FR2995643A1

FR2995643A1 - Actionneur de volet

Info

Publication number: FR2995643A1
Application number: FR1359001A
Authority: FR
Inventors: Joern Frick; Anton Gaile; Franz Weixler
Original assignee: Liebherr Aerospace Lindenberg GmbH
Current assignee: Liebherr Aerospace Lindenberg GmbH
Priority date: 2012-09-20
Filing date: 2013-09-19
Publication date: 2014-03-21
Anticipated expiration: 2033-09-19
Also published as: FR2995643B1; CN103661928B; DE102012018649A1; US20140076154A1; CN103661928A; US9574578B2

Abstract

L'invention se rapporte à un actionneur de volet, en particulier à un servo-actionneur/actionneur déporteur. Celui-ci comprend au moins une servo-vanne électrohydraulique et au moins un actionneur qui sont hydrauliquement reliés l'un à l'autre. L'actionneur comprend au moins un boîtier d'actionneur (10) dans lequel et/ou sur lequel le au moins un canal (16) est agencé au moyen duquel un ou plusieurs des composants, de préférence agencés d'une manière similaire dans et/ou sur le boîtier d'actionneur (10), sont hydrauliquement reliés, et dans lequel aucun bloc à vannes n'est agencé entre l'actionneur et la servo-vanne. L'invention est applicable notamment dans le domaine de la construction aéronautique.

Description

La présente invention se rapporte à un actionneur de volet, en particulier un servo-actionneur/actionneur déporteur, en particulier pour un aéronef, comprenant au moins une servo-vanne électrohydraulique et au moins un actionneur qui sont hydrauliquement connectés l'un à l'autre. Les servo-actionneurs/actionneurs déporteurs connus dans l'art antérieur comprennent les composants principaux : une servo-vanne électrohydraulique (EHSV), le bloc à vannes et l'actionneur (cylindre ou piston), qui est déplacé en fonction de la position de la servovanne. Ce mouvement ou déplacement est converti en un mouvement de volet recherché. Dans des actionneurs déporteurs connus par l'art antérieur, les blocs à vannes présentent des perçages de connexion et des perçages transversaux pour le transfert le fluide de la servovanne à l'actionneur. Pour permettre la formation de circuits hydrauliques fermés, les perçages sont ensuite scellés relativement à l'environnement en utilisant des bouchons à enfoncer. Un tel servo-actionneur/actionneur déporteur est connu par le document US 6 626 205. Dans ce cas, les canaux d'écoulement sont ménagés dans la surface d'un noyau agencé dans le bloc à vannes.

