstacles sur son trajet. Généralement, plus un capteur présente un grand angle de détection, plus la distance de détection est courte. La distance de détection doit être suffisante pour détecter les obstacles suffisamment tôt en distance afin de les éviter lorsque le véhicule autonome se déplace selon des vitesses usuelles. Par exemple pour des vitesses allant de 80 km/h à 90 km/h, la distance de détection nécessaire peut être de 100 m à 300 m. Pour atteindre cette distance de détection, les capteurs, tels que des capteurs de télédétection par laser ou LIDAR (« Laser Detection And Ranging » en anglais), possèdent un angle de détection allant de 2° à 3°. La direction d’orientation doit donc être précise afin que la détection d’éventuels obstacles soit possible. Lorsque le véhicule roule sur les aspérités de la route ou lors des phases de conduite changeant l’assiette du véhicule, l’orientation de détection des capteurs peut changer, ce qui peut affecter la détection des obstacles. Il est alors nécessaire de modifier l’orientation de détection des capteurs afin que l’orientation reste stable malgré les aspérités de la route et les phases de conduite. La précision demandée pour modifier l’orientation peut atteindre 1/100°.
Il existe des actionneurs aptes à modifier l’orientation de dispositifs. Toutefois, ces actionneurs manquent de précision et sont encombrants.
La présente invention a pour objet de pallier ces inconvénients en proposant un système permettant de modifier une orientation de capteur avec suffisamment de précision.
À cet effet, l’invention concerne un système d’entraînement pour entraîner en rotation autour d’un axe de rotation un premier dispositif pour véhicule par rapport à un deuxième dispositif solidaire du véhicule.
Selon l’invention, le système comprend au moins :
- un premier support destiné à être fixé au deuxième dispositif et apte à tourner autour de l’axe de rotation ;
- une surface de frottement possédant une forme de section cylindrique présentant un axe de révolution confondu avec l’axe de rotation, la surface de frottement étant fixée au premier support ;
- un deuxième support destiné à être fixé au premier dispositif et apte à tourner autour de l’axe de rotation ;
- un élément piézoélectrique fixé au deuxième support ;
- au moins une pointe présentant une première extrémité fixée à l’élément piézoélectrique et une deuxième extrémité ;
l’élément piézoélectrique étant configuré pour donner à la deuxième extrémité de la ou les pointes un mouvement elliptique cyclique lorsque l’élément piézoélectrique est alimenté par une tension électrique, la ou les pointes étant configurées pour que la deuxième extrémité entre en contact cycliquement avec la surface de frottement pendant au moins une partie du mouvement elliptique pour permettre un mouvement relatif entre le premier support et le deuxième support autour de l’axe de rotation.
Ainsi, grâce au système, il est possible d’obtenir un mouvement relatif en rotation ayant une précision d’un centième de degré grâce à un système d’entraînement dynamique et à faible encombrement.
En outre, le système comprend au moins un capteur de position configuré pour mesurer un angle relatif entre le premier support et le deuxième support.
De plus, la surface de frottement et l’axe de rotation sont séparés d’une distance de façon qu’un couple généré par une force de frottement créée par le contact de la deuxième extrémité de la ou des pointes sur la surface de frottement corresponde à un couple nécessaire pour que le mouvement relatif présente une vitesse prédéterminée et une accélération prédéterminée lorsque le deuxième dispositif est fixé au premier support et le premier dispositif est fixé au deuxième support.
Avantageusement, le système comprend en outre au moins un butoir fixé sur le premier support, le ou les butoirs étant configurés pour limiter le mouvement relatif du deuxième support par rapport au premier support.
De plus, l’axe de révolution et l’axe de rotation sont confondus.
L’invention concerne également une unité de dispositif pour véhicule,
Selon l’invention, l’unité de capteur comprend :
- un système d’entraînement tel que spécifié ci-dessus ;
- un premier dispositif;
- un module de commande configuré pour alimenter l’élément piézoélectrique par une tension électrique ;
le deuxième dispositif correspondant à une partie du véhicule, le signal étant fonction d’ordres de commande reçus par le module de commande.
Selon un premier mode de réalisation, le premier dispositif comprend un capteur.
Selon un deuxième mode de réalisation, le premier dispositif comprend un projecteur.
