FR3022526A1 - Actionneur electromecanique a limiteur de couple magnetique - Google Patents

Actionneur electromecanique a limiteur de couple magnetique Download PDF

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Abstract

Actionneur électromécanique comprenant un bâti (1) et un moteur électrique (2) entraînant au moins un élément (3) de transmission de mouvement relié au bâti via un dispositif de freinage (6), un limiteur magnétique de couple (5) et un organe de transmission unidirectionnelle (4), le dispositif de freinage comprenant un organe d'activation électrique (6.5) de telle manière que, lorsque l'organe d'activation est alimenté, l'organe de transmission unidirectionnelle est désolidarisé du bâti et que, lorsque l'organe d'activation n'est pas alimenté, l'organe de transmission unidirectionnelle est solidarisé au bâti et s'oppose au pivotement de l'élément de transmission dans un sens de rotation jusqu'à un couple maximal transmissible défini par le limiteur magnétique de couple (5).

Description

1 La présente invention concerne le déplacement d'un élément mobile par rapport à un bâti fixe et a plus précisément pour objet un actionneur électromécanique utilisable par exemple en aéronautique notamment pour dé- placer une surface de commande de vol par rapport à la structure d'un aéronef. Une telle surface de commande de vol est par exemple un aileron, un élevon, un volet, une gouverne de direction, une gouverne de profondeur, un spolier_ Les aéronefs comprennent généralement une struc- ture fixe, telle qu'une aile ou un empennage, sur laquelle sont articulées des surfaces de commande de vol montées sur la structure fixe pour pivoter. Des actionneurs relient mécaniquement les surfaces mobiles à la structure fixe et sont reliés pour être commandés à une unité de commande sur laquelle le pilote de l'aéronef agit. Il est connu des actionneurs comprenant un moteur électrique et un élément de transmission de mouvement en- traîné par un rotor du moteur électrique. Généralement, dans ces actionneurs, le moteur électrique a stator solidaire d'un bâti fixé à la structure fixe et l'élément de transmission entraîne un élément d'entrée d'un système de transmission, tel qu'un ensemble vis-écrou et/ou un en- semble de réduction, ayant un élément de sortie fixé à la surface de commande de vol de sorte qu'un déplacement de l'élément de sortie engendre un pivotement de la surface de commande de vol entre une position déployée et une position rétractée ou une position neutre.
En cas de défaillance du moteur ou de ses moyens de commande, il peut être préférable, selon le type de surface de commande de vol, de laisser libre le mouvement de la surface de commande de vol vers une de ses positions mais d'empêcher le mouvement de la surface de com- mande de vol vers sa seconde ses positions par exemple 3022526 2 sous l'effet de forces aérodynamiques. A cette fin, l'ensemble de transmission comprend généralement une roue libre qui peut être embrayée en cas de défaillance de la motorisation pour s'opposer au pivotement de l'élément de 5 transmission dans le sens correspondant au déplacement de la surface de commande de vol vers sa seconde position. Lorsque la roue libre est embrayée, la surface de commande de vol tendant à se déplacer vers sa position déployée exerce un couple sur l'élément de transmission, 10 couple qui est transmis au bâti. Dans certains cas, ce couple peut être important et risque de détériorer toute la chaîne de transmission jusqu'à la structure de l'aéronef. Un but de l'invention est de remédier à cet in- 15 convénient. A cet effet, on prévoit, selon l'invention, un actionneur électromécanique comprenant un bâti fixe, un moteur électrique ayant un stator fixé au bâti, et au moins un élément de transmission de mouvement lié en ro- 20 tation à un rotor du moteur, ledit élément étant relié au bâti fixe via un dispositif de freinage et un organe de transmission unidirectionnelle. L'actionneur comporte un limiteur magnétique de couple et le dispositif de freinage comprend un organe d'activation électrique de telle 25 manière que, lorsque l'organe d'activation est alimenté, l'organe de transmission unidirectionnelle est désolidarisé du bâti et que, lorsque l'organe d'activation n'est pas alimenté, l'organe de transmission unidirectionnelle est solidarisé au bâti et s'oppose au pivotement de 30 l'élément de transmission dans un sens de rotation jusqu'à un couple maximal transmissible défini par le limiteur magnétique de couple. En cas de couple excessif, le limiteur de couple va autoriser un glissement de l'élément de transmission 35 par rapport au bâti, limitant ainsi le risque de détério- 3022526 3 ration du bâti. L'utilisation d'un limiteur magnétique de couple est particulièrement avantageuse car il n'y a pas de friction et les caractéristiques du limiteur varient peu avec la température (sur une plage de températures en 5 rapport avec les applications d'un tel actionneur, par exemple entre -40°C et +79°C). Il en résulte que le limiteur est faiblement générateur de dispersions, dispersions qui peuvent être très préjudiciables et plus particulièrement dans les actionneurs présentant un fort rap- 10 port de transmission qui tend à amplifier les disper- sions. Avantageusement, le limiteur magnétique de couple est monté entre le bâti et l'organe de transmission unidirectionnelle.
