CA3037781A1 - Procede d'engagement de deux elements engrenage et dispositif d'entrainement mettant en oeuvre un tel procede - Google Patents

Procede d'engagement de deux elements engrenage et dispositif d'entrainement mettant en oeuvre un tel procede Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un procédé d'engagement d'un premier élément d'engrenage avec un deuxième élément d'engrenage, au moins le deuxième élément d'engrenage étant monté mobile entre une position d'engrènement et une position de dégagement à l'aide d'un actionneur. Le procédé d'engagement comporte l'étape d'entraîner au moins l'un des éléments d'engrenage en rotation pour ménager un écart de vitesse de rotation non nul entre lesdits éléments d'engrenage et l'étape de commander l'actionneur pour successivement : - déplacer au moins le deuxième élément d'engrenage vers la position d'engrènement, - quand est détectée un contact entre les éléments d'engrenage, stopper le déplacement du deuxième élément d'engrenage, - quand est détectée une position angulaire idéale d'engagement desdits éléments d'engrenage, déplacer le deuxième élément d'engrenage le plus rapidement possible jusqu'à la position d'engrènement.

Description

PROCEDED'ENGAGEMENTDEDEUXELEMENTSENGRENAGEETDISPOSITIF
D'ENTRAINEMENTMETTANTENCEUVREUNILLPROCEDE
La présente invention concerne le domaine de la transmission motorisée de mouvements et plus particulièrement un procédé d'engagement de deux éléments engrenage. L'invention concerne également un dispositif d'entraînement notamment bien que non exclusivement d'une roue d'aéronef mettant en uvre un tel procédé.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION
Dans le domaine de l'aviation, il est désormais prévu d'équiper les aéronefs d'organes d'entraînement en rotation des roues pour permettre le déplacement au sol de l'aéronef sans utiliser ses groupes motopropulseurs.
Des organes d'entraînement montés sur un train d'atterrissage sont décrits dans les documents WO 2011/
023505 et WO 2015/033160. Ces organes d'entraînement comportent un moteur électrique relié à un réducteur dont la sortie est équipée d'un pignon pouvant être à
rouleaux. Le pignon coopère avec une couronne dentée solidaire de la roue d'aéronef. De cette manière, le moteur électrique entraîne en rotation le pignon, qui entraîne à son tour la couronne dentée et donc la roue pour déplacer l'aéronef.
Pour des questions de sécurité, il est prévu, notamment au décollage et à l'atterrissage de l'aéronef, de désolidariser le pignon de la couronne dentée. Pour cela, des moyens d'actionnement assurent le déplacement du pignon entre une position de dégagement dans laquelle le pignon est éloigné de la couronne dentée, et une position d'engrènement dans laquelle le pignon entraîne en rotation ladite couronne.
Toutefois, lors de l'engagement du pignon en rotation sur la couronne, une portion périphérique d'au moins un des rouleaux dudit pignon vient taper sur des portions supérieures de dents de la couronne, ce qui engendre des efforts ponctuels importants remontant dans l'ensemble des organes d'entraînement mais aussi dans la
2 structure du train d'atterrissage de l'aéronef. Pour éviter toute dégradation de ces organes d'entraînement (comme par exemple la rupture d'une dent de la couronne ou bien encore le dysfonctionnement d'un rouleau du pignon), lesdits organes sont généralement surdimensionnés, ce qui entraîne une augmentation de la masse et donc du coût desdits organes.
OBJET DE L'INVENTION
L'invention a donc pour objet de proposer un moyen pour limiter les efforts remontant à travers deux engrenages lors de leur accouplement, et d'obvier au moins en partie aux inconvénients précités.
PRESENTATION DE L'INVENTION
A cet effet, l'invention propose un procédé
d'engagement d'un premier élément d'engrenage avec un deuxième élément d'engrenage, au moins le deuxième élément d'engrenage étant monté mobile entre une position d'engrènement et une position de dégagement à l'aide d'un actionneur.
Selon l'invention, le procédé d'engagement comporte l'étape d'entraîner au moins l'un des éléments d'engrenage en rotation pour ménager un écart de vitesse de rotation non nul entre lesdits éléments d'engrenage. .
Le procédé comporte également l'étape de commander l'actionneur pour successivement :
- déplacer au moins le deuxième élément d'engrenage vers la position d'engrènement, - quand est détectée un contact entre les éléments d'engrenage, stopper le déplacement du deuxième élément d'engrenage, - quand est détectée une position angulaire idéale d'engagement desdits éléments d'engrenage, déplacer le deuxième élément d'engrenage le plus rapidement possible jusqu'à la position d'engrènement.
