FR3139320A1 - Actionneur comprenant un dispositif de couplage/découplage comprenant organe de découplage thermo dépendant, et véhicule, notamment aéronef, muni dudit actionneur - Google Patents

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Abstract

Actionneur (20) agencé pour être relié à une chaine mécanique (13) de commande de vol d’un véhicule, comprenant un moteur (22), un premier arbre de sortie (23) entrainé en rotation par le moteur (22) selon un axe de rotation (X-X) et un deuxième arbre de sortie (24) solidaire en rotation du premier arbre de sortie (23) par un dispositif de couplage/découplage (30) dans une position couplée, le premier arbre de sortie (23) s’étendant partiellement à l’intérieur du deuxième arbre de sortie (24). Le dispositif de couplage/découplage (30) comprend un organe de blocage (32) solidaire du premier arbre de sortie (23) par l’intermédiaire d’au moins un organe de rappel (36), au moins un organe d’entrainement (34) configuré pour coupler le premier arbre de sortie (23) au deuxième arbre de sortie (24) dans la position couplée, et au moins un organe de découplage (38) configuré pour transmettre un effort axial à l’organe de blocage (32) selon la première direction, dans la position découplée lorsque la température dudit organe de découplage (38) est supérieure ou égale à une valeur de seuil de température. Figure pour l’abrégé : [Fig 3]

Description

Actionneur comprenant un dispositif de couplage/découplage comprenant organe de découplage thermo dépendant, et véhicule, notamment aéronef, muni dudit actionneur Domaine technique de l’invention
La présente invention concerne le domaine des systèmes aérodynamiques ou mécaniques configurés pour maintenir une gouverne dans une position permettant l’équilibre d’un véhicule, notamment d’un aéronef, plus particulièrement d’un hélicoptère.
Plus particulièrement, l’invention concerne les actionneurs ou compensateurs agencés en parallèle ou en série par rapport aux chaines de commandes de vol.
 Etat de la technique antérieure
Les actionneurs ou compensateurs agencés en parallèle d’une chaine de commandes de vol sont couramment désignés par le terme « trim » en anglais.
Tel qu’illustré sur la , un actionneur « trim » 1 est généralement agencé au sein d’un système mécanique d’un véhicule, notamment d’un aéronef 10 comprenant une commande de vol 11, par exemple un manche mobile par rapport à un plancher 12, manœuvrable par un pilote, reliée par une chaîne mécanique 13 de commande de vol à un organe 14 de pilotage de l’aéronef, tel qu’une pale d’un rotor de sustentation, une pale d’un rotor de contrôle du mouvement en lacet ou un volet ou équivalent.
De manière générale, un actionneur « trim » 1 peut être agencé au sein de tout système mécanique de tout véhicule nécessitant un actionneur à section fusible.
Un actionneur « trim » comprend généralement un moteur muni d’un rotor et d’un stator, le rotor étant relié à un levier de sortie en prise sur la chaine mécanique de commande de vol.
Lorsque le moteur est sollicité, le levier de sortie effectue une rotation et déplace au moins un organe de la chaine mécanique de commande de vol.
Dans des conditions de fonctionnement normales, lorsque le pilote manœuvre la commande de vol, la chaine mécanique de commande de vol entraine en rotation le levier de sortie, l’actionneur « trim » ne bloquant pas la chaine mécanique de commande de vol.
Toutefois, en cas de blocage de l’actionneur « trim », toute la chaine de commande de vol peut être immobilisée.
Pour éviter cela, il est connu d’équiper un actionneur « trim » d’un système de désaccouplement afin d’être désolidarisé de la chaine mécanique de commande de vol en cas de blocage dudit actionneur « trim ».
Parmi les systèmes de désaccouplement, on connait les systèmes fusibles dimensionnés pour rompre lorsque l’actionneur « trim » est bloqué lorsque le pilote applique un effort important sur la commande de vol.
A cet effet, dans l’exemple illustré sur la , un actionneur « trim » comprend un moteur 2 entrainant en rotation selon un axe de rotation X1-X1 via une chaine mécanique de transmission de puissance interne (non référencée) un arrangement ou premier arbre de sortie 3 en prise sur la chaine mécanique 13 de commande de vol. Ledit arrangement de sortie 3 est rendu solidaire en rotation d’un deuxième arbre ou levier de sortie 4 par une goupille fusible 5. Le levier de sortie 4 est relié mécaniquement à la chaine mécanique de commande de vol.
Le moteur 2 et l’arrangement de sortie 3 sont logés dans un carter 6, et l’arbre de sortie 4 est disposé partiellement dans ledit carter 6 et s’étend partiellement à l’extérieur de celui-ci.
En fonctionnement normal, c’est-à-dire sans blocage ou grippage de l’actionneur « trim » 1, la goupille fusible 5 permet de transmettre un couple mécanique entre le levier de sortie 4 et le moteur 2.
En cas de blocage de l’actionneur « trim » 1, par exemple à la suite d’une défaillance interne dudit actionneur, le pilote ressent physiquement que la chaine mécanique 13 de commande de vol est bloquée. Le pilote doit générer un effort sur la commande de vol 11 afin de rompre la goupille fusible 5 et ainsi libérer en rotation le levier de sortie 4 par rapport à l’arrangement de sortie 3.
