Brevet FR2460470A1 — publié le 19810123

La présente invention concerne un perfectionnement à un frein centrifuge pour les gyroscopes suspendus à la Cardan, et, en particulier, mais non limitativement, pour les horizons gy- roscopiques et les gyroscopes directionnels servant à indiquer la position d'un avion autour de ses axes de roulis, de tangage et de cap. On sait que, lorsque le rotor du gyroscope tourne à sa vitesse de régime, le couple moteur qui assure sa rotation est égal au couple résistant provoqué par les paliers et par la ré- sistance de l'air. Le gyroscope possède alors les propriétés remarquables qui justifient son emploi, en particulier l'axe du rotor garde une orientation fixe dans l'espace. Si le couple mo- teur vient à diminuer ou à disparaître, soit involontairement en cas de panne de l'alimentation, soit volontairement quand on veut arrêter l'instrument, le rotor continue à tourner sur sa lancée en décélérant par suite de l'action du couple résistant indiqué ci-dessus. Si l'axe du rotor n'est pas perpendiculaire à l'axe extérieur de la suspension de Cardan, ce couple résistant a une composante suivant l'axe extérieur de la suspension dont l'ac- tion sur le rotor se manifeste par une précession, c'est-à-dire par une rotation autour de l'axe intérieur de la suspension qui tend à rapprocher l'axe du rotor de l'axe extérieur de la sus- pension. Ce mouvement s'amorce dans le sens de l'écart initial, il est très lent mais sa vitesse va en augmentant. Etant donné l'existence de couples de frottement autour des axes de la sus- pension, ce mouvement ne s'amorce pratiquement que si l'axe du rotor se trouve écarté suffisamment de la perpendiculaire à l'axe extérieur de la suspension. Lorsque ce phénomène se produit, l'axe du rotor peut venir s'aligner avec l'axe extérieur de la suspension, à moins qu'une butée, généralement prévue sur l'anneau intérieur de la suspension, n'arrête au préalable ledit mouvement en venant en contact avec l'anneau extérieur de la suspension. Dans les deux cas, le mouvement de précession s'arrête et un autre phénomène se manifeste: le rotor (dans l'hypothèse o il tourne encore) tend à entraîner en rotation tout l'équipage gyroscopique autour de son axe extérieur de suspension, avec une vitesse qui va en accélérant. Il en résulte des efforts centrifuges qui peuvent entraîner des détériorations de l'instrument. On connaît des dispositifs conçus pour empêcher ces effets malencontreux. Ils consistent essentiellement à provo- quer, lorsque l'alimentation de l'instrument est coupée, volon- tairement ou non, l'apparition d'une butée ou d'un frein qui limite les rotations autour de l'axe extérieur de la suspension. Ces dispositions présentent l'inconvénient de-limiter du même coup les possibilités de contrôle des évolutions du véhicule par le gyroscope alors que ce dernier, continuant à tourner sur sa lancée, peut être encore utilisé pendant un temps assez long, dans les horizons gyroscopiques avec érecteurs mécaniques à billes ou à pendules par exemple. Un frein centrifuge pour gyroscope suspendu à la Cardan qui d'une part, supprime cet inconvénient du blocage ou du freinage de l'anneau extérieur de ladite suspension lorsque l'alimentation du gyroscope est interrompue, tant que le gyros- cope tourne à une vitesse suffisante pour permettre le contrôle des évolutions du support du gyroscope, et dans lequel d'autre part, l'action de freinage est indépendante de l'accélération d'ensemble engendrée dans le support du gyroscope au cours des évolutions que ce dernier doit contrôler, ledit frein centri- fuge fonctionnant aussi bien dans le cas o une butée est pré- vue pour limiter le déplacement relatif des deux anneaux de sus- pension que dans le cas o une telle butée ne l'est pas, a été décrit dans le brevet français n0 1.403.736 de Monsieur Pierre CHOMBARD. Ce brevet décrit un frein centrifuge pour gyroscope suspendu à la Cardan, comportant au moins deux masselottes uni- formément réparties sur une face de l'anneau extérieur de sus- pension, le long d'une circonférence dont le centre se trouve sur l'axe extérieur de la suspension, chacune d'elles étant liée à l'anneau extérieur de la suspension et mobile dans un plan perpendiculaire à l'axe extérieur de ladite suspension, de façon à