WO2023117425A1 - Liaison d'entrainement mecanique d'un arbre en rotation par transmission en tension - Google Patents

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WO2023117425A1
WO2023117425A1 PCT/EP2022/084759 EP2022084759W WO2023117425A1 WO 2023117425 A1 WO2023117425 A1 WO 2023117425A1 EP 2022084759 W EP2022084759 W EP 2022084759W WO 2023117425 A1 WO2023117425 A1 WO 2023117425A1
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WO
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drive
transmission member
rotation
shaft
carrier shaft
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PCT/EP2022/084759
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Sébastien DEVILLEZ
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Latecoere
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    • F16H19/001—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for conveying reciprocating or limited rotary motion
    • F16H19/003—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for conveying reciprocating or limited rotary motion comprising a flexible member
    • F16H19/005—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for conveying reciprocating or limited rotary motion comprising a flexible member for conveying oscillating or limited rotary motion
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    • F16G3/00—Belt fastenings, e.g. for conveyor belts
    • F16G3/10—Joining belts by sewing, sticking, vulcanising, or the like; Constructional adaptations of the belt ends for this purpose
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C1/00—Fuselages; Constructional features common to fuselages, wings, stabilising surfaces or the like
    • B64C1/14—Windows; Doors; Hatch covers or access panels; Surrounding frame structures; Canopies; Windscreens accessories therefor, e.g. pressure sensors, water deflectors, hinges, seals, handles, latches, windscreen wipers
    • B64C1/1407—Doors; surrounding frames
    • B64C1/1423—Passenger doors
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    • F16H—GEARING
    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/32—Friction members
    • F16H55/36—Pulleys
    • F16H2055/363—Pulleys with special means or properties for lateral tracking of the flexible members running on the pulley, e.g. with crowning to keep a belt on track
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    • F16H55/32—Friction members
    • F16H55/36—Pulleys
    • F16H55/50—Features essential to rope pulleys

Definitions

  • the invention relates to a connection for mechanically driving a rotating shaft, this rotational movement making it possible to pivot a structure integral with this shaft, in particular a panel such as a door.
  • a structure integral with this shaft in particular a panel such as a door.
  • the doors of vehicles - aircraft, trains, ships - and of buildings are intended to pivot in rotation during their opening and closing.
  • the doors of an aircraft allow people and equipment to enter and leave the cabin.
  • These doors capable of keeping the cabin in a pressurized state, also support various equipment: they generally have a significant weight and require opening and closing assistance mechanisms to ensure correct positioning of the door by the door handle. 'coaching.
  • This mechanism generally consists of several shafts driven relative to each other in rotation.
  • the principle of opening and closing a door is based on an engagement movement of the closing elements and on a rotation of this door along an axis so as to clear the opening.
  • the engagement movement comprises a connection between a rotary handle and the mechanisms allowing the actuation of the door. This connection is made by connecting several rotating shafts.
  • this rotation shaft mechanical drive connection is made by a system of connecting rods and levers as illustrated in the document patent US2751636.
  • this solution generates limitations due to the kinematics of the connection by connecting rods and levers. In particular the impossibility of driving a shaft over more than 150°.
  • the connection by connecting rods being used for opening and closing the door these connecting rods are stressed in compression, which thus defines the criterion for dimensioning the connecting rods.
  • the mechanical properties in compression being generally less than in tension, the use of connecting rods does not make it possible to exploit all the mechanical capacities of the material used to constitute them, which leads to oversizing and additional weight to be supported by the 'aircraft.
  • the patent JP S61 31756 A presents another precision transmission system by pulleys, this drive by rotation being carried out according to the two directions of rotation.
  • the direction of rotation is selected by a clutch mechanism that selectively engages a direction of rotation.
  • this system requires an additional clutch mechanism.
  • the main objective of the invention is to improve the drive of a rotating shaft while avoiding slippage or friction between the shaft and the drive transmission elements using a special connection that can mechanically drive the shaft in rotation at high angles of rotation greater than 150°. To do this, a means of transmission of this mechanical connection takes place from the shaft by working under tension.
  • the subject of the present invention is a mechanical drive connection assembly in rotation and a bearing shaft of a structure that can rotate around a central axis of the shaft driven by said connection.
  • This connection comprises at least one traction means, a transmission member and a drive ring which is carried by said shaft integrally in rotation around said central axis and in translation along this axis.
  • Each drive ring is driven in rotation by the transmission member which has a body and two ends.
  • One of these ends called the driven end, is integral with the drive ring and is wound around said ring.
  • the other end called the driving end, is integral with the traction means causing the transmission member to unroll on the drive ring and the rotation of the carrier shaft in a given direction. Reverse rotation is generated by a second traction means in connection with the carrier shaft.
  • This transmission member is only stressed in tension, which makes it possible to benefit from the mechanical properties in tension of the transmission member, superior in resistance to the mechanical properties in compression.
  • the use of the transmission member is therefore mechanically advantageous compared to the use of transmission rods.
  • the driven ring is driven in rotation by the transmission member without slipping or friction thereof: advantageously a ring of the smooth type, easy to machine and of limited cost, can thus be used.
  • This driven ring integral in rotation with the carrier shaft, fully transmits any rotational displacement to the carrier shaft.
  • the connection between the second traction means and the carrier shaft is made by a second transmission member also having a body and two ends, secured at one end called the driven end of a second drive ring also positioned on the carrier shaft. Its other end, called the driving end, integral with the second traction means, makes it possible to cause the unwinding of the second transmission member on the carrier shaft and the rotation in the opposite direction of the carrier shaft.
  • this second traction means causing the rotation in the opposite direction of rotation of the carrier shaft then combines its operation with that of the first traction means: the reverse rotation of the carrier shaft, caused by the unwinding of the second transmission member , simultaneously causes the winding of the first transmission member around its drive ring. Conversely, the unrolling of the first transmission member also simultaneously causes the winding of the second transmission member around its drive ring.
  • each transmission member is looped on itself to form an elongated bracelet extending in a plane perpendicular to the central axis of rotation of the bearing shaft.
  • this bracelet then carries out a double transmission of the shaft drive by doubling the body of the transmission member between each end by this looping.
  • a bracelet transmission member provides a double voltage transmission, which makes it possible to widen the choice of materials for the transmission member to include materials whose lower resistance is compensated by this double transmission.
  • An optimized choice compatible with the dimensions of drive rings can thus be selected, in particular rings in the mechanisms of aircraft doors.
  • the bracelet structure of the transmission member makes it possible to reduce the number of junctions required.
  • a so-called simple transmission member comprises a junction at each of its ends, to reinforce the gripping zone thereof with a view to its attachment.
  • a transmission device bracelet has a junction only on the area where this transmission member is attached to itself, which halves their number.
  • Another embodiment combines the two previous preferred embodiments, namely the implementation of two rings for the two directions of rotation, each ring being associated with a transmission member.
  • the transmission components are in the form of double transmission bracelets arranged opposite each other while being staggered along the carrier shaft.
  • Each wristband transmission member is made of a flexible material
  • Each wristband transmission member is of a type chosen between a cable and a belt;
  • the cable can be looped around itself by a splice and the belt by a seam;
  • each drive ring is equipped with a clip for securing the driven end of the transmission member, this clip comprising at least one fastening bar which, when the transmission member is a cable, directly holds this transmission member on the drive ring and which, when the transmission member is a belt, holds a pin around which the belt is wound;
  • each traction means is a traction shaft rotating along an axis of rotation parallel to the central axis of rotation, and comprising a drive wheel which winds the corresponding transmission member;
  • each drive wheel, ring and corresponding transmission member form a group extending in a plane perpendicular to the central axis of the bearing shaft;
  • the drive rings can be integral and form a single piece; - the traction shaft is common to the traction means and one of the driving wheels is fixed to this traction shaft, the other driving wheel being fixed to the first by a tensioning mechanism performing an angular adjustment between these driving wheels ;
  • the drive wheel has a radius greater than the radius of the drive ring and forms an angular sector defined by an angle depending on the radius of the drive ring, the radius of the drive wheel and a predefined maximum angle of rotation ;
  • each drive wheel is equipped with a grip means for winding the drive end of the transmission member comprising a tension terminal of adjustable diameter, extending in a plane perpendicular to the central axis of the carrier shaft when the transmission member is a cable, and extending parallel to the central axis of rotation when the transmission member is a belt;
  • the drive wheel engagement means is positioned along a radial side of the angular sector and the drive end of the transmission member is folded along this radial side;
  • the preset maximum angle of rotation of the carrier shaft is 300 degrees
  • the common traction shaft has an activation control which causes its rotation and that of the drive wheel
  • the strap transmission components are made of a material chosen from composites and metals, and
  • the upper radius of the driving wheel causes the rotation of the support shaft according to an upper lever arm, which advantageously facilitates its rotation, in particular when a heavy element - such as an aircraft door - is moved.