15 Ce mode de réalisation a une structure particu- lièrement compacte et permet d'intégrer le dispositif de freinage, l'organe de transmission unidirectionnelle et le limiteur magnétique de couple dans un même sous-ensemble.
20 De préférence, le limiteur magnétique de couple est monté entre le dispositif de freinage et l'organe de transmission unidirectionnelle. Cet agencement permet une intégration simple du limiteur de couple magnétique.
25 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation particuliers non limitatifs de l'invention. Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi 30 lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un actionneur conforme à un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue analogue à la figure 1 35 d'une variante du premier mode de réalisation ; 3022526 4 - la figure 3 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un actionneur conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 4 est une vue analogue à la figure 1 5 d'une variante du deuxième mode de réalisation. L'actionneur selon l'invention est ici décrit en application au déplacement d'une surface de commande de vol par rapport à la structure d'un aéronef. La surface de commande de vol est mobile entre une position déployée 10 et une position neutre ou rétractée. En référence aux figures, l'actionneur électromécanique comprend un bâti 1 et un moteur électrique 2 ayant un stator fixé au bâti 1 et un rotor lié en rotation à un élément de transmission de mouvement.
15 Le bâti 1 est pourvu de moyens connus en eux- mêmes de sa fixation à la structure de l'aéronef. Le moteur électrique 2 est alimenté via une unité de commande, non représentée, qui est relié au réseau électrique de l'aéronef pour son alimentation et celle de 20 l'actionneur et qui est relié au poste de pilotage de l'aéronef pour en recevoir des ordres de déploiement ou de rétraction de la surface de commande de vol. L'élément de transmission de mouvement est ici un arbre 3 monté dans le bâti 1 pour pivoter et relié à la 25 surface de commande de vol via un ensemble de transmis- sion de mouvement, non représenté. L'ensemble de transmission de mouvement comprend par exemple un dispositif de réduction et/ou un dispositif de transformation de mouvement tel qu'un ensemble vis-écrou et a un élément 30 d'entrée lié en rotation à l'arbre 3 et un élément de sortie lié par exemple à l'extrémité libre d'un levier solidaire de la surface de commande de vol. L'arbre 3 est guidé en rotation par rapport au bâti par des paliers non représentés et est relié au bâti 1 via un organe de 35 transmission unidirectionnelle, à savoir ici une roue- 3022526 5 libre généralement désignée en 4, un limiteur de couple généralement désigné en 5 et un dispositif de freinage, généralement désigné en 6. La roue-libre 4 comprend une partie interne 4.1 5 solidaire de l'arbre 3, une partie extérieure 4.2 montée pour pivoter sur la partie inférieure 4.1 et un ensemble à cliquets n'autorisant la rotation de la partie extérieure 4.2 que dans un seul sens de rotation. Le limiteur de couple 5 est un limiteur magné- 10 tique de couple comprenant une première platine 5.1 pour- vue d'une première série d'aimants 7.1 et une deuxième platine 5.2 pourvue d'une deuxième série d'aimants 7.2. La première platine 5.1 est fixée à la partie extérieure 4.2 de la roue-libre 4 et la deuxième platine 5.2 est 15 liée en rotation à une couronne interne 6.1 du dispositif de freinage 6. La première série d'aimants 7.1 s'étend sensiblement en regard de la deuxième série d'aimants 7.2 et est espacée de celle-ci par un entrefer 7.3. Le champ magnétique produit par les aimants et la largeur de 20 l'entrefer 7.3 définissent un couple maximal transmis- sible de la première platine 5.1 à la deuxième platine 5.2. Des moyens d'étanchéité sont prévus pour éviter que des particules ne viennent s'agglomérer aux aimants et altérer le fonctionnement du limiteur de couple 5.
25 Outre la couronne mobile 6.1, le dispositif de freinage 6 comprend une couronne externe 6.2 rigidement fixée au bâti 1 (plus précisément, la couronne externe 6.2 est ici une partie du bâti 1) et une couronne externe 6.3 fixée au bâti 1 avec un jeu axial. La couronne in- 30 terne 6.1 est fixée avec un jeu axial sur la deuxième platine 5.2 (la couronne interne 6.1 est plus précisément engagée sur une portion cannelée de la deuxième platine 5.2) et a une portion qui a des faces pourvues chacune d'une garniture de friction et qui s'étend entre des gar- 35 nitures de friction portées par les couronnes externes 3022526 6 6.2, 6.3. Des ressorts 6.4 s'étendent entre le bâti 1 et la couronne externe 6.3 pour serrer la couronne interne 6.1 entre les couronnes externes 6.3 et 6.2. Le dispositif de freinage 6 comprend également un organe 5 d'activation électrique 6.5 sous la forme d'un solénoïde dimensionné pour, lorsqu'il est alimenté, attirer la couronne externe 6.3 et l'écarter de la couronne interne 6.1 en