EP0601912A1 - Systèmes de vérins à trois positions de fonctionnement stables - Google Patents

Systèmes de vérins à trois positions de fonctionnement stables Download PDF

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EP0601912A1
EP0601912A1 EP93402891A EP93402891A EP0601912A1 EP 0601912 A1 EP0601912 A1 EP 0601912A1 EP 93402891 A EP93402891 A EP 93402891A EP 93402891 A EP93402891 A EP 93402891A EP 0601912 A1 EP0601912 A1 EP 0601912A1
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EP
European Patent Office
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pistons
pairs
stable
piston
fluid supply
Prior art date
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Application number
EP93402891A
Other languages
German (de)
English (en)
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EP0601912B1 (fr
Inventor
Jean-Louis Girardeau
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Airbus Group SAS
Original Assignee
Airbus Group SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Airbus Group SAS filed Critical Airbus Group SAS
Publication of EP0601912A1 publication Critical patent/EP0601912A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0601912B1 publication Critical patent/EP0601912B1/fr
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/08—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with only one servomotor
    • F15B11/12—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with only one servomotor providing distinct intermediate positions; with step-by-step action
    • F15B11/121—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with only one servomotor providing distinct intermediate positions; with step-by-step action providing distinct intermediate positions
    • F15B11/123—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with only one servomotor providing distinct intermediate positions; with step-by-step action providing distinct intermediate positions by means of actuators with fluid-operated stops

Definitions

  • said pairs of pistons are structurally identical and are arranged symmetrically with respect to each other.
  • the two stable deviated positions of said member are respectively symmetrical with respect to the stable neutral position.
  • the production of said jack system is technically simplified.
  • the first pistons of said pairs have limited and identical displacement strokes to act symmetrically on said member, when the fluid pressure is exerted on the two couples, while, when the pressure is exerted on the 'One of the pairs, the second corresponding piston continues its displacement travel until driving said member in the corresponding stable deviated position.
  • the identical position of said pairs of pistons corresponds to the stable neutral position of said member, and to each of the opposing positions of pairs of pistons, with respect to one another, corresponds to one of the two stable deviated positions of said member.
  • the first pistons of said pairs are then located, relative to said body, more towards the outside of the latter than the second pistons, guaranteeing a neutral position of the member, perfectly stable.
  • said first and said second pistons of each pair can be arranged coaxially with respect to each other in the same chamber, formed in said body and connected to said fluid supply.
  • said second piston of each pair is housed concentrically and sliding in said first limited stroke piston, which is in turn housed, concentrically and slidingly, in said chamber of the body and the bottom of which is provided with an orifice for the displacement, by fluid supply, of said second piston.
  • each pair of pistons can be arranged in a separate cylinder body, connected to said fluid supply.
  • the first pistons of said pairs have zero displacement strokes when the fluid pressure is exerted on each pair, and limited opposing strokes when the fluid pressure is exerted on one of said couples, causing the simultaneous displacement and in abutment of the second piston of the opposite torque.
  • the first two pistons of the pairs are advantageously shaped as a single double piston connected to said member and around which said second pistons are slidably mounted and in opposition, the assembly formed by said double piston and said second pistons being susceptible to slide in two coaxial and opposite chambers of said body, connected to said fluid supply.
  • the stable neutral position of said member is given by a fixed position, at zero stroke, of the double piston, while each of the stable deviated positions of said member is given by a limited-stroke movement of the double piston in one direction (and therefore respective positive and negative displacements of the first coaxial pistons formed by the double piston) causing the corresponding displacement of the second opposite piston, in abutment, marking said deviated, stable position, of said member.
  • said double piston can consist of a central shoulder from which two identical rods respectively extend forming said first pistons and carrying, in a sliding manner, said second pistons. So, when the pressure is exerted on the two transverse end faces of said rods, the double piston is stationary in position, while the second pistons are in abutment, and, when the pressure is exerted only on one of the faces of said rods rods, the double piston moves in the corresponding direction, driving the second piston pushed by the shoulder into abutment, while the other second piston remains fixed.
  • said double piston may consist of a central rod extended respectively by heads forming the first pistons and terminated by external annular flanges, said second pairs pistons being slidably mounted around said respective heads. , in the two respective chambers of said body.
  • the jack system of the invention can have multiple applications from the moment it is necessary to mark, in a stable manner, different positions of an organ.
  • the jack system which can be controlled from the gas flow delivered by the generator, is connected, by means of a connection mechanism on which said pairs of pistons can act, to a mobile member associated with said nozzle and capable of occupying, as a function of the position of the pairs of pistons of said system, a stable, neutral or deviated position, relative to said nozzle, capable of modifying the direction of exit of said gas flow.
  • FIG. 1 shows, in section, a first embodiment of said system of jacks according to the invention in a position for which the member to be controlled occupies a stable neutral position.
  • FIG. 2 is a side view, partially in section, of said system of FIG. 1.
  • Figure 3 shows, in section, said cylinder system in a position for which said member then occupies a stable deviated position.
  • FIG. 4 illustrates in section a second embodiment of said system of jacks in a position for which the member to be controlled is in a stable neutral position.
  • FIG. 5 is a section through said member along the line V-V in FIG. 4.
  • FIG. 6 is a cross section of said member along line VI-VI of FIG. 5.
  • Figure 7 shows in section the cylinder system of Figure 4 in a position for which the member occupies one of the two stable deviated positions.
  • Figure 8 is a section of said member similar to that of Figure 6, but in the selected position.
  • FIG. 9 illustrates a section of a third embodiment of said cylinder system of the invention, in a position for which the member to be controlled, similar to that of FIG. 1, occupies a stable neutral position.
  • FIG. 10 is a side view, partially in section, of said system of FIG. 9.
  • FIG. 11 illustrates in section said system of FIG. 9, in a position for which said member occupies a stable deviated position.
  • FIG. 12 represents, in section, a fourth embodiment of said system of jacks, in a position for which the member is in stable neutral position.
  • FIG. 13 is a section of said system along the line XIII-XIII of FIG. 12.
  • Figure 14 shows, in section, said system of Figure 12 in a position for which said member is in a stable deviated position.
  • Figure 15 shows, in section, the cylinder system of Figure 12 applied, in this case, to another member occupying a stable neutral position.
  • FIG. 16 is a section of said system along the line XVI-XVI of FIG. 15.
  • FIG. 17 represents, in section, the system driving said member in a stable deviated position.
  • Figures 18 and 19 illustrate in section a fifth embodiment of said actuator system, respectively in positions for which the member is in stable neutral position and in stable deviated position.
  • the jack system of the invention is intended, in general, to act on an organ (or a group of organs) to mark different specific operating positions .
  • the actuator system 1 shown in FIGS. 1 to 3 is intended, in the illustrated application, to control an aerodynamic surface such as a control surface G, around an axis A, with respect to the structure S of an aircraft, such as an airplane or a missile, in order to be able to modify its trajectory.
  • an aerodynamic surface such as a control surface G
  • an axis A with respect to the structure S of an aircraft, such as an airplane or a missile
  • the system 1 comprises, according to the invention, two identical pairs 2 and 3 of displaceable pistons, respectively consisting of first pistons 4 and 5, and second pistons 6 and 7.
  • These couples 2 and 3 of pistons 4-6 and 5-7 are housed in a cylinder body 8 fixed to the structure of said aircraft as shown diagrammatically in FIG. 2, and they are, in this application, arranged symmetrically with respect to one another 'pivot axis A of the control surface G.
  • the first and second pistons of each pair 2 and 3 are arranged in parallel.
  • a connection mechanism ML such as a lifter P ensures the connection between said pairs 2 and 3 and the control surface G.
  • the lifter P is mounted in its middle around said axis A and the pairs of pistons are capable of acting respectively on either side of the lifter orthogonally to the axis A.
  • the latter is worn, as shown in the figure 2, in its central part by the structure S, while one of the ends A1 of the axis is engaged in the control surface G and its other end A2, around which said lifting beam P is mounted, is engaged in a yoke 8E attached to the body.
  • the fluid supply 9 can be controlled by any suitable means and that it can be hydraulic, pneumatic or emitted, in the case of a missile for example, by the gas jet emitted by the propellant and which is then used through distributors controllable not shown, connected to the piston chambers, to act on the control surface.
  • the supply 9 is controlled to send a fluid pressure into the chambers 8A and 8B of said pairs of pistons, via the conduits 8C.
  • This has the effect of causing the simultaneous output of the first pistons 4 and 5 which act identically and symmetrically on the two arms of the lifter P relative to the pivot axis A.