Si les circuits d'écoulement sont réalisés par perçage ou forage, comme c'est le cas dans l'art antérieur, des transitions se forment aux intersections et interfaces qui sont désavantageuses en ce qui concerne l'écoulement et qui sont difficiles à définir en ce qui concerne la force ou résistance. Ces transitions doivent être retravaillées, par exemple, en les arrondissant ou en les ébavurant d'une manière comparativement complexe et/ou coûteuse. Les interfaces gardent un bord tranchant dans des positions dans lesquelles les perçages ne peuvent pas être atteints. Cela est désavantageux en ce que l'étendue de l'écoulement est désavantageux dans ces régions. A part cela, le scellement des circuits hydrauliques au moyen de bouchons à enfoncer est désavantageux en ce que la complexité des défauts augmente. Afin d'assurer les sections transversales requises des matériaux pour les ajustements serrés des bouchons et pour les perçages ou alésages, il est nécessaire de concevoir les blocs à vannes en une dimension comparativement grande. Cela entraîne l'inconvénient d'une grande hauteur de construction correspondante et d'un poids élevé, ce qui est particulièrement non recherché dans le cas d'applications aéronautiques. La présente invention a donc pour objectif le perfectionnement d'un actionneur de volet du type indiqué au début de telle sorte que son hauteur de construction, sa complexité et son poids soient réduits par rapport à ceux des actionneurs de volet connus. Cet objectif est atteint par un actionneur de volet, en particulier un servo-actionneur/actionneur déporteur, comprenant au moins une servo-vanne électrohydraulique et au moins un actionneur qui sont hydrauliquement reliés l'un à l'autre, caractérisé en ce que l'actionneur comprend au moins un boîtier d'actionneur dans lequel et/ou sur lequel au moins un canal est agencé au moyen duquel un ou plusieurs composants, de préférence agencés d'une manière similaire dans et/ou sur le boîtier d'actionneur, sont hydrauliquement reliés, et en ce qu'aucun bloc à vannes n'est agencé entre l'actionneur et la servo-vanne, les composants étant un ou plusieurs parmi les composants indiqués ci-après : vanne de blocage évoluée (ABV), opérateur de maintenance (MO), vanne de décharge thermique (TRV), vanne de retenue (CV) et filtre (Fi), le boîtier d'actionneur présentant une structure à couches sur des zones ou sur l'ensemble de celui-ci, et étant fabriqué partiellement ou complètement par un processus générateur (technologies de fabrication additive), en particulier par la fusion sélective par laser (SLM®) ,le frittage laser direct de métaux (DMSL), le laserCusinge,le frittage sélectif par laser, la fabrication rapide et la fusion au faisceau d'électrons. Il est donc prévu que l'actionneur comprend au moins un boîtier d'actionneur dans lequel et/ou sur lequel au moins un canal est agencé au moyen duquel un ou plusieurs composants sont hydrauliquement connectés, qui sont de préférence agencés d'une manière similaire dans et/ou sur le boîtier d'actionneur et qu'aucun bloc à vannes n'est agencé entre l'actionneur et la servo-vanne. La présente invention est ainsi basée sur l'agencement d'un ou de plusieurs canaux dans ou sur le boîtier d'actionneur qui servent à la connexion hydraulique de composants qui peuvent être agencés d'une manière similaire dans le boîtier d'actionneur. Cela entraîne l'avantage que le bloc à vannes, qui se situe sinon entre la servo-vanne et l'actionneur, peut être omis, ce qui a pour conséquence une complexité réduite, un poids réduit et également une hauteur de construction réduite de l'actionneur de volet dans son ensemble, en particulier du servo-actionneur/actionneur déporteur. La tâche du bloc à vannes en accord avec l'art antérieur est maintenant partiellement ou complètement assurée par le boîtier d'actionneur. Un avantage majeur de la présente invention réside dans le fait que l'actionneur de volet ou servo-actionneur/actionneur déporteur est d'une taille plus petite et d'un poids plus léger que les actionneurs de volet connus par l'art antérieur. Tous les canaux, alésages et conduites de conduction de fluide sont de préférence fabriqués avec un écoulement optimum et d'une manière peu encombrante dans et/ou sur le boîtier de cylindre qui est intégré dans le boîtier d'actionneur. Le terme "actionneur de volet" doit de préférence 35 être compris comme un agencement au moyen duquel un ou plusieurs volets arbitraires, de préférence des déporteurs, d'une aile d'aéronef peuvent être actionnés.

Les composants en question, dont au moins un est agencé dans et/ou sur le boîtier d'actionneur, peuvent être un ou plusieurs des composants : vanne de blocage évoluée (ABV), opérateur de maintenance (MO), vanne de décharge thermique (TRV), vanne de retenue (CV) et filtre (Fi) . Un ou plusieurs, de préférence tous de ces composants sont de préférence intégrés dans et/ou au boîtier de l'actionneur ou du cylindre et sont hydrauliquement reliés.

