Brevet FR2137641A1 — publié le 19721229

La présente invention concerne des transducteurs montés dans des leviers de commande ou manches à balais d'engifts aériens ainsi que les manches à balais d'engins aériens fournissant un signal de sortie électrique. 5 Les leviers de commande ou manches à balais d'engins aériens actionnent ordinairement les gouvernes appropriées des engins aériens par l'intermédiaire de dispositifs de liaison mécaniques. Dans la demande de brevet français No. 72-05 302 déposée au 10 nom de la Demanderesse et ayant pour titre "Appareil à capteurs de forces pour commande de direction, notamment pour engin aérien", on décrit un dispositif de commande pour engin aérien, qui fonctionne conjointement avec un volant de commande d'engin aérien de manière à convertir les instructions de tangage et de 15 roulis appliquées par le pilote en des signaux de sortie électrique appropriés pour commander l'attitude de l'engin aérien. Des éléments de flexion élastiques individuels fléchissent en réponse aux instructions de tangage et de roulis. La déviation ou flexion de ces éléments flexibles est détectée et mesurée 20 par un groupe d'éléments montés en porte-à-faux et formant poutres de charges qui actionnent des jauges de contrainte électriques. Les poutres en porte-à-faux sont fixées rigidement sur la colonne de commande par l'une'de leurs extrémités. Les extrémités libres de ces poutres en porte-à-faux sont actionnées par 25 des organes formant étriers qui se déplacent en réponse aux déviations ou flexions des éléments élastiques. Chaque organe formant étrier est réglé de manière à permettre un déplacement initial avant d'entrer en contact avec l'extrémité libre de la poutre en porte-à-faux associée, permettant ainsi d'obtenir une zone 30 morte prédéterminée. Des éléments de butée réglables limitent la déviation ou flexion maximale des éléments élastiques. La zone morte empêche que les déplacements initiaux du volant de commande, tels que ceux provoqués par le poids des mains du pilote, n'affectent les jauges de contrainte. Ces éléments de butée empêchent 35 les jauges de contrainte d'être soumises à des charges excessives. Bien que la description de la demande de brevet français No. 72-05 302 précitée constitue un perfectionnement important, le 72 16451 2 2137641 procédé de montage permet à des forces extérieures, telles que celles déterminées par une accélération de l'engin aérien, d'affecter le signal de sortie. Cet inconvénient est particulièrement apparent pour des engins aériens relativement petits et très 5 maniables. La présente invention utilise le dispositif de détection de flexion de la demande de brevet français No. 72-05 302 précitée mais permet de réaliser un dispositif de montage qui évite les effets des forces déterminées par les accélérations. L'invention est matérialisée dans un transducteur monté 10 dans le levier de commande ou manche à balai d'un engin aérien, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de flexion élastique placé dans un plan normal à l'axe du manche à balai, une poignée montée sur ce manche à balai, un moyeu de montage prévu sur le dispositif de flexion élastique, ce moyeu de montage su-15 bissant une contrainte l'amenant à effectuer un mouvement de nutation autour d'un point de pivotement sous l'effet du dispositif de flexion élastique, un dispositif permettant de monter rigidement la poignée sur le moyeu, un contrepoids suspendu au moyeu de manière à présenter un moment d'inertie égal à celui 20 de la poignée, et un dispositif destiné à fournir un signal électrique indiquant la valeur de la déviation ou flexion du dispositif de flexion élastique. Selon son mode préféré de réalisation, l'invention se présente sous la forme d'un levier de commande ou manche à balai 25 d'un engin aérien, comportant un transducteur qui comprend un dispositif de flexion élastique primaire monté de manière à fournir un point de pivotement virtuel commun aux déviations ou flexions s'effectuant selon les axes à la fois longitudinal et latéral. Le point de pivotement ne permet pas seulement au moyeu 30 du dispositif de flexion de se déplacer sphériquement et sans frottement en réponse à une combinaison quelconque d'instructions de tangage et de roulis, mais permet également au mécanisme d'être équilibré du point de vue poids, de manière à surmonter les forces extérieures déterminées par les accélérations. 