Bien que satisfaisante, une telle solution nécessite un dimensionnement précis de la goupille 5 afin que son seuil de rupture soit suffisant pour garantir la résistance mécanique de la goupille durant le vol de l’aéronef, tout en étant adapté pour que tous les pilotes puissent produire les efforts nécessaires pour rompre ladite goupille.
Cela induit des niveaux de couple pour déclencher la goupille fusible de l’ordre de 30 N.m.
L’effort à exercer par le pilote pour rompre la goupille fusible implique un mouvement du manche, le pilote se retrouvant embarqué dans son mouvement. Cela peut s’avérer problématique en vol car le pilote doit donner des à-coups sur les commandes de vol.
De plus, la libération brutale de la commande de couple peut générer une modification brutale de l’assiette de l’aéronef.
On connait le document FR 3 110 945 qui propose un actionneur muni d’un système fusible à amortissement fluidique. Toutefois, une telle solution augmente considérablement l’encombrement de l’actionneur.
D’autre part, en cas de rupture de la goupille, la partie cisaillée de la goupille est susceptible de frotter contre le levier de sortie lors de la rotation de celui-ci, générant une friction parasite.
FR 2 931 131 décrit un vérin comprenant un premier et un deuxième arbre de transmission principaux solidaires en rotation par l’intermédiaire d’un dispositif d’accouplement escamotable. Ledit dispositif d’accouplement comprend un moyen de blocage solidaire du premier arbre de transmission et fixe en translation de long de l’axe de rotation des arbres de transmission. Le dispositif comprend en outre un moyen de compression comportant un arbre de transmission secondaire solidaire en rotation du deuxième arbre de transmission principal et un moyen d’entrainement configuré pour lier en rotation le moyen de compression et le moyen de blocage. Le moyen de compression comprend des ressorts de compression disposés radialement autour du moyen de blocage et reliés chacun à une bille destinée à coopérer avec un logement correspondant sur le moyen de blocage dans la position accouplée. Lorsque le couple appliqué sur les ressorts de compression est supérieur à une valeur seuil, les ressorts de compression sont rétractés radialement et les billes sont délogées du logement correspondant sur le moyen de blocage. Une fois les billes délogées, le moyen de compression est déplacé axialement par la détente d’un ressort de déplacement solidaire du deuxième arbre de transmission principal et les billes coopèrent avec une rainure annulaire prévue sur le moyen de blocage.
Une telle solution est particulièrement complexe à mettre en œuvre et augmente considérablement l’encombrement axial et radial de l’actionneur.
Il existe un besoin d’améliorer la connexion fusible entre l’arbre de sortie d’un actionneur « trim » et la chaine de commande de vol, sans exercer d’effort mécanique par le pilote, tout en maintenant un encombrement radial et axial réduit.
La présente invention a donc pour but de palier les inconvénients précités.
L’objectif de l’invention est d’éviter l’application d’un effort pour désolidariser le levier de sortie relié à la chaine de commande de vol de l’arrangement de sortie du moteur et ainsi d’éviter de devoir cisailler la goupille fusible en cas de blocage de l’actionneur.
L’invention a pour objet un actionneur agencé pour être relié à une chaine mécanique de commande de vol d’un véhicule, comprenant un moteur, un premier arbre principal ou arrangement de sortie et un deuxième arbre ou levier de sortie solidaire en rotation du premier arbre de sortie par l’intermédiaire d’un dispositif de couplage/découplage dans une position couplée. Le moteur entraine en rotation l’un du premier arbre de sortie ou l’autre du deuxième arbre de sortie.
Le dispositif de couplage/découplage comprend :
- un organe de blocage solidaire de l’un du premier arbre de sortie ou de l’autre du deuxième arbre de sortie par l’intermédiaire d’au moins un organe de rappel, par exemple un ou plusieurs ressorts de rappel, configuré pour transmettre un premier effort de rappel selon une première direction,
- au moins un organe d’entrainement configuré pour coupler le premier arbre de sortie au deuxième arbre de sortie dans la position couplée, et
- au moins un organe de découplage fixé entre l’organe de blocage et l’un du premier arbre de sortie ou l’autre du deuxième arbre de sortie et configuré pour transmettre un deuxième effort d’écartement à l’organe de blocage selon une deuxième direction opposée à la première direction dans la position couplée et pour transmettre un troisième effort de rappel à l’organe de blocage selon la première direction, dans la position découplée lorsque la température dudit organe de découplage est supérieure ou égale à une valeur de seuil de température.
Ainsi, on peut déconnecter mécaniquement le deuxième arbre de sortie du premier arbre de sortie de l’actionneur sans la nécessité d’appliquer un effort mécanique.
L’organe de découplage est dit « thermo dépendant », c’est-à-dire qu’il est configuré pour se modifier sous l’effet de la température.
Par « arrangement de sortie », on entend un dispositif comprenant un premier arbre de sortie intégré au moteur ou relié au moteur via une chaine mécanique interne.
Selon un mode de réalisation préféré, l’organe de blocage est solidaire du premier arbre de sortie par l’intermédiaire d’au moins un organe de rappel. Dans cette configuration, l’organe de découplage est fixé, par exemple axialement, entre l’organe de blocage et le premier arbre de sortie.