  • the sliding of the pistons 4 and 5 occurs over the whole of their strokes c until the shoulders 4A and 5A apply here against the stops 8D of the body 8.
  • the first pistons 4 and 5 being in abutment, the second pistons 6 and 7 cannot continue their respective strokes but s '' also apply symmetrically against the arms of the lifter P.
  • the return to the stable neutral position of the control surface is effected by supplying the pair 3 of pistons.
  • the other stable angular position capable of being occupied by the control surface under the action of the pair 3 of pistons is shown in dashed lines, while the couple 2 is inactive.
  • the system of jacks 1 thus guarantees three marked, stable positions of the control surface.
  • the second embodiment of the cylinder system 1, illustrated in FIGS. 4 to 8, is substantially similar to the previous one, since the pairs 2 and 3 are constituted by similar pistons 4-6, 5-7 arranged in parallel in chambers similar 8A, 8B.
  • the pairs 2 and 3 of pistons are respectively arranged in two structurally identical cylinder bodies 8.1 and 8.2, independent of each other.
  • the chambers 8A and 8B of each pair of pistons are there also connected to the common fluid supply 9.
  • the two cylinder bodies 8.1 and 8.2 are fixed to the same structure, not shown in the figures.
  • the system of jacks 1 can act on a control member such that, in this case, a rotary distributor D.
  • the two bodies 8.1 and 8.2 are arranged, in this example, at an angle to each other so as to be able to act, by pairs 2 and 3 of pistons, on both sides of said lever L in order to rotate it around its axis A in one direction or the other.
  • the pivoting lever L which defines the link mechanism ML between the cylinder system and the member to be controlled, is connected to the latter by a toothed sector Sd formed at its periphery and meshing with a pinion Pi provided coaxially at the end of the piston rotary Pr of distributor D.
  • This piston Pr is housed, in the usual way, in a fixed sleeve M and it comprises, in this case, three radial passages Pp1, Pp2 and Pp3 angularly spaced from one another and capable of cooperating with passages radial Pm1, Pm2 and Pm3 formed in the sleeve M.
  • the rotary piston Pr of the distributor remains in a stable neutral position for which the central passages Pp1 and Pm1 of the rotary piston and the sleeve are aligned, as shown in FIGS. 5 and 6, while the passages Pp2 and Pp3 are offset from the passages Pm2 and Pm3 of the sleeve.
  • this rotary distributor D is arranged in a lateral nozzle of a missile, as will be seen more particularly in the applications shown in FIGS. 12 to 17, said stable position which it occupies does not affect the trajectory of said missile .
  • the second piston 7 continues to slide in the chamber 8B on a total stroke c 1 causing, on the one hand, the angular pivoting of the lever L around the axis A and, on the other hand, the simultaneous re-entry of the pistons 4 and 6 of the first couple 2 in their respective chambers 8A and 8B under lever action.
  • the angular displacement of the latter causes, via the toothed sector connection Sd - pinion Pi, the rotation of a corresponding angle of the rotary piston Pr relative to the fixed sleeve M of the distributor D.
  • This rotation is reflected, in this case, by aligning the passages Pp2 and Pm2 of the distributor, while the other passages Pp1 and Pp3 are closed.
  • the distributor then occupies one of its two pivoted, stable positions, obtained by an antagonistic position of the pairs of pistons 2 and 3 of said system and making it possible, in this application, to deflect the gas jet passing through the lateral nozzle.
  • FIGS. 9 to 11 A third embodiment of said cylinder system 1, in accordance with the invention, is illustrated in FIGS. 9 to 11.
  • the system 1 is intended for controlling a control surface G around its axis A, by means of a link mechanism ML such as the lifter P previously described.
  • the actuator system 1 therefore comprises two pairs 2 and 3 of pistons, arranged symmetrically to one another in a body 8, relative to the axis A connecting the control surface to the lifter, and carried by the structure S of the aircraft and yoke 18E of said system 1.
  • the first and second pistons, respectively 14 and 16 of the couple 2 and 15 and 17 of the couple 3 are arranged coaxially with respect to each other.
  • the second pistons 16 and 17 of said pairs are slidably housed in the first corresponding annular pistons 14 and 15, which are, in turn, slidably mounted in respective chambers 18A, 18B of the body 8, which are in communication with the fluid supply 9 via conduits 18C.
  • an orifice 14A, 15A is formed in the bottom 14B, 15B of each first piston 14 and 15 to put the fluid pressure in communication with the corresponding second piston 16 and 17.
  • the marking of the three positions (one neutral and two deviated), capable of being occupied by the control surface G under the action of said system of jacks 1, is carried out in a manner substantially analogous to what has been described above.
  • the stable neutral position of the control surface G, illustrated in FIG. 1 is obtained by sending the fluid pressure, coming from the controllable supply 9, into the two chambers 18A, 18B of the cylinder body 8.
  • a fourth embodiment of said cylinder system 1, according to the invention, is shown with reference to FIGS. 12 to 14 and it is intended, in an application preferential, to the orientation control of the side nozzles of a missile to allow its piloting.
  • the cylinder system 1 comprises a body 8 provided with a central axial passage 28 which is terminated at its ends by two coaxial chambers 28A and 28B, and in which are housed the two pairs 2 and 3 of pistons.
  • the first pistons 24 and 25 of the pairs are advantageously formed by a single double piston 29 consisting of a central shoulder 29A and two identical rods 29B, 29C, respectively extending said shoulder on each side capable of sliding along the internal wall of said passage 28.
  • the double piston 29 can thus be assimilated to the first pistons shown in FIGS. 1 and 4 and joined by their shoulders.
  • the second pistons 26 and 27 of the pairs are then annular so as to be mounted concentrically, in a sliding and sealed manner, around said respective rods 29B and 29C of the double piston 29. It can be seen in FIG. 12 that the length of the second pistons 26 , 27 is identical to that of the rods 29B, 29C and that the external diameter of the second pistons 26, 27 is substantially identical to that of the central shoulder 29A of the double piston 29, for sliding along the internal wall of said axial passage 29A .
  • the second pistons 26, 27 terminate, on the side opposite to the central shoulder of the single piston, by respective annular flanges 26A, 27A which open out into the corresponding chambers 28A, 28B of the body 8 and which are, in FIG. 1 , in abutment against respective shoulders 28D each formed by the change in section of the body between the axial passage 28 and the corresponding chamber 28A, 28B.
  • the transverse face 29D and 29E of each rod comes substantially flush with the corresponding rim 26A, 27A.
  • the pairs 2 and 3 are, in this fourth embodiment, in opposition to each other, the pair 2 corresponding to the rod 29B and the shoulder 29A, forming the first piston 24, and the second piston 26, and the torque 3 corresponding to the rod 29C and the shoulder 29A, then forming the first piston 25, and the second piston 27 .
  • coaxial chambers 28A and 28B are in communication, via conduits 28C, with the fluid supply 9 which may include two controllable distributors, not shown, connected respectively to the chambers and in which a portion of the hot gases issuing can be conveyed of the propellant.
  • the fluid supply 9 which may include two controllable distributors, not shown, connected respectively to the chambers and in which a portion of the hot gases issuing can be conveyed of the propellant.
  • one of the side nozzles T usually distributed around said missile.
  • the member to be maneuvered, by means of the jack system 1 is defined in this case by a skirt J substantially frustoconical and pivotally mounted with respect to the nozzle T around an axis A orthogonal to the geometric axis XX thereof. this.
  • the skirt J surrounds the end of the nozzle T to extend beyond its downstream end and allow, by its pivoting, the deflection of the gaseous jet leaving the nozzle.
  • the link mechanism ML connecting the frustoconical skirt J to the system of jacks 1, is defined by a shaft AR, parallel to the axis A and passing right through the central shoulder 29A of the double piston 29, perpendicular to it. this.
  • the shaft AR is then received in two oblong grooves, identical and opposite 28E, formed in the body 8 to engage, by one of its ends AR1 which emerges from the body, in a fork F provided in the frustoconical skirt J .
  • the pressure of the gas jet When the pressure of the gas jet is delivered by the supply 9 by means of the distributors then open, it becomes directed by the conduits 28C in the opposite chambers 28A and 28B of the body 8 and is applied simultaneously to the transverse faces 29D, 29E of the rods of the double piston 29 and to the annular flanges 26A, 27A of the second pistons 26,27.