  • the combination of at least two pairs of drive rings and driving wheels makes it possible to drive the rotation of the shaft carrier in both directions of rotation along its axis, these rotations each taking place in tension.
  • the structure of the carrying shaft is an aircraft cabin door.
  • this transmission member in composite material is produced by winding layers of fibers held between two stops, then impregnating the fibers with a draping hyperelastic resin. This process makes it possible to eliminate the majority of the cut load which is generated by the production of a transmission component from cut linear product.
  • the fiber used is carbon fiber, in order to improve the stiffness of the force transmission.
  • a sheathing in hyper-elastic material can cover the transmission member to protect the fiber, ensure the load of the fiber ends and guarantee the cohesion of the product.
  • the invention also relates to a method for installing the entire mechanical drive connection in rotation of a support shaft defined above.
  • the installation proceeds according to the following steps:
  • Two connecting groups are installed offset on the carrier shaft and the traction shaft performing a drive in rotation in both directions of the carrier shaft; - The tensioning of the transmission members is carried out by the tensioning mechanism connecting the driving wheels of these two connecting groups;
  • FIG. 1 represents the connection assembly 1 for mechanical rotational drive and the support shaft 2 of an aircraft door (not shown) which can rotate around the central axis 2a of this support shaft 2 driven by said connection which comprises two traction means, two transmission members and two drive rings 3a, 3b which are carried by the carrier shaft 2 integrally in rotation around the central axis 2a and in translation along this axis.
  • Each drive ring 3a, 3b is driven in rotation by a strap-type transmission member of the belt type 4a, 4b, looped on itself, and secured at its driving end to the traction means.
  • These traction means comprise in this example a traction shaft 5 and two driving wheels, 6a, 6b.
  • the traction shaft 5 is common to the two belts 4a, 4b and rotates along its axis 5a parallel to the central axis 2a of rotation.
  • Each drive wheel 6a, 6b, drive ring 3a, 3b and corresponding belt 4a, 4b form a group 1a, 1b extending in a plane perpendicular to the central axis 2a of the bearing shaft 2 and allowing rotation of the bearing shaft 2 in one or the other of the two opposite directions of rotation: a given direction S1 (clockwise in the plane of the connecting groups 1a, 1b) and the opposite direction S2 (counterclockwise).
  • the common traction shaft 5 has an activation control 5b, in the example shown a connecting rod coupled to a rotation drive system (not shown), which causes the rotation of the traction shaft 5 and that of the driving wheels 6a, 6b.
  • This activation command 5b therefore makes it possible to rotate the traction shaft 5 in one or the other of the directions S1 or S2, and therefore to cause the rotation of the carrier shaft 2 in the same direction by traction respective of one or the other of the belts 4a, 4b which wraps around the corresponding driving wheel 6a, 6b.
  • This traction then simultaneously causes the unwinding of the corresponding belt 4a, 4b around the bearing shaft 2.
  • a maximum angle of rotation of the bearing shaft 2 is predefined according to the application: it can be significant thanks to the drives in winding traction. In this example, the maximum angle of rotation is 300 degrees.
  • FIG. 2 shows a side view of the connection 1 for driving the carrier shaft 2 in rotation by the two belts 4a, 4b which transmit the rotation of the traction shaft 5 to the carrier shaft 2, each belt transmitting one of the directions of rotation, the clockwise direction S1 for the belt 4a and the counterclockwise direction S2 for the belt 4b.
  • the drive rings 3a, 3b and the drive wheels 6a, 6b are positioned one above the other along the carrying shaft 2 and the traction shaft 5 respectively.
  • the drive rings 3a, 3b are integral and form a single piece: they can also be independent and individually fixed to the bearing shaft 2.
  • FIG. 3a and Figure 3b illustrate the connecting groups 1a, 1b respectively at the start and end of rotational drive of the carrier shaft 2 by the belts 4a, 4b.
  • One of the transmission members here the belt 4a
  • the belt 4a has a body 4c and two ends.
  • One of these ends called the driven end 4d, is integral with the drive ring 3a, and is wound around said ring.
  • the other end, called the 4th driving end is integral with the traction means causing the unwinding of the belt 4a on the drive ring 3a and the rotation of the carrier shaft 2 in a given direction, the clockwise direction S1.
  • the reverse rotation (counterclockwise here) S2 is generated by the traction shaft 5 in connection with the carrying shaft 2 by the belt 4b.
  • This also has a body 4c and two ends, fixed at one end 4d, called the driven end, to the second drive ring 3b, also positioned on the carrier shaft 2. Its other end 4th, called the driving end, fixed to the traction shaft 5, causes the unwinding of the belt 4b and the rotation in the opposite direction S2 of the carrier shaft 2.
  • the traction shaft 5 serves as a common traction means for the two belts 4a, 4b. More generally, a second traction means separate from the shaft 5 can be provided for the belt 4b, in the form of another shaft parallel to the shaft 5 or any mechanical member of equivalent function (cardan shaft, transmission train, etc.).
  • Figure 3a shows that a transmission member according to the invention, for example the belt 4a of the group 1a, is advantageously looped on itself, here at its ends 4d, 4e to form an elongated bracelet extending in a plane perpendicular to the central axis 2a of rotation of the carrier shaft 2 and made of a flexible material, preferably metallic or composite.
  • the drive ring 3a is equipped with a fastener for securing the driven end 4d of the transmission member.
  • This attachment comprises a fixing strip 3d (see figure 1) which holds a pin 3c around which the driven end 4d of the belt 4a is wound.
  • the drive wheel 6a is equipped with a gripping means for winding the drive end 4e of the belt 4a.
  • the gripping means comprises, in this example, a voltage terminal 6c of adjustable diameter extending parallel to the central axis 2a of rotation.
  • the diameter is adjustable by using another terminal 6c of different diameter: indeed, a larger (respectively smaller) terminal diameter increases (respectively decreases) its circumference and the length of belt 4a, 4b which goes around it, this which allows you to adjust the placement of the cable.
  • Other gripping means such as a clip or a groove, can be used to roll up the driving end of the transmission components.
  • a bollard position adjustment system on a slide can be implemented or any other equivalent means (push system, etc.).
  • the elements of the group 1b have identical characteristics: the strap 4b is also looped at its ends around a pin (not shown) similar to the pin 3c held by a bar (not shown) similar to bar 3d on drive ring 3b and a terminal (not shown) corresponding to terminal 6c of drive wheel 6b.
  • the belt 4a is wound around the drive ring 3a: under the action of the activation control 5b (cf. figure 1), the drive wheel 6a rotates around its axis 5a of rotation in the direction S1, and drives the belt 4a in voltage to achieve the configuration shown in Figure 3b.
  • the rotation of the drive ring 3a is illustrated by the rotation of the pin 3c, of the order of 300 degrees in this example.
  • the drive wheel 6a has a radius R1 greater than the radius R2 of the drive ring 3a and forms an angular sector defined by an angle depending on the radius R2, the radius R1 and a predefined maximum angle of rotation, here equal to 300 degrees. According to other embodiments, the radius R1 of the drive wheel 6a may be less than the radius R2 of the drive wheel 3a.
  • the engagement means of the driving wheel 6a is positioned along a radial side 6d of this angular sector by the position of the terminal 6c integrated in a cavity 10 of the wheel 6a, and the driving end 4e of the belt 4a is then folded along this side 6d.
  • the length of belt 4a unrolled over the 300 degrees of the drive ring 3a corresponds to the length of belt 4a wound on the driving wheel 6a and therefore to the dimensions of the angular sector of this driving wheel 6a .
  • it can be complete or reduced to any sector of intermediate size adapted to this balance.
  • the drive wheels 6a and 6b are integral with the traction shaft 5 in translation along the axis of the shaft and rotate around their common axis 5a, coinciding with the axis of the traction shaft 5: the rotation of one of the wheels 6a, 6b causes the rotation of the other in the same direction.
  • the winding of one of the belts 4a, 4b around the drive wheel 6a, 6b corresponds to its unwinding by traction around the associated drive ring 3a, 3b.
  • This unwinding then corresponds to the winding of the other belt 4b, 4a around the other ring 3b, 3a as well as to the unwinding of this other belt 4b, 4a around the corresponding wheel 6b, 6a to reach the configuration of Figure 3b.
