FR3130756A1 - Limiteur de couple pour le déplacement d’un organe mécanique - Google Patents
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Abstract
Unité de commande manuelle pour le déplacement d’un organe mécanique, l’unité de commande manuelle comprenant un limiteur de couple magnétique (7) destiné à être connecté à au moins un actionneur (4a, 4b) configuré pour déplacer l’organe mécanique, et une interface de réception d’un outil de commande pour la transmission manuelle d’un couple au limiteur de couple magnétique (7). Figure pour l’abrégé : Fig 2
Description
La présente invention concerne, de manière générale, le déplacement manuel d’un organe mécanique.
Plus précisément, l’invention se rapporte à une unité de commande incorporant un limiteur de couple pour le déplacement d’un organe mécanique, tel qu’un capot mobile d’inverseur de poussée pour nacelle d’aéronef déplaçable entre une position fermée et une position déployée.
Etat de la technique
Dans le domaine de l’aéronautique, les turboréacteurs sont généralement dotés d’un inverseur de poussée permettant de rediriger vers l’avant au moins une partie des gaz d’échappement générés s’écoulant vers l’arrière. Pendant la phase d’atterrissage, l’actionnement de l’inverseur de poussée favorise le freinage de l’aéronef.
Une nacelle entoure chaque turboréacteur et le raccorde au fuselage ou à la voilure de l’aéronef. La contre-poussée est formée par l’ouverture d’un ou plusieurs capots mobiles de la nacelle.
Le capot mobile peut être manœuvré depuis le poste de pilotage entre une position d’ouverture et une position de fermeture par commande d’un dispositif de déplacement motorisé. Un moteur électrique est relié par des arbres flexibles à des actionneurs dont l’exécution provoque le déplacement du capot mobile.
Classiquement, une unité de commande manuelle, communément désigné par les termes anglosaxons « manual drive unit » ou l’abréviation « MDU », est également intégrée à la nacelle et permet à un opérateur d’ouvrir manuellement les capots mobiles afin d’accéder à l’intérieur de la nacelle pour des interventions de maintenance.
L’opérateur actionne l’ouverture des capots mobiles à l’aide d’un outil de commande, par exemple une visseuse pneumatique, à l’interface de l’unité de commande manuelle.
Afin de garantir un niveau de sécurité stable et constant pour l’opérateur et la nacelle, un limiteur de couple peut être installé au niveau de l’unité de commande manuelle des capots mobiles.
Les limiteurs de couple utilisés dans les aéronefs sont des limiteurs de couple mécaniques.
Il existe, par exemple, des limiteurs de couple à billes. Ces limiteurs basés sur une technologie à friction sont soumis à une usure rapide des pièces qui les composent. Leur durée de vie s’en trouve limitée.
Les limiteurs de couple mécaniques présentent de nombreuses problématiques complexes et coûteuses à résoudre liées à l’usure. Des solutions destinées à maîtriser l’usure prématurée nécessitent d’augmenter le volume et la masse de l’unité de commande manuelle de façon conséquente et incompatible avec les démarches actuelles d’allègement du poids des aéronefs.
En conséquence, une lubrification et un entretien réguliers des limiteurs de couple mécaniques sont nécessaires.
L’invention a donc pour but de remédier à ces inconvénients et de proposer un organe mécanique, notamment un capot mobile d’inverseur de poussée d’aéronef, déplaçable manuellement en toute sécurité pour l’opérateur, limitant les risques d’endommagement de la nacelle, et possédant une résistance améliorée face à l’usure.
Il est donc proposé une unité de commande manuelle pour le déplacement d’un organe mécanique, l’unité de commande manuelle comprenant un limiteur de couple magnétique destiné à être connecté à au moins un actionneur, l’actionneur étant configuré pour déplacer l’organe mécanique, et une interface de réception d’un outil de commande pour la transmission manuelle d’un couple au limiteur de couple magnétique.