  • the annular flanges 26A, 27A of the second pistons are applied in abutment against the corresponding shoulders 28D of the body 8, while the double piston 29, receiving the same pressure on its faces opposite transverse 29D, 29E, remains in the middle position relative to the axial passage 28 of said body.
  • the double piston 29 thus retains a fixed state, maintained by the pressure exerted identically on its transverse faces, so that the connecting shaft AR, integral with the central shoulder 29A of the double piston, also remains stationary, likewise that the frustoconical skirt J with respect to the nozzle T.
  • the skirt consequently occupies a stable neutral position, given by the system of jacks 1 whose couples 2 and 3 act, ultimately, in opposition to each other, so that the displacement strokes of the first pistons are zero. Consequently, the flow of the gas jet in the nozzle T is not affected.
  • the fluid pressure of the gas jet is maintained for example in chamber 28B, the corresponding distributor being open, while it is emptied in the another room, the corresponding dispenser then being closed.
  • the second piston 26 concentric with the rod 29B moves in the chamber 28A with a corresponding stroke through the central shoulder 29A of the double piston to come into abutment against the bottom 28F, while the connecting shaft AR, integral of said central shoulder, then also slides with a stroke c to come into the corresponding bottom of the oblong grooves 28E of the body 8.
  • the second piston 27 concentrically surrounding the rod 29C it remains stationary, since it is in abutment by its rim annular 27A against the corresponding shoulder of the body.
  • the latter Concomitantly with the displacement of the shaft AR, the latter causes, by its engagement in the fork F of the skirt J, the pivoting of an angle ⁇ thereof relative to the geometric axis XX of the nozzle T , around the axis A.
  • the pressure being maintained in the chamber 28B, the frustoconical skirt J is in a stable deflected position, shown in FIG. 14 and by which the gas jet leaving the nozzle T is deflected by the skirt , thus modifying the trajectory of the missile.
  • the pairs 2 and 3 of pistons have an antagonistic operation from one another.
  • the rod 29B or first piston of the couple 2 has moved by a stroke c , negative with respect to the neutral position of FIG. 12, while the rod 29C or second piston of the couple 3 has moved d 'an identical but positive course c .
  • the second piston 26 of the pair 2 has slid by the same displacement stroke, while the second piston 27 has retained the same position, its stroke being zero.
  • the double piston acts as a displacement piston for said member, and the second pistons act as a stop marking the stable positions of said member.
  • the cylinder system 1, illustrated in FIGS. 15 to 17, has a structure and an operation identical to the fourth embodiment of said system previously described. However, its application is somewhat different, although belonging to the same technical field, since it consists in controlling the position of a flap V placed in the lateral nozzle T of a missile in order to deflect the gas jet therefrom, and therefore its path.
  • the flap V is mounted integral with a pivot axis A which passes through the nozzle and to which are fixed two identical and spaced flanges F1 and F2 engaging respectively, by forks F3, in the projecting ends AR1 of the AR shaft, which emerge in this case from the two grooves 28E of the body 8.
  • the latter is linked to the axis A by a yoke 28F on either side of which the flanges F1, F2 are located.
  • the double piston 29 remains in the fixed position, so that the flap V, via the connecting shaft AR, the flanges F1 and F2 and the axis A, is held in the axial extension of the nozzle T.
  • the flap V therefore occupies the neutral position , stable, shown in Figures 15 and 16 and for which the flow of the gas jet in the nozzle T is not disturbed.
  • the connecting shaft AR undergoes a translation movement, for example to the left in FIG. 17, consequently sliding on a stroke c of the double piston, causing the pivoting of the axis A by an angle a via the flanges and, consequently, the angular deflection of the flap V in the nozzle T.
  • the flow of the jet gas is then modified so as to orient the missile on another trajectory.
  • a fifth embodiment of the actuator system 1 is illustrated with reference to FIGS. 18 and 19, to be intended, there too, for controlling the orientation of a nozzle T, but of the flexible stop type, that is to say that is to say connected to the structure S of the missile by an articulation with metal sheets and AF elastomer.
  • a double piston 39 acts as first pistons 34, 35 of couples 2 and 3, and it consists of a central rod 39A, passing through the axial passage 38D of the partition, and two heads 39B, 39C, respectively extending on each side of said rod and arranged in chambers 38A, 38B.
  • Each head is further terminated by an external annular rim 39D, 39E and, around said heads of the double piston, are respectively mounted, concentrically and slidingly, the second pistons 36 and 37 of said pairs.
  • second pistons are in turn liable to slide relative to the chambers 38A and 38B respectively, and they each comprise an external annular rim 36A, 37A ensuring lateral guidance along the internal wall which delimits each chamber, and capable of coming into axial abutment against an internal shoulder 38E, 38F terminating the open chambers and along which the second piston is guided.
  • the head 39B and 39C of the double piston, forming the first piston 34 and 35, and the second piston 36 and 37 of each pair 2 and 3 are thus mounted in opposition to each other with respect to the common rod 39A of the double piston.
  • the link mechanism ML is defined by a rigid connecting rod B, one end of which is linked, around an axis A, to that of the nozzle T, while the other end of the connecting rod B ends in a ball joint R which is mounted in the corresponding head 39C of the double piston 39 while being held therein by a threaded ring advantageously constituting the annular rim 39E of said head 39C.
  • the two opposite chambers 38A, 38B of the body are connected, by conduits 38G provided therein, to a fluid supply 9, of the type identical to that previously described, that is to say comprising controllable distributors.
  • the gas jet is introduced into the chambers 38A and 38B, and the resulting fluid pressure is applied, in an identical but opposite manner, to the corresponding transverse faces 39F and 39G of the said heads of the double piston 39, so that the latter, subjected to opposing pressures, remains immobile in a stable position, symmetrical with respect to the central transverse partition of the body.
  • the second pistons 36 and 37 are simultaneously driven in abutment, by their respective flanges 36A and 37A, against the corresponding shoulders 38E, 38F of said chambers.
  • the nozzle T by means of the connecting rod B, occupies a stable neutral position, shown in FIG. 18.
  • the fluid pressure from the gas jet is maintained in the chamber 38B of the body, while it is cut, by closing the corresponding distributor, in the other chamber 38A, it pushes the double piston 39 to the right in FIG. 19, by acting on the transverse face 39G of the head 39C.
  • This moves relative to the second piston 37 which is held in abutment against the shoulder 38F of the chamber, and it slides with a stroke c , limited by the contact of the transverse face 39F of the opposite head 39B against the transverse partition 38C.
  • the heads of the double piston have an antagonistic operation since the head 39C linked to the connecting rod B advances by a stroke c , while the other head 39B moves back from said stroke c .
  • the second piston 37 concentric with the head 39C remains fixed in position, while the other second piston 36, concentric with the head 39B, slides with an identical stroke c , by the action of the annular rim 39D of the head, to abut against the central partition 38C and immobilize the double piston in position.
  • the axial displacement of the double piston 39 has the effect, by means of the rigid connecting rod B, of pivoting the nozzle by an angle ⁇ relative to the pivot center C thereof, around its articulation AF with flexible stop, as shown in FIG. 19.
  • the nozzle T therefore occupies a stable deviated position, imprinted by the system of jacks.
  • the axis XX of the nozzle being deflected, the trajectory of the missile is modified.
  • the jack system in accordance with the invention makes it possible to obtain three stable states or positions of a member for piloting missiles, in particular, either by first and second pistons, the first pistons couples ensuring the stable neutral position of said member and the second pistons respectively ensuring the stable deviated positions of said member, either by a single double piston and second pistons, the double piston ensuring the displacements, zero or limited, of said member and the second pistons marking the stable positions of said organ.

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Abstract

  • L'invention concerne un système de vérins, relié à une alimentation fluidique et susceptible d'agir sur la position d'un organe.
  • Selon l'invention, il comprend au moins deux couples (2,3) d'un premier et d'un second pistons déplaçables, lesdits couples de pistons étant logés dans au moins un corps de vérin (8) et étant susceptibles d'occuper, sous l'action d'une pression fluidique issue de ladite alimentation (9) et s'exerçant soit simultanément sur lesdits premiers pistons desdits couples, une position semblable pour laquelle ledit organe est dans une position neutre stable, soit uniquement sur le premier et le second pistons de l'un ou de l'autre desdits couples, une position antagoniste de ces derniers, pour laquelle ledit organe est dans une position déviée stable.

Description

  • La présente invention concerne un système de vérins à trois positions de fonctionnement stables, permettant à un organe ou à un groupe d'organes associé audit système d'occuper, à leur tour, trois positions de fonctionnement stables.