  • the two connecting groups 1a and 1b operate in opposition according to the direction of rotation S1 or S2 initially generated by the control 5b and respectively cause the rotation of the carrier shaft 2 in opposite directions, S1 and S2.
  • FIG. 4 more particularly represents a view from below of the connection 1 for the mechanical rotational drive of the carrier shaft 2.
  • the two groups of connection 1a and 1b are visible, in particular the driving wheels 6a and 6b of the traction shaft 5. Only the driving wheel 6a is fixed to the shaft 5 and integral in rotation with this shaft and the other driving wheel 6b is fixed to the drive wheel 6a by a tension mechanism 7.
  • This mechanism achieves an angular adjustment between these drive wheels and allows the drive wheel 6b to be driven by the drive wheel 6a, the drive wheel 6b being free in rotation with respect to to the traction axis 5.
  • This tension mechanism 7, consisting of a screw-nut system in the example, makes it possible to generate tension between the driving wheels 6a and 6b via the two groups 1a and 1 b.
  • the two drive rings 3a and 3b are also visible, each being associated with a belt 4a, 4b looped on itself by a seam and producing a bracelet with double transmission, these belts being arranged facing each other while being offset along the carrier
  • the driving wheel 6b can be fixed to the traction shaft 5 so as to also be integral therein in rotation, the angular adjustment between the driving wheels then being carried out without a tensioning mechanism 7.
  • FIG. Another embodiment using cable-type transmission members is illustrated in FIG. only one driving end 8th, integral with drive rings 3rd, 3f and driving wheels 6th, 6f to produce groups 1c and 1d.
  • the operation of these groups 1c and 1d is similar to that of the groups 1a and 1b described above.
  • the structural variations between these groups relate to the attachments on the drive rings 3e, 3f and the gripping means on the drive wheels 6e, 6f of the cables 8a and 8b.
  • the top view of FIG. 6 shows the connection 1 for the mechanical rotational drive of the carrier shaft 2 by cable-type transmission members.
  • This carrier shaft 2 and the traction shaft 5 are connected by the two groups 1 c, 1 d allowing the carrier shaft 2 to rotate in its two directions of rotation.
  • the means for engaging the drive wheels 6e, 6f for winding the drive end of the cables 8a, 8b comprises a terminal 6c of adjustable diameter extending in the plane perpendicular to the central axis of the carrier shaft.
  • another terminal 6c of different diameter can be used in the gripping means: a larger terminal diameter increases its circumference and the length of cable 8a, 8b which goes from it. goes around, adding tension to the cable.
  • using a smaller diameter 6c terminal reduces cable tension if the cable is too short and therefore too tight.
  • the means of traction of the connection 1 for driving in rotation are illustrated without showing the cables.
  • the traction shaft 5 is linked on the one hand to the activation control 5b and on the other hand to the driving wheels 6e, 6f.
  • These driving wheels 6e, 6f wind and unwind the driving end of the cables 8a, 8b around their circumference: in this embodiment, optional grooves 6g have been machined in order to facilitate precise winding of the cables.
  • Figure 8a and Figure 8b illustrate the carrier shaft 2 with the drive rings 3e, 3f of the connection 1 for mechanical rotational drive, without showing the cables or the fixing bar ( Figure 8a) or with the bar fixing ( Figure 8b) of a cable.
  • grooves 3g are machined in the drive rings 3e, 3f, these grooves 3g accommodating the cables 8a, 8b: in particular the grooves follow the loop of the cables formed at the led ends of the cable 8d (see figure 5).
  • the drive rings 3e, 3f are equipped with a fastener comprising a fixing bar 3d' and known fixing means of such a bar to directly secure the driven end of the cable.
  • a rod similar to the ankle 3c - implemented previously for the straps 3a, 3b (cf. figures 3a, 3b) - can be used in combination with the fixing strip 3d' to form the attachment by looping the cable 8a, 8b.
  • the attachment of the drive rings 3e, 3f of the cable then becomes similar to the attachment of the drive rings 3a, 3b of the belt, the pins being fixed radially (to loop the cables 8a, 8b) or parallel (to tension belts 3a, 3b) to carrier shaft 2.
  • the grooves 6g and the grooves 3g retain the smooth appearance of the drive wheels and the corresponding drive rings.
  • the straps and cables can be made from a linear product which is cut and then looped and joined on itself at its ends to form a bracelet.
  • this bracelet can be looped directly around the means of attachment of the driving wheels and the drive rings.
  • the junction is made by hooking the ends of the linear product together by a splice for a cable and by stitching for a belt or by fixing these ends on the drive wheels and drive rings.
  • the bracelet transmission member is made of composite material and manufactured directly to the correct dimensions according to the following steps:
  • the fiber used is carbon fiber which has a good mechanical strength content.
  • step 103 for joining the bracelet transmission members, the belts 4a, 4b or the cables 8a, 8b, to a length adjusted to the connecting group 1a, 1b or 1c, 1d for each drive ring positioned 3a, 3b or 3e, 3f; a step 104 of positioning each transmission member on the corresponding drive ring 3a, 3b or 3e, 3f and on the drive wheel 6a, 6b or 6e, 6f;
  • step 105 of choosing the diameter of the terminals 6c (cf. FIGS. 3a and 6) at the end of the transmission elements and of the installation then in tension of each transmission element on these terminals and the pins, and if necessary
  • two groups 1a, 1b installed offset on the carrier shaft 2 and the traction shaft 5 (see Figure 1), carry out a rotational drive of the carrier shaft 2 in both sense.
  • the tensioning of the transmission members is carried out by the tensioning mechanism 7 connecting the driving wheels 6a, 6b or 6e, 5f of these two connecting groups (cf. FIG. 4).
  • traction means other than an axle with a drive wheel can be used, such as a translation drive which can be motorized or a jack on which the transmission member is fixed.
  • a return means can also be used to effect the rotation in the opposite direction of the carrier shaft. This return means, for example of the helical spring or elastic blade type, is capable of returning the bearing shaft to its initial position after activation.
  • the drive rings and the drive wheels are smooth and made of a material, preferably metallic. Depending on availability, non-smooth elements can also be used. And in the context of other uses for controlling a rotational movement, rings and wheels made of ceramic, plastic and composite material are possible.
  • the invention can also be combined with itself to multiply the groups, the embodiments described above using only one group per given direction of rotation and the same type of transmission member - belt or cable. Indeed, using two or multiple groups to transmit a given direction of rotation, makes it possible to reduce the tractive effort on all the parts of the group and also offers an emergency transmission in the event of breakage of one of them.
  • transmission members of different types can be used for each group.

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Abstract

L'invention se rapporte à un ensemble de liaison d'entrainement (1) mécanique en rotation d'un arbre porteur (2) d'une structure tournant autour d'un axe central (2a) traversant cet arbre porteur (2). Cette liaison (1) comporte au moins une bague d'entrainement (3a), solidaire de cet arbre porteur (2) et menée en rotation dans un sens donné (S1) par un organe de transmission (4a, 4b). Cet organe de transmission est relié à une extrémité à la bague d'entraînement (3a) par enroulement et à son autre extrémité à un moyen de traction. La rotation en sens inverse (S2) est générée par un second moyen de traction (5) en connexion avec l'arbre porteur (2).

Description

DESCRIPTION
LIAISON D’ENTRAINEMENT MECANIQUE D’UN ARBRE EN ROTATION PAR TRANSMISSION EN
TENSION.
DOMAINE TECHNIQUE
L’invention se rapporte à une liaison pour entrainer mécaniquement un arbre en rotation, ce mouvement de rotation permettant de faire pivoter une structure solidaire de cet arbre, en particulier un panneau telle qu’une porte. Notamment les portes de véhicules - aéronefs, trains, navires - et de bâtiments sont destinés à pivoter en rotation lors de leur ouverture et fermeture.
Dans le domaine aéronautique en particulier, les portes d’un aéronef permettent aux personnes et au matériel d’entrer et de sortir de la cabine. Ces portes, capables de maintenir la cabine à l’état pressurisé, supportent aussi divers équipements : elles présentent généralement un poids important et nécessitent des mécanismes d’assistance d’ouverture et de fermeture pour assurer un positionnement correct de la porte par la poignée d’entrainement. Ce mécanisme est généralement constitué de plusieurs arbres entraînés l’un par rapport à l’autre en rotation.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE
Le principe d’ouverture et de fermeture d’une porte repose sur un mouvement d’engagement des éléments de fermeture et sur une rotation de cette porte selon un axe de façon à en dégager l’ouverture. Le mouvement d’engagement comporte une liaison entre une poignée rotative et les mécanismes permettant l’actionnement de la porte. Cette liaison est réalisée en reliant plusieurs arbres en rotation.
