Brevet FR2463948A1 — publié le 19810227

La présente invention se rapporte à un mécanisme de transfert linéaire de la commande entre le mode automatique et le mode manuel pour un servo-actionneur hydraulique et elle concerne plus particulièrement un dispositif destiné à transférer linéairement la commande entre la commande automatique ("fly by wire" c'est-à-dire le pilotage par fil) et la commande manuelle. Les mécanismes de commande hydrauliques comprennent normalement un distributeur principal qui sert à régler l'écoulement d'un fluide d'une source à un actionneur par l'intermédiaire de l'un ou l'autre de deux orifices et de l'actionneur à la source par un conduit de retour. La position de l'actionneur est renvoyée en réaction au distributeur principal par l'intermédiaire d'une trimonerie de réaction de l'actionneur, pour fournir l'information de commande voulue. Dans les installations de commande hydraulique utilisées pour le pilotage des avions ou autres véhicules, on prévoit normalement un mécanisme de commande manuelle et un mécanisme de commande automatique pour commander la position du distributeur. De cette façon, la position du distributeur principal qui commande l'écoulement du fluide à travers le distributeur et, finalement, la pos-ition de la charge reliée à l'actionneur est commandée par la commande automatique et par la commande manuelle et également par une réaction de l'actionneur. Au moyen de divers dispositifs de la technique antérieure, on a cherché à transférer sans à coups la commande du mode automatique au mode manuel. Toutefois, ces dispositifs de la technique antérieure comprennent des trimoneries et joints compliqués et le passage du mode manuel au mode automatique ou inversement comporte une bande morte. Le jeu et le frottement qui se manifestent dans le passage de l'un à l'autre de ces deux modes dans les dispositifs antérieurs rendaient donc ce passage relativement délicat. A la connaissance de la demanderesse, les meilleurs dispositifs de la technique antérieure sont décrits dans les brevets des Etats Unis d'Amérique nO 1 199 036, 1 119 324, 3 093 121 et 3 726 186. Le dispositif suivant l'invention effectue linéairement le transfert de l'autorité entre la commande manuelle et la commande automatique et il ne comporte pas de bande morte entre les deux domaines de la commande. Pour obtenir ce résultat l'invention a pour objet un mécanisme de sélection dordres-comportant un support qui porte lui-même deux tourillons alignés sur le même axe et montés sur les deux faces opposées du support, l'un des tourillons coopérant avec la commande manuelle tandis que le deuxième tourillon coopère avec la commande automatique. Le premier tourillon circule dans une coulisse ménagée dans un bras de commande appartenant au mécanisme de commande manuelle et le deuxième tourillon circule dans une coulisse ménagée dans le bras de commande du mécanisme de commande automatique.Les deux coulisses sont disposées l'une par rapport à l'autre de telle manière que le mouvement du support du sélecteur de commande et le mouvement correspondant des deux tourillons dans les coulisses correspondantes déterminent un transfert linéaire de la commande de l'ensemble du dispositif hydraulique entre le mécanisme de commande manuelle et le mécanisme de commande automatique. Le transfert linéaire entre le mécanisme de commande automatique et le mécanisme de commande manuelle permet au pilote utilisant cette installation de la mettre soit totalement sous les ordres du mécanisme de commande manuelle soit totalement sous les ordres du mécanisme de commande automatique, ou encore de déplacer linéairement le point de travail entre 0 et 100% de commande manuelle et entre 100% et 0% de commande automatique. Suivant l'invention, on obtient ce résultat en utilisant un mécanisme qui est extrêmement simple comparativement aux dispositifs de la technique an térieure qui étaient utilisés dans des applications analogues. En outre, l'invention élimine le jeu et réduit considérablement le frottement dans le transfert de la commande entre le mode manuel et le mode automatique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple, - la Fig. 1 est une vue en perspective éclatée du mécanisme de commande automatique et manuelle suivant l'invention appliqué à la commande d'un servo-actionneur hydraulique - la Fig. 2 est une vue du mécanisme sélecteur d'ordres suivant l'invention - les Fig. 3A, 3B et 3C sont des coupes prises suivant la ligne 3-3 de la Fig. 2 et qui montrent respectivement l'installation sous commande automatique, sur la Fig. 