Il est également prévu que le boîtier d'actionneur ait une structure à couches par zones ou sur l'ensemble. Il est envisageable que le boîtier d'actionneur soit fabriqué par un processus générateur. La fusion sélective par laser (SLM)®, le frittage laser direct de métaux (DMSL), le laserCusing® ,le frittage sélectif par laser, la fabrication rapide, la fusion au faisceau d'électrons, etc. peuvent être envisagés, par exemple. Une structure à couches du boîtier d'actionneur ou du boîtier de cylindre est possible au moyen de ces procédés. Par ces procédés, des étendus d'alésages ou des canaux peuvent être réalisées qui, autrement, ne peuvent pas être obtenus par des procédés de perçage ou forage usuels. L'inconvénient des alésages produits d'une manière classique peut ainsi être empêché par la technique de production en accord avec l'invention. A part cela, les bouchons à enfoncer et les bouchons de fermeture sont de préférence omis étant donné que la fabrication des canaux par la structure à couches peut être exécutée par une production générative de sorte qu'il n'y a pas d'ouvertures devant être fermées par des bouchons à enfoncer et des bouchons de fermeture. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, un ou plusieurs canaux sont agencés dans et/ou sur le boîtier d'actionneur pour recevoir un fluide hydraulique et/ou un ou plusieurs canaux pour recevoir des lignes 35 électriques et/ou câbles et/ou une ou plusieurs montures pour des composants tels que des vannes et des filtres. Le boîtier de cylindre, c'est-à-dire le boîtier d'actionneur avec tous les canaux de lignes et montures de composants est de préférence fabriqué par une structuration à couches au moyen de processus de fusion sélective ou autre processus. Le bloc à vannes devient donc superflu. Comme indiqué, le boîtier d'actionneur, selon un mode de réalisation préféré, sert non seulement à conduire le fluide hydraulique, mais encore à recevoir des câbles ou lignes électriques qui peuvent être tirés dans les canaux. Selon un autre mode de réalisation, il est prévu que le ou les canaux est/sont intégré(s) dans le boîtier d'actionneur et/ou s'étend(ent) sur sa surface. A la place du processus de production indiqué ci-15 dessus, tous les processus sont également couverts par l'invention qui fonctionnent en accord avec un principe similaire. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, il est prévu que les fonctions et composants se trouvant 20 au second étage (étage de puissance) de la servo-vanne soient intégrés dans le boîtier d'actionneur et soient reliés hydrauliquement. En outre il peut être prévu que la ligne d'afflux et/ou la ligne de retour est/sont située(s) dans le 25 boulon de palier proche de l'axe de pivotement. La présente invention se rapporte en outre à un procédé de fabrication d'un boîtier d'actionneur d'un actionneur de volet, en particulier un servo- actionneur/actionneur déporteur tel que décrit ci-avant, 30 où la fabrication du boîtier d'actionneur a lieu partiellement ou complètement au moyen d'un processus générateur. Les processus de fusion sélective par laser (SLM)®, le frittage laser direct de métaux (DMSL), le laserCusing®, le frittage sélectif par laser, la 35 fabrication rapide et la fusion au faisceau d'électrons, peuvent être envisagés, par exemple.

Le nom générique pour des processus générateurs est "technologies de fabrication additive" (voir Standard International ASTM F 2792). Les termes "technologies rapides" ou "prototypage rapide" sont également utilisés (voir VDI Standard VDI 3404). Nous attirons l'attention ici sur le fait que le terme "boîtier d'actionneur" doit être compris comme boîtier de l'actionneur proprement dit dans lequel l'élément mobile, entraîné hydrauliquement, en particulier un piston ou analogue, est localisé. L'actionneur de volet dans son ensemble ou le servoactionneur/actionneur déporteur comprend ainsi une servovanne et au moins l'actionneur proprement dit qui comprend à son tour le boîtier d'actionneur et le composant agencé d'une manière mobile dans celui-ci. Ce dernier est connecté au volet pour être amené dans l'état monté. La présente invention se rapporte en outre à un aéronef, en particulier à un avion, comportant au moins un volet, ayant de préférence un déporteur et au moins un actionneur de volet commandant le volet, qui est un actionneur de volet en accord avec la présente invention. L'actionneur de volet comprend, en accord avec l'invention, au moins une servo-vanne et au moins un actionneur proprement dit qui est à son tour directement ou indirectement connecté au volet à déplacer. Cet actionneur peut être conçu, par exemple, comme une unité de piston-cylindre, dans laquelle le cylindre est formé par le boîtier d'actionneur. Un piston ou analogue dont la tige de piston est directement ou indirectement connectée au volet à déplacer peut être agencé d'une manière mobile dans le cylindre. L'actionneur de volet dans son ensemble est de préférence agencé dans une aile ou dans les ailes et/ou dans le stabilisateur vertical de l'aéronef. Une réduction de la hauteur de l'aile de l'aéronef et une économie de combustible correspondante peuvent être atteintes du fait de la plus petite hauteur de construction de l'actionneur de volet en accord avec l'invention, qui est essentiellement due à l'omission du bloc à vannes. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels : la figure 1 représente différentes vues en perspective du boîtier d'actionneur avec des lignes disposées vers l'extérieur ; la figure 2 représente différentes vues en section du boîtier d'actionneur en accord avec la figure 1 ; la figure 3 est une autre vue en section du boîtier d'actionneur en accord avec la figure 1 ; la figure 4 est un diagramme de circuit d'un actionneur déporteur en accord avec l'invention ; et la figure 5 est un diagramme de circuit d'un 20 actionneur déporteur en accord avec l'invention selon un autre mode de réalisation. Le boîtier d'actionneur 10, c'est-à-dire le boîtier de cylindre d'un servo-actionneur/actionneur déporteur en accord avec la présente invention, est représenté en 25 différentes vues en perspective sur la Figure 1. Le boîtier d'actionneur représenté sur la figure 1 est fabriqué, par exemple, par fusion sélective par laser (SLM®) Dans ce processus, le matériau est appliqué à une 30 plaque sous forme de poudre et est amené à fondre complètement par irradiation par laser. Il forme une couche de matériau solide après la solidification. A la suite de la fabrication d'une couche, de la poudre est à nouveau appliqué, et le processus est répété de façon à 35 obtenir une structure multicouche. Cependant, n'importe quels autres processus de production générateurs sont également couverts par l'invention. Dans ces processus de production, la fabrication du composant a généralement lieu à partir de matériaux sans forme, tels que des liquides ou poudres, ou à partir de matériaux de forme neutre, comme des matériaux en forme de bande ou en forme de fil au moyen de processus chimiques et/ou physiques. Des outils spéciaux qui prédéfinissent la forme fini du composant, tels que des moules, ne sont pas requis en général pour la fabrication d'un produit.