Selon un autre mode de réalisation, on pourrait prévoir que l’organe de blocage soit solidaire du deuxième arbre de sortie par l’intermédiaire d’au moins un organe de rappel. Dans cette configuration, l’organe de découplage est fixé, par exemple axialement, entre l’organe de blocage et le deuxième arbre de sortie.
Selon un mode de réalisation, le premier arbre de sortie s’étend partiellement à l’intérieur du deuxième arbre de sortie.
Selon un autre mode de réalisation, le deuxième arbre de sortie s’étend partiellement à l’intérieur du premier arbre de sortie.
Avantageusement, l’organe d’entrainement est disposé radialement entre l’organe de blocage et un logement pratiqué dans l’un du deuxième arbre sortie ou l’autre du premier arbre de sortie et logé dans une encoche pratiquée dans l’un du premier arbre de sortie ou l’autre du deuxième arbre de sortie dans la position couplée.
Le dispositif de couplage/découplage permet de lier en rotation le premier arbre de sortie au deuxième arbre de sortie tout en autorisant un découplage irréversible à partir d’une valeur de seuil de température prédéterminée.
Le premier arbre de sortie et le deuxième arbre de sortie sont, par exemple, coaxiaux et creux.
Le premier arbre de sortie et le deuxième arbre de sortie sont conjointement mobiles en rotation autour de l’axe de rotation via le dispositif de couplage/découplage.
Ainsi, le moteur est configuré pour mettre en mouvement le deuxième arbre de sortie via le premier arbre de sortie de l’actionneur.
En d’autres termes, en fonctionnement normal, c’est-à-dire sans blocage ou grippage de l’actionneur « trim », le dispositif de couplage/découplage permet de transmettre un couple mécanique entre le deuxième arbre de sortie et le moteur, via le premier arbre de sortie.
Le premier arbre de sortie et le deuxième arbre de sortie sont fixes en translation selon l’axe de rotation.
Avantageusement, l’organe de blocage est mobile uniquement axialement selon l’axe de rotation.
Selon un mode de réalisation, l’organe d’entrainement est sous la forme d’une bille disposée radialement entre la surface cylindrique externe de l’organe de blocage et le logement pratiqué sur la surface cylindrique interne du deuxième arbre de sortie, ladite bille étant configurée pour coopérer avec une encoche pratiquée dans l’épaisseur du premier arbre de sortie dans la position couplée.
Par exemple, dans la position couplée, la bille est logée au moins en partie à l’intérieur de l’encoche pratiquée dans l’épaisseur du premier arbre de sortie ou dans l’épaisseur du deuxième arbre de sortie.
De préférence, l’organe d’entrainement et l’encoche ont des formes complémentaires.
Le logement peut être sous la forme d’une rainure annulaire ou non annulaire ou d’un logement discontinu par exemple semi-sphérique dans le cas où l’organe d’entrainement est une bille.
Par exemple, la bille est fabriquée en matériau métallique tel que de l’acier.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de couplage/découplage comprend au moins deux organes d’entrainement, par exemple sous la forme de billes, répartis uniformément sur la circonférence de l’organe de blocage. Chacun des organes d’entrainement est configuré pour coopérer avec une encoche correspondante de l’un du premier arbre de sortie ou de l’autre du deuxième arbre de sortie dans la position couplée.
Avantageusement, le deuxième effort d’écartement est supérieur au premier effort de rappel appliqué par l’organe de rappel dans la position couplée.
Selon un mode de réalisation, l’organe de découplage comprend au moins un câble, par exemple sous la forme d’un ressort, par exemple hélicoïdal, réalisé en un matériau comprenant un alliage à mémoire de forme configuré pour se rétracter lorsque la température dudit organe de découplage est supérieure ou égale à la valeur de seuil de température.
Par exemple, un matériau métallique comprenant un alliage à mémoire de forme, d’acronyme « AMF » est un alliage possédant la capacité de se déformer élastiquement, de garder en mémoire une forme initiale et de reprendre sa position initiale après déformation élastique.
Par exemple, on peut citer les alliages de nickel, de titane, de laiton, de cuivre-aluminium.
De manière générale, l’organe de découplage est élastiquement déformable sous l’effet de la température.
Par exemple, l’organe de découplage peut comprendre au moins deux câbles agencés en parallèle, voire quatre, six. Le nombre de câbles peut être pair ou impair.
Ainsi, lorsque la température de l’organe de découplage est supérieure ou égale à la valeur de seuil de température, les câbles se contractent dans la première direction vers l’un du premier arbre de sortie ou l’autre du deuxième arbre de sortie, entrainant en translation l’organe de blocage dans la première direction de rappel.
Selon un mode de réalisation, lors de la rétractation de l’organe de découplage, l’organe d’entrainement glisse sur l’organe de blocage, notamment sa surface cylindrique, jusqu’à une extrémité distale dudit organe de blocage, où l’organe d’entrainement se désengage de l’encoche de l’un du premier arbre de sortie ou l’autre du deuxième arbre de sortie.
Après l’actionnement du découplage, l’organe d’entrainement est axialement disposé contre l’extrémité distale de l’organe de blocage, de sorte que l’organe de découplage ne peut pas reprendre sa forme initiale et conserve sa forme contractée. Le découplage entre le premier arbre de sortie et le deuxième arbre de sortie est irréversible.