3 Arrêter le déplacement du deuxième élément d'engrenage dès la détection d'un contact permet de limiter l'effort de contact entre les deux éléments d'engrenage en attendant que lesdits éléments soient en phase pour amener le deuxième élément d'engrenage dans la position d'engrènement.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, l'actionneur comprend un vérin ayant une tige pilotée par une servovalve et reliée au deuxième élément d'engrenage.
Ainsi :
- une augmentation du débit dans la servovalve permet d'atteindre une pression prédéterminée et de déplacer la tige du vérin vers la position d'engrènement, - une montée de pression jusqu'à un premier seuil permet la détection du contact entre les éléments d'engrenage, une modification du débit de la servovalve permettant alors de stopper le déplacement de la tige du vérin, - une baisse de pression jusqu'à un deuxième seuil pendant une durée prédéfinie permet de détecter une position angulaire idéale d'engagement des éléments d'engrenage, une augmentation du débit dans la servovalve jusqu'à un débit maximum permettant alors d'amener la tige du vérin jusqu'à
la position d'engrènement.
Selon une caractéristique particulière, le premier seuil de pression est sensiblement égal à 30 bars.
Selon une autre caractéristique particulière, le deuxième seuil de pression est sensiblement égal à 20 bars.
De manière particulière, la durée prédéfinie du deuxième seuil de pression est sensiblement égale à 100 millisecondes.
4 L'invention concerne également un dispositif d'entraînement comprenant :
- un premier élément d'engrenage, - un deuxième élément d'engrenage mobile entre une position d'engrènement avec le premier élément d'engrenage et une position de dégagement à l'aide d'un actionneur, - un moteur entraînant en rotation l'un des éléments d'engrenage, - des moyens de détection d'un contact entre lesdits éléments d'engrenage, - une unité électronique de commande reliée à
l'actionneur, au moteur et aux moyens de détection.
Selon l'invention, l'unité électronique de commande est agencée pour mettre en uvre le procédé précédent.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, l'actionneur comprend un vérin ayant une tige reliée au deuxième élément d'engrenage, une servovalve pilote le vérin et les moyens de détection comportent un capteur de pression.
Selon une caractéristique particulière, le vérin est un vérin hydraulique.
Selon une autre caractéristique particulière, le moteur est un moteur électrique.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le premier élément d'engrenage est une couronne dentée et le deuxième élément d'engrenage est un pignon à rouleaux.
De manière particulière, la couronne dentée est solidaire d'une roue.
L'invention concerne aussi un train d'atterrissage équipé d'un tel dispositif.
DESCRIPTION DES FIGURES
L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit, laquelle est purement illustrative
5 et non limitative, et doit être lue en regard des figures annexées, parmi lesquelles :
- la figure 1 représente schématiquement un dispositif d'entraînement selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le deuxième engrenage étant dans la position de dégagement, - la figure 2a est une vue partielle du dispositif illustré à la figure 1 dans laquelle le premier élément d'engrenage et le deuxième élément d'engrenage sont en contact, le deuxième élément d'engrenage étant entre la position de dégagement et la position d'engrènement, - la figure 2b est une vue partielle du dispositif illustré à la figure 1 dans laquelle le deuxième élément d'engrenage est dans la position d'engrènement, - la figure 3 représente schématiquement le procédé
de l'invention, - la figure 4 représente au cours du temps le déplacement de la tige du vérin et la pression régnant à
l'intérieur du vérin lors de la mise en uvre du procédé
de l'invention illustré à la figure 3.
DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION
PARTICULIER DE L'INVENTION
En référence à la figure 1, un train d'atterrissage d'un aéronef est équipé d'un dispositif d'entraînement D
selon un mode de réalisation particulier de l'invention.
Le train d'atterrissage comprend une jambe comportant un caisson pourvu de moyens de sa liaison à la structure de l'aéronef et une tige coulissant dans le caisson et ayant une extrémité libre pourvue d'un moyeu d'une roue R.
Le dispositif d'entraînement D comporte une couronne 1 dentée comprenant une rangée de dents la. La couronne 1 forme un premier élément d'engrenage solidaire de la roue R de l'aéronef, la couronne 1 et la roue R ayant un même axe de rotation Xl.