Traditionnellement cette liaison d’entrainement mécanique d’arbre de rotation est réalisée par un système de bielles et de leviers comme illustré dans le document de brevet US2751636. Cette solution génère cependant des limitations dues à la cinématique de la liaison par bielles et leviers. Notamment l’impossibilité d’entrainer un arbre sur plus de 150°. De plus la liaison par bielles étant utilisée pour l’ouverture et la fermeture de la porte, ces bielles sont sollicitées en compression, ce qui définit ainsi le critère de dimensionnement des bielles. Les propriétés mécaniques en compression étant généralement moindres qu’en tension, l’usage de bielles ne permet pas d’exploiter l’ensemble des capacités mécaniques du matériau utilisé pour les constituer, ce qui entraine un surdimensionnement et du poids supplémentaire à supporter par l’aéronef.
D’autres liaisons d’entrainement mécanique utilisant des pignons autour d’un arbre ainsi que des chaînes, courroies ou crémaillères permettent d’atteindre des angles d’ouvertures supérieurs à 150°. Cependant, les pignons, chaînes et crémaillères sont des éléments coûteux à produire. Dans le cas de l’utilisation d’une courroie crantée une tension est requise pour éviter son glissement sur les dents du pignon. Or ces dents provoquent un cisaillement de la courroie qu’il est difficile de renforcer, en particulier par l’ajout de fibres. Une telle courroie permet à l’arbre de réaliser plusieurs tours autour de son axe, par exemple lors de l’entrainement d’un système rotatif.
Des systèmes à poulies d’entrainement sont également utilisées pour transmettre des rotations. Dans les brevets US 4 903 536 A et JP S62 141349 A, un système à poulies permet d’actionner avec précision un bras de robot. Cependant le système du brevet US 4 903 536 A intègre un différentiel qui permet de démultiplier la rotation des poulies et donc ralentit la rotation transmise. De plus ces systèmes sont adaptés à un bras de robot de précision qui actionnent des charges réduites.
Le brevet JP S61 31756 A présente un autre système de transmission de précision par poulies, cet entrainement par rotation se réalisant selon les deux sens de rotation. Le sens de rotation est sélectionné par un mécanisme d’embraye qui engage sélectivement un sens de rotation. Cependant ce système requiert un mécanisme d’embrayage additionnel.
EXPOSE DE L’INVENTION Afin de remédier aux inconvénients de l’état de la technique exposés ci-dessus, l’invention a pour objectif principal d’améliorer l’entrainement d’un arbre en rotation tout en évitant le glissement ou la friction entre l’arbre et les éléments de transmission de l’entrainement à l’aide d’une liaison particulière pouvant entrainer mécaniquement l’arbre en rotation selon des angles élevés de rotation supérieurs à 150°. Pour ce faire, un moyen de transmission de cette liaison mécanique se déroule depuis l’arbre en travaillant en tension.
Plus précisément, la présente invention a pour objet un ensemble de liaison d’entrainement mécanique en rotation et d’un arbre porteur d’une structure pouvant tourner autour d’un axe central de l’arbre entraîné par ladite liaison. Cette liaison comporte au moins un moyen de traction, un organe de transmission et une bague d’entraînement qui est portée par ledit arbre solidairement en rotation autour dudit axe central et en translation le long de cet axe.
Chaque bague d’entrainement est menée en rotation par l’organe de transmission qui présente un corps et deux extrémités. L’une de ces extrémités, dite extrémité menée, est solidaire de la bague d’entrainement et est enroulée autour de ladite bague. L’autre extrémité, dite extrémité menante, est solidaire du moyen de traction entraînant un déroulé de l’organe de transmission sur la bague d’entrainement et la rotation de l’arbre porteur dans un sens donné. Une rotation en sens inverse est générée par un second moyen de traction en connexion avec l’arbre porteur.
Cet organe de transmission n’est sollicité qu’en traction, ce qui permet de bénéficier des propriétés mécaniques en tension de l’organe de transmission, supérieures en résistance aux propriétés mécaniques en compression. L’utilisation de l’organe de transmission est donc mécaniquement avantageuse par rapport à l’utilisation de bielles de transmission.
La bague menée est entraînée en rotation par l’organe de transmission sans glissement ni frottement de celui-ci : avantageusement une bague de type lisse, aisée à usinée et de coût limité, peut ainsi être utilisée. Cette bague menée, solidaire en rotation de l’arbre porteur, transmet intégralement tout déplacement en rotation à l’arbre porteur. Selon un mode de réalisation préféré, la connexion entre le second moyen de traction et l’arbre porteur est réalisée par un deuxième organe de transmission présentant également un corps et deux extrémités, solidaire à une extrémité dite menée d’une deuxième bague d’entrainement également positionnée sur l’arbre porteur. Son autre extrémité, dite menante, solidaire du second moyen de traction, permet d’entrainer le déroulé du deuxième organe de transmission sur l’arbre porteur et la rotation en sens inverse de l’arbre porteur.
Avantageusement, ce deuxième moyen de traction entraînant la rotation en sens inverse de rotation de l’arbre porteur combine alors son fonctionnement avec celui du premier moyen de traction : la rotation inverse de l’arbre porteur, provoquée par le déroulé du deuxième organe de transmission, entraine simultanément l’enroulement du premier organe de transmission autour de sa bague d’entrainement. Réciproquement, le déroulé du premier organe de transmission entraine également simultanément l’enroulement du deuxième organe de transmission autour de sa bague d’entrainement. Cette coopération permet en particulier de réaliser dans un aéronef la fermeture et l’ouverture d’une porte solidaire à l’arbre porteur.
Selon un autre mode de réalisation préféré, chaque organe de transmission est bouclé sur lui-même pour former un bracelet allongé s’étendant dans un plan perpendiculaire à l’axe central de rotation de l’arbre porteur.
Avantageusement, ce bracelet réalise alors une double transmission de l’entrainement de l’arbre par doublement du corps de l’organe de transmission entre chaque extrémité par ce bouclage. De plus un organe de transmission en bracelet apporte une double transmission en tension, ce qui permet d’élargir le choix des matériaux de l’organe de transmission à des matériaux dont la résistance inférieure est compensée par cette double transmission. Un choix optimisé et compatible avec des dimensions de bagues d’entrainement peut ainsi être sélectionné, en particulier des bagues dans les mécanismes des portes d’aéronef.
Avantageusement également, la structure en bracelet de l’organe de transmission permet de réduire le nombre de jonctions requises. En effet, un organe de transmission dit simple, comporte une jonction à chacune de ses extrémités, pour en renforcer la zone d’accroche en vue de sa fixation. Un organe de transmission en bracelet ne comporte de jonction que sur la zone où cet organe de transmission est attaché à lui-même, ce qui divise par deux leur nombre.
Un autre mode de réalisation combine les deux modes de réalisation préférés précédents, à savoir la mise en œuvre de deux bagues pour les deux sens de rotation, chaque bague étant associée à un organe de transmission. Les organes de transmission se présentent sous forme de bracelets à double transmission agencés en vis à vis tout en étant décalés le long de l’arbre porteur.