La valeur de seuil de température est, par exemple, comprise entre 110°C et 130°C, par exemple égale à 120°C.
Avantageusement, l’organe de blocage comprend une extrémité distale comprenant un congé ou chanfrein relié à la surface cylindrique externe destiné à coopérer avec l’organe d’entrainement lors de l’actionnement du découplage.
Par exemple, le chanfrein est plat et oblique, par exemple incliné d’un angle compris entre 30° et 60°, par exemple égal à 45° par rapport à la surface cylindrique externe de l’organe de blocage.
L’appui de l’organe d’entrainement sur ledit congé permet de transmettre à l’organe de blocage un effort axial supplémentaire dans la première direction.
En variante, on pourrait prévoir un nombre différent d’organes d’entrainement, tel que par exemple, trois organes d’entrainement disposés circonférentiellement à 120° l’un de l’autre, ou un nombre supérieur ou égal à quatre organes d’entrainement.
On pourrait également prévoir d’autres formes d’organes d’entrainement, tel que par exemple des pions cylindriques ou goupilles.
D’autres formes sont également possibles pour l’organe d’entrainement, tel que par exemple, une forme de clavette, carrée ou rectangulaire, une forme en queue d’aronde, etc...
L’organe de rappel présente, par exemple, la forme d’un ressort de rappel. En variante, on pourrait prévoir d’autres formes de l’organe de rappel.
Selon un mode de réalisation, l’organe de blocage présente une forme générale cylindrique s’étendant selon l’axe de rotation à l’intérieur de l’un du premier arbre de sortie ou l’autre du deuxième arbre de sortie.
Le diamètre extérieur de l’organe de blocage est, par exemple, inférieur au diamètre de l’un du premier arbre de sortie ou l’autre du deuxième arbre de sortie.
Par exemple, lorsque l’organe de blocage est solidaire du premier arbre de sortie, l’organe de rappel est fixé axialement entre l’organe de blocage et le premier arbre de sortie. L’organe de rappel est alors configuré pour transmettre un premier effort axial à l’organe de blocage selon une première direction de rappel vers le premier arbre de sortie, du côté opposé au deuxième arbre de sortie.
En d’autres termes, l’organe de rappel est configuré pour déplacer en translation selon l’axe de rotation l’organe de blocage à l’intérieur du premier arbre de sortie dans la position découplée.
Dans cet exemple, l’organe de blocage s’étend selon l’axe de rotation à l’intérieur du premier arbre de sortie.
De manière nullement limitative, l’organe de blocage comprend une partie principale pleine et une partie secondaire creuse délimitée radialement par une surface cylindrique externe et une surface cylindrique interne. La partie principale est située axialement à une extrémité de l’organe de blocage entourée radialement par l’autre du deuxième arbre de sortie ou l’un du premier arbre de sortie.
En variante, on pourrait prévoir que l’organe de blocage soit sous la forme d’un cylindre plein ou d’un cylindre creux.
Selon un autre mode de réalisation, l’organe de blocage présente une section non circulaire, par exemple ellipsoïdale, et est mobile uniquement en rotation par l’action de l’organe d’entrainement.
Par exemple, l’organe d’entrainement est cylindrique.
Dans la position couplée, le grand diamètre de l’organe de blocage maintient en position les organes d’entrainement, ici sous la forme de cylindres dans les encoches et logements correspondants pratiqués respectivement sur l’un ou l’autre du premier arbre de sortie et du deuxième arbre de sortie.
Ainsi, lorsque la température des organes de découplage est supérieure à la valeur de température seuil, l’organe de découplage entraine en rotation l’organe de blocage jusqu’à ce que les organes d’entrainement se désengagent radialement des encoches et logements correspondants, dans la position découplée.
Par exemple, les organes de découplage comprennent deux cylindres régulièrement répartis autour de l’organe de blocage.
En variante, on pourrait prévoir un nombre différent d’organes de découplage.
Avantageusement, le dispositif de couplage/découplage comprend un interrupteur, monté par exemple sur le manche de commande du véhicule, configuré pour fermer un circuit électrique et transmettre un courant électrique, par exemple compris entre 5 à 20 Ampères, par exemple égal à 10 Ampères et une tension V comprise entre 8V et 10V, par exemple égale à 9,64V aux bornes de l’organe de découplage pendant une durée déterminée de découplage,par exemple entre 0.5 et 2 secondes, par exemple égale à 1 seconde, via une unité électronique de commande, d’acronyme UCE.
L’UCE est, par exemple, reliée à une batterie externe à l’actionneur, par exemple la batterie de l’aéronef.
Une fois la durée de d’application du courant et de la tension aux bornes de l’organe de découplage supérieure à la durée découplage, le circuit électrique est ouvert.
La valeur de seuil de température nécessaire pour modifier la forme de l’organe de découplage est atteinte soit par dissipation d’énergie par effet Joules lors d’un blocage de l’actionneur, soit par la combinaison de la dissipation d’énergie par effet Joules lors d’un blocage de l’actionneur et de l’application du courant et de la tension aux bornes de l’organe de découplage.