3A, partiellement sous commande manuelle et partiellement sous commande automatique sur la Fig. 3B et totalement sous commande manuelle sur la Fig. 3C les Fig. 4A, 4B et 4C sont des coupes prises suivant la ligne 4-4 de la Fig. 2, la Fig. 4A montrant l'installation totalement sous commande automatique ; la Fig. 4B montrant l'installation partiellement sous commande et partiellement sous commande automatique et la Fig. 4C montrant l'installation sous commande entièrement manuelle. Un mécanisme de transfert linéaire de la commande construit conformément à l'invention est représenté schématiquement sur la Fig. 1. Ainsi qu'on l'a indiqué sur cette Fig. un mécanisme sélecteur d'ordres 7 peut être positionné pour placer un sélecteur 13 dans une position telle que le distributeur principal 14 reçoie uniquement ses informations d'ordres de l'organe d'entrée 5 manoeuvré par le pilote (commande manuelle ou pilotage manuel) ou uniquement du dispositif de pilotage automatique 6 (pilotage par fil). Naturellement, le sélecteur 13 peut être placé dans une position intermédiaire entre ces positions extrêmes pour commander les gouvernes en partie au moyen des entrées constituées par les manoeuvres du pilote et en partie au moyen de l'entrée représentée par le pilotage automatique. Une caractéristique importante de l'invention consiste dans le passage progressif et linéaire de l'un à l'autre des modes, manuel et automatique, qu'il est possible d'obtenir avec un mécanisme unique. Ainsi qu'on l'a représenté sur la Fig. 1, le mécanisme servant à transférer entre la commande manuelle et la commande automatique, la commande d'un actionneur tel que, par exemple un actionneur de commande principale hydraulique 10 qui comprend un distributeur principal 14 comportant luimême un corps 36 et une tige 33 comprend un moyen de commande 11 représentant l'entrée manuelle et un moyen de commande 12 représentant l'entrée automatique. Un sélecteur 13 est couplé au moyen de commande manuelle 11 et au moyen de commande automatique 12 et peut se déplacer de manière à assurer un passage linéaire de la commande de l'actionneur 10 entre le moyen de commande manuelle 11 et le moyen de commande automatique 12 à l'aide d'un mécanisme de sélection d'ordres. Le sélecteur 13 comprend des moyens du type tourillon tels que les tourillons 16 et 17 alignés sur un même axe, qui sont de forme cylindrique et montés sur deux côtés opposés d'un élément porteur rigide 18. Le tourillon 16 coopère avec le moyen de commande manuelle 11 et le tourillon 17 coopère avec le moyen de commande automatique 12. Un signal de sélection des ordres, qui est émis par le mécanisme 7 de sélection des ordres et appliqué à la tringle 21 transmis par l'intermédiaire d'une biellette 22 à une manivelle 23. I1 convient de remarquer que la manivelle 23 est montée de manière à ne pouvoir décrire aucun autre mouvement que les mouvements de rotation. Lorsque la manivelle 23 tourne en réponse au signal de sélection des ordres, le support 18, qui est articulé sur la manivelle 23, se déplace sous cette rotation, en plaçant les tourillons 16 et 17 dans la position désirée. te moyen de commande manuelle 11 comprend un arbre manivelle 28 qui tourne autour d'un axe 28' et comprend des bras 26 et 27, lesquels partent de l'arbre manivelle 28 l'un en sens inverse de l'autre. Le bras 27 est couplé à l'entrée manuelle 5, ainsi qu'on l'a indique par la ligne en traits interrompus 27' de sorte qu'il reçoit des signaux d'entrée de cette entrée manuelle. Le bras 24 présente une coulisse 26 qui reçoit le tourillon 16. Lorsque le bras 27 se déplace en réponse aux signaux d'entrée manuelle émis par le dispositif d'entrée 5, le bras 24 tourne en conséquence. Le mouvement du bras 24 peut tendre ou ne pas tendre à déplacer le tourillon 16, suivant la position du tourillon dans la coulisse. Par exemple, si le tourillon se trouve sur l'axe 28', il reste fixe pendant que le bras 24 tourne autour de cet axe 28'. Au contraire, si le tourillon 16 est placé à l'extrémité opposée de la coulisse 26, il reçoit une force qui lui est transmise par le bras 24 ainsi qu'on le décrira plus complètement dans la suite. Le moyen de commande 12 de l'entrée automatique comprend un bras rigide 29 qui présente une coulisse 31 adaptée pour recevoir le tourillon 17. A l'une de ses extrémités, le bras rigide 29 est couplé par l'intermédiaire d'un joint à rotule 32' à une tringle 32 qui est à son tour accouplée au dispositif 6 de commande de vol ou de pilotage automatique, ainsi qu'on l'a indiqué par la ligne interrompue 30. A son extrémité