Selon des formes de réalisation préférées prises séparément ou en combinaison :
- chaque organe de transmission en bracelet est réalisé dans un matériau souple ;
- chaque organe de transmission en bracelet se présente selon un type choisi entre un câble et une courroie ;
- le câble peut être bouclé sur lui-même par une épissure et la courroie par une couture ;
- chaque bague d’entrainement est équipée d’une attache de solidarisation de l’extrémité menée de l’organe de transmission, cette attache comportant au moins une barrette de fixation qui, lorsque l’organe de transmission est un câble, maintient directement cet organe de transmission sur la bague d’entrainement et qui, lorsque l’organe de transmission est une courroie, maintient une cheville autour de laquelle est enroulée la courroie ;
- chaque moyen de traction est un arbre de traction tournant selon un axe de rotation parallèle à l’axe central de rotation, et comportant une roue menante qui enroule l’organe de transmission correspondant ;
- chaque roue menante, bague et organe de transmission correspondants forment un groupement s’étendant dans un plan perpendiculaire à l’axe central de l’arbre porteur ;
- les bagues d’entrainement peuvent être solidaires et ne former qu’une pièce unique ; - l’arbre de traction est commun aux moyens de traction et l’une des roues menantes est fixée à cet arbre de traction, l’autre roue menante étant fixée à la première par un mécanisme de tension réalisant un ajustement angulaire entre ces roues menantes ;
- la roue menante présente un rayon supérieur au rayon de la bague d’entrainement et forme un secteur angulaire défini par un angle fonction du rayon de la bague d’entrainement, du rayon de la roue menante et d’un angle de rotation maximal prédéfini ;
- chaque roue menante est équipée d’un moyen de prise pour enrouler l’extrémité menante de l’organe de transmission comportant une borne de tension de diamètre ajustable, s’étendant dans un plan perpendiculaire à l’axe central de l’arbre porteur lorsque l’organe de transmission est un câble, et s’étendant parallèlement à l’axe central de rotation lorsque l’organe de transmission est une courroie ;
- le moyen de prise de la roue menante est positionné le long d’un côté radial du secteur angulaire et l’extrémité menante de l’organe de transmission est repliée le long de ce côté radial ;
- l’angle de rotation maximal prédéfini de l’arbre porteur est de 300 degrés ;
- l’arbre de traction commun dispose d’une commande d’activation qui entraine sa rotation et celle de la roue menante ;
- Les organes de transmission en bracelet sont dans un matériau choisi parmi les composites et les métaux, et
- Les bagues d’entrainement et les roues menantes sont en métal.
Il peut être souligné que le rayon supérieur de la roue menante entraine la rotation de l’arbre porteur selon un bras de levier supérieur, ce qui avantageusement facilite sa rotation, en particulier lorsqu’un élément lourd - telle qu’une porte d’aéronef - est déplacé.
Avantageusement également, la combinaison d’au moins deux couples de bagues d’entrainement et de roues menantes permet d’entrainer la rotation de l’arbre porteur dans les deux sens de rotation selon son axe, ces rotations s’effectuant chacune en tension.
Selon au moins l’une des utilisations visées ci-dessus, la structure de l’arbre porteur est une porte de cabine d’aéronef.
Selon un procédé de réalisation d’organe de transmission en bracelet de liaison mécanique selon l’invention, cet organe de transmission en matériau composite est produit par un enroulement de couches de fibres maintenues entre deux butées, puis une imprégnation de drapage des fibres avec une résine hyper élastique. Ce procédé permet d’éliminer la majorité de la charge de coupure qui est générée par une production d’organe de transmission à partir de produit linéaire coupé.
De préférence la fibre utilisée est de la fibre de carbone, afin d’améliorer la raideur de la transmission d’effort. Avantageusement, un gainage en matériau hyper-élastique peut recouvrir l’organe de transmission pour protéger la fibre, assurer la charge des extrémités de fibres et garantir la cohésion du produit.
L’invention se rapporte également à un procédé d’installation de l’ensemble de la liaison d’entrainement mécanique en rotation d’un arbre porteur définie ci-dessus. L’installation se déroule selon les étapes suivantes :
- positionnement en vis-à-vis d’au moins une bague d’entrainement et d’au moins une roue menante sur respectivement l’arbre porteur et l’arbre de traction;
- verrouillage des bagues d’entrainement et d’une roue menante sur respectivement l’arbre porteur et l’arbre de traction.
- jonction d’un organe de transmission en bracelet à une longueur ajustée au groupement de liaison pour chaque bague d’entrainement positionnée ;
- mise en place de chaque organe de transmission sur la bague d’entrainement et sur la roue menante correspondantes, et
- choix du diamètre des bornes en extrémité des organes de transmission et mise en place puis en tension de chaque organe de transmission sur ces bornes et les chevilles.
Selon des formes de mise en œuvre préférées :
- deux groupements de liaison sont installés en décalé sur l’arbre porteur et l’arbre de traction réalisant un entrainement en rotation dans les deux sens de l’arbre porteur ; - la mise en tension des organes de transmission est réalisée par le mécanisme de tension reliant les roues menantes de ces deux groupements de liaison ;
- une étape de vérification de l’installation et de la tension des organes de transmission, et
- après l’étape de vérification, une étape si nécessaire d’ajustement de la tension des organes de transmission en installant des bornes de diamètre différent.
PRESENTATION DES FIGURES
D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront à la lecture qui suit d’un exemple de réalisation détaillé sans en limiter la portée, en référence aux figures annexées qui représentent, respectivement :
- la figure 1 , une vue en perspective de la liaison d’entrainement mécanique par courroies d’un arbre ;
- la figure 2, une vue latérale de cette liaison d’entrainement par courroies ;
- la figure 3a et la figure 3b, des vues du dessus en coupe de la liaison d’entrainement par courroies lors de différents instants de l’entrainement ;
- la figure 4, une vue du dessous de la liaison d’entrainement par courroies ;
- la figure 5, une vue en perspective de la liaison d’entrainement mécanique par câbles d’un arbre ;
- la figure 6, une vue du dessus de la liaison d’entrainement par câbles ;
- la figure 7, une vue en perspective de l’arbre de traction muni en particulier des roues menantes ;
- la figure 8a et la figure 8b, une vue en perspective de la barrette d’attache d’un câble sur la bague d’entrainement respectivement sans la barrette de fixation du câble (figure 8a) et avec cette barrette de fixation (figure 8b) ;
- la figure 9, une vue schématique de l’enroulement d’une fibre pour un organe de transmission en composite, et - la figure 10, un logigramme de procédé d’installation de la liaison d’entrainement mécanique en rotation.
DESCRIPTION DETAILLEE
Sur les figures, des signes de référence identiques renvoient à un même élément ainsi qu’aux passages de la description correspondants.
La figure 1 représente l’ensemble de liaison 1 d’entrainement mécanique en rotation et de l’arbre porteur 2 d’une porte d’avion (non représentée) pouvant tourner autour de l’axe central 2a de cet arbre porteur 2 entraîné par ladite liaison qui comporte deux moyens de traction, deux organes de transmission et deux bagues d’entrainement 3a, 3b qui sont portées par l’arbre porteur 2 solidairement en rotation autour de l’axe central 2a et en translation le long de cet axe. Chaque bague d’entrainement 3a, 3b est menée en rotation par un organe de transmission en bracelet de type courroie 4a, 4b, bouclée sur elle-même, et solidaire à son extrémité menante au moyen de traction. Ces moyens de traction comportent dans cet exemple un arbre de traction 5 et deux roues menantes, 6a, 6b. L’arbre de traction 5 est commun aux deux courroies 4a, 4b et tourne selon son axe 5a parallèlement à l’axe central 2a de rotation. Les deux roues menantes 6a, 6b, fixées sur l’arbre de traction 5, enroulent la courroie 4a, 4b correspondante.
Chaque roue menante 6a, 6b, bague d’entrainement 3a, 3b et courroie 4a, 4b correspondante forment un groupement 1a, 1 b s’étendant dans un plan perpendiculaire à l’axe central 2a de l’arbre porteur 2 et permettant la rotation de l’arbre porteur 2 dans l’un ou l’autre des deux sens opposés de rotation : un sens donné S1 (sens horaire dans le plan des groupements de liaison 1a, 1 b) et le sens opposé S2 (sens antihoraire).
Dans cet exemple de réalisation, l’arbre de traction 5 commun dispose d’une commande d’activation 5b, dans l’exemple illustré une bielle couplée à un système d’entrainement en rotation (non représenté), qui entraine la rotation de l’arbre de traction 5 et celle des roues menantes 6a, 6b. Cette commande d’activation 5b permet donc de faire tourner l’arbre de traction 5 dans l’un ou l’autre des sens S1 ou S2, et donc d’entrainer la rotation de l’arbre porteur 2 dans le même sens par traction respective de l’une ou l’autre des courroies 4a, 4b qui s’enroule autour de la roue menante 6a, 6b correspondante. Cette traction entraîne alors simultanément le déroulé de la courroie 4a, 4b correspondante autour de l’arbre porteur 2. Un angle de rotation maximal de l’arbre porteur 2 est prédéfini en fonction de l’application : il peut être important grâce aux entraînements en traction par enroulement. Dans le présent exemple, l’angle de rotation maximal est de 300 degrés.
La figure 2 montre une vue latérale de la liaison 1 d’entrainement en rotation de l’arbre porteur 2 par les deux courroies 4a, 4b qui transmettent la rotation de l’arbre de traction 5 à l’arbre porteur 2, chaque courroie transmettant un des sens de rotation, le sens horaire S1 pour la courroie 4a et le sens antihoraire S2 pour la courroie 4b. Les bagues d’entrainement 3a, 3b et les roues menantes 6a, 6b sont positionnées l’une au-dessus de l’autre le long de respectivement l’arbre porteur 2 et l’arbre de traction 5. Dans cet exemple de réalisation, les bagues d’entrainement 3a, 3b sont solidaires et ne forment qu’une pièce unique : elles peuvent également être indépendantes et fixées individuellement à l’arbre porteur 2.
