ENSEMBLE DE TRANSMISSION D'EFFORTS ET ENSEMBLE DE COMMANDE COMPRENANT UN TEL ENSEMBLE |
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申请号 | EP09760227.0 | 申请日 | 2009-10-27 | 公开(公告)号 | EP2349832B1 | 公开(公告)日 | 2013-09-04 |
申请人 | Fly By Wire Systems France; | 发明人 | ROUSSEY, Bastien, Jean, Charles; | ||||
摘要 | |||||||
权利要求 | |||||||
说明书全文 | La présente invention concerne un ensemble de transmission d'efforts utilisé en particulier dans le cadre d'un pilotage d'un aéronef, ainsi qu'un ensemble de commande comprenant un tel ensemble. Un aéronef, tel qu'un hélicoptère ou un avion, comporte généralement un ensemble de commande équipé d'au moins un levier, communément appelé manche. Le pilote manoeuvre le levier pour transmettre des commandes aux organes directionnels de l'aéronef, tels que des pales de voilure. Le levier est relié aux organes directionnels par l'intermédiaire d'au moins un ensemble de transmission d'efforts. Il est connu d'utiliser de tels ensembles de transmission comprenant au moins une boîte à ressort de torsion composée d'un ou plusieurs ressorts de torsion permettant de définir la loi de déplacement en fonction d'un couple de force appliqué par le levier. Une telle loi est linéaire par rapport à la variation de la valeur de l'angle entre une position finale et initiale du levier. Toutefois, le mouvement de rotation du levier est limité par la capacité du ressort à se tordre. Si l'on souhaite avoir une amplitude élevée de variation de l'angle de rotation du levier, il est nécessaire d'augmenter la longueur du ressort de torsion. De manière alternative, il peut être prévu d'augmenter le diamètre du ressort travaillant en torsion. Dans ces deux cas de figure, l'encombrement de la boîte à ressort et, en conséquence, de l'ensemble de transmission est nécessairement augmenté. Le but de la présente invention est de prévoir un ensemble de transmission d'efforts propre à transmettre efficacement un couple généré par un mouvement de rotation du levier, tout en garantissant un encombrement réduit et une précision de transmission satisfaisante de l'ensemble. A cet effet, l'invention a pour objet un ensemble de transmission d'efforts permettant notamment la transmission d'efforts entre un levier et un organe directionnel, tel que défini à la revendication 1. Grâce à l'ensemble selon l'invention, la transmission d'efforts est améliorée, en particulier grâce à la douille à billes, et l'amplitude angulaire du mouvement du levier est optimisée. L'application de l'invention au domaine du pilotage d'un aéronef est alors ainsi remarquable, dans le sens où, avec un encombrement réduit, l'ensemble de transmission garantit une loi de déplacement fiable et précise en fonction d'un couple de force appliqué par ou à un levier. D'autres caractéristiques avantageuses de l'ensemble de transmission conforme à l'invention, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont spécifiées aux revendications dépendantes 2 à 9. La présente invention a également pour objet un ensemble de commande tel que défini à la revendication 10. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en se référant aux dessins sur lesquels :
Les Comme représenté sur la Un premier type de douilles à billes comprend des pistes de billes dites elliptiques. La piste est constituée d'une première portion d'ellipse creusée dans la douille et d'une deuxième portion d'ellipse creusée dans un arbre, le long duquel la douille peut effectuer un mouvement de translation. La deuxième portion est en regard de la première portion par rapport aux billes. Les billes circulent donc le long de la piste entre la douille et l'arbre. Ce type de portion de piste en forme d'ellipse entraîne la présence d'un premier point de contact entre la bille et la douille. De la même manière, il existe un second point de contact entre la même bille et l'arbre. Il est à noter que la douille peut rester fixe, l'arbre effectuant un mouvement de translation par rapport à la douille. Toutefois, ce type de douille présente l'inconvénient d'être peu rigide et peu résistante à l'application de forts couples. Il est alors proposé de faire usage de pistes en forme d'ogive à quatre points de contact. En effet, on est en présence de deux points de contact entre la bille et la douille et de deux points de contact entre la bille et l'arbre. Comme précédemment décrit, la piste comprend deux portions en regard l'une de l'autre, l'une étant creusée dans la douille et l'autre étant creusée dans l'arbre. Le dispositif d'accompagnement d'efforts 3 comprend également un deuxième organe 7 à symétrie de révolution autour de l'axe X-X. L'organe 7 comprend une came 71 munie d'une roue dentée et d'un chemin de came 72 solidaire de la roue et disposée le long de sa périphérie. Comme représenté sur les On a ainsi défini quatre parties de chemin de came, correspondant chacune sensiblement à un quart du chemin intégral. Chaque quart de chemin