En cas de blocage de l’actionneur, par exemple de grippage ou de toute défaillance interne, le pilote actionne l’interrupteur, ce qui va générer la rétractation de l’organe de découplage. Une fois l’organe de découplage en position rétractée, le deuxième arbre de sortie est découplé du premier arbre de sortie.
Par exemple, l’actionneur comprend un carter dans lequel sont montés au moins le moteur, le premier arbre principal et le dispositif de couplage/découplage, le deuxième arbre de sortie étant disposé au moins partiellement dans ledit carter et s’étendant partiellement à l’extérieur de celui-ci.
Selon un autre aspect, l’invention concerne un véhicule, notamment un aéronef, par exemple un hélicoptère, comprenant un actionneur tel que décrit précédemment.
Avantageusement, le véhicule comprend une commande de vol, par exemple un manche mobile par rapport à un plancher, manœuvrable par un pilote, un organe de pilotage du véhicule, par exemple une pale d’un rotor de sustentation, une pale d’un rotor de contrôle du mouvement en lacet ou un volet ou équivalent, et une chaine mécanique de commande de vol reliant l’organe de pilotage à la commande de vol, l’actionneur, et notamment le deuxième arbre de sortie, étant relié mécaniquement à la chaine mécanique de commande de vol.
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins indexés sur lesquels :
,
est une vue schématique d’un système mécanique de commande d’un véhicule comprenant un actionneur selon l’art antérieur ;

est une vue de détails en coupe partielle de l’actionneur de la ;
, ,
sont des vues schématiques d’un actionneur selon un mode de réalisation de l’invention, respectivement dans une position couplée, une position d’actionnement du découplage et une position découplée ; et
[ ], [ ]
sont des vues schématiques d’un actionneur selon un autre mode de l’invention, respectivement dans une position couplée et dans une position découplée.
Exposé détaillé d’au moins un mode de réalisation
Dans la suite de la description, les termes « axial » et « radial » sont définis par rapport à un axe de rotation X-X du levier de sortie 24 de l’actionneur 20.
L’actionneur 20 est un actionneur « trim » configuré pour être agencé en série par rapport une chaine de commandes de vol d’un aéronef, notamment d’un hélicoptère.
L’actionneur 20 comprend un moteur 22 muni qu’un stator 22a et d’un rotor 22b, un arrangement de sortie 23 ou premier arbre de transmission principal et un levier de sortie 24 ou deuxième arbre de transmission principal.
Le levier de sortie 24 est relié mécaniquement à la chaine mécanique 13 de commande de vol visible sur la .
Le moteur 22 entraine en rotation selon un axe de rotation X-X l’arrangement de sortie 23 via une chaine mécanique de transmission de puissance interne (non référencée).
En variante, on pourrait prévoir que le moteur 22 entraine en rotation selon un axe de rotation X-X le levier de sortie 24.
Ledit arrangement de sortie 23 est solidaire en rotation du levier de sortie 24 au moyen d’un dispositif de couplage/découplage 30.
En d’autres termes, l’arrangement de sortie 23 et le levier de sortie 24 sont conjointement mobiles en rotation autour de l’axe de rotation X-X via le dispositif de couplage/découplage 30.
Ainsi, le moteur 22 est configuré pour mettre en mouvement le levier de sortie 24 via l’arrangement de sortie 23 de l’actionneur.
En fonctionnement normal, c’est-à-dire sans blocage ou grippage de l’actionneur « trim » 20, le dispositif de couplage/découplage 30 permet de transmettre un couple mécanique entre le levier de sortie 24 et le moteur 22, via l’arrangement de sortie 23.
Par « arrangement de sortie », on entend un dispositif comprenant un arbre principal de sortie intégré au moteur ou relié au moteur via une chaine mécanique interne au moteur.
L’arrangement de sortie 23 et le levier de sortie 24 sont fixes en translation selon l’axe de rotation X-X.
Le moteur 22 et l’arrangement de sortie 23 sont logés dans un carter (non représenté), et l’arbre de sortie 24 est disposé partiellement dans ledit carter et s’étend partiellement à l’extérieur de celui-ci.
L’arrangement de sortie 23 et le levier de sortie 24 sont ici coaxiaux et creux.
L’arrangement de sortie 23 s’étend ici partiellement à l’intérieur du levier de sortie 24.
Le dispositif 30 de couplage/découplage comprend un organe de blocage 32 solidaire ici de l’arrangement de sortie 23.
L’organe de blocage 32 présente une forme générale cylindrique s’étendant selon l’axe de rotation X-X à l’intérieur de l’arrangement de sortie 23. Le diamètre extérieur de l’organe de blocage 32 est inférieur au diamètre intérieur de l’arrangement de sortie 23.
Tel qu’illustré, l’organe de blocage 32 comprend une partie principale 32a pleine et une partie secondaire 32b creuse délimitée radialement par une surface cylindrique externe 32c et une surface cylindrique interne 32d. La partie principale 32a est située axialement à une extrémité de l’organe de blocage 32 entourée radialement par le levier de sortie 24.
En variante, on pourrait prévoir que l’organe de blocage 32 soit sous la forme d’un cylindre plein ou d’un cylindre creux.
Le dispositif 30 de couplage/découplage comprend en outre un organe d’entrainement 34 configuré pour coupler l’arrangement de sortie 23 au levier de sortie 24 dans la position couplée visible sur la .