Les vues de dessus de la figure 3a et de la figure 3b illustrent les groupements de liaison 1a, 1 b respectivement en début et fin d’entrainement en rotation de l’arbre porteur 2 par les courroies 4a, 4b. Un des organes de transmission, ici la courroie 4a, présente un corps 4c et deux extrémités. L’une de ces extrémités, dite extrémité menée 4d, est solidaire de la bague d’entrainement 3a, et est enroulée autour de ladite bague. L’autre extrémité, dite extrémité menante 4e, est solidaire du moyen de traction entraînant le déroulé de la courroie 4a sur la bague d’entrainement 3a et la rotation de l’arbre porteur 2 dans un sens donné, le sens horaire S1 .
La rotation en sens inverse (sens antihoraire ici) S2 est générée par l’arbre de traction 5 en connexion avec l’arbre porteur 2 par la courroie 4b. Celle-ci présente également un corps 4c et deux extrémités, solidaire à une extrémité 4d, dite menée, à la deuxième bague d’entrainement 3b, également positionnée sur l’arbre porteur 2. Son autre extrémité 4e, dite menante, solidaire de l’arbre de traction 5, entraine le déroulé de la courroie 4b et la rotation en sens inverse S2 de l’arbre porteur 2.
Dans l’exemple, l’arbre de traction 5 sert de moyen de traction commun aux deux courroies 4a, 4b. Plus généralement, un second moyen de traction distinct de l’arbre 5 peut être prévu pour la courroie 4b, sous la forme d’un autre arbre parallèle à l’arbre 5 ou tout organe mécanique de fonction équivalente (cardan, train de transmission, etc.).
La figure 3a montre qu’un organe de transmission selon l’invention, par exemple la courroie 4a du groupement 1a, est avantageusement bouclé sur lui-même, ici à ses extrémités 4d, 4e pour former un bracelet allongé s’étendant dans un plan perpendiculaire à l’axe central 2a de rotation de l’arbre porteur 2 et réalisé dans un matériau souple de préférence métallique ou composite. La bague d’entrainement 3a est équipée d’une attache de solidarisation de l’extrémité menée 4d de l’organe de transmission. Cette attache comporte une barrette de fixation 3d (cf. figure 1 ) qui maintient une cheville 3c autour de laquelle est enroulée l’extrémité menée 4d de la courroie 4a.
La roue menante 6a est équipée d’un moyen de prise pour enrouler l’extrémité menante 4e de la courroie 4a. Le moyen de prise comporte, dans cet exemple, une borne de tension 6c de diamètre ajustable s’étendant parallèlement à l’axe central 2a de rotation. Le diamètre est ajustable en utilisant une autre borne 6c de diamètre différent : en effet, un diamètre plus élevé (respectivement plus faible) de borne augmente (respectivement diminue) sa circonférence et la longueur de courroie 4a, 4b qui en fait le tour, ce qui permet d’ajuster la mise en place du câble. D’autres moyens de prise, tels qu’une attache ou une rainure, peuvent être employés pour enrouler l’extrémité menante des organes de transmission. Alternativement, un système de réglage de position de la borne sur une glissière peut être mis en œuvre ou tout autre moyen équivalent (système de poussée, etc.).
A l’image du groupement 1a, les éléments du groupement 1 b présentent des caractéristiques identiques : la courroie 4b est également bouclée à ses extrémités autour d’une cheville (non représentée) semblable à la cheville 3c maintenue par une barrette (non représentée) semblable à la barrette 3d sur la bague d’entrainement 3b et d’une borne (non représentée) correspondant à la borne 6c de la roue menante 6b.
Dans la figure 3a, la courroie 4a est enroulée autour de la bague d’entrainement 3a : sous l’action de la commande d’activation 5b (cf. figure 1 ), la roue menante 6a tourne autour de son axe 5a de rotation dans le sens S1 , et entraine la courroie 4a en tension pour atteindre la configuration représentée dans la figure 3b. La rotation de la bague d’entrainement 3a est illustrée par la rotation de la cheville 3c, de l’ordre de 300 degrés dans cet exemple.
La roue menante 6a présente un rayon R1 supérieur au rayon R2 de la bague d’entrainement 3a et forme un secteur angulaire défini par un angle fonction du rayon R2, du rayon R1 et d’un angle de rotation maximal prédéfini, ici égal à 300 degrés. Selon d’autres modes de réalisation, le rayon R1 de la roue menante 6a peut être inférieur au rayon R2 de la roue d’entrainement 3a.
Le moyen de prise de la roue menante 6a est positionné le long d’un côté radial 6d de ce secteur angulaire par la position de la borne 6c intégrée dans une cavité 10 de la roue 6a, et l’extrémité menante 4e de la courroie 4a est alors repliée le long de ce côté 6d. Pour optimiser la masse de la liaison, la longueur de courroie 4a déroulée sur les 300 degrés de la bague d’entrainement 3a correspond à la longueur de courroie 4a enroulée sur la roue menante 6a et donc aux dimensions du secteur angulaire de cette roue menante 6a. Pour optimiser l’équilibre de la roue menante 6a, celle-ci peut être complète ou réduite à tout secteur de dimension intermédiaire adaptée à cet équilibre.
Les roues menantes 6a et 6b sont solidaires de l’arbre de traction 5 en translation le long de l’axe de l’arbre et tournent autour de leur axe commun 5a, confondu avec l’axe de l’arbre de traction 5 : la rotation de l’une des roues 6a, 6b entraine la rotation de l’autre dans le même sens. Ainsi, l’enroulement de l’une des courroies 4a, 4b autour de la roue menante 6a, 6b correspond à son déroulé par traction autour de la bague d’entraînement associée 3a, 3b. Ce déroulé correspond alors à l’enroulement de l’autre courroie 4b, 4a autour de l’autre bague 3b, 3a ainsi qu’au déroulé de cette autre courroie 4b, 4a autour de la roue 6b, 6a correspondante pour atteindre la configuration de la figure 3b. Les deux groupements de liaison 1a et 1 b fonctionnent en opposition suivant le sens de rotation S1 ou S2 initialement généré par la commande 5b et provoquent respectivement la rotation de l’arbre porteur 2 dans des sens opposés, S1 et S2.
La figure 4 représente plus particulièrement une vue du dessous de la liaison 1 d’entrainement mécanique en rotation de l’arbre porteur 2. Les deux groupements de liaison 1a et 1 b sont visibles, en particulier les roues menantes 6a et 6b de l’arbre de traction 5. Seule la roue menante 6a est fixée à l’arbre 5 et solidaire en rotation de cet arbre et l’autre roue menante 6b est fixée à la roue menante 6a par un mécanisme de tension 7. Ce mécanisme réalise un ajustement angulaire entre ces roues menantes et permet l’entrainement de la roue menante 6b par la roue menante 6a, la roue menante 6b étant libre en rotation par rapport à l’axe de traction 5. Ce mécanisme de tension 7, composé d’un système vis-écrou dans l’exemple, permet de générer de la tension entre les roues menantes 6a et 6b par l’intermédiaire des deux groupements 1a et 1 b. Les deux bagues d’entrainement 3a et 3b sont également visibles, chacune étant associée à une courroie 4a, 4b bouclée sur elle-même par une couture et réalisant un bracelet à double transmission, ces courroies étant agencées en vis-à-vis tout en étant décalées le long de l’arbre porteur 2.
Alternativement, la roue menante 6b peut être fixée à l’axe de traction 5 pour y être également solidaire en rotation, l’ajustement angulaire entre les roues menantes étant alors réalisé sans mécanisme de tension 7.
Un autre mode de réalisation utilisant des organes de transmission de type câble est illustré en figure 5. Ces câbles 8a et 8b, également bouclés sur eux-mêmes en bracelet par une épissure, présentent un corps 8c et des extrémités, une extrémité menée 8d ainsi qu’une extrémité menante 8e, solidaires de bagues d’entrainement 3e, 3f et de roues menantes 6e, 6f pour réaliser des groupements 1c et 1d. Le fonctionnement de ces groupements 1c et 1d est similaire à celui des groupements 1a et 1 b décrit précédemment. Les variations structurelles entre ces groupements, dues à un type d’organe de transmission différent, concernent les attaches sur les bagues d’entrainement 3e, 3f et les moyens de prise sur les roues menantes 6e, 6f des câbles 8a et 8b.