6 Le dispositif d'entraînement D comporte également un pignon 2 comprenant une pluralité de rouleaux 2a équitablement répartis autour d'un axe de rotation X2 qui est parallèle à l'axe de rotation Xl. Le pignon 2 à
rouleaux 2a forme un deuxième élément d'engrenage solidaire d'un arbre de sortie d'un réducteur associé à , un moteur électrique.
Le pignon 2 est relié au niveau de l'axe de rotation X2 à une extrémité libre d'une tige T d'un vérin V
hydraulique. Le vérin V comporte un corps C solidaire du train d'atterrissage et à l'intérieur duquel peut se déplacer la tige T suivant un axe Xv orthogonal aux axes de rotation Xl, X2. Une extrémité de la tige T formant piston délimite avec le corps C du vérin une chambre Ch.
La chambre Ch est raccordée via une servovalve Sv à un réservoir Rv contenant un fluide F sous pression. La servovalve Sv permet de réguler une pression P à
l'intérieur de la chambre Ch du vérin V, soit un déplacement Dp de la tige T.
Le pignon 2 est ainsi montée mobile entre une position de dégagement illustrée à la figure 1 dans laquelle le pignon 2 est éloigné de la couronne 1, et une position d'engrènement illustrée à la figure 2b dans laquelle le pignon 2 est en phase avec la couronne 1 pour engrener celle-ci.
Une unité électronique de commande UC est reliée à la servovalve Sv, au moteur électrique et à un capteur de pression Cp traversant de manière étanche le corps C du vérin V pour mesurer la pression P à l'intérieur de la chambre Ch du vérin V.
Le procédé d'engagement du pignon 2 avec la couronne 1 va maintenant être détaillé.
Comme illustré à la figure 3, une première étape 10 consiste en ce que l'unité de commande UC contrôle le moteur électrique pour entraîner en rotation le pignon 2
7 de façon à ménager un écart de vitesse non nul entre ledit pignon 2 et la couronne 1. L'écart de vitesse est préférentiellement supérieur à 3 rpm (rotation par minute) pour éviter qu'un rouleau 2a du pignon 2 soit en permanence en face d'une dent la de la couronne 1. Cet écart correspond sensiblement à la somme en valeur absolue des imprécisions sur les mesures et les commandes de vitesses de rotation du pignon et de la couronne. Il peut aussi être préférable de limiter cet écart de vitesse ou bien encore le couple délivré par le moteur électrique pour minimiser les efforts au moment du contact entre la couronne 1 et le pignon 2. Cette limitation peut notamment être déterminée en fonction du design du pignon et de la couronne ou bien encore des performances recherchées du dispositif d'entraînement.
Ainsi, un écart de vitesse sensiblement égale à 4rpm est préféré.
Lors d'une deuxième étape 20, le débit de la servovalve Sv est augmenté par l'unité de commande UC
pour atteindre dans la chambre Ch du vérin V une pression P suffisante pour déplacer la tige T du vérin V. Le pignon 2 se déplace alors à une vitesse sensiblement constante vers la position d'engrènement jusqu'à ce que l'un des rouleaux 2a du pignon 2 rentre en contact avec une portion supérieure lb d'une dent la de la couronne 1 (figure 2a). L'écart de vitesse entre le pignon 2 et la couronne 1 étant non nul, le rouleau glisse alors le long de la portion supérieure lb de la dent la.
Dès lors, l'unité de commande UC détecte via le capteur de pression une montée de pression de la chambre Ch du vérin V provoquée par le contact entre le pignon 2 et la couronne 1 qui contraint le déplacement Dp de la tige T. Lorsque la montée de pression est supérieure à un premier seuil Si, l'unité de commande UC modifie, lors d'une troisième étape 30, le débit de la servovalve Sv de P
8 façon à stopper l'avancement de la tige T vers la position d'engrènement. La troisième étape 30 permet ainsi de limiter les efforts de contact entre le pignon et la couronne, et par conséquent de limiter les remontées d'effort dans les différents éléments du dispositif et de la structure du train d'atterrissage. De préférence, le premier seuil Si est sensiblement égal à
30 bars. Cette valeur peut notamment être définie en fonction de la pression nécessaire au déplacement de la tige T du vérin V qui dépend entre autre de la vitesse de déplacement souhaitée et du design du vérin V
(frottements entre la tige T et la chambre Ch du vérin V, A cet effet, une remontée et une descente du rouleau 2a le long de la portion supérieure lb de la dent engendre alors respectivement une montée et une baisse de la pression P à l'intérieur de la chambre Ch du vérin V.