Dans cette position, l’organe d’entrainement 34 est sous forme d’une bille disposée radialement entre la surface cylindrique externe 32c de l’organe de blocage 32 et un logement 25 pratiqué sur la surface cylindrique interne 24a du levier de sortie 24. L’organe d’entrainement 34 est logé dans une encoche 23a pratiquée dans l’épaisseur de l’arrangement de sortie 23.
Le logement 25 peut être sous la forme d’une rainure annulaire ou non annulaire ou d’un logement discontinu par exemple semi-sphérique dans le cas où l’organe d’entrainement 34 est une bille.
Par exemple, la bille 34 est fabriquée en matériau métallique tel que de l’acier.
Dans l’exemple illustré et de manière nullement limitative, le dispositif 30 de couplage/découplage comprend deux organes d’entrainement 34 sous la forme de billes réparties uniformément sur la périphérie de la partie principale 32a de l’organe de blocage 32.
En variante, on pourrait prévoir un nombre différent d’organes d’entrainement, tel que par exemple, trois organes d’entrainement disposés circonférentiellement à 120° l’un de l’autre, ou un nombre supérieur ou égal à quatre organes d’entrainement.
On pourrait également prévoir d’autres formes d’organes d’entrainement, tel que par exemple des pions cylindriques ou goupilles, tel que l’on peut le voir sur les figures 6 et 7. D’autres formes sont également possibles pour l’organe d’entrainement, tel que par exemple, une forme de clavette, carrée ou rectangulaire, une forme en queue d’aronde, etc...
Le dispositif 30 de couplage/découplage comprend en outre un organe de rappel 36 fixé axialement entre l’organe de blocage 32 et l’arrangement de sortie 23. L’organe de rappel 36 présente ici la forme d’un ressort de rappel, par exemple hélicoïdal. En variante, on pourrait prévoir d’autres formes de l’organe de rappel.
L’organe de rappel 36 est configuré pour transmettre un premier effort de rappel F1 à l’organe de blocage selon une première direction de rappel vers l’arrangement de sortie 23, du côté opposé au levier de sortie 24. Le premier effort de rappel F1 est ici un effort axial.
En d’autres termes, l’organe de rappel 36 est configuré pour déplacer en translation selon l’axe de rotation X-X l’organe de blocage 32 à l’intérieur de l’arrangement de sortie 23 dans la position d’actionnement du découplage et la position découplée visible respectivement sur les figures 4 et 5.
A cet effet, l’arrangement de sortie 23 comprend un organe de guidage 26 s’étendant axialement radialement à l’intérieur dudit arrangement de sortie 23 vers le levier de sortie 24. Ledit organe de guidage 26 est coaxial à l’organe de guidage 32 et présente une forme de rail de guidage cylindrique configuré pour guider en translation l’organe de blocage 32 selon la première direction.
Tel qu’illustré, le diamètre extérieur de l’organe de guidage 26 est inférieur au diamètre intérieur de la partie secondaire 32b de l’organe de blocage 32. En variante, on pourrait prévoir que le diamètre intérieur de l’organe de guidage 24 soit supérieur au diamètre extérieur de la partie secondaire 32b de l’organe de blocage 32 de manière à entourer radialement partiellement ledit organe de blocage 32. Une telle variante est particulièrement avantageuse lorsque l’organe de blocage 32 a la forme d’un cylindre plein.
Le dispositif 30 de couplage/découplage comprend en outre un organe de découplage 38 fixé axialement entre l’organe de blocage 32 et l’arrangement de sortie 23.
L’organe de découplage 38 est configuré pour transmettre un deuxième effort d’écartement F2 à l’organe de blocage 32 selon une deuxième direction opposée à la première direction vers le levier de sortie 24, du côté opposé à l’arrangement de sortie 23 dans la position couplée. Le deuxième effort d’écartement F2 est ici axial.
Le deuxième effort d’écartement F2 est supérieur au premier effort de rappel F1 appliqué par l’organe de rappel 36 dans la position couplée.
L’organe de découplage 38 est configuré pour transmettre un troisième effort de rappel F3 à l’organe de blocage 32 selon la première direction vers le levier de sortie 24, dans la position d’actionnement du découplage et la position découplée visible sur les figures 4 et 5 lorsque la température T dudit organe de découplage 38 est supérieure ou égale à une valeur de seuil de température S. Le troisième effort de rappel F3 est ici axial.
L’organe de découplage 38 comprend ici une pluralité de câbles sous la forme de ressorts réalisés en un matériau comprenant un alliage à mémoire de forme configuré pour se rétracter lorsque la température T dudit organe de découplage 38 est supérieure ou égale à la valeur de seuil de température S.
Ainsi, lorsque la température T dudit organe de découplage 38 est supérieure ou égale à la valeur de seuil de température S, les câbles se contractent vers l’arrangement de sortie 23, entrainant en translation l’organe de blocage 32 dans la première direction de rappel.
L’organe d’entrainement 34 glisse alors sur la surface cylindrique 32c de l’organe de blocage 32 jusqu’à une extrémité distale 32e dudit organe de blocage 32, où l’organe d’entrainement 34 se désengage de l’encoche 23a de l’arrangement de sortie 23.
