FR2599103A1

FR2599103A1 - Structure de support et de fixation pour un ensemble piston-cylindre ou equivalent

Info

Publication number: FR2599103A1
Application number: FR8707081A
Authority: FR
Inventors: Olli Saarela; Erkki; Vesa Helske
Original assignee: Valmet Oy
Current assignee: Valmet Oy
Priority date: 1986-05-20
Filing date: 1987-05-20
Publication date: 1987-11-27
Also published as: SE8702079D0; GB2190725B; GB2190725A; FI862116A0; IT1215510B; GB8711932D0; DE3716958A1; FI74248B; IT8720599A0; US4807522A; FI74248C; SE467673B; SE8702079L

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UNE STRUCTURE DE SUPPORT ET DE FIXATION POUR UN ENSEMBLE PISTON-CYLINDRE TELLE QU'UN VERIN DE TRAIN D'ATTERRISSAGE D'AERONEF. CETTE STRUCTURE COMPREND UN PISTON 12 ET UN BATI DE SUPPORT ET DE FIXATION 13 POUR LE CYLINDRE 11, BATI EN FORME DE COQUILLE FIXE AU CYLINDRE PAR UN ASSEMBLAGE MECANIQUE. CE BATI EST FERME, DU COTE DE L'EXTREMITE FERMEE DU CYLINDRE, PAR UNE NERVURE DE RENFORCEMENT 17 AGENCEE POUR S'APPUYER SUR LADITE EXTREMITE ET, DU COTE DU PISTON, IL EST PLACE AVEC EMBOITEMENT SUR LE CYLINDRE. LEDIT BATI EST BLOQUE DANS LA DIRECTION AXIALE CONTRE UN MANCHON EN FORME DE COLLERETTE 16 FAISANT SAILLIE HORS DU CYLINDRE PAR UN ASSEMBLAGE PAR VISSAGE 18. LE BATI, LA NERVURE ET LE CYLINDRE SONT CONSTITUES PAR UN MATERIAU COMPOSITE QUI EST UNE MATIERE THERMODURCISSABLE (RESINE EPOXYDE) RENFORCEE PAR DES FIBRES CONTINUES (GRAPHITE, VERRE, ARAMIDE).

Description

Structure de support et de fixation pour un ensemble piston-cvlindre ou

équivalent. La présente invention concerne une structure 10 de support et de fixation pour un ensemble pistoncylindre ou équivalent, ledit ensemble piston-cylindre comprenant un cylindre pourvu d'un bâti de support et de fixation pour le cylindre, par l'intermédiaire duquel les efforts agissant sur un ensemble cylindre moteur ou 15 vérin sont transmis à des structures de support ou

équivalentes, et un piston coopérant avec le cylindre.

En particulier, l'invention concerne une

structure de support et de fixation pour un ensemble piston-cylindre ou équivalent, lorsqu'il faut un poids 20 léger et qui est destiné à fonctionner dans des conditions de contrainte et de sollicitation extrêmes. Une application importante de l'invention réside dans les trains d'atterrissage d'aéronefs o il faut essentiellement une construction légère et, en outre, une solidi25 té de la construction.

Le train d'atterrissage permet à un aéronef de manoeuvrer au sol. Le train d'atterrissage est donc soumis à des contraintes excessivement élevées. Le train d'atterrissage assure les quatre fonctions principales 30 suivantes, qu'il doit pouvoir accomplir. Le train

d'atterrissage doit servir de support statique pour l'aéronef au sol. Le train d'atterrissage doit permettre le roulement au sol, le décollage et l'atterrissage. Le train d'atterrissage doit pouvoir absorber l'énergie 35 cinétique verticale de l'avion lors de l'atterrissage.

Le train d'atterrissage doit jouer le rôle d'un élément

de suspension et d'amortissement ayant pour but d'absorber les impacts appliqués à l'avion, provenant de la piste d'aérodrome accidentée. L'ensemble du train d'atterrissage comprend des roues, des pneumatiques, des 5 freins, un ensemble amortisseur et les composants structuraux requis qui forment un ensemble assemblé avec la structure de l'avion, comprenant les éléments fonctionnels précités. On considérera de façon générale, dans la suite, l'ensemble amortisseur et les composants structu10 raux du train d'atterrissage.