La vue du dessus de la figure 6 montre la liaison 1 d’entrainement mécanique en rotation de l’arbre porteur 2 par des organes de transmission de type câble. Cet arbre porteur 2 et l’arbre de traction 5 sont reliés par les deux groupements 1 c, 1 d permettant de faire tourner l’arbre porteur 2 dans ses deux sens de rotation. En particulier le moyen de prise des roues menantes 6e, 6f pour enrouler l’extrémité menante des câbles 8a, 8b comporte une borne 6c de diamètre ajustable s’étendant dans le plan perpendiculaire à l’axe central de l’arbre porteur. Pour rendre le diamètre ajustable, et de manière semblable à ce qui est décrit ci-dessus pour les courroies, une autre borne 6c de diamètre différent peut être utilisée dans le moyen de prise : un diamètre plus élevé de borne augmente sa circonférence et la longueur de câble 8a, 8b qui en fait le tour, ce qui permet d’ajouter de la tension au câble. Réciproquement, utiliser une borne 6c de diamètre moins élevé réduit la tension du câble si celui-ci était trop court et donc trop tendu. Alternativement, il est possible de prévoir des moyens de réglage de la position de la borne.
En référence à la figure 7, les moyens de tractions de la liaison 1 d’entrainement en rotation sont illustrés sans représenter les câbles. L’arbre de traction 5 est lié d’une part à la commande d’activation 5b et d’autre part aux roues menantes 6e, 6f. Ces roues menantes 6e, 6f enroulent et déroulent l’extrémité menante des câbles 8a, 8b sur leur circonférence : dans cet exemple de réalisation, des rainures 6g optionnelles ont été usinées afin de faciliter un enroulement précis des câbles.
La figure 8a et la figure 8b illustrent l’arbre porteur 2 avec les bagues d’entrainement 3e, 3f de la liaison 1 d’entrainement mécanique en rotation, sans représenter les câbles ni la barrette de fixation (figure 8a) ou avec la barrette de fixation (figure 8b) d’un câble. Dans le mode de réalisation présenté, des sillons 3g sont usinées dans les bagues d’entrainement 3e, 3f, ces sillons 3g accueillant les câbles 8a, 8b : en particulier les sillons suivent la boucle des câbles formée au niveau des extrémités menées de câble 8d (cf. figure 5). Les bagues d’entrainement 3e, 3f sont équipées d’une attache comportant une barrette de fixation 3d’ et des moyens de fixation connus d’une telle barrette pour solidariser directement l’extrémité menée du câble.
Dans un autre mode de réalisation, une tige similaire à la cheville 3c - mise en œuvre précédemment pour les courroies 3a, 3b (cf. figures 3a, 3b) - peut être utilisée en combinaison avec la barrette de fixation 3d’ pour former l’attache par bouclage du câble 8a, 8b. L’attache des bagues d’entrainement 3e, 3f de câble devient alors similaire à l’attache des bagues d’entrainement 3a, 3b de courroie, les chevilles étant fixées radialement (pour boucler les câbles 8a, 8b) ou parallèlement (pour tendre les courroies 3a, 3b) à l’arbre porteur 2. Avantageusement, les rainures 6g et les sillons 3g conservent l’aspect lisse des roues menantes et des bagues d’entrainement correspondantes.
Selon certains modes de réalisation, les courroies et les câbles peuvent être fabriqués à partir d’un produit linéaire qui est coupé puis bouclé et joint sur lui-même à ses extrémités pour former un bracelet. Alternativement, ce bracelet peut être bouclé directement autour des moyens d’attaches des roues menantes et des bagues d’entrainement. La jonction se fait en accrochant les extrémités du produit linéaire entre elles par une épissure pour un câble et par couture pour une courroie ou en fixant ces extrémités sur les roues menantes et les bagues d’entrainement.
Selon un autre mode de réalisation illustré figure 9, l’organe de transmission en bracelet est en matériau composite et fabriqué directement aux bonnes dimensions selon les étapes suivantes :
- enroulement de couches de fibres 9b maintenues entre deux butées 9a, puis
- imprégnation de drapage des fibres 9b avec une résine hyper élastique.
Selon un mode de réalisation privilégié, la fibre utilisée est de la fibre de carbone qui présente une bonne teneur en résistance mécanique.
Le logigramme de la figure 10 détaille les étapes d’un exemple de procédé d’installation de la liaison 1 d’entrainement mécanique en rotation d’un arbre porteur selon une mise en œuvre privilégiée :
- une étape 101 de positionnement en vis-à-vis de deux bagues d’entrainement 3a, 3b et de deux roues menantes 6a, 6b sur respectivement l’arbre porteur 2 et l’arbre de traction 5 ;
- une étape 102 de verrouillage des bagues d’entrainement 3a, 3b et d’une roue menante 6a sur respectivement l’arbre porteur 2 et l’arbre de traction 5 ;
- une étape 103 de jonction des organes de transmission en bracelet, les courroies 4a, 4b ou les câbles 8a, 8b, à une longueur ajustée au groupement de liaison 1a, 1 b ou 1c, 1d pour chaque bague d’entrainement positionnée 3a, 3b ou 3e, 3f ; une étape 104 de mise en place de chaque organe de transmission sur la bague d’entrainement 3a, 3b ou 3e, 3f et sur la roue menante 6a, 6b ou 6e, 6f correspondantes ;
- une étape 105 de choix du diamètre des bornes 6c (cf. figures 3a et 6) en extrémité des organes de transmission et de la mise en place puis en tension de chaque organe de transmission sur ces bornes et les chevilles, et si besoin
- une étape 106 de vérification de l’installation et de la tension des organes de transmission, et
- une étape 107 d’ajustement de la tension des organes de transmission en installant des bornes 6c de diamètre différent.
Dans cette mise en œuvre, deux groupements 1a, 1 b, installés en décalé sur l’arbre porteur 2 et l’arbre de traction 5 (cf. figure 1 ), réalisent un entrainement en rotation de l’arbre porteur 2 dans les deux sens. La mise en tension des organes de transmission est réalisée par le mécanisme de tension 7 reliant les roues menantes 6a, 6b ou 6e, 5f de ces deux groupements de liaison (cf. figure 4).
L’invention n’est pas limitée aux exemples de réalisation et de mise en œuvre décrits et représentés. Ainsi des moyens de traction autres qu’un axe avec une roue menante peuvent être utilisés, tels qu’un entrainement en translation qui peut être motorisé ou un vérin sur lequel est fixé l’organe de transmission. Un moyen de rappel peut également être utilisé pour effectuer la rotation en sens inverse de l’arbre porteur. Ce moyen de rappel, par exemple de type ressort hélicoïdal ou lame élastique, est capable de ramener l’arbre porteur dans sa position initiale après activation.
Par ailleurs, dans le cadre de l’utilisation de la présente invention pour actionner une porte d’aéronef, les bagues d’entrainement et les roues menantes sont lisses et réalisées dans un matériau de préférence métallique. En fonction des disponibilités, des éléments non lisses peuvent être également utilisés. Et dans le cadre d’autres utilisations de commande d’un mouvement de rotation, des bagues et des roues en céramique, en plastique et en matériau composite sont possibles. L’invention peut également être combinée avec elle-même pour multiplier les groupements, les exemples de réalisation décrits ci-dessus n’utilisant qu’un groupement par sens de rotation donné et le même type d’organe de transmission - courroie ou câble. En effet, utiliser deux ou de multiples groupements pour transmettre un sens de rotation donné, permet de diminuer l’effort de traction sur toutes les pièces du groupement et offre également une transmission de secours en cas de rupture de l’une d’elle. De plus des organes de transmission de types différents peuvent être utilisé pour chaque groupement.