Selon un troisième mode de réalisation, le premier dispositif comprend un module d’acquisition d’images.
L’invention concerne également un véhicule, notamment un véhicule autonome, comportant une unité de dispositif, telle que décrite ci-dessus.
L'invention, avec ses caractéristiques et avantages, ressortira plus clairement à la lecture de la description faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :
La figure 1 représente une vue en perspective du système d’entraînement.
La figure 2 représente une vue de dessus du système d’entraînement dans lequel le premier support et le deuxième support sont dans une première position relative.
La figure 3 représente une vue de dessus du système d’entraînement dans lequel le premier support et le deuxième support se présentent dans une deuxième position relative.
Les figures 4a et 4b représentent schématiquement une vue rapprochée des figures 2 et 3, respectivement.
La figure 5 représente schématiquement une vue de face d’un véhicule équipé d’une unité de dispositif pour véhicule comportant un système d’entraînement.
La figure 6 représente schématiquement le système d’entraînement sur lequel sont fixés le premier dispositif pour véhicule et le deuxième dispositif solidaire du véhicule.
Le système d’entraînement 1 est représenté sur les figures 1 à 3.
Le système d’entraînement 1 est configuré pour entraîner en rotation autour d’un axe de rotation 2 un dispositif D1 pour véhicule VH par rapport à un dispositif D2 solidaire du véhicule VH.
Le dispositif D1 peut correspondre à un dispositif optique ou un dispositif orientable.
Selon un premier mode de réalisation, le dispositif D1 comprend un capteur 13.
Selon un deuxième mode de réalisation, le dispositif D1 comprend un projecteur (phare) de véhicule.
Selon un troisième mode de réalisation, le dispositif D1 comprend un module d’acquisition d’images.
Le système d’entraînement 1 comprend un support 3 destiné à être fixé au dispositif D2 et un support 6 destiné à être fixé au dispositif D1. Le support 3 et le support 6 sont chacun aptes à tourner autour de l’axe de rotation 2. La figure 6 représente schématiquement les dispositifs D1 et D2 fixés à leur support 3 et 6 respectif.
Le système d’entraînement 1 peut être configuré pour entraîner en rotation autour de l’axe de rotation 2 le support 3 par rapport au support 6. Le système d’entraînement 1 peut également être configuré pour entraîner en rotation autour de l’axe de rotation 2 le support 6 par rapport au support 3.
Le système d’entraînement 1 comprend également une surface de frottement 4 possédant une forme de section cylindrique présentant un axe de révolution 5 sensiblement parallèle à l’axe de rotation 2.
Selon une variante, l’axe de révolution 5 et l’axe de rotation 2 peuvent être sensiblement confondus.
Selon une autre variante, l’axe de révolution 5 est proche de l’axe de rotation 2. De façon non limitative, si l’axe de révolution est proche de l’axe de rotation signifie que la distance entre l’axe de révolution 5 et l’axe de rotation 2 est inférieure ou égale à 2 mm.
La surface de frottement 4 peut être fixée au support 3. La forme de cylindre de la section cylindrique dont une partie forme la surface de frottement 4 correspond à un cylindre droit. La surface de frottement 4 peut correspondre à une surface intérieure d’une portion de tube en forme de section d’un cylindre droit.
Le système d’entraînement 1 comporte en outre un élément piézoélectrique 7 fixé au support 6 et au moins une pointe 8 (« hard tip » en anglais). La ou les pointes 8 présentent une extrémité 91 fixée à l’élément piézoélectrique 7 et une extrémité 92 (figures 4a et 4b).
La ou les pointes 8 peuvent avoir la forme d’une tige ayant une extrémité 91 et une extrémité 92.
Par un effet piézoélectrique inverse, l’élément piézoélectrique 7 est configuré pour donner à l’extrémité 92 de la ou des pointes 8 un mouvement elliptique cyclique lorsque l’élément piézoélectrique 7 est alimenté par une tension électrique.
L’élément piézoélectrique peut présenter une forme généralement rectangulaire.
La tension électrique alimente l’élément piézoélectrique 7 par l’intermédiaire d’une électrode 10.