35 Un levier de commande ou manche à balai d'engin aérien se lon l'invention va maintenant être décrit, à titre d'exemple, en se référant aux dessins annexés donnés à titre non limitatif et dans lesquels 72 16451 3 2137641 La fig. 1 est une vue extérieure du manche à balai selon 1'invention. La fig. 2 est une représentation schématique montrant un mécanisme capteur associé au manche à balai. 5 La fig. 3 est une vue avec coupe partielle montrant les dé tails intérieurs du manche à balai selon l'invention. Si l'on se réfère maintenant à la fig. l, celle-ci montre un levier de commande ou manche à balai 11 monté sur un boîtier de transducteur 13 par l'intermédiaire d'une bague d'accouple-10 ment 15. Le boîtier de transducteur 13 est à son tour monté le long de l'axe .16 de la colonne de commande 17 de l'engin aérien par l'intermédiaire d'une bague d'accouplement 19. Des signaux d'instructions de tangage sont appliqués à la poignée 11 en déplaçant cette dernière vers la gauche ou la droite selon 15 le plan du dessin pour provoquer respectivement la descente ou la montée de l'engin aérien. Les forces de roulis sont appliquées selon une direction normale au plan du dessin pour amener l'engin aérien à exécuter une manoeuvre de roulis appropriée. Si l'on se réfère maintenant à la fig. 2, celle-ci montre 20 un mécanisme de détection à poutre de charges en porte-à-faux qui est essentiellement le même que celui décrit dans la demande de brevet français No. 72-05 302 déjà citée. En bref, ce mécanisme de détection comprend une poutre de charges en porte-à-faux 21 qui est rendue solidaire d'un or-25 gane 23 par l'intermédiaire de vis de montage 25 et 27. Une jauge de contrainte électrique est montée dans l'embase 29 de la poutre de charges en porte-à-faux 21. Un étrier en forme de U 31 peut être déplacé par rapport à l'organe 23 en réponse à des forces appliquées à la poignée 11 le long d'un 30 axe représenté par la double flèche visible sur la figure. Un montage à vis de réglage 33 et 35 permet d'obtenir un jeu ou une valeur de tolérance prédéterminée entre 1'étrier 31 et une bille de contact 37 qui est logée dans la poutre en porte-à-faux 21. Comme cela est expliqué dans la demande de brevet 35 précitée, la tolérance prévue entre 1'étrier 31 et la poutre en porte-à-faux 21 permet l'existence d'une petite quantité de mouvement avant que la jauge de contrainte n'indique une force appliquée. Ce seuil se présente comme une zone morte qui permet 72 16451 4 2137641 à la jauge de contrainte de fonctionner dans sa région optimale. Si l'on se réfère maintenant à la fig. 3, celle-ci montre le montage des éléments constitutifs prévus dans le levier de commande ou manche à balai et représente le boîtier 13 de 5 l'ensemble transducteur visible sur la fig. 1, une plaque antérieure ayant été enlevée pour montrer les positions des divers éléments constitutifs à l'intérieur du boîtier 13. Un organe d'accouplement fileté 39 s'adapte à la bague d'accouplement 15 visible sur la fig. 1 de manière à rendre la 10 poignée 11 solidaire du boîtier 13 du transducteur. D'une manière similaire, un élément d'accouplement fileté 41 permet la fixation du boîtier 13 sur la colonne de commande 17 de l'engin aérien. Les organes d'accouplement filetés 39 et 41 peuvent éga-15 lement supporter des connecteurs électriques destinés au couplage des signaux provenant de la poignée 11 et appliqués au transducteur ou bien des signaux provenant du transducteur et appliqués à un appareil électrique extérieur. L'organe d'accouplement fileté 39 fait