La valeur de seuil de température S est par exemple comprise entre 110°C et 130°C, par exemple égale à 120°C.
Par exemple, un matériau métallique comprenant un alliage à mémoire de forme, d’acronyme « AMF » est un alliage possédant la capacité de se déformer élastiquement, de garder en mémoire une forme initiale et de reprendre sa position initiale après déformation élastique.
Par exemple, on peut citer les alliages de nickel, de titane, de laiton, de cuivre-aluminium.
De manière générale, l’organe de découplage 38 est élastiquement déformable sous l’effet de la température.
L’organe de découplage 38 comprend au moins un câble sous la forme d’un ressort, par exemple de forme hélicoïdale, réalisé en un matériau à mémoire de forme. L’organe de découplage 38 peut comprendre au moins deux câbles agencés en parallèle, voire quatre, six. Le nombre de câbles peut être pair ou impair.
Après l’actionnement du découplage, visible sur la , l’organe d’entrainement est axialement disposé contre l’extrémité distale de l’organe de blocage 32, de sorte que l’organe de découplage 38 ne peut pas reprendre sa forme initiale et conserve sa forme contractée. Le découplage de l’arrangement de sortie 23 du levier de sortie 34 est irréversible.
Tel qu’illustré, et de manière nullement limitative, l’extrémité distale 32e de l’organe de blocage 32 comprend un congé 33 ou chanfrein plat et oblique relié à la surface cylindrique externe 32c. Lors de l’actionnement du découplage, l’organe d’entrainement 34 prend appui sur le congé permettant de transmettre un effort axial supplémentaire dans la première direction du premier effort de rappel F1.
En variante, on pourrait prévoir une inversion structurelle afin que l’organe de blocage 32 soit solidaire du levier de sortie 24. Dans ce cas, l’organe de rappel 36 et l’organe de découplage 38 serait solidaire du levier ou deuxième arbre de sortie 24 et l’organe de blocage 32 serait monté en translation à l’intérieur dudit levier de sortie 24.
Tel qu’illustré, et de manière nullement limitative, le dispositif de couplage/découplage 30 comprend ici un interrupteur (non représenté), monté par exemple sur le manche de commande du véhicule, configuré pour fermer un circuit électrique (non représenté) et transmettre un courant électrique, par exemple compris entre 5 à 20 Ampères, par exemple égal à 10 Ampères et une tension V comprise entre 8V et 10V, par exemple égale à 9,64V aux bornes de l’organe de découplage 38 pendant une durée déterminée de découplage, par exemple entre 0.5 et 2 secondes, par exemple égale à 1 seconde, via une unité électronique de commande, d’acronyme UCE, 40.
L’UCE 40 est, par exemple, reliée à une batterie (non représentée) externe à l’actionneur 20, par exemple la batterie de l’aéronef.
Une fois la durée de d’application du courant I et de la tension V aux bornes de l’organe de découplage 38 supérieure à la durée découplage, le circuit électrique est ouvert.
La valeur de seuil de température S est atteinte soit par dissipation d’énergie par effet Joules lors d’un blocage de l’actionneur 20, soit par la combinaison de la dissipation d’énergie par effet Joules lors d’un blocage de l’actionneur 20 et de l’application du courant I et de la tension V aux bornes de l’organe de découplage 38.
En cas de blocage de l’actionneur, par exemple de grippage ou de toute défaillance interne, le pilote actionne l’interrupteur, ce qui va générer la rétractation de l’organe de découplage 38. Une fois l’organe de découplage 38 en position rétractée, le levier de sortie 24 est désaccouplé de l’arrangement de sortie 23, comme visible sur la .
Le dispositif 30 de couplage/découplage permet de lier en rotation l’arrangement de sortie 23 au levier de sortie 24 tout en autorisant un découplage irréversible à partir d’un seuil de température prédéterminé.
Le mode de réalisation illustré sur les figures 6 et 7, dans lequel les mêmes éléments portent les mêmes références, diffère du mode de réalisation illustré sur les figures 3 à 5 uniquement par la forme de la section de l’organe de blocage et de l’organe d’entrainement.
Tel qu’illustré sur les figures 6 et 7, l’organe de blocage 52 présente une section non circulaire, ici ellipsoïdale et est mobile uniquement en rotation.
Dans la position couplée, visible sur la , l’organe de découplage 38 (non visible sur les figures 6 et 7) est configuré pour transmettre le deuxième effort F2 d’écartement à l’organe de blocage 52 selon une deuxième direction opposée à la première direction, le grand diamètre 52a de l’organe de blocage 52 maintenant en position les organes d’entrainement 54, ici sous la forme de cylindres dans les encoches 23a et logements 25 correspondants pratiqués respectivement sur l’arrangement de sortie 23 et le levier de sortie 24.
Lorsque la température des organes de découplage 38 est supérieure à la valeur de température seuil, l’organe de découplage 38 transmet le troisième effort F3 de rappel à l’organe de blocage 52 selon la première direction, ce qui entraine en rotation l’organe de blocage 52 jusqu’à ce que les organes d’entrainement 54 se désengagent radialement des encoches 23a et logements 25 correspondants, dans la position découplée visible sur la .