L'écrasante majorité des trains d'atterrissage

existants est basée sur le principe oléo-pneumatique.

Pour absorber l'énergie verticale, ce type de train d'atterrissage est le plus efficace, compte tenu du 15 poids et de la dimension. Le principe de fonctionnement du train d'atterrissage oléo-pneumatique est, en résumé, le suivant. La partie du train d'atterrissage constituant l'amortisseur comprend un ensemble piston-cylindre qui est rempli partiellement de fluide hydraulique et 20 partiellement d'air ou d'azote gazeux. Le piston et le

cylindre sont agencés pour être mobiles l'un par rapport à l'autre, en général grâce à deux paliers à glissement.

Lorsque l'avion atterrit, l'énergie verticale est absorbée pendant que le piston, tout en coulissant à l'inté25 rieur du cylindre, fait s'écouler le fluide hydraulique, par un orifice, d'une chambre de l'amortisseur à l'autre. Dans plusieurs types de trains d'atterrissage, cet écoulement à travers ledit orifice est réglé à

l'aide d'une aiguille de dosage spéciale.

L'ensemble piston-cylindre sert en général, non seulement d'élément d'absorption d'énergie, mais également de composant structural du train d'atterrissage. Les autres composants structuraux principaux sont: la fourche, le croisillon et les compas de train ou lien 35 de couple qui empêchent la roue de pivoter librement. Le croisillon est relié aux structures de l'aéronef par des

pivots ou éléments équivalents. D'autre part, un élément séparé assure le support du train d'atterrissage, cet élément étant fixé au cylindre ou au croisillon. Dans plusieurs types de train d'atterrissage, cet élément de 5 support comprend un dispositif d'actionnement qui fait partie du mécanisme de rétraction du train d'atterrissage.

Les trains d'atterrissage oléo-pneumatiques existants sont en métal. La fourche, le piston, le 10 cylindre et le croisillon sont en général en acier et les compas de train sont, en général, en aluminium ou en acier. Un inconvénient considérable des structures métalliques réside dans leur poids, qui est au détriment de la charge utile de l'avion. L'optimisation de la 15 charge utile est un point de vue de grande importance

économique, en raison du coût élevé du fret aérien.

Les trains d'atterrissage sont fort individualisés, surtout en raison de l'espace limité et de l'emplacement des points de fixation. Dans de nombreux 20 types de trains d'atterrissage, le cylindre et le croisillon, y compris les pattes, ont été constitués par une seule pièce forgée. Selon le cas particulier, la fourche est, soit une fourche complète, soit une demi-fourche.

Dans certains types de trains d'atterrissage, les roues, 25 les pneumatiques et les freins ont été placés d'un côté de l'axe vertical du train d'atterrissage, auquel cas il

n'y a pas besoin de fourche.

L'objet de la présente invention est de fournir une structure de support et de fixation perfection30 née pour un ensemble piston-cylindre ou équivalent.

L'invention a particulièrement pour objet de fournir un nouveau type de structure de support et de fixation pour trains d'atterrissage d'aéronefs représentant un perfectionnement important par rapport à l'état actuel de la 35 technique, en particulier en ce qui concerne l'importance de la réduction de poids. Pour y parvenir, l'invention est principalement caractérisée en ce que ledit bâti de support et de fixation du cylindre est une structure en forme de coquille qui a été montée sur le

cylindre avec assemblage mécanique.

L'invention permet d'obtenir plusieurs avanta5 ges par rapport à l'art antérieur; il y a lieu de mentionner les avantages suivants. La structure de support et de fixation de l'invention présente un poids nettement inférieur à celui de toutes les conceptions antérieures. La légèreté de la structure a une très 10 grande importance, en particulier en technique aéronautique. Un fret important est transporté, en particulier par de petits avions, par exemple du courrier recommandé et des charges équivalentes dont les tarifs de fret sont importants. Dans ce cas, on tire un grand avantage 15 économique, même d'une faible réduction de poids. La

conception de l'invention est d'une fabrication simple et facile, du fait que l'on peut réaliser la structure de support et de fixation sous la forme d'une unité séparée du cylindre et quon peut la relier par la suite 20 et facilement à un cylindre-moteur complet.