dispose de deux portions linéaires 721 et 722 de pentes d'inclinaison différentes. On notera que l'inclinaison de la portion de piste 721 est inférieure à l'inclinaison de la portion 722. Par ailleurs, il est à noter que le profil de chacune de ces pentes peut être linéaire, parabolique ou exponentiel. On peut également prévoir de combiner ces différents types de pentes. Le chemin de came 72 comprend également deux foyers de réception 741 et 742 destinés à recevoir respectivement les deux galets de came 621 et 622. De plus, le chemin comprend deux sommets 761 et 762 conçus pour recevoir les galets de came 621 et 622. On peut donc noter que deux portions de chemin 721 successives sont séparées par l'un des deux sommets 761 ou 762 et que deux portions de chemin 722 successives sont séparées par l'un des deux foyers 741 ou 742. De plus, l'ensemble 1 comprend un dispositif de transmission d'efforts 8 comportant un arbre 81 ainsi qu'un support annulaire 82 solidaire d'une première extrémité de l'arbre. L'arbre 81 comprend des rainures 83 permettant le coulissement de la douille à billes 64. Ces rainures sont disposées sur une partie centrale de l'arbre 81. On peut noter que les rainures correspondent à la portion de piste creusée dans l'arbre et en forme de demi-ellipse ou d'ogive. A la première extrémité, l'arbre 81 dispose d'un trou 86 traversant diamétralement l'extrémité de l'arbre. A sa seconde extrémité en direction de l'organe 7, l'arbre 81 comprend des pattes 84 destinées à être reçues dans l'ouverture centrale 21 de la roue dentée 2 et à coopérer avec les rainures. Le dispositif d'accompagnement d'efforts 3 comporte également un organe élastique 9, tel qu'un ressort hélicoïdal, agencé entre le support 61 et le support 82. A titre d'exemple, le ressort 9 peut être simplement interposé entre ces deux supports. Les extrémités 91 et 92 du ressort sont alors tronquées sensiblement transversalement de telle sorte qu'elles épousent la forme des deux supports. Il peut également être prévu de coller chacune des deux extrémités 91 et 92 respectivement sur chacun des supports 82 et 61. L'ensemble 1 comprend, en outre, un roulement à rouleaux cylindriques 12 disposé entre la roue dentée 2 et la came 71. Le roulement 12 est solidaire d'un support 13 adapté pour s'insérer dans la portion renfoncée 22 définie par l'épaulement. L'anneau formant le roulement 12 a une largeur correspondant sensiblement à celle de l'ouverture centrale de la came 71. Le roulement est destiné à recevoir la partie de l'arbre 81 disposée directement à proximité des pattes 84. La présence du roulement 12 permet de s'affranchir de frottement lors de mouvements de rotation relatifs entre les organes 7 et 8. Le dispositif de support 5 comprend un cylindre 51 comportant une ouverture diamétrale 52. Cette ouverture se situe en face de l'ouverture diamétrale 86 disposée à l'extrémité de l'arbre 81, une fois l'ensemble 1 monté. Un fusible 54, faisant office de clavette, peut être reçu par les deux ouvertures 52 et 86, afin de solidariser l'arbre 81 avec le dispositif 5. Par ailleurs, l'ensemble 1 comprend un roulement à billes 16 en entrée disposé autour du cylindre 51 du dispositif de support 5 de l'arbre cannelé 4. Il comprend également un roulement à billes 18 en sortie jouxtant la roue dentée 2. La présence de ces deux roulements à billes permet d'obtenir un degré de liberté de l'ensemble 1 par rapport à un carter non représenté visant à supporter l'ensemble. En fonctionnement, après actionnement du levier non représenté, un mouvement en rotation peut être initié par l'organe 7 dans le cadre d'un premier mode de fonctionnement de l'ensemble 1. Le mouvement de la came 71 peut être enclenché par un moteur indexé, non représenté sur les figures. Par ailleurs, en indexant le moteur dans une position dite « zéro » lorsque le levier est dans une position centrale, on peut choisir de définir ainsi le positionnement de référence dit « zéro » du levier. Dans un premier temps, la came 71 est dans une position d'équilibre. Les deux galets 621 et 622 sont disposés respectivement dans les foyers de réception 741 et 742. Cette position d'équilibre définit donc une référence pour un couple nul. En effet, pour une variation d'angle effectuée par le levier égale à zéro, le couple de sortie appliqué en retour sur le levier en sortie est nul. De plus, le ressort étant peu contraint dans cette position, un jeu concernant le mouvement des galets est très faible voire nul. En pratique, l'ensemble de transmission est préférentiellement conçu avec une certaine valeur de précharge axiale. Cette précharge supprime naturellement tout jeu angulaire autour de la position de stabilité, contrairement, entre autres, aux dispositifs à ressorts de torsion préchargés classiquement employés et montrés, par exemple, dans Comme représenté sur la Ce mouvement de rotation de la came 71 entraîne un mouvement en translation du