Le boîtier d'actionneur représenté sur la figure 1 est un composant d'un ensemble d'actionneur complet qui comprend l'actionneur actuel ainsi qu'une servo-vanne et qui est agencé dans une aile d'un aéronef. L'actionneur comprend le boîtier d'actionneur 10 représenté sur la figure 1 ainsi qu'un élément, en particulier un piston, qui est conduit dans l'espace de cylindre 14 dudit boîtier d'actionneur et dont le mouvement ou déplacement est transmis à volet à déplacer, en particulier au déporteur. Comme on peut le voir sur la figure 1, le boîtier d'actionneur 10 présente une surface 12 sur laquelle la servo-vanne est placée et est fixée par vissage, par exemple. Des canaux hydrauliques 16 ainsi que, en option, des canaux 16 à travers lesquels passent les lignes et câbles électriques, sont intégrés dans et sur le boîtier d'actionneur 10. En outre, les fonctions et composants se trouvant usuellement dans le bloc à vannes se trouvent dans le boîtier d'actionneur. Il s'agit, par exemple, des composants tels que la vanne de blocage évoluée, l'opérateur de maintenance, la vanne de décharge thermique, la vanne de retenue et le filtre. Ils sont intégrés et connectés hydrauliquement dans le boîtier de l'actionneur représenté sur la figure 1. En outre, tous les canaux de lignes, alésages et montures de composants sont prévus dans le boîtier de cylindre en accord avec la figure 1. Un bloc à vannes classique, comme celui agencé entre la servo-vanne et l'actionneur de l'art antérieur est omis, et les bouchons à enfoncer ou bouchons de fermeture pour le scellement de canaux hydrauliques ne sont pas non plus requis. Comme on peut le voir sur les représentations en 5 section en accord avec la figure 2, les canaux 16 du boîtier d'actionneur 10 sont partiellement agencés sur la surface du boîtier d'actionneur, comme on peut également le voir sur la figure 1, et ils sont partiellement intégrés dans le corps de base du boîtier d'actionneur 10 10. Les canaux 16 en accord avec la présente invention peuvent ainsi être agencés sur ou dans le boîtier d'actionneur 10. La figure 3 représente une autre vue en section du boîtier d'actionneur 10 en accord avec la figure 1 et 15 représente l'agencement de l'espace cylindrique 14 dans le boîtier d'actionneur dans lequel un piston, non représenté, est disposé d'une manière mobile afin d'effectuer un mouvement alternatif. La référence numérique 12 désigne à nouveau la surface de l'ensemble 20 pour la fixation ou le placement d'une servo-vanne. Un bloc à vannes entre la servo-vanne et le boîtier d'actionneur 10 représenté est omis. La figure 4 montre un diagramme de circuit qui représente schématiquement les lignes ou conduites 25 hydrauliques dans le boîtier d'actionneur. La zone entourée par la ligne en traits mixtes représente le boîtier d'actionneur. Comme on peut le voir sur la figure 4, des vannes ainsi que des conduites hydrauliques se situent, par exemple, dans le boîtier d'actionneur. Les 30 symboles de référence Cl et C2 indiquent les deux conduites hydrauliques s'étendant aux chambres du cylindre, et les symboles de référence BP et RP désignent la conduite d'afflux ou les conduites de retour qui peuvent être agencées dans le boulon de palier proche de 35 l'axe de pivotement. Comme on peut le voir sur la figure 4, la servo-vanne électrohydraulique (EHSV) avec ses deux étages est placée directement sur le boîtier de cylindre ou le boîtier d'actionneur 10. Il est également envisageable de placer l'étage de puissance, c'est-à-dire le second étage de la servo-vanne électrohydraulique, dans le boîtier d' actionneur 10, comme représenté schématiquement sur la figure 5. Dans ce cas, seulement le premier étage de la servo-vanne électrohydraulique est placé sur le boîtier d'actionneur 10 ou est fixé à celui- ci. Le servo-actionneur/actionneur déporteur ou actionneur de volet en accord avec l'invention est d'une construction plus petite et d'un poids plus léger que ceux connus par l'art antérieur, en raison de l'omission du boîtier à vannes. Tous les canaux, alésages et conduites conduisant du fluide sont de préférence fabriqués avec un écoulement idéal et sont intégrés d'une manière peu encombrante, donc avec une économie d'espace, dans ou sur le boîtier de cylindre 10. Comme indiqué ci-dessus, les lignes électriques et câbles peuvent de la même manière être tirés dans les canaux. Des canaux peuvent être réalisés par la fabrication génératrice préférée du boîtier de cylindre 10, qui ne peuvent pas être fabriqués par des processus de perçage ou forage classiques. Cela entraîne non seulement l'avantage d'un guidage d'écoulement idéal, mais encore l'avantage de l'omission des bouchons à enfoncer et des bouchons de fermeture tels que requis lors de l'utilisation de blocs à vannes classiques.

