La liaison pivot

Maintenant, regardons la porte de votre chambre. Elle est fixée à son cadre mais elle est fixée par des charnières. Donc elle ne peut ni s'éloigner de sa structure, qui est encastrée dans le mur, donc en liaison encastrement, ni monter ni descendre librement. Par contre, la porte peut tourner autour de l'axe des charnières qui la lie à sa structure. Cette liaison est appellée une liaison pivot.

Lorsqu'un axe tourne sans pouvoir translater dans une deuxième pièce fixe, nous réalisons une liaison pivot. L’image ci-dessous explique ce type de liaison mécanique :

Degrés de liberté

Pour cette liaison, le tableau ci-dessous nous avons donc un seul degré de liberté aussi, comme la liaison précédente. Le tableau ci-dessous nous présente une suivant l'axe des z (le cas de la porte de votre chambre) :

Contrairement à la liaison glissière, cette liaison nous permet de réaliser un mouvement rotatif autour d'un seul axe. Tous les mouvements sont bloqués sauf une seule rotation.

Symbole : la liaison pivot (suivant l'axe des x)

La représentation graphique d’une liaison pivot autour de l’axe des x est représentée graphiquement par le symbole normalisé présenté ci-dessous :

Modélisation 2D d'une liaison pivot	Modélisation 3D d'une liaison pivot

Exemples réels de la liaison pivot

Les roues d'un vélo, les roues d'une voiture, les petites roues de robot, les roues pivotante sur plaque, les aiguilles d'une montre ou les pales d'un ventilateur utilisent toutes une liaison pivot pour tourner uniquement autour d'un axe donné. Dans chaque cas, la pièce concernée ne dispose que d'un seul degré de liberté autour d'un axe précis sans pouvoir s'en échapper. 

Pour vous expliquer davantage le principe de fonctionnement de cette liaison, les images ci-dessous illustrent quelques exemples d'une liaison pivot :

L'image de gauche représente la roue avant d'une bicyclette. La roue effectue un mouvement de rotation autour de son axe central. Ce dernier est relié à la structure de la bicyclette par une liaison pivot, ce qui permet à la roue de tourner librement tout en restant solidaire du cadre.

L'image de droite représente une roue pivotante sur plaque, que nous pouvons la retrouver facilement sur le marché. Cette roue dispose d'une double liaison pivot telle que :

• une liaison pivot permettant la rotation de la roue autour de son axe pour rouler.
• une deuxième liaison pivot autour d'un axe vertical pour l'ensemble support-roue pour que la roue puisse réaliser différentes directions.

La porte de la maison est aussi liée à sa structure par une liaison pivot. Pour réaliser cette liaison, des charnières sont installées sur le long de l'axe de rotation souhaité comme nous le montre la figure ci-dessous (3 charnières lient la porte et nous réalise une liaison pivot)

Dans les systèmes mécaniques complexes, nous pouvons trouver un peu partout la liaison pivot comme dans les articulations de robots ou les articulation d'une pantographe du train.

La figure de gauche représente la structure d'un pantographe losange utilisé sur les trains. Comme nous pouvons l'observer, les différents éléments qui constituent ce système sont reliés entre eux par des liaisons pivot. Ce qui permet au bras articulé de se déployer et de se replier, afin d'assurer la montée et la descente de l'archet pour établir ou interrompre l'alimentation électrique à travers un contact direct de l'archet avec la caténaire.

La photo de gauche représente un bras robot articulé. Les différents segments de ce système electro-mécanique sont reliés entre eux par des liaisons pivot. Ce qui permet à ce robot de réaliser les différents mouvements de rotation autour de son axe principal et autour des autres axes secondaires. Ces articulations donnent ainsi au bras robot plusieurs degrés de liberté, lui permettant d'atteindre les positions et les orientations les plus compliquées dans l'espace avec précision.