Lorsqu’une tension électrique spécifique est appliquée à l’électrode 10, une oscillation est créée selon un mode oscillatoire primaire longitudinal. Dans ce mode oscillatoire primaire, l’élément piézoélectrique 7 s’allonge et se rétracte cycliquement selon un axe longitudinal de l’élément piézoélectrique 7. Par ailleurs, une oscillation est créée selon un mode oscillatoire secondaire transversal qui a pour effet de courber l’élément piézoélectrique dans une direction perpendiculaire à l’axe longitudinal de l’élément piézoélectrique. La combinaison des deux modes d’oscillation permet une mise en vibration de tout l’élément piézoélectrique et de créer le mouvement elliptique cyclique de l’extrémité 92 de la ou des pointes 8. La tension électrique spécifique présente une fréquence qui peut être sensiblement égale à une fréquence de résonance de l’élément piézoélectrique 7.
La ou les pointes 8 sont configurées pour que l’extrémité 92 entre en contact cycliquement avec la surface de frottement 4 pendant au moins une partie du mouvement elliptique. Cette mise en contact de l’extrémité 92 de la ou des pointes 8 sur la surface de frottement 4 permet de générer un mouvement relatif entre le support 3 et le support 6 autour de l’axe de rotation 2 par frottement de l’extrémité 92 de la ou des pointes 8 sur la surface de frottement 4 (solidaire du support 3).
Selon un premier exemple, le support 3 peut rester fixe par rapport au véhicule VH alors que le support 6 tourne autour de l’axe de rotation 2. Selon un deuxième exemple, le support 6 peut rester fixe par rapport au véhicule VH alors que le support 3 tourne autour de l’axe de rotation 2.
Avantageusement, le système d’entraînement 1 comprend au moins un capteur de position (non représenté) configuré pour mesurer un angle relatif entre le support 3 et le support 6.
La surface de frottement 4 et l’axe de rotation 2 sont séparés d’une distance D (figure 2). La distance D est définie de façon qu’un couple généré par une force de frottement créée par le contact de l’extrémité 92 sur la surface de frottement 4 corresponde à un couple nécessaire pour que le mouvement relatif présente une vitesse prédéterminée et une accélération prédéterminée lorsque le dispositif D2 est fixé sur le support 3 et le dispositif D1 est fixé sur le support 6 (figures 4a et 4b).
Le système d’entrainement 1 possède donc un mécanisme qui ne présente pas de jeu entre les deux supports 3 et 6, ce qui apporte une grande précision de l’ordre du centième de degré. Par ailleurs, le système d’entrainement 1 présente un faible encombrement, ce qui lui permet d’être intégré facilement dans un système embarqué à bord d’un véhicule VH.
Le système d’entraînement 1 peut en outre comprendre au moins un butoir 11 fixé sur le support 3. Le ou les butoirs 11 sont configurés pour limiter le mouvement relatif du support 6 par rapport au support 3.
Par exemple, le système d’entraînement comprend un seul butoir 11 pour limiter le mouvement relatif entre le support 6 et le support 3 dans un sens du mouvement relatif. Il peut également comprendre deux butoirs 11 pour limiter le mouvement relatif entre le support 6 et le support 3 dans deux sens opposés du mouvement relatif.
L’invention concerne également une unité de dispositif 14 pour véhicule VH.
L’unité de dispositif 14 comprend :
- un système d’entraînement 1,
- un dispositif D1;
- un module de commande 16 configuré pour alimenter l’élément piézoélectrique 7 par une tension électrique.
Ainsi, le dispositif D2 correspond à une partie 17 du véhicule VH.
Selon le premier mode de réalisation, le dispositif D1 comprend un capteur 13 pour véhicule VH autonome (figure 5). Le capteur 13 peut être configuré pour détecter des obstacles susceptibles de se trouver sur le trajet du véhicule VH. Le capteur 13 peut correspondre à un LIDAR.
Selon le deuxième mode de réalisation, le dispositif D1 comprend un projecteur (phare) de véhicule.
Selon le troisième mode de réalisation, le dispositif D1 comprend un module d’acquisition d’images, telle qu’une caméra. La caméra peut être une caméra passive.
Le module de commande 16 permet de commander l’élément piézoélectrique 7 en fonction d’ordres de commande reçus par le module de commande 16.