s'opposant à l'effort exercé par les ressorts 6.4. En fonctionnement, lorsque l'organe d'activation 10 6.5 est alimenté, l'arbre 3 peut pivoter dans deux sens de rotation (on notera que, dans le sens passant de la roue-libre 4, le moteur 2 n'entraîne pas ou que peu la couronne interne 6.1 et le limiteur de couple 5) et, lorsque l'organe d'activation 6.5 n'est pas alimenté, la 15 roue-libre 4 s'oppose à la rotation de l'arbre 3 dans l'un des deux sens de rotation. Ainsi, lorsque l'organe d'activation 6.5 est ali- menté, le moteur électrique 2, qui est lui aussi alimenté, entraîne l'arbre 3 en rotation dans ses deux sens de 20 rotation. Lorsque l'organe d'activation 6.5 n'est pas alimenté, le moteur électrique 2 n'est lui non plus pas alimenté de sorte que seuls des efforts aérodynamiques s'exerçant sur la surface de commande de vol peuvent provoquer un pivotement de l'arbre 3. Du fait de la roue- 25 libre 4 qui s'oppose à la rotation de l'arbre 3 dans l'un des deux sens de rotation, l'arbre 3 empêche le déplacement de la surface de commande de vol de sa position neutre vers sa position déployée, le déplacement de la surface de commande de vol vers sa position neutre étant 30 lui laissé libre. Toutefois, si les efforts aérodyna- miques s'exerçant sur la surface de commande de vol engendrent sur l'arbre 3 un couple supérieur au couple maximum transmissible entre les platines 5.1, 5.2 du limiteur de couple 5, la première platine 5.1 va pivoter 35 par rapport à la deuxième platine 5.2 autorisant ainsi la 3022526 7 rotation de l'arbre 3 et un déplacement de la surface de commande de vol vers sa position déployée. Le limiteur de couple 5 limite de la sorte le couple transmissible à la structure de l'aéronef et au bâti 1 via l'arbre 3, la 5 roue-libre 4 et le dispositif de freinage 6 lorsque l'organe d'activation n'est pas alimenté. En référence à la figure 1 et selon le premier mode de réalisation, l'entrefer 7.3 s'étend selon un plan perpendiculaire à l'axe A de rotation de l'arbre 3.
10 La première platine 5.1 a ici une forme dis- coïdale qui est perpendiculaire à l'axe A et qui est percée en son centre pour être fixée sur une douille solidaire de la partie externe de la roue-libre 4. La deuxième platine 5.2 a elle aussi une forme 15 discoïdale qui est perpendiculaire à l'axe A et qui est percée en son centre pour être fixée sur une douille reçue à pivotement dans un palier fixé au bâti 1. La portion d'extrémité de la douille opposée à la deuxième platine 5.2 est cannelée pour recevoir à coulissement axial 20 la couronne interne 6.1. Dans la variante de la figure 2, la deuxième platine 5.2 a la même forme que précédemment. La première platine 5.1 a ici une forme annulaire centrée sur l'axe A. La première platine 5.1 a un bord 25 interne qui s'étend autour de la douille de la deuxième platine 5.2 en laissant un espace comblé par un joint d'étanchéité et un bord externe fixé à la collerette d'une douille solidaire de la partie externe de la roue-libre 4. Un palier est monté entre la douille de la deu- 30 xième platine 5.2 et la douille de la première platine 5.1. La deuxième platine 5.2 a elle aussi une forme discoïdale qui est perpendiculaire à l'axe A et qui est percée en son centre pour être fixée sur une douille re- 35 çue à pivotement dans un palier fixé au bâti 1. La por- 3022526 8 tion d'extrémité de la douille opposée à la deuxième platine 5.2 est cannelée pour recevoir à coulissement axial la couronne interne 6.1. En référence à la figure 3 et selon le deuxième 5 mode de réalisation, l'entrefer 7.3 s'étend selon une surface cylindrique centrée sur l'axe A de rotation de l'arbre 3. La première platine 5.1 a ici une forme tubulaire centrée sur l'axe A et fixée sur la partie externe de la 10 roue-libre 4. La deuxième platine 5.2 a aussi une forme tubulaire centrée sur l'axe A : la deuxième platine 5.2 entoure la première platine 5.1 et est reçue à pivotement dans un palier solidaire du bâti 1. La portion 15 d'extrémité de la deuxième platine 5.2 est cannelée pour recevoir à coulissement axial la couronne interne 6.1. Des joints d'étanchéité sont montés entre les platines 5.1, 5.2 pour s'opposer à l'introduction de particules dans l'entrefer 7.3.
20 Dans la variante de la figure 4, la deuxième pla- tine 5.2 a la même forme que précédemment. La première platine 5.1 a également une forme annulaire centrée sur l'axe A mais elle s'étend autour de la deuxième platine 5.2. La première platine 5.1 a une 25 extrémité portée par une collerette solidaire d'une douille solidaire de la partie externe de la roue-libre 4. Un palier est monté entre la douille de la deuxième platine 5.2 et la douille de la première platine 5.1. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux 30 modes de réalisation décrits mais englobe toute variante entrant dans le champ de l'invention telle que définie par les revendications. En particulier, le limiteur magnétique de couple est monté en aval de l'organe de transmission unidirec- 35 tionnelle ou entre le dispositif de freinage et le bâti.
3022526 9 L'organe de transmission unidirectionnelle peut employer des cliquets, des rouleaux ou des éléments d'arc-boutement.