Claims

REVENDICATIONS
1. Ensemble de liaison d’entrainement (1 ) mécanique en rotation et d’un arbre porteur (2) d’une structure pouvant tourner autour d’un axe central (2a) de l’arbre porteur (2) entraîné par ladite liaison (1) qui comporte au moins un moyen de traction, un organe de transmission et une bague d’entrainement (3a, 3e) portée par ledit arbre porteur (2) solidairement en rotation autour dudit axe central (2a) et en translation le long de cet axe, caractérisé en ce que la bague d’entrainement (3a, 3e) est menée en rotation par l’organe de transmission (4a, 4b ; 8a, 8b) présentant un corps (4c ; 8c) et deux extrémités, dont l’une des extrémités, dite extrémité menée (4d ; 8d), est solidaire de la bague d’entrainement (3a, 3e) et enroulée autour de ladite bague, et dont l’autre extrémité (4e ;8e), dite extrémité menante, est solidaire du moyen de traction entraînant un déroulé de l’organe de transmission sur la bague d’entrainement (3a, 3e) et la rotation de l’arbre porteur (2) dans un sens donné (S1 ), une rotation en sens inverse (S2) étant générée par un second moyen de traction en connexion avec l’arbre porteur (2) et en ce que chaque moyen de traction est un arbre de traction (5) tournant selon un axe (5a) de rotation parallèle à l’axe central (2a) de rotation et comportant une roue menante (6a, 6b, 6e, 6f) qui enroule l’organe de transmission correspondant.
2. Ensemble selon la revendication précédente, dans laquelle la connexion entre le second moyen de traction et l’arbre porteur (2) est réalisée par un deuxième organe de transmission présentant également un corps et deux extrémités, solidaire à une extrémité dite menée à une deuxième bague d’entrainement (3b, 3f) également positionnée sur l’arbre porteur (2), son autre extrémité dite menante étant solidaire du second moyen de traction.
3. Ensemble selon la revendication précédente, dans laquelle les bagues d’entrainement (3a, 3b), (3e, 3f) sont solidaires et forment une pièce unique.
4. Ensemble selon l’une quelconque des revendications 2 à 3, dans laquelle chaque organe de transmission est bouclé sur lui-même pour former un bracelet allongé s’étendant dans un plan perpendiculaire à l’axe central (2a) de rotation de l’arbre porteur (2).
FEUILLE RECTIFIÉE (RÈGLE 91) ISA/ EP
5. Ensemble selon la revendication 4, dans laquelle chaque organe de transmission en bracelet est réalisé dans un matériau souple.
6. Ensemble selon l’une quelconque des revendications 4 ou 5, dans laquelle chaque organe de transmission en bracelet se présente selon un type choisi entre un câble (8a, 8b) et une courroie (4a, 4b).
7. Ensemble selon la revendication 6, dans laquelle le câble (8a, 8b) est bouclé sur lui-même par une épissure et la courroie (4a, 4b) par une couture.
8. Ensemble selon l’une quelconque des revendications 2 à 7, dans laquelle chaque bague d’entrainement (3a, 3b, 3e, 3f) est équipée d’une attache de solidarisation de l’extrémité menée de l’organe de transmission, cette attache comportant au moins une barrette (3d) de fixation qui, lorsque l’organe de transmission est un câble (8a, 8b), maintient directement cet organe de transmission sur la bague d’entrainement (3e, 3f) et qui, lorsque l’organe de transmission est une courroie (4a, 4b), maintient une cheville (3c) autour de laquelle est enroulée la courroie (4a, 4b).
9. Ensemble selon la revendication 9, dans laquelle chaque roue menante (6a, 6b, 6e, 6f), bague d’entrainement (3a, 3b, 3e, 3f) et organe de transmission correspondant forment un groupement de liaison (1a, 1 b, 1c, 1d) s’étendant dans un plan perpendiculaire à l’axe central de l’arbre porteur (2).
10. Ensemble selon l’une quelconque des revendications 9 à 10 en combinaison avec la revendication 8, dans laquelle l’arbre de traction (5) est commun aux moyens de traction et l’une des roues menantes (6a, 6e) est fixée à cet arbre de traction (5), l’autre roue menante (6b, 6f) étant fixée à cette roue menante (6a, 6e) par un mécanisme de tension (7) réalisant un ajustement angulaire entre ces roues menantes.
11. Ensemble selon l’une quelconque des revendications 9 à 11 , dans laquelle les roues menantes (6a, 6b, 6e, 6f) présentent un rayon (R1 ) supérieur à celui (R2) des bagues d’entrainement (3a, 3b, 3e, 3f) et forment un secteur angulaire défini par un angle fonction du rayon (R2) des bagues d’entrainement (3a, 3b, 3e, 3f), du rayon (R1) des roues menantes (6a, 6b, 6e, 6f) et d’un angle de rotation maximal prédéfini de l’arbre porteur (2).
12. Ensemble selon l’une quelconque des revendications 9 à 12, dans laquelle chaque roue menante (6a, 6b, 6e, 6f) est équipée d’un moyen de prise pour enrouler l’extrémité menante de l’organe de transmission comportant une borne de tension (6c) s’étendant dans un plan perpendiculaire à l’axe central (2a) de I’arbre porteur (2) lorsque l’organe de transmission est un câble (8a, 8b) et s’étendant parallèlement à l’axe central (2a) de rotation lorsque l’organe de transmission est une courroie (4a, 4b).
13. Ensemble selon la revendication 12, dans laquelle le moyen de prise de chaque roue menante (6a, 6b, 6e, 6f) est positionné le long d’un côté radial (6d) du secteur angulaire et l’extrémité menante de l’organe de transmission est repliée le long de ce côté radial (6d).
14. Ensemble selon l’une quelconque des revendications 1 à 14, dans laquelle l’angle de rotation maximal prédéfini de l’arbre porteur (2) est de 300 degrés.
15. Ensemble selon l’une quelconque des revendications 11 à 13 en combinaison avec la revendication 14, dans laquelle l’arbre de traction (5) commun dispose d’une commande d’activation (5b) qui entraine sa rotation et celle de chaque roue menante (6a, 6b, 6e, 6f).
16. Ensemble selon l’une quelconque des revendications 4 à 15 en combinaison avec la revendication 4, dans laquelle les organes de transmission en bracelet sont dans un matériau choisi parmi les composites et les métaux.
17. Ensemble selon l’une quelconque des revendications 1 à 16, dans laquelle les bagues d’entrainement (3a, 3b, 3e, 3f) et les roues menantes (6a, 6b, 6e, 6f) sont en métal.
18. Procédé de réalisation d’un organe de transmission en bracelet de liaison mécanique en matériau composite selon l’une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que l’organe de transmission est produit par enroulement de couches de fibres maintenues entre deux butées puis imprégnation de drapage de fibres avec une résine hyper élastique.
19. Procédé d’installation de l’ensemble de la liaison d’entrainement (1 ) mécanique en rotation et d’un arbre porteur (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 18, caractérisé en ce qu’il comporte les étapes suivantes :
- positionnement en vis-à-vis d’au moins une bague d’entrainement (3a, 3b, 3e, 3f) et d’au moins une roue menante (6a, 6b, 6e, 6f) sur respectivement l’arbre porteur (2) et l’arbre de traction (5) ;
- verrouillage des bagues d’entrainement (3a, 3b, 3e, 3f) et d’une roue menante (6a, 6e) sur respectivement l’arbre porteur (2) et l’arbre de traction (5) ; 21
- jonction d’un organe de transmission en bracelet à une longueur ajustée au groupement de liaison (1a, 1b, 1c, 1 f) pour chaque bague d’entrainement (3a, 3b, 3e, 3f) positionnée ;
- mise en place de chaque organe de transmission sur la bague d’entrainement (3a, 3b, 3e, 3f) et sur la roue menante (6a, 6b, 6e, 6f) correspondantes, et
- choix du diamètre des bornes de tension (6c) en extrémité des organes de transmission et mise en place puis en tension de chaque organe de transmission sur ces bornes (6c) et les chevilles (3c).
20. Procédé d’installation de l’ensemble de la liaison d’entrainement (1 ) selon la revendication 19, dans lequel les bagues d’entrainement (3a, 3b, 3e, 3f) de deux groupements de liaison (1a, 1 b ; 1c, 1 d) sont installées en décalé sur l’arbre porteur (2).
21. Procédé d’installation de l’ensemble de la liaison d’entrainement (1 ) selon la revendication 20, dans lequel la mise en tension des organes de transmission est réalisée par le mécanisme de tension (7) reliant les roues menantes (6a, 6b, 6e, 6f) de ces deux groupements de liaison (1a, 1b ; 1c, 1 d).
22. Procédé d’installation de l’ensemble de la liaison d’entrainement (1 ) selon l’une quelconque des revendications 19 à 21 , dans lequel le procédé comporte une étape de vérification de l’installation et de la tension des organes de transmission.
23. Procédé d’installation de l’ensemble de la liaison d’entrainement (1 ) selon l’une quelconque des revendications 20 à 22, dans lequel le procédé comporte d’ajustement de la tension des organes de transmission en installant des bornes (6c) de diamètre différent.
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