Les ordres de commandes sont déterminés afin d’anticiper les changements d’assiette du véhicule VH pour que l’orientation du dispositif D1 reste stable malgré les changements d’assiette du véhicule VH. Par exemple, les ordres de commandes sont déterminés par un calculateur embarqué dans le véhicule VH. Les ordres de commande sont par exemple déterminés à partir de données courantes de phase de conduite du véhicule VH et de données courantes caractérisant l’environnement du véhicule VH acquises par des capteurs. Le système d’entraînement 1 est donc un système dynamique tenant compte du comportement du véhicule VH.
L’invention concerne également un véhicule VH comprenant au moins une unité de dispositif 14. L’orientation du ou des dispositifs D1 du véhicule VH peut être modifiée grâce au système d’entrainement 1 de l’unité de dispositif 14 en fonction des aspérités de la route ou des phases de conduite.

Claims (10)

  1. Système d’entraînement pour entraîner en rotation autour d’un axe de rotation (2) un premier dispositif (D1) pour véhicule par rapport à un deuxième dispositif (D2) solidaire du véhicule,
    caractérisé en ce qu’il comprend au moins :
    - un premier support (3) destiné à être fixé au deuxième dispositif (D2) et apte à tourner autour de l’axe de rotation (2) ;
    - une surface de frottement (4) possédant une forme de section cylindrique présentant un axe de révolution (5) parallèle à l’axe de rotation (2), la surface de frottement (4) étant fixée au premier support (3) ;
    - un deuxième support (6) destiné à être fixé au premier dispositif (D1) et apte à tourner autour de l’axe de rotation (2) ;
    - un élément piézoélectrique (7) fixé au deuxième support (6) ;
    - au moins une pointe (8) présentant une première extrémité (91) fixée à l’élément piézoélectrique (7) et une deuxième extrémité (92) ;
    l’élément piézoélectrique (7) étant configuré pour donner à la deuxième extrémité (92) de la ou des pointes (8) un mouvement elliptique cyclique lorsque l’élément piézoélectrique (7) est alimenté par une tension électrique, la ou les pointes (8) étant configurées pour que la deuxième extrémité (92) entre en contact cycliquement avec la surface de frottement (4) pendant au moins une partie du mouvement elliptique pour permettre un mouvement relatif entre le premier support (3) et le deuxième support (6) autour de l’axe de rotation (2).
  2. Système selon la revendication 1,
    caractérisé en ce qu’il comprend au moins un capteur de position configuré pour mesurer un angle relatif entre le premier support (3) et le deuxième support (6).
  3. Système selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2,
    caractérisé en ce que la surface de frottement (4) et l’axe de rotation (2) sont séparés d’une distance (D) de façon qu’un couple généré par une force de frottement ( ) créée par le contact de la deuxième extrémité (92) de la ou des pointes (8) sur la surface de frottement (4) corresponde à un couple nécessaire pour que le mouvement relatif présente une vitesse prédéterminée et une accélération prédéterminée lorsque le deuxième dispositif (D2) est fixé au premier support (3) et le premier dispositif (D1) est fixé au deuxième support (6).
  4. Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 3,
    caractérisé en ce qu’il comprend en outre au moins un butoir (11) fixé sur le premier support (3), le ou les butoirs (11) étant configurés pour limiter le mouvement relatif du deuxième support (6) par rapport au premier support (3).
  5. Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 4,
    caractérisé en ce que l’axe de révolution (5) et l’axe de rotation (2) sont confondus.
  6. Unité de dispositif pour véhicule,
    caractérisée en ce qu’il comprend :
    - un système d’entraînement (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5,
    - un premier dispositif (D1) ;
    - un module de commande (16) configuré pour alimenter l’élément piézoélectrique (7) par une tension électrique ;
    le deuxième dispositif (D2) correspondant à une partie (17) du véhicule (VH), le signal étant fonction d’ordres de commande reçus par le module de commande (16).
  7. Unité selon la revendication 6,
    caractérisée en ce que le premier dispositif (D1) comprend un capteur (13).
  8. Unité selon la revendication 6,
    caractérisée en ce que le premier dispositif (D1) comprend un projecteur.
  9. Unité selon la revendication 6,
    caractérisée en ce que le premier dispositif (D1) comprend un module d’acquisition d’images.
  10. Véhicule,
    caractérisé en ce qu’il comprend au moins une unité de dispositif (14), telle que spécifiée à l’une quelconque des revendications 6 à 9.
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