  • A cet effet, le système de vérins, relié à une alimentation fluidique et susceptible d'agir sur la position d'un organe, est remarquable, selon l'invention, en ce qu'il comprend au moins deux couples d'un premier et d'un second pistons déplaçables, lesdits couples de pistons étant logés dans au moins un corps de vérin et étant susceptibles d'occuper, sous l'action d'une pression fluidique issue de ladite alimentation et s'exerçant soit simultanément sur lesdits premiers pistons desdits couples, une position semblable pour laquelle ledit organe est dans une position neutre stable, soit uniquement sur le premier et le second pistons de l'un ou de l'autre desdits couples, une position antagoniste de ces derniers, pour laquelle ledit organe est dans une position déviée stable.
  • Ainsi, aux trois positions distinctes susceptibles d'être occupées par ledit système de vérins, c'est-à-dire une position semblable et deux positions antagonistes desdits couples de pistons, correspondent respectivement trois positions marquées stables dudit organe à commander, c'est-à-dire une position neutre et deux positions déviées.
  • Avantageusement, lesdits couples de pistons sont structurellement identiques et sont disposés symétriquement l'un par rapport à l'autre. Ainsi, les deux positions déviées stables dudit organe sont-elles respectivement symétriques par rapport à la position neutre stable. Par ailleurs, la réalisation dudit système de vérins s'en trouve simplifiée techniquement.
  • Selon une première configuration dudit système, les premiers pistons desdits couples ont des courses de déplacement limitées et identiques pour agir symétriquement sur ledit organe, lorsque la pression fluidique s'exerce sur les deux couples, tandis que, lorsque la pression s'exerce sur l'un des couples, le second piston correspondant poursuit sa course de déplacement jusqu'à entraîner ledit organe dans la position déviée stable correspondante. Ainsi, à la position identique desdits pistons des couples correspond la position neutre stable dudit organe, et à chacune des positions antagonistes des couples de pistons, l'un par rapport à l'autre, correspond une des deux positions déviées stables dudit organe.
  • Par exemple, ledit premier et ledit second pistons de chaque couple peuvent être logés en parallèle dans des chambres respectives ménagées dans ledit corps et reliées à ladite alimentation fluidique.
  • Dans ce cas, les premiers pistons desdits couples, à courses limitées identiques, sont alors situés, par rapport audit corps, plus vers l'extérieur de ce dernier que les seconds pistons, garantissant une position neutre de l'organe, parfaitement stable.
  • Dans une variante de réalisation, ledit premier et ledit second pistons de chaque couple peuvent être disposés coaxialement l'un par rapport à l'autre dans une même chambre, ménagée dans ledit corps et reliée à ladite alimentation fluidique. Ainsi, la réalisation du système de vérins est rendue encore plus aisée. Plus particulièrement, ledit second piston de chaque couple est logé de façon concentrique et coulissante dans ledit premier piston à course limitée, qui est à son tour logé, de façon concentrique et coulissante, dans ladite chambre du corps et dont le fond est pourvu d'un orifice pour le déplacement, par l'alimentation fluidique, dudit second piston.
  • Dans une autre variante de réalisation, chaque couple de pistons peut être agencé dans un corps de vérins distinct, relié à ladite alimentation fluidique.
  • Selon une seconde configuration dudit système, les premiers pistons desdits couples ont des courses de déplacement nulles lorsque la pression fluidique s'exerce sur chaque couple, et des courses limitées antagonistes lorsque la pression fluidique s'exerce sur l'un desdits couples, entraînant le déplacement simultané et en butée du second piston du couple opposé.
  • Dans ce cas, les deux premiers pistons des couples sont avantageusement conformés en un unique piston double relié audit organe et autour duquel sont montés de façon coulissante et en opposition lesdits seconds pistons, l'ensemble formé par ledit piston double et lesdits seconds pistons étant susceptible de coulisser dans deux chambres coaxiales et opposées dudit corps, reliées à ladite alimentation fluidique. Ainsi, la position neutre stable dudit organe est donnée par une position fixe, à course nulle, du piston double, tandis que chacune des positions déviées stables dudit organe est donnée par un déplacement à course limitée du piston double dans un sens (et donc des déplacements respectifs positif et négatif des premiers pistons coaxiaux formés par le piston double) entraînant le déplacement correspondant du second piston opposé, en butée, marquant ladite position déviée, stable, dudit organe.
  • Par exemple, ledit piston double peut se composer d'un épaulement central duquel se prolongent respectivement deux tiges identiques formant lesdits premiers pistons et portant, de façon coulissante, lesdits seconds pistons. Ainsi, lorsque la pression s'exerce sur les deux faces transversales d'extrémité desdites tiges, le piston double est immobile en position, tandis que les seconds pistons sont en butée, et, lorsque la pression s'exerce uniquement sur l'une des faces desdites tiges, le piston double se déplace dans le sens correspondant en entraînant le second piston poussé par l'épaulement en butée, tandis que l'autre second piston reste fixe.
  • Dans une variante de réalisation, ledit piston double peut se composer d'une tige médiane prolongée respectivement par des têtes formant les premiers pistons et terminées par des rebords annulaires externes, lesdits seconds pistons des couples étant montés, de façon coulissante, autour desdites têtes respectives, dans les deux chambres respectives dudit corps.
  • Le système de vérins de l'invention peut avoir des applications multiples dès l'instant où il est nécessaire de marquer, de façon stable, différentes positions d'un organe.
  • Par exemple, il peut être destiné à la commande d'une surface aérodynamique d'un aéronef, mais il est de préférence, quoique non exclusivement, destiné à être monté sur un aéronef tel qu'un missile comportant un générateur de gaz auquel est reliée au moins une tuyère latérale susceptible de modifier la trajectoire dudit missile. Dans ce cas, le système de vérins, qui est commandable à partir du flux gazeux délivré par le générateur, est relié, par l'intermédiaire d'un mécanisme de liaison sur lequel peuvent agir lesdits couples de pistons, à un organe mobile associé à ladite tuyère et susceptible d'occuper, en fonction de la position des couples de pistons dudit système, une position stable, neutre ou déviée, par rapport à ladite tuyère, susceptible de modifier la direction de sortie dudit flux gazeux.
  • Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables.
  • La figure 1 représente, en coupe, un premier mode de réalisation dudit système de vérins selon l'invention dans une position pour laquelle l'organe à commander occupe une position neutre stable.
  • La figure 2 est une vue de côté, partiellement en coupe, dudit système de la figure 1.
  • La figure 3 représente, en coupe, ledit système de vérins dans une position pour laquelle ledit organe occupe alors une position déviée stable.
  • La figure 4 illustre en coupe un deuxième mode de réalisation dudit système de vérins dans une position pour laquelle l'organe à commander est dans une position neutre stable.
  • La figure 5 est une coupe dudit organe selon la ligne V-V de la figure 4.
  • La figure 6 est une coupe transversale dudit organe selon la ligne VI-VI de la figure 5.
  • La figure 7 montre en coupe le système de vérins de la figure 4 dans une position pour laquelle l'organe occupe l'une des deux positions déviées stables.
  • La figure 8 est une coupe dudit organe analogue à celle de la figure 6, mais dans la position choisie.
  • La figure 9 illustre une coupe d'un troisième mode de réalisation dudit système de vérins de l'invention, dans une position pour laquelle l'organe à commander, analogue à celui de la figure 1, occupe une position neutre stable.
  • La figure 10 est une vue de côté, partiellement en coupe, dudit système de la figure 9.
  • La figure 11 illustre en coupe ledit système de la figure 9, dans une position pour laquelle ledit organe occupe une position déviée stable.
  • La figure 12 représente, en coupe, un quatrième mode de réalisation dudit système de vérins, dans une position pour laquelle l'organe est en position neutre stable.
  • La figure 13 est une coupe dudit système selon la ligne XIII-XIII de la figure 12.
  • La figure 14 représente, en coupe, ledit système de la figure 12 dans une position pour laquelle ledit organe est en position déviée stable.
  • La figure 15 représente, en coupe, le système de vérins de la figure 12 appliqué, dans ce cas, à un autre organe occupant une position neutre stable.
  • La figure 16 est une coupe dudit système selon la ligne XVI-XVI de la figure 15.
  • La figure 17 représente, en coupe, le système entraînant ledit organe en position déviée stable.
  • Les figures 18 et 19 illustrent en coupe un cinquième mode de réalisation dudit système de vérins, respectivement dans des positions pour lesquelles l'organe est en position neutre stable et en position déviée stable.