partie d'un mon-20 tage de fixation 43 qui comprend un tronçon de couplage mécanique 45 faisant partie intégrante d'un arbre 47. Cet arbre 47 constitue un dispositif permettant de monter quatre éléments en porte-à-faux ou poutres de charges de roulis 49, 51, 53 et 55, ainsi que quatre poutres de charges de tangage en 25 porte-à-faux 57, 59, 61 et 63. Les embases des poutres de charges de tangage 57, 59, 61 et 63 sont logées derrière deux organes formant étriers de tangage 65 et 67 et les extrémités libres de ces poutres 57, 59, 61 et 63 pénètrent dans les organes formant étriers 65 et 67 comme le montre 3 0 la fig. 3. Les éléments formant embases des poutres de charges et de tangage 57, 59, 61 et 63 sont rendus solidaires de l'arbre 47 qui supporte également un contrepoids 69. La totalité de cet ensemble mobile est supportée par l'intermédiaire d'un dispositif à flexion élastique 71 qui se ter-35 mine par des brides 73 et 75 fixées sur le boîtier 13 par un moyen convenable quelconque, par exemple des vis 77, 79, 81 et 83. Le dispositif à flexion élastique 71 est constitué par 72 16451 5 2137641 deux bras élastiques ou répondant aux sollicitations, 85 et 87, qui présentent une section droite rectangulaire dont la largeur correspond à plusieurs fois l'épaisseur du bras. Ces bras 85 et 87 peuvent être réalisés à partir d'un acier durci ou trempé 5 de manière à ne fléchir ou ne répondre que légèrement aux sollicitations des forces d'instructions prévues. Le dispositif de flexion 71 est placé dans un plan horizontal normal à l'axe 16 du levier de commande ou manche à balai. Lorsqu'aucune force d'instruction n'est appliquée à la poignée, le dispositif de 10 flexion reste à l'état de repos ou à vide et les bras 85 et 87 restent plans. Un moyeu de montage 89 est réalisé de manière à faire partie intégrante des bras élastiques ou répondant aux sollicitations 85 et 87 et supporte l'arbre 47 de manière qu'il soit rigide par rapport au moyeu 89. 15 Une force d'instruction de tangage ou de roulis appliquée à la poignée 11 amène les bras élastiques ou répondant aux sollicitations 85 et 87 à fléchir, de sorte que le moyeu de montage 89 se déplace effectivement selon un mouvement de nu-tation autour d'un point de pivotement virtuel 91. En fait, le 20 moyeu de montage peut se déplacer d'une manière sensiblement sphérique sans frottement du fait que le seul mouvement permis est le mouvement déterminé par la flexion des bras élastiques ou répondant aux sollicitations .85 et 87. Deux organes formant étriers fendus 93 et 95 chevauchent 25 les extrémités libres des poutres de charges et de roulis en porte-à-faux 49, 51, 53 et 55 et portent des vis d'ajustement permettant de régler la plage ou zone morte associée à ces poutres de charge. Les organes formant étriers fendus 93 et 95 sont portés respectivement par les brides 73 et 75. De plus, 30 ces organes formant étriers 93 et 95 supportent respectivement les organes formant étriers de tangage 65 et 67. Par conséquent, tous les organes formant étriers ainsi que le dispositif de flexion élastique sont portés par les brides 73 et 75. Ce montage est préféré du fait qu'il facilite l'as-35 semblage et les réparations de ces éléments tout en permettant d'isoler ces éléments critiques par rapport à toute flexion de la paroi du boîtier 13 qui pourrait se produire. Les diverses jauges de contrainte qui sont montées sur les 72 16451 6 2137641 embases des poutres en porte-à-faux associées fonctionnent en réponse à la déviation ou flexion des poutres toutes les fois que le mouvement de l'arbre 47 est suffisant pour amener une poutre à entrer en contact avec l'organe formant étrier associé. 