poussoir 6, et en particulier, des deux supports 61 et 63, de la douille à billes 64 et des galets de came 621 et 622 dans le sens des flèches F2, à savoir selon la direction définie par l'axe X-X. En effet, les galets de came 621 et 622, se trouvant en position initiale dans les foyers de réception 741 et 742, sont à présent disposés sur le chemin de came 72 sur lequel ils sont en appui sur toute sa largeur. Les deux galets ont donc effectué une simple translation dans le sens des flèches F2. La translation du poussoir 6 s'effectue le long de l'arbre 81 par l'intermédiaire de la douille à billes 64 qui est guidée dans les rainures 83 de l'arbre. La présence de la douille à billes permet d'obtenir une meilleure transmission des efforts avec une friction très limitée. A cet égard, l'ensemble 1 peut être assimilé à un dispositif mécanique produisant une loi d'efforts angulaire avec hystérésis de friction faible, toutes les pièces en mouvement étant montées sur des éléments roulants. L'utilisation de douilles à billes dont les pistes sont en forme d'ogive à quatre points de contact permet d'éviter tout risque de coincement et donc toute usure prématurée. En particulier, ces douilles à billes avec pistes en ogive permettent la transmission de couples significatifs entre arbre et douille, tout en permettant des mouvements axiaux. Le poussoir 6 est donc entraîné dans le même mouvement de translation, à savoir dans le sens des flèches F2. L'extrémité 92 du ressort solidaire du support 61 se déplace également dans le sens des flèches F2. La deuxième extrémité 91 du ressort 9 étant solidaire du support 82 qui est fixe, le ressort se trouve donc comprimé. On peut noter que la longueur L0 du ressort 9 dans la position initiale, représentée sur la Si la rotation de la came 71 dans le sens de la flèche F1 continue, le chemin de came 72 poursuit sa rotation de telle manière que les galets de came 621 et 622 se trouvent respectivement sur les deux sommets 761 et 762 du chemin. La distance parcourue par chacun des galets de came dans le sens des flèches F2 est alors maximale. Le ressort 9 a poursuivi sa compression : il a à présent une longueur L2 inférieure respectivement aux longueurs L0 et L1. Il est à noter que l'inclinaison des deux portions de chemin de came 721 et 722 a un effet direct sur la vitesse d'exécution du mouvement de rotation. On peut en effet jouer sur cette inclinaison pour obtenir un couple de rappel progressif. A titre d'exemple, lorsque le pilote lâche le levier, le ressort 9 tend à retrouver sa position initiale d'équilibre, représentée à la Il est à noter que l'ensemble 1 permet également de définir un positionnement de référence décalé par rapport à la position dite « zéro ». En effet, on peut définir une position initiale différente des foyers de came 741 et 742, en déphasant initialement, par exemple, la came 71 par rapport au carter non représenté. De plus, cette fonctionnalité peut être aussi assurée de manière automatique. Dans ce cas de figure, la fonction d'autopilotage déplace automatiquement le point d'ancrage défini par la position initiale des foyers de galets 741 et 742. La Demanderesse a noté qu'un ensemble de l'état de l'art utilisant un ressort de torsion autorise une amplitude angulaire maximum de 80°, à savoir entre -40° et +40°. La présente invention peut auto riser une amplitude angulaire proche de 160°, à savoir entre -80° et +80°. En eff et, le ressort travaillant en compression ne limite en rien cette amplitude et la gestion du couple de rappel est améliorée. Il peut être prévu un deuxième mode de fonctionnement de l'ensemble 1. L'arbre 81 peut être à son tour mobile et effectuer ainsi une rotation dans le sens de la flèche F1, tandis que la came 71 reste fixe. Dans ce mode de fonctionnement, l'arbre 81 est dit menant. Il est à noter que la roue 2 est également mobile. La rotation de l'arbre 81 entraîne la rotation du poussoir 6. Les galets 621 et 622 solidaires de cet organe commencent à tourner et effectuent ainsi l'ascension le long du chemin 72. Les galets effectuent un mouvement de rotation dans le sens de la flèche F1 conjugué à un mouvement de translation dans le sens des flèches F2. La compression du ressort 9 dans ce mode de fonctionnement est comparable à la compression du ressort décrite dans le cadre du premier mode de fonctionnement. De plus, on peut noter que l'ensemble de transmission 1 et les ensembles associés non représentés, tels que l'ensemble de commande, sont soumis à une probabilité de grippage faible mais non nulle. Lors d'un tel évènement, le pilote est amené à exercer une force importante sur le manche afin de casser le fusible 54. Il peut alors continuer à piloter l'aéronef. En revanche, il ne dispose plus notamment de la même précision et du même confort de pilotage. En d'autres termes, le couple de rappel exercé en retour sur le manche ne s'effectuant plus, le pilote perd en sensation. |