Dès lors, la pression à l'intérieur de la chambre Ch du vérin V oscille avec des amplitudes supérieures au premier seuil si.
L'avancement de la tige étant limité par le débit de la servovalve et la rotation relative se poursuivant, le rouleau 2a finit donc par ne plus être en contact avec la dent et se trouve entre deux dents. Dans le même temps, la pression à l'intérieur de la chambre arrête alors d'osciller et diminue jusqu'à un deuxième seuil S2. De préférence, le deuxième seuil S2 est sensiblement égal à
20 bars.
L'unité de commande détecte alors, via le capteur de pression Cp, une baisse de pression P à l'intérieur de la chambre Ch du vérin V jusqu'au deuxième seuil S2. Si la pression reste inférieure au deuxième seuil S2 pendant une durée t prédéfinie, le débit de la servovalve est alors, lors d'une quatrième étape 40, augmenté jusqu'à un débit maximum de façon à déplacer rapidement la tige vers
9 la position d'engrènement. De préférence, la durée t est sensiblement égale à 100ms.
Le pignon 2 étant alors sensiblement en phase avec la couronne 1, le déplacement Dp rapide de la tige T du vérin V permet au pignon 2 d'atteindre la position d'engrènement. Dès lors, la pression P à l'intérieur de la chambre du vérin V augmente jusqu'à atteindre sensiblement la pression du fluide F contenu dans le réservoir Rv.
La figure 4 illustre le déplacement Dp de la tige T
du vérin V entre la position de dégagement et la position d'engrènement ainsi que l'évolution de la pression P à
l'intérieur de la chambre Ch du vérin V au cours des étapes 10, 20, 30, 40.
Il est également possible de déterminer la position angulaire idéale d'engagement du pignon 2 avec la couronne 1 en calculant le moment où ledit pignon et ladite couronne 1 sont sensiblement en phase après qu'un contact ait été détecté entre eux. Différents paramètres sont alors à prendre en compte : dimensions et espacement des dents la de la couronne 1, vitesse de rotation du pignon 2 par rapport à la couronne 1, position du point d'impact du rouleau 2a sur la dent la, etc_ L'inconvénient de ce type de détermination de la position angulaire idéale est que l'exactitude du calcul dépend directement de la position du point d'impact du rouleau 2a sur la dent la, laquelle est purement hypothétique dans ce cas.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit mais englobe toute variante entrant dans le champ de l'invention telle que définie par les revendications.
La position du pignon 2 et de la couronne 1 dans le dispositif d'entraînement D peut notamment être inversée.
10 Bien qu'ici le deuxième élément d'engrenage soit un pignon à rouleaux, un autre type de pignon peut être envisagé comme par exemple un pignon équipé de dents.
Bien qu'ici le mouvement pour engager le pignon avec la couronne soit un mouvement de translation, un mouvement de rotation peut aussi être envisagé.
L'axe Xv suivant lequel se déplace la tige T du vérin V peut ne pas être orthogonal à l'axe de rotation X1 de la couronne dentée.
De même, si l'engagement entre le pignon et la couronne est ici radial, il peut très bien être axial ou tangentiel (cas notamment des engrenages coniques).
Bien que le vérin V soit ici hydraulique, l'utilisation d'un vérin pneumatique associé à une électrovanne est tout aussi envisageable pour un fonctionnement similaire au mode de réalisation décrit.
Il est également possible de remplacer le vérin V et la servovalve Sv par un actionneur électromécanique, comme par exemple un moteur électrique associé à une chaîne mécanique reliée au pignon. Le blocage du moteur en position ou en vitesse nulle permet alors de stopper le déplacement du pignon. La détection du contact entre le pignon et la couronne peut alors être réalisée en utilisant par exemple des capteurs d'effort agencés dans ladite chaîne mécanique (ponts de jauge) ou bien encore en observant une variation de la puissance électrique délivrée par le moteur (une rotation du moteur va apparaître au moment du contact et impliquer une augmentation du couple nécessaire et donc du courant).
La détection du contact entre le pignon et la couronne peut aussi être réalisée en mesurant la déformation du pignon, notamment via un laser.