  • Le système de vérins de l'invention, dont plusieurs modes de réalisation seront décrits ci-après, est destiné, d'une façon générale, à agir sur un organe (ou un groupe d'organes) pour en marquer différentes positions spécifiques de fonctionnement.
  • Par exemple, le système de vérins 1 montré sur les figures 1 à 3 a pour but, dans l'application illustrée, la commande d'une surface aérodynamique telle qu'une gouverne G, autour d'un axe A, par rapport à la structure S d'un aéronef, tel qu'un avion ou un missile, afin de pouvoir modifier sa trajectoire.
  • Pour cela, le système 1 comprend, selon l'invention, deux couples identiques 2 et 3 de pistons déplaçables, respectivement constitués de premiers pistons 4 et 5, et de seconds pistons 6 et 7. Ces couples 2 et 3 de pistons 4-6 et 5-7 sont logés dans un corps de vérin 8 fixé à la structure dudit aéronef de la façon indiquée schématiquement sur la figure 2, et ils sont, dans cette application, agencés symétriquement l'un de l'autre, par rapport à l'axe de pivotement A de la gouverne G. Dans ce premier mode de réalisation dudit système de vérins 1, les premier et second pistons de chaque couple 2 et 3 sont disposés en parallèle. Ainsi, les premiers pistons 4 et 5 des couples sont logés, de façon coulissante, dans des chambres identiques respectives 8A dudit corps, tandis que les seconds pistons 6 et 7 des couples sont logés, de façon coulissante, dans des chambres identiques respectives 8B du corps, différentes des chambres 8A. Les deux chambres 8A et 8B de chaque couple 2 et 3 de pistons communiquent entre elles par un conduit de liaison correspondant 8C ménagé dans le corps et relié à une alimentation fluidique 9.
  • On voit par ailleurs, sur la figure 1, que les premiers pistons 4 et 5 des couples sont situés, par rapport au corps de vérin 8, plus vers l'extérieur de celui-ci que les seconds pistons 6 et 7. En outre, les premiers pistons 4 et 5 sont susceptibles de coulisser dans les chambres 8A selon des courses identiques c, limitées par des épaulements correspondants 8D agencés dans le corps 8 et contre lesquels sont susceptibles de s'appliquer des rebords annulaires externes 4A et 5A prévus sur les pistons. Quant aux seconds pistons 6 et 7, ils ont des courses de déplacement identiques c1, supérieures aux courses de déplacement c des premiers pistons. Bien évidemment, le coulissement des pistons, par leurs rebords externes, dans leurs chambres respectives s'effectue avec étanchéité.
  • Pour pouvoir agir sur la gouverne G liée en rotation autour de son axe A, lequel est orthogonal aux pistons déplaçables parallèlement, un mécanisme de liaison ML tel qu'un palonnier P assure la liaison entre lesdits couples 2 et 3 et la gouverne G. Plus particulièrement, le palonnier P est monté en son milieu autour dudit axe A et les couples de pistons sont susceptibles d'agir respectivement de part et d'autre du palonnier orthogonalement à l'axe A. Ce dernier est porté, comme le montre la figure 2, en sa partie centrale par la structure S, tandis que l'une des extrémités A1 de l'axe est engagée dans la gouverne G et que son autre extrémité A2, autour de laquelle est monté ledit palonnier P, est engagée dans une chape 8E solidaire du corps.
  • Le fonctionnement de ce premier mode de réalisation dudit système de vérins 1 se déroule de la façon suivante.
  • Tout d'abord, on précise que l'alimentation fluidique 9 est commandable par tout moyen approprié et qu'elle peut être hydraulique, pneumatique ou issue, dans le cas d'un missile par exemple, par le jet gazeux émis par le propulseur et qui est alors utilisé par l'intermédiaire de distributeurs commandables non représentés, reliés aux chambres des pistons, pour agir sur la gouverne.
  • Pour maintenir la gouverne G dans une position neutre stable illustrée sur la figure 1, l'alimentation 9 est commandée pour envoyer une pression fluidique dans les chambres 8A et 8B desdits couples de pistons, par l'intermédiaire des conduits 8C. Cela a pour effet d'entraîner la sortie simultanée des premiers pistons 4 et 5 qui agissent identiquement et symétriquement sur les deux bras du palonnier P par rapport à l'axe de pivotement A. Le coulissement des pistons 4 et 5 se produit sur la totalité de leurs courses c jusqu'à ce que les épaulements 4A et 5A s'appliquent ici contre les butées 8D du corps 8. Les premiers pistons 4 et 5 étant en butée, les seconds pistons 6 et 7 ne peuvent continuer leur course respective mais s'appliquent également et symétriquement contre les bras du palonnier P. Ce dernier, pressé symétriquement par rapport à l'axe A par les deux couples 2 et 3 de pistons, est alors maintenu immobile, dans une position d'équilibre neutre, stable, qui se reproduit par l'intermédiaire de l'axe A au niveau de la gouverne G. Ainsi, dans cette position neutre stable, la gouverne G reste passive et permet à l'aéronef, dans cette application, de conserver une trajectoire rectiligne rigoureuse. Le système de vérins 1 garantit donc, par l'action identique et symétrique des couples de pistons, une position marquée stable, qui est montrée sur la figure 1.
  • Lorsqu'on souhaite faire pivoter la gouverne G d'un angle α autour de l'axe A, l'alimentation 9 est commandée pour, par exemple, être maintenue en direction du couple 2 de pistons et coupée en direction du couple 3 de pistons. Cette action sur l'alimentation fluidique 9 rompt la position d'équilibre stable de la gouverne G, par l'intermédiaire du palonnier P, puisqu'alors, la pression ayant chutée dans le couple 3 de pistons, le second piston 8 du premier couple 2 peut poursuivre son déplacement sur la totalité de sa course c1 en faisant pivoter le palonnier P, ce qui se traduit par l'intermédiaire de l'axe A, par un pivotement de la gouverne G d'un angle α correspondant, et donc par un changement de direction de la trajectoire de l'avion ou du missile.
  • Tant que la pression fluidique est maintenue dans cet état dans les chambres 8A et 8B du couple 2 de pistons, la gouverne G occupe une position déviée stable, qui est montrée sur la figure 3. On remarque alors la position antagoniste des deux couples, pour laquelle les pistons 4 et 6 du couple 2 sont en position sortie maximale (courses de déplacement c et c1), tandis que les pistons 5 et 7 du couple 3 sont alors rentrés.
  • Le retour dans la position neutre stable de la gouverne s'effectue en alimentant le couple 3 de pistons. En outre, on a représenté en traits mixtes l'autre position angulaire stable susceptible d'être occupée par la gouverne sous l'action du couple 3 de pistons, alors que le couple 2 est inactif.
  • Le système de vérins 1 garantit ainsi trois positions marquées, stables, de la gouverne.
  • Le deuxième mode de réalisation du système de vérins 1, illustré sur les figures 4 à 8, est sensiblement analogue au précédent, puisque les couples 2 et 3 sont constitués par des pistons semblables 4-6, 5-7 disposés en parallèle dans des chambres semblables 8A,8B. Cependant, les couples 2 et 3 de pistons sont respectivement agencés dans deux corps de vérins structurellement identiques 8.1 et 8.2, indépendants l'un de l'autre. Les chambres 8A et 8B de chaque couple de pistons sont là aussi reliées à l'alimentation fluidique commune 9. En outre, les deux corps de vérins 8.1 et 8.2 sont fixés à une même structure, non représentée sur les figures.
  • En disposant par exemple les deux corps 8.1 et 8.2 respectivement de part et d'autre d'un levier L pivotant autour d'un axe fixe A, le système de vérins 1 peut agir sur un organe de commande tel que, dans ce cas, un distributeur rotatif D. Pour cela, les deux corps 8.1 et 8.2 sont agencés, dans cet exemple, en oblique l'un par rapport à l'autre pour pouvoir agir, par les couples 2 et 3 de pistons, des deux côtés dudit levier L afin de le faire pivoter autour de son axe A dans un sens ou dans l'autre. Le levier pivotant L, qui définit le mécanisme de liaison ML entre le système de vérins et l'organe à commander, est relié à ce dernier par un secteur denté Sd ménagé à sa périphérie et engrenant avec un pignon Pi prévu coaxialement en bout du piston rotatif Pr du distributeur D. Ce piston Pr est logé, de façon usuelle, dans un manchon fixe M et il comprend, dans ce cas, trois passages radiaux Pp1, Pp2 et Pp3 espacés angulairement les uns des autres et susceptibles de coopérer avec des passages radiaux Pm1, Pm2 et Pm3 ménagés dans le manchon M.