Selon un mode de réalisation, l’organe mécanique est un capot mobile d’inverseur de poussée pour aéronef, le capot mobile étant déplaçable entre une position fermée et une position déployée.
Avantageusement, le limiteur de couple magnétique peut comporter une pièce menante autour de laquelle s’étend une première série d’aimants et une pièce menée autour de laquelle s’étend une deuxième série d’aimants, les pièces menante et menée étant indépendantes, accouplées par les première et deuxième séries d’aimants disposées en vis-à-vis, et s’étendant autour d’un arbre central fixé en rotation à la pièce menée, l’arbre central étant destiné à être connecté à l’actionneur.
Selon un mode de réalisation, la pièce menante et la pièce menée peuvent être formées par deux arbres successifs, les première et deuxième séries d’aimants étant disposées axialement l’une par rapport à l’autre le long de l’axe passant par l’arbre central, les faces disposées en vis-à-vis des première et deuxième séries d’aimants s’étendant radialement par rapport à l’arbre central.
Selon une caractéristique, les première et deuxième séries d’aimants sont chacune maintenue respectivement autour de la pièce menante et autour de la pièce menée par un barillet.
Selon un autre mode de réalisation, la pièce menante peut être un arbre et la pièce menée peut être un alésage, la pièce menante étant montée dans la pièce menée, les première et deuxième séries d’aimants étant disposées radialement l’une par rapport à l’autre selon l’axe passant par l’arbre central, les faces disposées en vis-à-vis des première et deuxième séries d’aimants s’étendant axialement par rapport à l’arbre central.
Selon une caractéristique, l’arbre central peut être fixé en rotation sur la pièce menée au moyen de cannelures.
L’invention concerne également un inverseur de poussée pour nacelle d’aéronef, comprenant au moins un capot mobile déplaçable entre une position déployée et une position fermée, un actionneur configuré pour déplacer le capot mobile, et une unité de commande manuelle selon l’une quelconque des revendications précédentes connecté à l’actionneur pour le déplacement manuel du capot mobile à partir d’un outil de commande.
De préférence, l’actionneur et l’unité de commande manuelle sont connectés par au moins un arbre flexible.
L’invention se rapporte également à un aéronef comportant une ou plusieurs unités de commande manuelle comme décrite précédemment.
D’autres buts, avantages et caractéristiques ressortiront de la description qui va suivre, donnée à titre purement illustratif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
Exposé détaillé d’un mode de réalisation
La illustre une nacelle 1 de turboréacteur pour aéronef. La nacelle s’étend de façon concentrique autour d’un axe longitudinal X, entourant au moins partiellement le turboréacteur installé en son centre.
La nacelle 1 comporte un inverseur de poussée.
L’inverseur de poussée représenté est équipé de deux capots mobiles 2a et 2b montés sur la nacelle 1 et déplaçables entre une position déployée et une position fermée.
On pourra prévoir que la nacelle 1 soit équipée d’un seul capot mobile ou d’un nombre supérieur à deux.
L’inverseur de poussée comporte, en outre, deux unités de commande manuelle 3a et 3b chacune associée à l’un des deux capots mobiles pour le déplacement manuel des capots mobiles 2a et 2b entre la position déployée et la position fermée. Les unités de commande 3a, 3b peuvent être sollicitées pour le déploiement des capot mobiles 2a, 2b lors, par exemple, d’opérations de maintenance sur le turboréacteur nécessitant l’accès au cœur de la nacelle 1.
Dans l’exemple illustré, un actionneur 4a, 4b est disposé sur chaque capot mobile 2a, 2b. Chacun des actionneurs est configuré pour déplacer le capot mobile auquel il est associé lorsqu’il est actionné.
L’actionneur 4a, 4b est, par exemple, un vérin hydraulique ou un ensemble comportant une vis sans fin et un écrou.
On pourra prévoir que chaque capot mobile 2a, 2b soit actionnable au moyen d’une pluralité d’actionneur 4a, 4b, par exemple deux actionneurs ou plus.