D'autres avantages et caractéristiques de

l'invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre, en regard du dessin annexé, donné uniquement

à titre d'exemple non limitatif, dont: la figure 1 est une représentation schématique et en coupe partielle d'un ensemble piston-cylindre selon l'invention, en vue frontale;

la figure 2 représente l'ensemble pistoncylindre, en vue de côté.

Sur les figures du dessin annexé, l'ensemble piston-cylindre est désigné, de façon générale, par la référence numérique 10. L'ensemble pistoncylindre 10, représenté sur la figure, fait partie, en particulier, d'un train d'atterrissage d'aéronef, mais l'ensemble 35 piston-cylindre de l'invention peut également être utilisé en liaison avec d'autres cylindres moteurs ou vérins équivalents, et pas seulement dans le cadre de trains d'atterrissage. L'ensemble piston-cylindre 10 comprend un cylindre 11 dans lequel un piston 12 est disposé de façon à pouvoir coulisser, et d'autres 5 composants structuraux et fonctionnels qui leur sont associés. Comme on l'a observé précédemment, l'ensemble piston- cylindre 10 des figures est spécifiquement un train d'atterrissage, fonctionnant suivant le principe 10 oléo-pneumatique. Pour abaisser suffisamment le poids de la structure de train d'atterrissage, tous les composants structuraux du train d'atterrissage sont constitués avantageusement par des matériaux composites, sauf en ce qui concerne les compas de train 27 et 28. Les 15 matériaux composites désignent, dans ce contexte, de tels matériaux composés en général qui ont été formés de telle façon que les constituants ne se dissolvent les uns dans les autres ni ne fusionnent mutuellement, lorsqu'on les combine. Les matières plastiques renforcées, 20 par exemple, constituent un groupe de matériaux composites. Les composants structuraux principaux du train d'atterrissage de l'invention sont, en fait, avantageusement constitués essentiellement de matière plastique renforcée par des fibres continues. Les fibres que l'on 25 utilise doivent avoir une forte résistance à la traction

et un module d'élasticité élevé. La fibre est avantageusement une fibre de graphite ou équivalent, qui a les propriétés mentionnées. Il est également possible d'utiliser, comme fibres, par exemple, des fibres de 30 verre, des fibres d'aramide ou des fibres équivalentes.

Le cylindre 11 et le piston 12 de l'ensemble

piston-cylindre 10 sont avantageusement dés tubes réalisés par enroulement de telles matières plastiques renforcées aux fibres, leurs parois étant recouvertes, à 35 l'exception de la paroi extérieure du cylindre 11.

L'extrémité inférieure du cylindre 11, c'est-à-dire l'extrémité adjacente au piston 12, a sa surface extérieure conformée de façon à diverger vers le bas, de sorte qu'il est formé sur la paroi du cylindre 11 un cône extérieur 20. Il est fixé sur ladite paroi exté5 rieure 20 à l'extrémité inférieure du cylindre 11, de préférence par adhérence, un manchon en forme de collerette 16, qui est avantageusement en métal. Dans ce manchon 16, il est formé un cône intérieur 21 qui correspond au cône extérieur 20 situé sur l'extrémité 10 inférieure du cylindre 11, de sorte que la jonction entre les cônes 20 et 21 a une très forte résistance. A l'intérieur du cylindre 11, de façon appropriée en correspondance avec ledit manchon 16, il est prévu un premier palier à glissement 24, c'est-àdire une surface 15 glissante et, de même, sur le piston 12, avantageusement à l'extrémité supérieure du piston 12, il a été prévu un second palier à glissement 25, ou une seconde surface glissante. A l'aide des paliers à glissement 24 et 25, ledit cylindre 11 et ledit piston 12 sont supportés l'un 20 contre l'autre, l'un à l'intérieur de l'autre, de façon à pouvoir coulisser librement. Les paliers à glissement 24 et 25 sont constitués avantageusement par une matière plastique appropriée. Ledit manchon 16 peut, à la différence de la figure, être réalisé d'un seul tenant 25 avec le cylindre 11 dans le cas o ils sont constitués par la même matière. Dans ce cas, le manchon 16 fait partie de la structure du cylindre. Le manchon 16 et le cylindre 11 peuvent être constitués avantageusement par

un matériau composite, par exemple.