  • Le fonctionnement de ce deuxième mode de réalisation dudit système de vérins 1 s'effectue de manière identique au premier mode et ne soulève pas de difficultés.
  • Lorsque la pression fluidique délivrée par l'alimentation 9 s'exerce, par l'intermédiaire des conduits 8C, dans les chambres 8A et 8B des deux couples, les premiers pistons 4 et 5 se déplacent simultanément d'une course c pour venir en butée, par leurs rebords 4A et 5A, contre les épaulements 8D desdits corps. Les seconds pistons coulissent également. Par conséquent, comme la pression exercée est identique dans les deux chambres, les pistons 4-6 et 5-7 des couples s'appliquent, avec une force identique mais symétrique-, respectivement de part et d'autre du levier rotatif L, de sorte que ce dernier reste immobile par rapport à son axe A et occupe alors une position médiane stable. Dans ce cas, le piston rotatif Pr du distributeur reste dans une position neutre stable pour laquelle les passages centraux Pp1 et Pm1 du piston rotatif et du manchon sont alignés, comme le montrent les figures 5 et 6, tandis que les passages Pp2 et Pp3 sont décalés des passages Pm2 et Pm3 du manchon. Ainsi, lorsque ce distributeur rotatif D est agencé dans une tuyère latérale d'un missile, comme on le verra plus particulièrement sur les applications montrées par les figures 12 à 17, ladite position stable qu'il occupe n'affecte pas la trajectoire dudit missile.
  • En revanche, lorsque la pression s'exerce, par exemple, sur le couple 3 du corps 8.2 du système de vérins 1, alors qu'elle a chuté dans le corps 8.1, le second piston 7 poursuit son coulissement dans la chambre 8B sur une course totale c1 entraînant, d'une part, le pivotement angulaire du levier L autour de l'axe A et, d'autre part, la rentrée simultanée des pistons 4 et 6 du premier couple 2 dans leurs chambres respectives 8A et 8B sous l'action du levier. Le déplacement angulaire de ce dernier provoque, par l'intermédiaire de la liaison secteur denté Sd - pignon Pi, la rotation d'un angle correspondant du piston rotatif Pr par rapport au manchon fixe M du distributeur D. Cette rotation se traduit, dans ce cas, par l'alignement des passages Pp2 et Pm2 du distributeur, alors que les autres passages Pp1 et Pp3 sont obturés. Le distributeur occupe alors l'une de ses deux positions pivotées, stables, obtenue par une position antagoniste des couples de pistons 2 et 3 dudit système et permettant, dans cette application, de dévier le jet gazeux passant par la tuyère latérale.
  • Un troisième mode de réalisation dudit système de vérins 1, conforme à l'invention, est illustré sur les figures 9 à 11. Comme pour le premier mode de réalisation, le système 1 est destiné à la commande d'une gouverne G autour de son axe A, par l'intermédiaire d'un mécanisme de liaison ML tel que le palonnier P précédemment décrit.
  • Le système de vérins 1 comprend donc deux couples 2 et 3 de pistons, disposés symétriquement l'un de l'autre dans un corps 8, par rapport à l'axe A reliant la gouverne au palonnier, et porté par la structure S de l'aéronef et la chape 18E dudit système 1. Toutefois, dans ce deuxième mode de réalisation, au lieu de disposer en parallèle les deux pistons de chaque couple, les premier et second pistons, respectivement 14 et 16 du couple 2 et 15 et 17 du couple 3, sont disposés coaxialement l'un par rapport à l'autre. Plus particulièrement, les seconds pistons 16 et 17 desdits couples sont logés de façon coulissante dans les premiers pistons annulaires 14 et 15 correspondants, lesquels sont, à leur tour, montés de façon coulissante dans des chambres respectives 18A,18B du corps 8, qui sont en communication avec l'alimentation fluidique 9 par des conduits 18C. Bien qu'elle ne soit pas représentée, l'étanchéité est assurée entre les seconds et les premiers pistons, d'une part, et entre les premiers pistons et leurs chambres, d'autre part. Par ailleurs, un orifice 14A,15A est ménagé dans le fond 14B,15B de chaque premier piston 14 et 15 pour mettre en communication la pression fluidique avec le second piston 16 et 17 correspondant.
  • Le marquage des trois positions (une neutre et deux déviées), susceptibles d'être occupées par la gouverne G sous l'action dudit système de vérins 1, s'effectue de façon sensiblement analogue à ce qui a été décrit précédemment. Ainsi, la position neutre stable de la gouverne G, illustrée sur la figure 1, est obtenue par l'envoi de la pression fluidique, issue de l'alimentation commandable 9, dans les deux chambres 18A,18B du corps de vérins 8. Cela se traduit par le déplacement simultané, selon la course limitée c, des premiers pistons 14 et 15 qui butent contre les épaulements 18D des chambres et qui poussent, par leur fond respectif 14B et 15B, les seconds pistons 16,17, lesquels s'appliquent contre les bras respectifs du palonnier P. Par conséquent, l'action identique et symétrique des seconds pistons, et donc des couples, sur le palonnier P par rapport à l'axe de pivotement A engendre la position neutre stable de la gouverne G solidaire dudit axe.
  • En revanche, si la pression fluidique est maintenue dans le couple 2 de pistons coaxiaux 14,16 alors qu'elle est coupée dans le couple 3 de pistons. 15,17, cela se traduit par le pivotement de l'ensemble palonnier P - axe A - gouverne G, d'un angle α, par suite du coulissement sur la course c1 du second piston 16 sur lequel s'exerce la pression fluidique, à travers l'orifice 14A ménagé dans le fond 14B du premier piston 14. Ainsi, dans la position inclinée stable de la gouverne, montrée sur la figure 11, les pistons coaxiaux 14 et 16 du couple 2 se sont déplacés de leurs courses respectives c et c1 tandis que, de façon antagoniste, les pistons coaxiaux 15 et 17 du couple 3 sont revenus dans leur position initiale, rentrée dans la chambre 18B.
  • Bien que cela ne soit pas représenté sur les figures, on pourrait prévoir, entre l'alimentation fluidique et le propulseur, une capacité équipée d'une valve anti-retour et permettant de stocker une quantité de gaz à haute pression nécessaire à la manoeuvre de la gouverne grâce aux couples de pistons dudit système, après la fin de combustion du propulseur. Cette capacité constitue alors une réserve fluidique.
  • Un quatrième mode de réalisation dudit système de vérins 1, conforme à l'invention, est représenté en regard des figures 12 à 14 et il est destiné, dans une application préférentielle, à la commande d'orientation de tuyères latérales d'un missile pour en permettre son pilotage.
  • Pour cela, le système de vérins 1 comprend un corps 8 pourvu d'un passage axial central 28 qui est terminé à ses extrémités par deux chambres coaxiales 28A et 28B, et dans lequel sont logés les deux couples 2 et 3 de pistons. Dans ce quatrième mode de réalisation, les premiers pistons 24 et 25 des couples sont avantageusement formés par un unique piston double 29 constitué d'un épaulement central 29A et de deux tiges identiques 29B,29C, prolongeant respectivement de part et d'autre ledit épaulement susceptible de coulisser le long de la paroi interne dudit passage 28. Le piston double 29 peut être ainsi assimilé aux premiers pistons représentés sur les figures 1 et 4 et réunis par leurs épaulements. Les seconds pistons 26 et 27 des couples sont alors annulaires pour être ainsi montés concentriquement, de manière coulissante et étanche, autour desdites tiges respectives 29B et 29C du piston double 29. On remarque, sur la figure 12, que la longueur des seconds pistons 26,27 est identique à celle des tiges 29B,29C et que le diamètre externe des seconds pistons 26,27 est sensiblement identique à celui de l'épaulement central 29A du piston double 29, pour coulisser le long de la paroi interne dudit passage axial 29A.
  • Les seconds pistons 26,27 se terminent, du côté opposé à l'épaulement central du piston unique, par des rebords annulaires respectifs 26A,27A qui débouchent- dans les chambres correspondantes 28A,28B du corps 8 et qui sont, sur la figure 1, en butée contre des épaulements respectifs 28D formés chacun par le changement de section du corps entre le passage axial 28 et la chambre correspondante 28A,28B. La face transversale 29D et 29E de chaque tige vient sensiblement à fleur du rebord correspondant 26A,27A. Ainsi, les couples 2 et 3 sont, dans ce quatrième mode de réalisation, en opposition l'un de l'autre, le couple 2 correspondant à la tige 29B et à l'épaulement 29A, formant le premier piston 24, et au second piston 26, et le couple 3 correspondant à la tige 29C et à l'épaulement 29A, formant alors le premier piston 25, et au second piston 27.