opposée, le bras 29 est couplé par une articulation 34 à la tige de piston 33 du distributeur principal 14. De cette façon, lorsque des signaux de commande d'entrée sont engendrés par le dispositif 6 de commande de tol automatique, le bras 29 tourne autour du tourillon 17 en réponse à ces signaux d'entrée.Suivant la position occupée par le tourillon 17 dans la coulisse 31, le signaux émis par l'installation 6 de commande automatique du vol excerceront sur le distributeur principal 14 une influence de commande comprise entre 0 et 100%. L'installation comprend un mécanisme de réaction classiaue, bien connu dans la technique et comportant un élément de réaction 35 qui est couplé par l'intermédiaire d'une tringlerie de réaction appropriée 37 au corps 36 du distributeur de commande principale 14 pour transmettre un mouvement de réaction au mécanisme de commande d'une façon bien connue. Sur la Fig. 1, le sélecteur 13 est représenté dans une position dans laquelle le support 18 place le tourillon 16 à l'extrémité supérieure de la coulisse 26, ainsi qu'on l'a représenté sur les Fig. 1,2,3A et 4A. Dans ces circonstances, un signal de commande d'entrée manuelle fourni par l'entrée 5 qui est à la disposition du pilote, fait tourner le bras 24 autour de l'axe géométrique du tourillon 16 sans faire tourner le support rigide 18. Le signal d'entrée manuelle n'est donc pas transmis au distributeur 14 et l'actionneur est entièrement sous commande automatique. Le tourillon 17 se trouve à l'extrémité supérieure de la coulisse 31, comme on l'a représenté sur la Fig. 4A et le bras 29 tourne donc autour du tourillon 17 en réponse à un signal d'entrée appliqué au moyen de commande à l'entrée automatique par le dispositif 6 de commande de vol automatique.Ce signal est transmis par la tringle 32 et fait tourner le bras 29 autour du tourillon 17 de manière que la tige 33 déplace un piston à l'intérieur du distributeur principal 14 pour commander l'actionneur hydraulique 10. Ainsi qu'il sera évident pour l'homme de l'art, le distributeur principal assure la commande de l'actionneur 10 par l'intermédiaire de la circulation d'un fluide sous pression fourni par une source (non représentée) entre le distributeur 14 et l'actionneur 10, ainsi qu'on l'a indiqué par la ligne 39. La commande peut être transférée du mode automatique au mode manuel et inversement par le déplacement des tourillons 16 et 17 entre l'extrémité supérieure et l'extrémité infé rieure de leurs coulisses 26 et 31 respectivement. Le mouvement des tourillons 16 et 17 peut être obtenu en déplaçant la biellette 22 et la manivelle 23 pour entraîner le support 18 sur lequel sont montés les tourillons 16 et 17. Dans la position représentée sur les Fig. 3B et 4B, le mécanisme sélecteur d'ordres 13 est placé dans une position telle que les tourillons 16 et 17 soient placés dans une position intermédiaire entre la limite supérieure et la limite inférieure de leurs coulisses respectives 26 et 31. Dans ces circonstances, le signal de commande d'entrée manuelle appliqué au bras 27 fait tourner la manivelle 28 pour faire tourner le bras 24 et faire tourner le support 18 du sélecteur 13, ce support transmettant à son tour une force à la tige 33 du distributeur 14. L'actionneur principal hydraulique 10 est donc alors partiellement commandé par le moyen de commande d'entrée manuelle. Simultanément, le moyen de commande d'entrée automatique 12 applique un signal de commande à la tringle 32 pour faire tourner le bras 29 autour du tourillon 17 de façon à appliquer également une force, par l'intermédiaire de l'articulation 34, à la tige 33 pour commander le piston contenu dans le distributeur principal 14 et commander ainsi la position de l'actionneur 10. L'actionneur 10 est donc partiellement commandé par le moyen de commande à entrée manuelle 11 et par le moyen de commande à entrée automatique 12. Pour faire en sorte que l'actionneur 10 puisse être entièrement commandé par le moyen de commande à entrée manuelle 11, on déplace le support 18 de sélection des ordres de telle manière que les tourillons 16 et 17 se trouvent dans la partie inférieure de leurs coulisses respectives 26 et 31, ainsi qu'on l'a représenté sur les Fig. 3C et 4C. Dans ces circonstances, un signal de commande d'entrée manuelle transmis de l'entrée 5 au bras 27 fait tourner la manivelle 28, ce qui fait tourner le bras 24 et fait tourner le support 18 du mécanisme de sélection 13. Ceci a pour effet que le bras 20 déplace la tige 33 couplée au piston du distributeur de commande principal 14 de manière que la commande