5 Selon les principes de la demande de brevet français No. 72-05 302 déjà citée, la zone morte fournie par les organes formant étriers fendus permet d'actionner les jauges de contrainte dans leurs régions les plus favorables. Deux organes de butée 97 et 99 limitent le mouvement 10 des parties mobiles du transducteur en limitant le mouvement en arc-de-cercle du contrepoids 69 s'effectuant en réponse à des instructions de tangage. D'une manière similaire, des organes de feutée supplémentaires (non représentés) sont prévus sur la plaque postérieure et la plaque antérieure du boîtier 13 de 15 l'ensemble transducteur de manière à établir le contact soit avec le tronçon de couplage mécanique 45, soit avec le contrepoids 69 lorsqu'un mouvement de roulis maximal prédéterminé apparaît au niveau de la poignée 11. Les divers éléments montés dans l'ensemble formant trans-20 ducteur peuvent être facilement remplacés, lorsque cela est nécessaire, grâce au fait que le montage de ces éléments constitutifs est relativement simple. Le contrepoids 69 est choisi et placé sur l'arbre 47 de manière à fournir par rapport au point de pivotement virtuel 25 91 un moment d'inertie qui soit égal au moment d'inertie de la poignée 11 et de ses éléments de montage par rapport à ce même point de pivotement. Par conséquent, les forces d'accélération déterminées dans la poignée 11 au cours des manoeuvres de l'engin aérien sont équilibrées par les forces d'accélération 30 déterminées dans le contrepoids 69 et dans son système de montage . Les conducteurs électriques provenant des diverses jauges de contrainte peuvent être "sortis" par l'intermédiaire de l'organe d'accouplement fileté inférieur 41 pour être reliés 35 à un appareil d'utilisation extérieur. Le transducteur représenté sur la fig. 3 permet d'obtenir une redondance quadruple à la fois dans les plans de tangage et de roulis. Cependant, il est évident qu'il est possible d'utiliser 72 16451 7 2137641 un autre degré de redondance convenable quelconque. Des modifications peuvent être apportées au mode de réalisation décrit, dans le domaine des équivalences techniques, sans s'écarter de l'invention. 72 16451 8 2137641 REVENDICATIONS 1.- Transducteur monté dans le levier de commande ou manche à balai d'un engin aérien, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de flexion élastique (71) placé dans un plan normal 5 à l'axe du manche à balai, une poignée (11) montée sur ce manche à balai, un moyeu de montage (89) prévu sur le dispositif de flexion élastique (71), ce moyeu de montage (89) subissant une contrainte l'amenant à effectuer un mouvement de nutation autour d'un point de pivotement (91) sous l'effet du dispositif de 10 flexion élastique (71), un dispositif permettant de monter la poignée (11) rigidement sur le moyeu (89), un contrepoids (69) suspendu au moyeu (89) de manière à présenter un moment d'inertie égal à celui de la poignée (11), et un dispositif destiné à fournir un signal électrique indiquant la valeur de la dévia-15 tion ou flexion du dispositif de flexion élastique (71). 2.- Transducteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif permettant de monter la poignée (11) sur le moyeu (89) comprend un organe formant arbre (47) monté à poste fixe sur le moyeu (89), cet organe formant arbre (47) s'étendant 20 au delà du moyeu (89) du côté du dispositif de flexion élastique (71) qui est opposé à la poignée (11), le contrepoids (69) étant monté sur le prolongement de cet organe formant arbre (47). 3.- Transducteur suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est logé dans un boîtier (13) et en ce que le dispositif 25 de flexion (71) comprend des brides de montage (73, 75) permettant de fixer rigidement ce dispositif de flexion (71) à l'intérieur du boîtier (13), le dispositif permettant de monter la poignée (11) étant mobile par rapport à ce boîtier (13) , et des organes de butée (97, 9 9) étant fixés sur les parois du boîtier 30 (13) de manière à limiter le mouvement de nutation du dispositif de flexion (71). 4.