Le bâti de support et de fixation 13 du cylindre est disposé à la surface extérieure du cylindre 11 de façon à l'entourer, ce bâti présentant une forme de coquille comme montré sur la figure. Ce bâti de support et de fixation 13 est fermé, à son extrémité supérieure, 35 par une nervure de renforcement 17 en forme de couvercle - qui a été fixée au bâti de support et de fixation 13 de façon appropriée. Le bâti de support et de fixation 13 et la nervure de renforcement 17 peuvent être assemblés mutuellement, par exemple par adhérence ou bien, si le bâti de support et de fixation 13 et la nervure de 5 renforcement 17 sont d'une réalisation composite, la nervure de renforcement 17 peut être réalisée d'un seul tenant avec le bâti de support et de fixation 13, dès le stade de fabrication dudit bâti de support et de

fixation 13.

La matière plastique qui est utilisée dans le matériau composite est, en particulier, une matière thermodurcissable. Une matière thermodurcissable est, de façon générale, une matière plastique qui subit une réticulation pendant sa cuisson (son durcissement) et ne 15 peut reprendre sa forme après la cuisson. Comme variante

avantageuse de la matière thermodurcissable utilisée, il y a lieu de citer une résine époxyde, bien que d'autres matières thermodurcissables présentant des caractéristiques équivalentes puissent être utilisées tout aussi 20 bien dans le matériau composite. La fibre de renforcement qui est utilisée est, de nouveau, de préférence disposée sous la forme de tissus et/ou de gaines tressées, qui peuvent être des produits secs ou préimprégnés.

Comme on l'a déjà observé, on a prévu à l'extrémité inférieure du cylindre 11 un manchon en forme de collerette 16 qui a été fixé rigidement au cylindre 11, par exemple par adhérence. On prévoit, à la surface extérieure du cylindre 11, un tube intermédiaire 30 15 qui a un diamètre tel qu'il s'adapte exactement sur le cylindre 11. Le tube intermédiaire 15 est disposé de façon à toucher par une extrémité, l'extrémité inférieure sur la figure, le manchon en forme de collerette 16. ar ailleurs, on prévoit sur le cylindre 11, à 35 l'extrémité opposée du tube intermédiaire 15, un manchon

de support 14, fixé contre ledit tube intermédiaire 15.

Le bâti de support et de fixation 13 du cylindre est, de nouveau, disposé sur le cylindre 11 et il est fixé du côté opposé au tube intermédiaire 15, contre ledit manchon de support 14. Le bâti de support et de fixation 5 13 du cylindre a été fixé au cylindre 11, du fait que la nervure de renforcement 17 a été fixée à l'extrémité supérieure du cylindre 11, par un assemblage par vissage 18. Ledit assemblage par vissage 18 est tel qu'il bloque le bâti de support et de fixation 13 en position dans la 10 direction axiale du cylindre 11. Du fait que le manchon en forme de collerette 16 a été fixé rigidement au cylindre 11, ledit assemblage par vissage 18 fixera aussi, en même temps, par l'intermédiaire du bâti de support et de fixation 13 du cylindre, le manchon de 15 support 14 et le tube intermédiaire 15 dans leurs

positions. Bien entendu, le bâti de support et de fixation 13 du cylindre peut être conformé pour être suffisamment long dans la direction axiale de l'ensemble piston-cylindre 10 pour s'appuyer directement contre le 20 manchon en forme de collerette 16.

Les efforts axiaux agissant sur l'ensemble piston-cylindre 10 sont transmis, par l'intermédiaire des parois du cylindre 11, au manchon 16 relié d'un seul tenant au cylindre et en outre, par l'intermédiaire du 25 tube intermédiaire 15, du manchon de support 14 et du bâti de support et de fixation 13 du cylindre, aux pivots ou goupilles 19. Du fait que l'ensemble pistoncylindre 10 est destiné spécifiquement à constituer un train d'atterrissage, lesdits efforts axiaux sont prin30 cipalement seulement des efforts de compression dont la transmisson a lieu précisément de la façon qui vient

d'être décrite.