pouvoir venir frotter sur une partie intérieure cylin- drique du bottier et exercer ainsi une action de freinage de la rotation de l'ensemble du gyroscope et de sa suspension autour de l'axe extérieur de cette dernière; Au moins un ressort de rappel lié aux masselottes; Au moins une butée limitant la course des masselottes vers l'intérieur du bottier; Et un dispositif de compensation entre lesdites mas- selottes pour que les forces d'inertie qui peuvent y être en- gendrées par l'accélération d'ensemble du support au cours de ses évolutions propres, évolutions que le gyroscope a pour but de contrôler s'annulent entre-elles. Toutes les masselottes étant immobilisées en position de repos par la ou les butées tant que la tension exercée par le ou les ressorts sur lesdites masselottes est supérieure aux forces centrifuges qui y sont engendrées par la rotation de l'an- neau extérieur de la suspension autour de l'axe extérieur de cette dernière, et exerçant une action de freinage de ladite rotation à partir du moment o sa vitesse angulaire dépasse une valeur réglable prédéterminée. La présente invention a pour objet, une simplifica- tion technique de réalisation du frein centrifuge, tel que décrit dans le brevet CHOMBARD n0 1.403.736, en vue d'obtenir le même résultat par une conception différente, ce qui ne constitue pas une chose évidente. Selon le présent perfectionnement, la structure et le montage des masselottes sont modifiés de sorte que, deux masse- lottes identiques en forme de C sont montées en opposition, de façon à s'articuler autour de deux axes disposés symétriquement par rapport à l'axe extérieur de la suspension de l'équipage gyroscopique, et liées entre-elles par contact permanent de l'une sur l'autre ce qui a pour effet d'assurer leur déplacement conjugué sans nécessiter l'intervention d'une pièce intermédiai- re. En effet, le frein centrifuge, selon la présente invention, ne comporte plus, que deux masselottes identiques qui s'articulent l'une par rapport à l'autre, sans pièce de liaison intermédiaire. Ce frein centrifuge présente l'avantage d'une plus grande simplicité de réalisation. La suppression de cette pièce intermédiaire et la simplification de réalisation de l'ensemble apportent un résul- tat industriel qui trouve son application dans tous les gyros- copes suspendus à la Cardan. Les caractéristiques et avantages de l'invention ap- paraitront au cours de la description qui va suivre, à partir des dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif. La figure 1 est une vue en perspective du système de frein selon l'invention. 4 2460470 Les figures 2 et 3 sont une vue de face du système de frein précité, respectivement en position de repos (fig.2) et en position de travail (fig.3). On peut voir sur ces figures un anneau extérieur 1, partiellement représenté, servant de support au frein centrifu- ge. Lequel frein centrifuge est constitué par deux masselottes 2, rappelant la forme d'un C, strictement identiques, placées en opposition, articulées chacune autour d'un axe cylindrique 6, solidaires dudit anneau, formant l'axe d'articulation. Ces masselottes en formes de C peuvent conventionnellement être sé- parées en trois parties distinctes: la partie centrale consti- tuant le corps prolongé à une extrémité par une lèvre inférieu- re et à l'autre par une lèvre supérieure. Par construction, ces masselottes sont en contact de façon permanente et constituent un montage articulé circulaire parfaitement symétrique à déplacement conjugué: le déplacement de l'une entraîne obligatoirement le déplacement de l'autre. On voit que le corps de la masselotte présente un épaulement 12 sur lequel vient en contact, en permanence, l'ex- trêmité 14 de la lèvre supérieure de la masselotte opposée; pendant que la lèvre inférieure de la première masselotte vient se prolonger sous ladite lèvre supérieure de la seconde. Par ailleurs, un bossage 5 prévu sur chaque masselot- te est destiné à prendre appui avec frottement sur le bâti fixe de l'instrument, lors du déplacement angulaire des masselottes sous l'effet de la rotation autour de l'axe extérieur XX' de suspension de l'équipage gyroscopique. Au moins un ressort de rappel 7 relie le corps de l'une des masselottes à l'extrêmité de la lèvre inférieure de la masselotte montée en opposition. La tension initiale du ressort fixe la vitesse angu- laire pour laquelle les bossages 5 entrent en contact avec le bâti, provoque l'apparition du couple de frottement destiné à limiter la vitesse de rotation de l'équipage gyroscopique. Cette vitesse limite est atteinte quand le couple de frottement, proportionnel à la force centrifuge s'exerçant sur les masselottes, est égal au couple d'entraînement. Une butée interne unique 8 sert d'appui au système en position de repos. 