De préférence, l’inverseur de poussée est également équipé d’une unité de commande motorisé 5 pour la commande des capots mobiles en phase de vol, notamment en phase d’atterrissage. L’unité de commande motorisé 5 comporte un moteur électrique pouvant être relié aux actionneurs 4a et 4b par l’intermédiaire d’arbres flexibles 6.
Chaque unité de commande manuelle 3a, 3b comprend un limiteur de couple magnétique.
L’unité de commande 3a, 3b comprend un limiteur de couple magnétique 7, illustrée à la , destiné à être connecté directement ou indirectement à l’actionneur 4a, 4b auquel le capot mobile 2a, 2b est associé.
Dans l’exemple illustré à la , les unités de commande 3a, 3b, les actionneurs 4a, 4b et l’unité de commande motorisée 5 forment des éléments séparés pouvant être positionnés à distance les uns des autres.
Selon un autre mode de réalisation, les unités de commande 3a, 3b comportant le limiteur de couple magnétique 7 peuvent être intégrées à l’unité de commande motorisée 5.
Selon un autre mode de réalisation, chaque unité de commande 3a, 3b comportant le limiteur de couple magnétique 7 peut être intégrée à un actionneur 4a, 4b correspondant.
De plus, l’unité de commande 3a, 3b comporte une interface de réception d’un outil de commande permettant, au moyen de l’outil de commande, de transmettre manuellement un couple au limiteur de couple magnétique 7. L’interface de réception peut comprendre un logement 8 adapté à coopérer avec un outil de commande.
L’outil de commande est, par exemple, une visseuse pneumatique, et peut ainsi être adaptée de façon à coopérer avec un embout de visseuse.
Le limiteur de couple magnétique 7 comporte une pièce menante et une pièce menée indépendantes, qui s’étendent coaxialement et autour d’un arbre central 11 s’étendant selon un axe Y.
Dans le mode de réalisation illustré à la , la pièce menante et la pièce menée sont formées par deux arbres successifs, un arbre menant 9 et un arbre mené 10.
L’arbre central 11, destiné à être connecté directement ou indirectement à l’actionneur 4a, 4b, est fixé en rotation à la pièce menée 10.
Par fixé en rotation, on entend que, lorsque la pièce menée 9 tourne, celle-ci entraîne l’arbre central 11 en rotation.
Dans l’exemple illustré, l’arbre central 11 est fixé en rotation sur la pièce menée au moyen de cannelures complémentaires 12, 13 disposées, respectivement, sur l’arbre central 11 et l’arbre mené 10.
Une première série d’aimants 14 s’étend autour de la pièce menante et une deuxième série d’aimants 15 s’étend autour de la pièce menée. Les première et deuxième séries d’aimants 14, 15 s’étendent au niveau des extrémités de la pièce menante et de la pièce menée disposées en vis-à-vis.
Les arbres menant et mené 9, 10 sont accouplés au moyen des première et deuxième séries d’aimants 14, 15 disposées en vis-à-vis. La transmission d’un couple de l’arbre menant vers l’arbre mené est effectuée sans contact, grâce aux aimants.
Dans l’exemple illustré à la , un arrangement dit « axial » des première et deuxième séries d’aimants 14, 15 est représenté. Les première et deuxième séries d’aimants 14, 15 sont disposées axialement l’une par rapport à l’autre considérant l’axe Y passant par l’arbre central 11.
Les faces disposées en vis-à-vis des première et deuxième séries d’aimants 14, 15 s’étendant radialement par rapport à l’arbre central 11.
A la , on peut voir l’arrangement concentrique des aimants de la première série d’aimants 14 autour de l’axe Y de l’arbre central dont les faces disposées en vis-à-vis de la deuxième série d’aimants 15 forment un enchaînement de pôle nord et sud.
Comme cela est représenté, les première et deuxième séries d’aimants 14, 15 peuvent être chacune maintenue par un barillet, respectivement 16 et 17.