soit entièrement assurée par le moyen de commande à à entrée manuelle.Le fait que le tourillon 17 se trouve au bas de la coulisse 31 empêche qu'un mouvement quelconque de la tringle 32 ne commande le mouvement de la tige 33, en mettant ainsi entièrement hors d'action la commande automatique 12. La commande de l'actionneur hydraulique 10 peut donc être transférée entre la commande à entrée manuelle 11 et la commande 12 à entrée automatique par déplacement du mécanisme sélecteur d'ordres 13, déplacement déterminant celui du support 18 qui fait partie du mécanisme de sélecteur d'ordres 13 d'une distance prédéterminée entre les limites supérieures des coulisses 26 et 31 et les limites inférieures de ces deux coulisses, pour transférer la commande linéairement entre la commande 11 à entrée manuelle et la commande 12 à entrée automatique.Le positionnement du support 18 du mécanisme sélecteur d'ordres 13 transfère la commande linéairement entre le mode automatique à 100% et manuel à 0%, dans lequel les tourillons 16 et 17 se trouvent à la partie supérieure de leurs coulisses respectives 26 et 31 et le mode automatique à 0% et manuel à 100% lorsque les tourillons 16 et 17 se trouvent dans la partie inférieure de leurs coulisses respectives 26 et 31. Le transfert de la commande est linéaire relativement aux déplacements des tourillons dans leurs coulisses respectives. En effet, le passage du tourillon 16 de ltex- trémité supérieure de la coulisse 26 à l'extrémité infé rieure de cette coulisse provoque un accroissement de l'effet de la commande manuelle entre 0% et 100%, qui est une fonction linéaire du déplacement du tourillon 16 dans la coulisse 26. De même, le déplacement du tourillon 17 entre l'extrémité supérieure de la coulisse 31 et l'extrémité inférieure de cette coulisse provoque simultanément une diminution de l'effet de la commande automatique, de 100% à 0%, qui est une fonction linéaire du déplacement du tourillon 17 dans la coulisse 31. I1 est donc visible qu'en effectuant le transfert de la commande du mouvement du sélecteur de façon linéaire, le dispositif suivant l'invention permet d'obtenir un transfert dépourvu de bande morte. REVENDICATIONS 1. Mécanisme pour transférer la commande d'un actionneur entre le mode manuel et le mode automatique, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de commande à entrée manuelle servant à fournir à l'actionneur un signal de commande à entrée manuelle ; des moyens de commande à entrée automatique servant à fournir à l'actionneur un signal de commande à entrée automatique ; et un sélecteur couplé aux moyens de commande à entrée manuelle et aux moyens de commande à entrée automatique et qui peut se déplacer pour assurer un transfert linéaire de la commande de l'actionneur entre les moyens de commande à entrée manuelle et les moyens de commande à entrée automatique. 2. Mécanisme suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le sélecteur comprend des moyens du type tourillon qui sont couplés par coulisses aux moyens de commande à entrée manuelle et aux moyens de commande à entrée automatique de telle manière que le déplacement des tourillons transfère linéairement la commande de l'actionneur entre les moyens de commande à entrée manuelle et les moyens de commande à entrée automatique. 3. Mécanisme suivant la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens du type tourillon comprennent deux tourillons dont le premier coopère avec les moyens de commande à entrée manuelle tandis que- le deuxième coopère avec les moyens de commande à entrée automatique. 4. Mécanisme suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de commande à entrée manuelle comprennent un bras qui présente une première coulisse, le premier tourillon étant monté pour se déplacer dans cette première coulisse, et les moyens de commande à entrée automatique comprennent un deuxième bras qui présente une deuxième coulisse dans laquelle coulisse un deuxième tourillon, le déplacement du premier tourillon et du deuxième tourillon dans leurs coulisses respectives ayant pour effet de transférer linéairement la commande de l'actionneur entre les moyens de commande à entrée manuelle et les moyens de commande à entrée automatique. 5. Mécanisme suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'actionneur est un actionneur hydraulique comprenant un piston qui se déplace sous l'action d'une tige pour provoquer un actionnement hydraulique et en ce que le sélec- - teur comprend un support sur lequel sont montés le premier tourillon et le deuxième tourillon, les moyens de commande à entrée manuelle étant adaptés pour faire tourner le support en réponse à un signal de commande manuelle tandis que le deuxième bras est adapté pour tourner autour du deuxième tourillon en réponse au signal de commande automatique, ce deuxième bras étant couplé à la tige de l'actionneur hydraulique pour provoquer son actionnement hydraulique. 