Claims (8)

  1. REVENDICATIONS1. Actionneur électromécanique comprenant un bâti (1), un moteur électrique (2) ayant un stator fixé au bâ- ti et au moins un élément (3) de transmission de mouve- ment lié en rotation à un rotor du moteur, ledit élément étant relié au bâti fixe via un dispositif de freinage (6) et un organe de transmission unidirectionnelle (4), caractérisé en ce que l'actionneur comporte un limiteur magnétique de couple (5) et le dispositif de freinage comprend un organe d'activation électrique (6.5) de telle manière que, lorsque l'organe d'activation est alimenté, l'organe de transmission unidirectionnelle est désolidarisé du bâti et que, lorsque l'organe d'activation n'est pas alimenté, l'organe de transmission unidirectionnelle est solidarisé au bâti et s'oppose au pivotement de l'élément de transmission dans un sens de rotation jusqu'à un couple maximal transmissible défini par le limiteur magnétique de couple (5).
  2. 2. Actionneur selon la revendication 1, dans le- quel le limiteur magnétique de couple (5) est monté entre le bâti (1) et l'organe de transmission unidirectionnelle (4).
  3. 3. Actionneur selon la revendication 2, dans le- quel le limiteur magnétique de couple (5) est monté entre le dispositif de freinage (6) et l'organe de transmission unidirectionnelle (4).
  4. 4. Actionneur selon la revendication 3, dans lequel le limiteur magnétique de couple (5) comprend une première série d'aimants (7.1) solidaires d'une première partie (5.1) liée en rotation à une première partie (4.1) de l'organe de transmission unidirectionnelle et une deuxième série d'aimants (7.2) solidaires d'une deuxième partie (5.2) liée en rotation à une première partie (6.1) du dispositif de freinage (6), la première série 3022526 11 d'aimants s'étendant sensiblement en regard de la deuxième série d'aimants et étant espacée de celle-ci par un entrefer (7.3).
  5. 5. Actionneur selon la revendication 4, dans le- 5 quel l'entrefer (7.3) s'étend selon un plan perpendicu- laire à un axe (A) de rotation de l'élément de transmission (3).
  6. 6. Actionneur selon la revendication 4, dans lequel l'entrefer (7.3) s'étend selon une surface cylin- 10 drique centrée sur un axe (A) de rotation de l'élément de transmission (3).
  7. 7. Actionneur selon la revendication 1, comprenant des moyens d'étanchéité pour empêcher l'introduction de particules dans un entrefer séparant des aimants du 15 limiteur magnétique de couple.
  8. 8. Actionneur selon la revendication 1, dans lequel l'organe de transmission unidirectionnelle est une roue-libre (4).
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