La structure de support et de fixation selon l'invention ne pourrait, en fait, absorber des efforts 35 de tension importants, du fait que ces efforts de tension agiraient, dans la structure de l'invention, sur l'assemblage par vissage 18 entre le cylindre 11 et le

bâti de support et de fixation 13 du cylindre.

Des efforts latéraux dans une direction parallèle au plan de la figure 1, c'est-à-dire 5 perpendiculaire au plan de la figure 2, sont transmis du cylindre 11 au bâti de support et de fixation 13 du cylindre par l'intermédiaire de l'assemblage par vissage 18 et par l'intermédiaire de l'emboîtement entre le bâti de support et de fixation 13 du cylindre et le cylindre 10 11. Des efforts latéraux éventuels dans la direction perpendiculaire à la figure 1 qui peuvent se présenter sont transmis par l'intermédiaire du manchon de support 14 à l'élément de support 22 contigu au manchon de support et, d'autre part, par l'intermédiaire du vissage 15 entre le bâti de support et de fixation 13 du cylindre

et le cylindre 11, aux pivots 19.

Une patte 32 est fixée au piston 12 de l'ensemble piston-cylindre 10, les efforts étant transmis à l'ensemble piston-cylindre 10 par l'intermédiaire d'un 20 arbre ou clavette d'essieu 33. Dans ladite réalisation de train d'atterrissage, la patte 32 comprend une structure de fourche en forme de coquille, la roue du train d'atterrissage étant supportée de façon à pouvoir tourner sur une clavette d'essieu dans cette structure 25 de fourche. Par ailleurs, en association avec la réalisation de train d'atterrissage, la structure comprend des compas de train 27 et 28 empêchant la rotation mutuelle du cylindre 11 et du piston 12 autour de leur axe central commun. Parmi ces compas de train, le 30 premier compas de train 27 est relié par un pivot 30 au manchon en forme de collerette 16 de telle façon que le premier compas 27 ne peut tourner sur le pivot 30 qu'autour d'un axe perpendiculaire à l'axe central longitudinal de l'ensemble piston-cylindre 10. Est relié, 35 de nouveau, au piston 12, par le pivot 31, le second compas 28 qui ne peut, de même, tourner sur le pivot 31

qu'autour d'un axe perpendiculaire à l'axe longitudinal central de l'ensemble piston-cylindre 10. Le premier compas 27 et le second compas 28 sont, en outre, reliés entre eux par un pivot 29, de sorte que les axes de 5 pivotement des trois pivots 29, 30 et 31 sont parallèles. Il est ainsi clair que les compas 27 et 28 constituent un mécanisme à genouillère qui empêche la rotation du piston 12 par rapport au cylindre 11, mais permet le déplacement axial du piston 12 par rapport au cylindre 10 11.

Comme on l'a déjà indiqué, la particularité de la structure de support et de fixation de l'invention par rapport aux conceptions de l'art antérieur réside dans le bâti de support et de fixation 13 du cylindre 15 qui lui appartient, qui est en forme de coquille et est fixée au cylindre 11 par un assemblage mécanique. Selon un mode de réalisation avantageux, le bâti de support et de fixation 13 du cylindre, ainsi que tout l'ensemble piston-cylindre 10, sont constitués, en ce qui concerne 20 leurs composants principaux, par une matière composite, et ladite structure est particulièrement avantageuse et

utilisable dans les trains d'atterrissage d'aéronefs.

Il va de soi que l'on peut apporter à la

description précédente et au dessin annexé de nombreuses 25 modifications de détail sans, pour cela, sortir du cadre

de l'invention.

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Claims

REVENDICATIONS

1. Structure de support et de fixation pour un ensemble piston-cylindre ou équivalent, ledit ensemble piston-cylindre comprenant un cylindre (11) comportant 5 un bâti de support et de fixation (13) pour le cylindre, les efforts agissant sur l'ensemble piston-cylindre (10) étant transmis, par l'intermédiaire dudit bâti de support et de fixation, aux structures de support ou équivalentes, et un piston (12) coopérant avec le cylindre 10 (11), caractérisée en ce que ledit bâti de support et de fixation (13) du cylindre est une structure en forme de coquille disposée sur le cylindre (11) et fixée au

cylindre (11) par un assemblage mécanique.