L’arrangement axial permet de former une structure d’aimantation de faible épaisseur et d’obtenir un limiteur de couple à partir de deux arbres menant et mené 9, 10 indépendants.
Dans un second mode de réalisation illustré à la , un arrangement dit « radial », la pièce menante est un arbre 18 et la pièce menée est un alésage 19. L’arbre 18 est monté dans l’alésage 19.
Dans cet arrangement, les première et deuxième séries d’aimants 14, 15 sont disposées radialement l’une par rapport à l’autre considérant l’axe Y passant par l’arbre central 11. Les faces disposées en vis-à-vis des première et deuxième séries d’aimants s’étendent axialement par rapport à l’arbre central 11.
Des roulements 20 peuvent être disposés entre l’arbre 18 et l’alésage 19 pour permettre leur mouvement de rotation relatif.
L’arrangement radial présente un encombrement radial moindre par rapport à l’arrangement axial et permet un positionnement précis des première et deuxième séries d’aimants 14, 15 en vis-à-vis.
L’arrangement axial présente, quant à lui, un encombrement axial moindre par rapport à l’arrangement radial.
On pourra prévoir qu’une connexion entre l’arbre central 11 et l’actionneur 4a, 4b ne soit pas permanente mais réalisé par l’insertion de l’outil de commande dans le logement 8 de l’interface de réception.
Dans l’exemple illustré, la structure et les dimensions de l’arbre central 11 sont telles que l’extrémité 21 de l’arbre central 11 s’étend dans le logement 8 de l’interface de réception adapté pour recevoir l’outil de commande.
Un élément de butée 22 s’étend radialement autour de l’arbre central 11 et est destiné à venir en butée contre une paroi interne verticale de la pièce menante lorsque l’extrémité 21 de l’arbre central 11 s’étend dans le logement 8 de l’interface de réception. Un ressort (non illustré) ou tout autre moyen équivalent pourra être positionné de façon à maintenir, en association avec l’élément de butée 22, l’extrémité 21 de l’arbre central 11 en position étendue dans le logement 8 de l’interface de réception adapté pour recevoir un outil de commande.
Lorsque l’outil de commande est inséré dans le logement de l’interface de réception, l’outil de commande pousse l’extrémité 21 de l’arbre central 11 qui subit une translation selon la direction d’insertion de l’outil de commande, jusqu’à ce que l’arbre central 11 et se connecte directement ou indirectement avec l’actionneur 4a, 4b.
Lorsque l’outil de commande est retiré, la force de rappel du ressort entraîne l’arbre central 11 en sens inverse dont l’extrémité 21 s’étend à nouveau dans le logement 8.
Dans l’exemple illustré, l’extrémité 21 de l’arbre central 11 s’étendant dans le logement 8 de l’interface de réception de l’outil de commande permet d’éjecter l’outil de commande dans le cas de figure où ce dernier est lâché par l’opérateur, empêchant l’outil de commande de se mettre à tourner, entraîné par la rotation du limiteur de couple magnétique 7, et d’être éjecté à haute vitesse, risquant de détériorer un équipement à proximité ou blesser l’opérateur.
Le limiteur de couple magnétique 7 sur l’unité de commande manuelle 3a, 3b permet à la fois de transmettre un couple vers l’actionneur 4a, 4b pour déplacer les capots mobiles 2a, 2b et de garantir une mise en œuvre fiable et sécurisée pour l’opérateur sans risquer d’endommager la nacelle 1.
Lorsqu’un couple trop fort est transmis à la pièce menante du limiteur de couple magnétique 7, la pièce menée est découplée de la pièce menante de sorte que la transmission de couple de la pièce menante vers la pièce menée est stoppée.
Un opérateur peut actionner le déploiement des capots mobiles 2a, 2b de la nacelle à partir des unités de commande respectives 3a, 3b, par exemple à l’aide d’une visseuse, dont l’embout peut être inséré dans l’interface de réception 8.