  • Par ailleurs, les chambres coaxiales 28A et 28B sont en communication, par des conduits 28C, avec l'alimentation fluidique 9 qui peut comprendre deux distributeurs commandables, non représentés, reliés respectivement aux chambres et dans lesquels peut être véhiculée une partie des gaz chauds issus du propulseur.
  • On a représenté schématiquement, sur les figures 12 et 13, l'une des tuyères latérales T réparties usuellement autour dudit missile. L'organe à manoeuvrer, au moyen du système de vérins 1, est défini dans ce cas par une jupe J sensiblement tronconique et montée pivotante par rapport à la tuyère T autour d'un axe A orthogonal à l'axe géométrique X-X de celle-ci. La jupe J entoure l'extrémité de la tuyère T pour se prolonger au-delà de son extrémité aval et permettre, par son pivotement, la déviation du jet gazeux sortant de la tuyère. Le mécanisme de liaison ML, reliant la jupe tronconique J au système de vérins 1, est défini par un arbre AR, parallèle à l'axe A et traversant de part en part l'épaulement central 29A du piston double 29, perpendiculairement à celui-ci. L'arbre AR est alors reçu dans deux rainures oblongues, identiques et opposées 28E, ménagées dans le corps 8 pour s'engager, par l'une de ses extrémités AR1 qui émerge du corps, dans une fourchette F prévue dans la jupe tronconique J.
  • Le fonctionnement du système de vérins 1, appliqué à chaque tuyère latérale T d'un missile est le suivant.
  • Lorsque la pression du jet gazeux est délivrée par l'alimentation 9 au moyen des distributeurs alors ouverts, elle se dirige par les conduits 28C dans les chambres opposées 28A et 28B du corps 8 et s'applique simultanément sur les faces transversales 29D,29E des tiges du piston double 29 et sur les rebords annulaires 26A,27A des seconds pistons 26,27. Comme la pression du jet gazeux est identique dans les deux chambres, les rebords annulaires 26A,27A des seconds pistons s'appliquent en butée contre les épaulements correspondants 28D du corps 8, tandis que le piston double 29, recevant la même pression sur ses faces transversales opposées 29D,29E, reste en position médiane par rapport au passage axial 28 dudit corps. Le piston double 29 conserve ainsi un état fixe, maintenu par la pression s'exerçant identiquement sur ses faces transversales, de sorte que l'arbre de liaison AR, solidaire de l'épaulement central 29A du piston double, reste également immobile, de même que la jupe tronconique J par rapport à la tuyère T. Comme le montrent les figures 12 et 13, la jupe occupe par conséquent une position neutre stable, donnée par le système de vérins 1 dont les couples 2 et 3 agissent, en définitive, en opposition l'un de l'autre, de sorte que les courses de déplacement des premiers pistons sont nulles. Par conséquent, l'écoulement du jet gazeux dans la tuyère T n'est pas affecté.
  • Pour modifier la trajectoire du missile à partir d'une orientation de la jupe liée à la tuyère, la pression fluidique du jet gazeux est maintenue par exemple dans la chambre 28B, le distributeur correspondant étant ouvert, tandis qu'elle est vidée dans l'autre chambre, le distributeur correspondant étant alors fermé.
  • A ce moment, comme la pression dans la chambre 28A a chuté, l'équilibre entre les couples 2 et 3 est rompu. Le piston double 29, sous l'action de la pression s'exerçant dans la chambre 28B sur la face transversale 29E de sa tige 29C, coulisse dans le passage axial du corps, vers la gauche sur la figure 9, d'une course c pour venir sensiblement au contact du fond 28F de la chambre 28A par son autre face transversale 29D. Simultanément, le second piston 26 concentrique à la tige 29B se déplace dans la chambre 28A d'une course correspondante par l'épaulement central 29A du piston double pour venir en butée contre le fond 28F, tandis que l'arbre de liaison AR, solidaire dudit épaulement central, coulisse alors également d'une course c pour venir dans le fond correspondant des rainures oblongues 28E du corps 8. Quant au second piston 27 entourant concentriquement la tige 29C, il reste immobile, puisqu'il est en butée par son rebord annulaire 27A contre l'épaulement correspondant du corps.
  • De façon concomitante au déplacement de l'arbre AR, ce dernier entraîne, par son engagement dans la fourchette F de la jupe J, le pivotement d'un angle α de celle-ci par rapport à l'axe géométrique X-X de la tuyère T, autour de l'axe A. La pression étant maintenue dans la chambre 28B, la jupe tronconique J se trouve dans une position déviée stable, montrée sur la figure 14 et par laquelle le jet gazeux sortant de la tuyère T est dévié par la jupe, modifiant alors la trajectoire du missile.
  • On remarque, là encore, que les couples 2 et 3 de pistons ont un fonctionnement antagoniste l'un de l'autre. En effet, la tige 29B ou premier piston du couple 2 s'est déplacé d'une course c, négative par rapport à la position neutre de la figure 12, tandis que la tige 29C ou second piston du couple 3 s'est déplacé d'une course c identique, mais positive. De même, le second piston 26 du couple 2 a coulissé d'une même course de déplacement, tandis que le second piston 27 a conservé la même position, sa course étant nulle. Ainsi, le piston double fait office de piston de déplacement pour ledit organe, et les seconds pistons jouent le rôle de butée marquant les positions stables dudit organe.
  • On a représenté, par ailleurs, sur la figure 14, l'autre position déviée stable de la jupe tronconique J lorsque la pression est établie dans la chambre 28A du système, alors qu'elle est devenue nulle dans la chambre opposée 28B.
  • Le système de vérins 1, illustré sur les figures 15 à 17, présente une structure et un fonctionnement identiques au quatrième mode de réalisation dudit système précédemment décrit. Néanmoins, son application est quelque peu différente, quoique appartenant au même domaine technique, puisqu'elle consiste à commander la position d'un volet V placée dans la tuyère latérale T d'un missile pour en dévier le jet gazeux et, donc, sa trajectoire.
  • Pour cela, le volet V est monté solidaire d'un axe de pivotement A qui traverse la tuyère et auquel sont fixés deux flasques identiques et espacés F1 et F2 s'engageant respectivement, par des fourchettes F3, dans les extrémités débordantes AR1 de l'arbre AR, qui émergent dans ce cas des deux rainures 28E du corps 8. Comme précédemment, ce dernier est lié à l'axe A par une chape 28F de part et d'autre de laquelle sont situés les flasques F1,F2. Ainsi, lorsque la pression issue du jet gazeux s'applique dans les deux chambres 28A,28B du corps 8, et s'exerce identiquement et de part et d'autre des couples de pistons, le piston double 29 reste en position fixe, de sorte que le volet V, par l'intermédiaire de l'arbre de liaison AR, des flasques F1 et F2 et de l'axe A, se trouve maintenu dans le prolongement axial de la tuyère T. Le volet V occupe donc la position neutre, stable, montrée sur les figures 15 et 16 et pour laquelle l'écoulement du jet gazeux dans la tuyère T n'est pas perturbé.
  • En revanche, si l'équilibre des pressions dans les chambres est rompu, de façon analogue à ce qui a été décrit précédemment, l'arbre de liaison AR subit un déplacement en translation, par exemple vers la gauche sur la figure 17, par suite du coulissement sur une course c du piston double, entraînant le pivotement de l'axe A d'un angle a par l'intermédiaire des flasques et, par conséquent, la déviation angulaire du volet V dans la tuyère T. L'écoulement du jet gazeux s'en trouve alors modifié de façon à orienter le missile sur une autre trajectoire.
  • Un cinquième mode de réalisation du système de vérins 1 est illustré en regard des figures 18 et 19, pour être destiné, là aussi, à la commande d'orientation d'une tuyère T, mais du type à butée flexible, c'est-à-dire reliée à la structure S du missile par une articulation à feuilles métalliques et à élastomère AF.
  • Dans cette application, deux systèmes de vérins 1 à trois positions stables sont disposés symétriquement par rapport à l'axe X-X de la tuyère T pour son orientation, ce qui confère à ladite tuyère neuf positions stables possibles. Sur les figures 13 et 14, un seul des deux systèmes de vérins, identiques, a été représenté.