2. Structure de support et de fixation selon 15 la revendication 1, caractérisée en ce que ledit bâti de support et de fixation en forme de coquille (13) est beaucoup plus large que le cylindre à son extrémité. adjacente à l'extrémité fermée du cylindre (11) et est

fermé, à ladite extrémité par une nervure de renforce20 ment (17) qui a été disposée pour s'appuyer indirectement ou directement contre l'extrémité fermée dudit cylindre (11), et en ce que ledit bâti de support et de fixation (13) est placé, à son extrémité adjacente au piston (12), avec emboîtement, sur la périphérie du 25 cylindre (11).

3. Structure de support et de fixation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'assemblage mécanique entre le cylindre (11) et le bâti de support et de fixation (13) comprend un manchon en forme 30 de collerette (16) dans la région de l'extrémité ouverte du cylindre (11), ou son extrémité adjacente au piston (12), et faisant saillie de la surface extérieure du cylindre (11), le bâti de support et de fixation (13) étant bloqué indirectement ou directement contre ledit 35 manchon en forme de collerette dans la direction axiale de l'ensemble piston- cylindre (10) par un assemblage par vissage (18) qui fixe ladite nervure de renforcement

(17) à l'extrémité fermée du cylindre (11).

4. Structure de support et de fixation selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'on prévoit 5 entre le bâti de support et de fixation (13) et le manchon (16), dans la direction axiale de l'ensemble piston-cylindre (10), disposés sur le cylindre (11), un manchon de support (14) et un tube intermédiaire (15), dont le manchon de support (14) s'appuie sur le bâti de 10 support et de fixation (13) et le tube intermédiaire (15) s'appuie sur le manchon en forme de collerette (16).

5. Structure de support et de fixation selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que ledit 15 manchon en forme de collerette (16) est fixé sur le

cylindre (11) par un assemblage par adhérence.

6. Structure de support et de fixation selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'assemblage par adhérence entre le manchon en forme de collerette 20 (16) et le cylindre (11) comprend un cône extérieur (20) formé sur la surface extérieure du cylindre (11) et divergeant vers ladite extrémité' ouverte du cylindre (11) et un cône intérieur (21) formé dans le manchon en forme de collerette (16) et s'emboîtant avec le cône 25 extérieur (20), lesdits cônes (20, 21) adhérant l'un à

l'autre, de sorte que la jonction entre le manchon en forme de collerette (16) et le cylindre (11) est rigide.

7. Structure de support et de fixation selon

l'une quelconque des revendications précédentes, carac30 térisée en ce que ledit bâti de support et de fixation

(13) avec sa nervure de renforcement (17) et/ou le cylindre (11) et/ou le tube intermédiaire (15) sont

constitués par des matériaux composites.

8. Structure de support et de fixation selon 35 la revendication 7, caractérisée en ce que le matériau composite est une matière plastique renforcée par des

fibres continues.

9. Structure de support et de fixation selon la revendication 8, caractérisée en ce que la matière

plastique est une matière thermodurcissable.

10. Structure de support et de fixation selon 5 la revendication 8 ou 9, caractérisée en ce que la matière thermodurcissable est une résine époxyde ou une

matière équivalente.

11. Structure de support et de fixation selon

l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisée 10 en ce que les fibres continues ont été disposées sous la

forme de tissus et/ou de gaines tressées.

12. Structure de support et de fixation selon

l'une quelconque des revendications 7 à 11, caractérisée en ce que les fibres continues sont des fibres de 15 graphite.

13. Structure de support et de fixation selon

l'une quelconque des revendications 7 à 11, caractérisée en ce que les fibres continues sont des fibres de verre.

14. Structure de support et de fixation selon 20 l'une quelconque des revendications 7 à 11, caractérisée

en ce que les fibres continues sont des fibres d'aramide.