9 et 10 sont deux trous constituant les points d'ancrage des extrémités du ressort 7. Il résulte de ce montage que le déplacement angulaire de l'une des masselottes entraîne obligatoirement l'autre masse- lotte en un déplacement angulaire équivalent par glissement con- jugué résultant de la disposition symétrique des axes d'articu- lation 6 desdites masselottes par rapport à l'axe XX' précité. Les figures 2 et 3 du système de frein respectivement en position de repos et en position de travail illustrent bien son mode de fonctionnement. La conjugaison du mouvement des masselottes rend cet ensemble sensible aux seules accélérations centrifuges autour de l'axe XX' laissant toute liberté à l'équipage gyroscopique lors des diverses accélérations rencontrées au cours du vol. La figure 1 en perspective montre un flasque 16. Ce flasque sert simplement à maintenir les deux masselottes dans leur plan. Des circlips 15 maintiennent le flasque en position. REVENDICATION Frein centrifuge pour gyroscope suspendu à la Cardan dans un boîtier fixé sur un support mobile, l'anneau intérieur de la suspension pouvant comporter une butée pour limiter les dé- placements relatifs à l'axe du rotor et de l'axe extérieur de la suspension, et comportant au moins deux masselottes unifor- mément réparties sur une face de l'anneau extérieur de suspen- sion, le long d'une circonférence dont le centre se trouve sur l'axe extérieur de ladite suspension, de façon à pouvoir venir frotter sur une partie intérieure cylindrique du boîtier et exercer ainsi une action de freinage de la rotation de l'ensem- ble du gyroscope et de sa suspension autour de l'axe extérieur de cette dernière; au moins, un ressort de rappel lié aux masselottes, au moins, une butée limitant la course des masse- lottes vers l'intérieur du boîtier; toutes les masselottes étant immobilisées en position de repos sur la butée tant que la force exercée par le ou les ressorts sur lesdites masselottes est supérieure aux forces centrifuges engendrées par la rotation de l'anneau extérieur de la suspension autour de l'axe extérieur de cette dernière, et exerçant une action de freinage de ladite rotation à partir du moment o sa vitesse angulaire dépasse une valeur réglable prédéterminée; caractérisé en-ce que, la struc- ture et le montage des masselottes sont modifiés de sorte que, la compensation des forces d'inertie engendrées par les accélé- rations d'ensemble du support au cours de ses évolutions pro- pres est engendrée par un contact permanent d'une masselotte sur l'autre par simple construction, sans nécessiter de pièce intermédiaire pour leur liaison; le frein centrifuge modifié comprend: deux masselottes identiques en forme de C, montées en opposition sur deux axes cylindriques d'articulation 6 dia- métralement opposés, disposés symétriquement autour de l'axe extérieur de suspension XX'; chacune desdites masselottes, s'articule librement et comprend une partie centrale se prolon- geant par deux lèvres: une lèvre supérieure et une lèvre infé- rieure; un épaulement 12 est prévu sur la partie centrale,du côté de la lèvre inférieure, constituant par construction un appui permanent à l'extrêmité 14 de la lèvre supérieure de l'au- 7 2460470 tre masselotte; ce qui a pour effet que tout déplacement an- gulaire de l'une des masselottes entraine obligatoirement l'autre en un déplacement angulaire équivalent par glissement conjugué; une butée interne 8 sert d'appui aux masselottes, en position de repos, par l'action d'au moins un ressort de rappel 7, pendant que, en position de travail, de façon con- nue en soi, les bossages 5 des masselottes prennent appui avec frottement sur le bâti fixe de l'instrument lors du déplacement des masselottes sous l'effet de la rotation de l'équipage gyroscopique.