  • Il comprend un corps 8 dans lequel sont ménagées deux chambres coaxiales et identiques 38A et 38B, séparées l'une de l'autre par une cloison transversale centrale 38C pourvue d'un passage 38D coaxial aux chambres. De façon analogue au quatrième mode de réalisation, un piston double 39 fait office de premiers pistons 34,35 des couples 2 et 3, et il se compose d'une tige centrale 39A, traversant le passage axial 38D de la cloison, et de deux têtes 39B,39C, prolongeant respectivement de part et d'autre ladite tige et agencées dans les chambres 38A,38B. Chaque tête est en outre terminée par un rebord annulaire externe 39D,39E et, autour desdites têtes du piston double, sont respectivement montés, de façon concentrique et coulissante, les seconds pistons 36 et 37 desdits couples. Ces seconds pistons sont à leur tour susceptibles de coulisser par rapport aux chambres respectives 38A et 38B, et ils comprennent chacun un rebord annulaire externe 36A,37A assurant le guidage latéral le long de la paroi interne qui délimite chaque chambre, et apte à venir en butée axiale contre un épaulement interne 38E,38F terminant les chambres ouvertes et le long duquel est guidé le second piston. La tête 39B et 39C du piston double, formant le premier piston 34 et 35, et le second piston 36 et 37 de chaque couple 2 et 3 sont ainsi montés en opposition l'un de l'autre par rapport à la tige commune 39A du piston double.
  • On remarque, par ailleurs, que les chambres coaxiales 38A,38B du corps 38 et, donc, les déplacements du piston double et des seconds pistons, sont parallèles à l'axe géométrique de la tuyère T. Aussi, le mécanisme de liaison ML est défini par une bielle rigide B dont une extrémité est liée, autour d'un axe A, à celle de la tuyère T, tandis que l'autre extrémité de la bielle B se termine par une rotule R qui est montée dans la tête correspondante 39C du piston double 39 en étant maintenue dans celle-ci par une bague filetée constituant avantageusement le rebord annulaire 39E de ladite tête 39C.
  • Les deux chambres opposées 38A,38B du corps sont reliées, par des conduits 38G prévus dans celui-ci, à une alimentation fluidique 9, de type identique à celle préalablement décrite, c'est-à-dire comportant des distributeurs commandables.
  • Ainsi, lorsque les deux distributeurs de l'alimentation 9 sont ouverts, le jet gazeux s'introduit dans les chambres 38A et 38B, et la pression fluidique qui en résulte s'applique, de façon identique mais opposée, sur les faces transversales correspondantes 39F et 39G desdites têtes du piston double 39, de sorte que ce dernier, soumis à des pressions antagonistes, reste immobile dans une position stable, symétrique par rapport à la cloison transversale centrale du corps. Les seconds pistons 36 et 37 sont simultanément entraînés en butée, par leurs rebords respectifs 36A et 37A, contre les épaulements correspondants 38E,38F desdites chambres. Dans cette position du système de vérins 1, la tuyère T, par l'intermédiaire de la bielle B, occupe une position neutre stable, montrée sur la figure 18.
  • En revanche, si la pression fluidique issue du jet gazeux est maintenue dans la chambre 38B du corps, alors qu'elle est coupée, par la fermeture du distributeur correspondant, dans l'autre chambre 38A, elle pousse le piston double 39 vers la droite sur la figure 19, en agissant sur la face transversale 39G de la tête 39C. Celle-ci se déplace par rapport au second piston 37 qui est maintenu en butée contre l'épaulement 38F de la chambre, et elle coulisse d'une course c, limitée par le contact de la face transversale 39F de la tête opposée 39B contre la cloison transversale 38C. Ainsi, les têtes du piston double ont un fonctionnement antagoniste puisque la tête 39C liée à la bielle B avance d'une course c, tandis que l'autre tête 39B recule de ladite course c. De même, le second piston 37 concentrique à la tête 39C reste fixe en position, alors que l'autre second piston 36, concentrique à la tête 39B, coulisse d'une course c identique, par l'action du rebord annulaire 39D de la tête, pour buter contre la cloison médiane 38C et immobiliser en position le piston double.
  • Le déplacement axial du piston double 39 a pour effet, par l'intermédiaire de la bielle de liaison rigide B, de faire pivoter la tuyère d'un angle α par rapport au centre de pivotement C de celle-ci, autour de son articulation AF à butée flexible, comme le montre la figure 19. La tuyère T occupe donc une position déviée stable, imprimée par le système de vérins. L'axe X-X de la tuyère étant dévié, la trajectoire du missile est modifiée.
  • Quelles que soient ses différentes réalisations, le système de vérins conforme à l'invention permet l'obtention de trois états ou positions stables d'un organe pour le pilotage de missiles, notamment, soit par des premiers et des seconds pistons, les premiers pistons des couples assurant la position neutre stable dudit organe et les seconds pistons assurant respectivement les positions déviées stables dudit organe, soit par un unique piston double et des seconds pistons, le piston double assurant les déplacements, nul ou limité, dudit organe et les seconds pistons marquant les positions stables dudit organe.

Claims (8)

  1. Système de vérins, susceptible d'agir sur la position d'un organe et comprenant au moins deux couples (2,3) d'un premier et d'un second pistons déplaçables, lesdits couples de pistons étant logés dans au moins un corps de vérin (8) et étant susceptibles d'occuper, sous l'action d'une pression fluidique issue d'une alimentation fluidique (9) et s'exerçant soit simultanément sur lesdits premiers pistons desdits couples, une position semblable pour laquelle ledit organe est dans une position neutre stable, soit uniquement sur le premier et le second pistons de l'un ou de l'autre desdits couples, une position antagoniste de ces derniers, pour laquelle ledit organe est dans une position déviée stable,
    caractérisé en ce que les premiers pistons desdits couples (2,3) ont des courses de déplacement limitées et identiques pour agir symétriquement sur ledit organe, lorsque la pression fluidique s'exerce sur les deux couples, tandis que, lorsque la pression s'exerce sur l'un des couples, le second piston correspondant poursuit sa course de déplacement jusqu'à entraîner ledit organe dans la position déviée stable correspondante.
  2. Système selon la revendication 1,
    caractérisé en ce que ledit premier (4-5) et ledit second (6-7) pistons de chaque couple (2 et 3) sont logés en parallèle dans des chambres respectives (8A-8B) ménagées dans ledit corps (8) et reliées à ladite alimentation fluidique (9).
  3. Système selon la revendication 2,
    caractérisé en ce que les premiers pistons (4,5) desdits couples, à courses limitées identiques, sont situés, par rapport audit corps (8), plus vers l'extérieur de ce dernier que les seconds pistons (6-7).
  4. Système selon la revendication 1,
    caractérisé en ce que ledit premier (14-15) et ledit second (16-17) pistons de chaque couple (2 et 3) sont disposés coaxialement l'un par rapport à l'autre dans une même chambre (18A-18B), ménagée dans ledit corps et reliée à ladite alimentation fluidique.
  5. Système selon la revendication 4,
    caractérisé en ce que ledit second piston (16-17) de chaque couple est logé de façon concentrique et coulissante dans ledit premier piston (14-15) à course limitée, qui est à son tour logé, de façon concentrique et coulissante, dans ladite chambre (18A-18B) du corps et dont le fond (14B-15B) est pourvu d'un orifice (14A-15A) pour le déplacement, par l'alimentation fluidique, dudit second piston.
  6. Système selon la revendication 2 ou 4,
    caractérisé en ce que chaque couple (2 et 3) de pistons est agencé dans un corps de vérin distinct (8.1-8.2) relié à ladite alimentation fluidique (9).
  7. Système selon l'une des revendications 1 à 6,
    caractérisé en ce que lesdits couples (2,3) de pistons sont structurellement identiques et sont disposés symétriquement l'un par rapport à l'autre.
  8. Aéronef, tel que notamment un missile, comportant un générateur de gaz auquel est relié au moins une tuyère latérale susceptible de modifier la trajectoire dudit aéronef,
    caractérisé en ce qu'il comprend au moins un système de vérins tel que défini sous l'une des revendications précédentes, et qui est commandable à partir du flux gazeux délivré par le générateur, ledit système de vérins (1) étant relié, par l'intermédiaire d'un mécanisme de liaison (ML) sur lequel peuvent agir lesdits couples (2 et 3) de pistons, à un organe mobile associé à ladite tuyère et susceptible d'occuper, en fonction de la position des couples de pistons dudit système, une position stable, neutre ou déviée, par rapport à ladite tuyère, susceptible de modifier la direction de sortie dudit flux gazeux.
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