Lorsque les capots mobiles 2a, 2b arrivent en butée en position déployée, le couple de la visseuse déclenche alors le limiteur de couple magnétique 7. L’opérateur peut s’en apercevoir grâce à des à-coups provoqués par le limiteur de couple magnétique 7.
Le limiteur de couple magnétique, au sein duquel la friction est quasiment nulle, permet de supprimer les problèmes d’usure et les opérations d’entretien comme la lubrification. Il garantit un niveau de sécurité stable et constant pour l’opérateur et la nacelle dans le temps tout en garantissant une performance plus pérenne et plus légère qu’avec une solution mécanique. Le limiteur de couple magnétique n’exige donc pas de maintenance ni d’étanchéisation
Claims (10)
- Unité de commande manuelle pour le déplacement d’un organe mécanique, l’unité de commande manuelle comprenant un limiteur de couple magnétique (7) destiné à être connecté à au moins un actionneur (4a, 4b) configuré pour déplacer l’organe mécanique, et une interface de réception d’un outil de commande pour la transmission manuelle d’un couple au limiteur de couple magnétique (7).
- Unité de commande manuelle selon la revendication 1, dans laquelle l’organe mécanique est un capot mobile (2a, 2b) d’inverseur de poussée pour aéronef, le capot mobile (2a, 2b) étant déplaçable entre une position fermée et une position déployée.
- Unité de commande selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle le limiteur de couple magnétique (7) comporte une pièce menante autour de laquelle s’étend une première série d’aimants (14) et une pièce menée autour de laquelle s’étend une deuxième série d’aimants (15), les pièces menante et menée étant indépendantes, accouplées par les première et deuxième séries d’aimants (14, 15) disposées en vis-à-vis, et s’étendant autour d’un arbre central (11) fixé en rotation à la pièce menée, l’arbre central (11) étant destiné à être connecté à l’actionneur.
- Unité de commande selon la revendication 3, dans laquelle la pièce menante et la pièce menée sont formées par deux arbres successifs (9, 10), les première et deuxième séries d’aimants (14, 15) étant disposées axialement l’une par rapport à l’autre le long de l’axe (Y) passant par l’arbre central (11), les faces disposées en vis-à-vis des première et deuxième séries d’aimants (14, 15) s’étendant radialement par rapport à l’arbre central (11).
- Unité de commande selon la revendication 4, dans laquelle les première et deuxième séries d’aimants (14, 15) sont chacune maintenue respectivement autour de la pièce menante et autour de la pièce menée par un barillet (16, 17).
- Unité de commande selon la revendication 3, dans laquelle la pièce menante est un arbre (18) et la pièce menée est un alésage (19), la pièce menante étant montée dans la pièce menée, les première et deuxième séries d’aimants (14, 15) étant disposées radialement l’une par rapport à l’autre selon l’axe (Y) passant par l’arbre central (11), les faces disposées en vis-à-vis des première et deuxième séries d’aimants (14, 15) s’étendant axialement par rapport à l’arbre central (11).
- Unité de commande selon l’une quelconque des revendications 3 à 6, dans laquelle l’arbre central (11) est fixé en rotation sur la pièce menée au moyen de cannelures (12, 13).
- Inverseur de poussée pour nacelle d’aéronef, comprenant au moins un capot mobile (2a, 2b) déplaçable entre une position déployée et une position fermée, un actionneur (4a, 4b) configuré pour déplacer le capot mobile (2a, 2b), et une unité de commande manuelle (3a, 3b) selon l’une quelconque des revendications précédentes connecté à l’actionneur (4a, 4b) pour le déplacement manuel du capot mobile (2a, 2b) à partir d’un outil de commande.
- Inverseur de poussée selon la revendication 8, dans lequel l’actionneur (4a, 4b) et l’unité de commande manuelle (3a, 3b) sont connectés par au moins un arbre flexible (6).
- Aéronef comportant une ou plusieurs unités de commande manuelle (3a, 3b) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7.
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2021
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