- Transducteur suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif destiné à fournir un signal électrique comprend des éléments en porte-à-faux (49, 51, 53, 55, 57, 59, 61 35 63) formant poutres de charges et fixés sur l'organe formant arbre (47), un dispositif destiné à déterminer la flexion de ces organes formant poutres de charges (49, 51, 53, 55, 57, 59, 61, 63) en réponse aux mouvements de nutation de l'organe formant 72 16451 9 2137641 arbre (47) et des dispositifs formant jauges de contrainte vonc-tionnant en réponse aux déviations des organes formant poutres de charges en porte-à-faux (49, 51, 53, 55, 57, 59, 61, 63). 5.- Transducteur suivant la revendication 4, caractérisé en 5 ce que les organes formant poutres de charge en porte-à-faux comprennent plusieurs poutres en porte-à-faux (49, 51, 53, 55, 57, 59, 61, 63), le transducteur comprenant également des organes formant étriers fendus (65, 67, 93, 95) destinés à actionner chaque poutre en porte-à-faux (49, 51, 53, 55, 57, 59, 61, 63), 10 ces organes formant étriers (65, 67, 93, 95) présentant des dimensions destinées à permettre d'obtenir un jeu ou une tolérance spécifiée entre les organes formant étriers et les poutres en porte-à-faux lorsque le dispositif de flexion (71) occupe une position de repos ou à vide. 15 6.- Transducteur suivant la revendication 5, caractérisé en ce que l'ensemble des poutres en porte-à-faux comprend un premier groupe de poutres (57, 59, 61, 63) montées de manière à détecter les mouvements apparaissant en réponse à des forces de tangage appliquées à la poignée (11) et un second groupe de poutres 20 (49, 51, 53, 55) montées de manière à détecter les mouvements apparaissant en réponse à des forces de roulis appliquées à la poignée (11). 7.- Transducteur de forces pour levier de commande ou manche à balai, caractérisé en ce qu'il comprend un boîtier (13) des-25 tiné au transducteur, un dispositif permettant de monter une poignée (11) sur ce transducteur, un dispositif permettant de monter ce transducteur sur une colonne de commande de l'engin aérien, un dispositif de flexion élastique (71) monté dans le boîtier (13), un moyeu de montage central (89) prévu sur le 30 dispositif de flexion (71) et supporté élastiquement par une paire de bras élastiques disposés radialement (85, 87) dont chacun présente une section droite rectangulaire et est situé dans un plan normal à l'axe de la colonne de commande, un arbre (47) rendu solidaire du moyeu de montage (89) et supportant la 35 poignée (11) au-dessus du dispositif de flexion (71), cette poignée (11) pouvant être déplacée librement selon la totalité d'une plage limitée en réponse à des forces de roulis et de tangage appliquées à cette poignée (11), de sorte que le moyeu 72 16451 10 2137641 de montage (89) est amené à subir une déviation ou flexion selon un mouvement sphérique autour d'un point de pivotement virtuel (91), un contrepoids (69), l'arbre (47) s'étendant au-dessous du moyeu de montage (89) et supportant ce contrepoids 5 (69) à une certaine distance au-dessous du point de pivotement (91), de sorte que ce contrepoids (69) fournit un moment d'inertie égal à celui de la poignée (11) par rapport à des axes situés dans ledit plan normal, des organes de butée (97, 99) destinés à limiter la déviation ou flexion du dispositif de 10 flexion élastique (71), et un dispositif de détection électrique destiné à fournir des signaux indiquant la valeur de la déviation ou flexion du dispositif de flexion élastique (71). 8.- Tranducteur suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le dispositif de détection comprend des poutres en 15 porte-à-faux (49, 51, 53, 55, 57, 59, 61, 63),montées de manière à subir une déviation ou flexion en réponse à des mouvements de l'arbre (47) dépassant un seuil prédéterminé, ces poutres en porte-à-faux (49, 51, 53, 55, 57, 59, 61, 63) présentant une élasticité ou réponse aux sollicitations qui est 20 beaucoup plus importante que celle du dispositif de flexion élastique (71), le dispositif de détection électrique comprenant des organes formant jauges de contrainte et montés de manière à fonctionner en réponse aux déviations ou flexions des poutres en porte-à-faux (49, 51, 53, 55, 57, 59, 61, 63).