Une autre solution est de mesurer directement le déplacement du pignon et d'observer un ralentissement ou
11 un arrêt dudit déplacement en amont de la position d'engrènement via par exemple un capteur de position.
Afin d'éviter la détection de faux contact entre le pignon et la couronne, la détection d'une augmentation ou d'une baisse de pression peut être conditionnée par le déplacement Dp de la tige T du vérin V, via notamment un capteur de position de la tige du vérin.
Le capteur de pression Cp peut être agencé ailleurs que sur le corps du vérin, comme par exemple sur le circuit hydraulique reliant le vérin V au réservoir Rv.

Claims (12)

REVENDICATIONS
1. Procédé d'engagement d'un premier élément d'engrenage (1) avec un deuxième élément d'engrenage (2), au moins le deuxième élément d'engrenage (2) étant monté
mobile entre une position d'engrènement et une position de dégagement à l'aide d'un actionneur (V), le procédé
d'engagement comportant l'étape d'entraîner au moins l'un des éléments d'engrenage en rotation pour ménager un écart de vitesse de rotation non nul entre lesdits éléments d'engrenage et l'étape de commander l'actionneur (V) pour successivement :
- déplacer au moins le deuxième élément d'engrenage vers la position d'engrènement, - quand est détectée un contact entre les éléments d'engrenage, stopper le déplacement du deuxième élément d'engrenage, - quand est détectée une position angulaire idéale d'engagement desdits éléments d'engrenage, déplacer le deuxième élément d'engrenage le plus rapidement possible jusqu'à la position d'engrènement.
2. Procédé d'engagement selon la revendication 1, dans lequel l'actionneur comprend un vérin (V) ayant une tige (T) pilotée par une servovalve (Sv) et reliée au deuxième élément d'engrenage, et dans lequel :
- une augmentation du débit dans la servovalve (Sv) permet d'atteindre une pression prédéterminée et de déplacer la tige (T) du vérin (V) vers la position d'engrènement, - une montée de pression jusqu'à un premier seuil (S1) permet la détection du contact entre les éléments d'engrenage, une modification du débit de la servovalve (Sv) permettant alors de stopper le déplacement (Dp) de la tige (T) du vérin (V), - une baisse de pression jusqu'à un deuxième seuil (S2) pendant une durée prédéfinie (t) permet de détecter une position angulaire idéale d'engagement des éléments d'engrenage, une augmentation du débit dans la servovalve jusqu'à
un débit maximum permettant alors d'amener la tige (T) du vérin (V) jusqu'à la position d'engrènement.
3. Procédé d'engagement selon la revendication 2, dans lequel le premier seuil (S1) de pression est sensiblement égal à 30 bars.
4. Procédé d'engagement selon la revendication 2, dans lequel le deuxième seuil (S2) de pression est sensiblement égal à 20 bars.
5. Procédé d'engagement selon la revendication 2, dans lequel la durée prédéfinie (t) est sensiblement égale à 100 millisecondes.
6. Dispositif d'entraînement, comprenant un premier élément d'engrenage (1), un deuxième élément d'engrenage (2) mobile entre une position d'engrènement avec le premier élément d'engrenage et une position de dégagement à l'aide d'un actionneur (V), un moteur entraînant en rotation l'un des éléments d'engrenage, des moyens de détection (Cp) d'un contact entre lesdits éléments d'engrenage, et une unité électronique de commande (UC) reliée à l'actionneur (V), au moteur et aux moyens de détection (Cp), caractérisé en ce que l'unité
électronique de commande (UC) est agencée pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une des revendications précédentes.
7. Dispositif d'entraînement selon la revendication 6, dans lequel l'actionneur comprend un vérin (V) ayant une tige (T) reliée au deuxième élément d'engrenage, une servovalve (Sv) pilote le vérin (V) et les moyens de détection comportent un capteur de pression (Cp).
8. Dispositif d'entraînement selon la revendication 7, dans lequel le vérin (V) est un vérin hydraulique.
9. Dispositif d'entraînement selon la revendication 7, dans lequel le moteur est un moteur électrique.
10. Dispositif d'entraînement selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, dans lequel le premier élément d'engrenage (1) est une couronne dentée et le deuxième élément d'engrenage (2) est un pignon à rouleaux.
11. Dispositif d'entraînement selon la revendication 10, dans lequel la couronne dentée (1) est solidaire d'une roue (R).
12. Train d'atterrissage équipé d'un dispositif d'entraînement selon l'une des revendications 7 à 11.
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