Tel qu’illustré, les organes d’entrainement 54 comprennent deux cylindres régulièrement répartis autour de l’organe de blocage 52. En variante, on pourrait prévoir un nombre différent d’organes d’entrainement 54.
En variante, l’organe de blocage 52 pourrait avoir une section triangulaire et les organes d’entrainement 54 pourraient être au nombre de trois.
Selon une autre variante, l’organe de blocage 52 pourrait avoir une section en forme de quadrilatère, par exemple carrée, rectangulaire, et les organes d’entrainement 54 pourraient être au nombre de quatre.
De manière générale, le nombre de sommets de l’organe de blocage 52 est égal au nombre d’organes d’entrainements 54, lesdits sommets coopérant avec les organes d’entrainements 54 en position couplée pour les maintenir dans les logements et encoches correspondants. Lorsque la température des organes de découplage 38 est supérieure à la valeur de température seuil, l’organe de découplage 38 entraine en rotation l’organe de blocage 52 jusqu’à ce que les organes d’entrainement 54 se désengagent radialement des encoches 23a et logements 25 correspondants.
Grace à l’invention, en cas de blocage de l’actionneur « trim » 20, par exemple à la suite d’une défaillance interne dudit actionneur, par exemple un grippage, il est possible de rompre la liaison mécanique entre le deuxième arbre ou levier de sortie et le premier arbre ou arrangement de sortie lié au rotor du moteur électrique de l’actionneur, sans appliquer d’effort.

Claims (10)

  1. Actionneur (20) agencé pour être relié à une chaine mécanique (13) de commande de vol d’un véhicule (10), comprenant un moteur (22), un premier arbre de sortie (23) et un deuxième arbre de sortie (24) solidaire en rotation du premier arbre de sortie (23) par un dispositif de couplage/découplage (30) dans une position couplée, le moteur (22) entrainant en rotation le premier arbre de sortie (23) ou le deuxième arbre de sortie (24) selon un axe de rotation (X-X), caractérisé en ce que le dispositif de couplage/découplage (30) comprend :
    - un organe de blocage (32, 52) solidaire de l’un du premier arbre de sortie (23) ou de l’autre du deuxième arbre de sortie (24) par l’intermédiaire d’au moins un organe de rappel (36) configuré pour transmettre un premier effort de rappel (F1) selon une première direction,
    - au moins un organe d’entrainement (34, 54) configuré pour coupler le premier arbre de sortie (23) au deuxième arbre de sortie (24) dans la position couplée, et
    - au moins un organe de découplage (38) configuré pour transmettre un deuxième effort (F2) d’écartement à l’organe de blocage (32, 52) selon une deuxième direction opposée à la première direction dans la position couplée et pour transmettre un troisième effort (F3) de rappel à l’organe de blocage (32, 52) selon la première direction, dans la position découplée lorsque la température (T) dudit organe de découplage (38) est supérieure ou égale à une valeur de seuil de température (S).
  2. Actionneur selon la revendication 1, dans lequel ledit organe d’entrainement (34, 54) est disposé radialement entre l’organe de blocage (32, 52) et un logement (25) pratiqué dans l’un du deuxième arbre sortie (24) ou l’autre du premier arbre de sortie (23) et configuré pour coopérer avec une encoche (23a) pratiquée dans l’un du premier arbre de sortie (23) ou l’autre du deuxième arbre de sortie (24) dans la position couplée.
  3. Actionneur selon la revendication 2, dans lequel l’organe d’entrainement (34) est sous la forme d’une bille disposée radialement entre une surface cylindrique externe (32c) de l’organe de blocage (32) et le logement (25), ladite bille (34) étant configurée pour coopérer avec l’encoche (23a) dans la position couplée.
  4. Actionneur selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le deuxième effort (F2) d’écartement est supérieur au premier effort (F1) de rappel appliqué par l’organe de rappel (36) dans la position couplée.
  5. Actionneur selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’organe de découplage (38) comprend au moins un câble réalisé en un matériau comprenant un alliage à mémoire de forme configuré pour se rétracter lorsque la température (T) dudit organe de découplage (38) est supérieure ou égale à la valeur de seuil de température (S).
  6. Actionneur selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’organe de blocage (32) comprend une extrémité distale (32e) comprenant un congé (33) destiné à coopérer avec l’organe d’entrainement (34) lors de l’actionnement du découplage.
  7. Actionneur selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’organe de blocage (32) présente une forme générale cylindrique s’étendant selon l’axe de rotation (X-X) à l’intérieur de l’un du premier arbre de sortie (23) ou de l’autre du deuxième arbre de sortie (24) et est mobile axialement selon l’axe de rotation (X-X).
  8. Actionneur (20) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l’organe de blocage (52) présente une section non circulaire et est mobile uniquement en rotation par l’action de l’organe de découplage (38).
  9. Véhicule (10), notamment un aéronef, comprenant un actionneur (20) selon l’une quelconque des revendications précédentes.
  10. Véhicule selon la revendication 9, comprenant une commande de vol (11), un organe de pilotage (14) du véhicule et une chaine mécanique de commande de vol (13) reliant l’organe de pilotage (14) à la commande de vol (11), l’actionneur (20) étant relié mécaniquement à la chaine mécanique (13) de commande de vol.
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