Claims

REVENDICATIONS1. Actionneur de volet, en particulier un servoactionneur/actionneur déporteur, comprenant au moins une servo-vanne électrohydraulique et au moins un actionneur qui sont hydrauliquement reliés l'un à l'autre, caractérisé en ce que l'actionneur comprend au moins un boîtier d'actionneur (10) dans lequel et/ou sur lequel au moins un canal (16) est agencé au moyen duquel un ou plusieurs composants, de préférence agencés d'une manière similaire dans et/ou sur le boîtier d'actionneur (10), sont hydrauliquement reliés, et en ce qu'aucun bloc à vannes n'est agencé entre l'actionneur et la servo-vanne, les composants étant un ou plusieurs parmi les composants indiqués ci-après : vanne de blocage évoluée (ABV), opérateur de maintenance (MO) , vanne de décharge thermique (TRV), vanne de retenue (CV) et filtre (Fi), le boîtier d'actionneur présentant une structure à couches sur des zones ou sur l'ensemble de celui-ci, et étant fabriqué partiellement ou complètement par un processus générateur (technologies de fabrication additive), en particulier par la fusion sélective par laser (SLM®) ,le frittage laser direct de métaux (DMSL), le laserCusing®,le frittage sélectif par laser, la fabrication rapide et la fusion au faisceau d'électrons.
2. Actionneur de volet selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un ou plusieurs canaux (16) pour la réception d'un fluide hydraulique et/ou un ou plusieurs canaux (16) pour la réception de lignes électriques et/ou câbles et/ou une ou plusieurs montures pour des composants tels que des vannes et filtres sont agencés dans et/ou sur le boîtier d'actionneur, et/ou en ce que les canaux sont intégrés dans le boîtier d'actionneur et/ou s'étendent sur sa surface.
3. Actionneur de volet selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les fonctions et composants se trouvant dans le second étage(étage de puissance) de la servo-vanne sont partiellement ou complètement intégrés sur et/ou dans le boîtier d'actionneur (10) et sont hydrauliquement reliés par celui-ci.
4. Actionneur de volet selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la conduite d'afflux et/ou la conduite de retour est/sont agencée(s) dans le boulon de palier proche de l'axe de pivotement du volet commandé par l'actionneur de volet.
5. Procédé de fabrication d'un boîtier d'actionneur d'un actionneur de volet, en particulier d'un servoactionneur/actionneur déporteur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la fabrication du boîtier d'actionneur (10) a lieu partiellement ou entièrement au moyen d'un processus générateur (technologies de fabrication additive).
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la fabrication du boîtier d'actionneur (10) a lieu au moyen de la fusion sélective par laser (SLM®) ,le frittage laser direct de métaux (DMSL), le laserCusing® ,le frittage sélectif par laser, la fabrication rapide et la fusion au faisceau d'électrons.
7. Aéronef, en particulier avion, comportant au moins un volet, ayant de préférence au moins un déporteur et au moins un actionneur de volet commandant le volet, caractérisé en ce que l'actionneur de volet est un actionneur de volet selon l'une des revendications 1 à 4.