6. Mécanisme suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le premier tourillon et le deuxième tourillon sont de forme cylindrique et alignés sur le même axe, le premier tourillon étant monté pour coulisser entre au moins deux des parois de la première coulisse et y parcourir une course prédéterminée dans laquelle il effectue le transfert linéaire de la commande de sa course entre une commande manuelle à 100% et une commande manuelle à 0%, et le deuxième tourillon étant monté pour coulisser entre au moins deux des parois de la deuxième coulisse pour y parcourir une course prédéterminée égale à la première dans laquelle il effectue le transfert linéaire de la commande suivant de la course entre une commande automatique à 0% et une commande automatique à 100%. 7. Mécanisme suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le sélecteur comprend des tourillons qui sont couplés à glissement à la fois aux moyens de commande à entrée manuelle et aux moyens de commande à entrée automatique et qui parcourent une course prédéterminée par laquelle ils effectuent le transfert linéaire de la commande de leur course entre la commande manuelle à 100% et la commande manuelle à 0% et, en même temps effectuent le transfert linéaire de la commande de leur course entre la commande automatique à 0% et la commande automatique à 100%. 8. Mécanisme sélecteur d'ordres servant à transférer la commande d'un actionneur hydraulique entre la commande manuelle et la commande automatique, ce mécanisme étant caractérisé en ce qu'il comprend : un support adapté pour se déplacer en réponse à un ordre d'entrée ; et deux tourillons montés sur ce support, le premier tourillon étant associé à la commande manuelle et le deuxième à la commande automatique de façon que le déplacement du support transfère linéairement la commande de l'actionneur hydraulique entre la commande manuelle et la commande automatique. 9. Mécanisme suivant la revendication 8, caractérisé en ce que les deux tourillons sont montés respectivement sur les deux faces opposées du support et alignés sur un même axe. 10. Mécanisme suivant la revendication 9, caractérisé en ce que l'actionneur hydraulique comprend un piston qui se déplace sous l'action d'une tige pour assurer l'actionnement hydraulique, ce mécanisme comprenant en outre un bras de commande manuelle combiné à la commande manuelle et qui présente une première coulisse dans laquelle le premier tourillon circule pour permettre de faire tourner le bras de commande manuelle en réponse à un signal de commande émis par la commande manuelle ; et un bras de commande automatique combiné à la commande automatique et présentant une deuxième coulisse dans laquelle le deuxième tourillon circule pour permettre de-faire tourner le bras de commande automatique autour de ce deuxième tourillon en réponse à un signal de commande émis par la commande automatique, ce bras de commande automatique étant couplé à la tige de l'actionneur hydraulique pour assurer son actionnement hydraulique. 11. Procédé de transfert de la commande d'un actionneur adapte pour être commande par un signal de commande à entrée manuelle et par un signal de commande à entrée automatique, entre la commande manuelle et la commande automatique, la commande à entrée manuelle et la commande à entrée automatique étant couplées à un mécanisme de sélection d'ordres et repondant à ce mécanisme ; ce procédé étant carac térisé en ce qu'on déplace le mécanisme de sélection d'ordres sur une course prédéterminée entre des limites prédéterminées pour transférer linéairement la commande entre la commande à entrée manuelle et la commande à entrée automatique. 12. Procédé suivant la revendication 11, caractérisé en ce que le mécanisme de sélection d'ordres transfère linéairement la commande entre la commande automatique à 100% et la commande automatique à 0% de la course du mécanisme de sélection d'ordres entre lesdites limites prédéterminées. 13. Procédé suivant la revendication 12, carac térisé en ce que le mécanisme de sélection d'ordres transfère linéairement et simultanément la commande entre la commande manuelle à 0% et la commande manuelle à 100% de la course du mécanisme de sélection d'ordres entre lesdites limites prédéterminées.