Brevet FR2474613A1 — publié le 19810731

La présente invention concerne les disposi- tifs de commande hydraulique tels qu'utilisés,notamment bien que non exclusivement,dans un mat-rotor d'hélicoptère, pour assurer la commande du pas général ou-collectif,du pas cyclique,et/ou du pas latéral ou gauchissement des pa- les. Un tel dispositif comprend,dans une construc- tion connue un vérin formé d'un corps de cylindre réali- sé en alliage léger traité et qui est usiné de façon à déli- miter une chambre cylindrique avec laquelle coopère un piston,ainsi que divers conduits et passages faisant partie du circuit hydraulique.Dans et sur ce corps de cylindre sont fixés de façon classique des paliers et des fonds ou couvercles d'extrémité,ainsi qu'un bloc de commande hydrau- lique qui est agencé de façon à réaliser une servo-commande de l'élément mobile du dispositif,qui dans l'application particulière envisagée cidessus est constitué par le corps de cylindre lui-m9me,la tige de piston étant maintenue fixe. On connaît également un autre agencement dans lequel le corps de cylindre et le bloc hydraulique sont ma- tricés d'une seule pièce puis usinés comme dans l'exemple précédent. Ces deux constructions sont coQteuses,d'une part,à cause du traitement de surface que doit subir le matériau utilisé pour résister aux frottements, et d'autre part, du procédé de fabrication utilisé,l'usinage du corps de cylindre et du bloc de commande hydraulique constituant une phase délicate compte tenu du nombre et de la précision des opérations.Un autre inconvénient sérieux ré- side dans le coût de maintenance puisqu'en cas d'usure partielle c'est l'ensemble du corps de cylindre qu'il faut changer.Par ailleurs,un tel corps de cylindre est relati- vement lourd ce qui offre un inconvénient supplémentaire dans la plupart des applications envisagées. Le but de cette invention est principalement de réaliser un dispositif de commande qui,tout en rem- plissant les mêmes fonctions,soit d'un prix de revient nettement inférieur à la fabrication comme à la mainte- nance,et offre également un poids réduit. Un tel dispositif du type comprenant un vérin formé d'un cylindre et d'un piston solidaire d'une tige, et un bloc de commande hydraulique dont le corps est so- lidaire du cylindre est caractérisé en ce que le corps du bloc de commande hydraulique délimite un logement des- tiné à recevoir le cylindre du vérin et ce cylindre est réalisé en deux parties principales: une enveloppe re- çue en partie dans le logement précité et fixée sur le corps du bloc de commande hydraulique; et une chemise tu- bulaire positionnée axialement et radialement à l'inté- rieur de l'enveloppe et du logement et qui coopère avec le piston. Suivant d'autres caractéristiques - l'enveloppe et le logement contiennent cha- cun un élément d'extrémité formant éventuellement palier et qui délimitent avec la chemise et le piston les deux chambres du vérin,la chemise étant emmanchée sur des por- tées cylindriques de ces deux éléments d'extrémité et étant en appui axial contre deux épaulements radiaux de ces mêmes éléments d'extrémité, une force de précontrain- te axiale en compression étant exercée sur la chemise lors de la fixation de l'enveloppe sur le corps du bloc de commande hydraulique; - une chambre annulaire est délimitée entre d'une part,la chemise et d'autre part,l'enveloppe et la paroi adjacente du logement ménagé dans le corps du bloc- de commande hydraulique,cet intervalle annulaire servant de canalisation d'alimentation pour l'une des chambres - de préférence,la tige de piston s'étend de part et d'autre du piston et est reçue dans deux pa- liers délimités par les éléments d'extrémité précités. Dans l'application particulière envisagée en tête du présent mémoireon peut réaliser l'enveloppe de telle façon qu'elle constitue simultanément l'organe d'actionnement relié au plateau cyclique faisant partie du mécanisme de variation du pas des pales. L'invention va être décrite plus en détail ci-dessous en se référant au dessin annexé donné unique- ment à titre d'exemple et dont: la Fig.l est une vue en partie en coupe et en partie en élévation d'un dispositif réalisé selon l'invention; - la Fig.2 est une vue en élévation laté- rale du dispositif à partir de la droite en considérant la Fig.l; - la Fig.3 est un schéma hydraulique du dis- positif. On voit sur la Fig.l un dispositif de com- mande hydraulique suivant l'invention qui peut par exem- ple 9tre utilisé pour faire varier le pas des pales d'un hélicoptère ou bien pour commander une gouverne d'avion léger.Dans la première de ces applications ce dispositif est relié en amont par une tringlerie à un organe de com- mande actionné par le pilote et en aval il est relié au mécanisme proprement dit de variation du pasen l'occu- rence à l'élément inférieur du plateau cyclique (égale- ment non représenté).Il est bien entendu cependant qu'un tel dispositif peut avoir de. nombreuses autres applica- tions différentes en offrant les mêmes avantages. L'organe d'entrée est donc ici constitué par un levier L et son organe de sortie par une " trom - pette " T ". Le dispositif comprend principalement un vérin 1 d'axe X-X à commande hydraulique,et un bloc de servocommande 2 dont les fonctions seront explicitées à propos de la Fig.3.Le levier L est articulé en 3 sur un support 4 lié au bloc 2.I1 est relié par une biellette , à un tiroir coulissant 6 et peut 8tre bloqué par rapport au bloc 2 par un verrou 7. Le bloc de servocommande hydraulique com- prend un corps 8 percé de part en part de trois lumières 8a,8b,8c d'axes parallèles dans lesquell!w sont reçus res- pectivement le vérin,le verrou 7 et le tiroir 6 et sa fourrure.Ce bloc comporte par ailleurs deux faces d'extré- mités perpendiculaires à l'axe X-X.I1 est de préférence réalisé par filage d'un alliage léger,leprofil6o5obtenu. étant ensuite tronçonné à longueur et usiné.' Le vérin comprend deux pièces principales: uneenveloppe 9 et une chemise lO.L'enveloppe 9 comporte une partie 11 à peu près cylindrique prolongée par une par- tie 12 de section progressivement décroissante qui consti- tue la " trompette " T.Cette enveloppe comprend également une jupe 13 d'extrémité encastrée à joint étanche dans une partie 14 de plus grand diamètre du logement 8a,et une collerette extérieure 15 délimitant une face à peu près radiale 16 d'appui sur la face adjacente 17 du bloc,et une portée tronconique-18 sur laquelle s'engage une portée de forme complémentaire l9d'une bride 20-de fixation sur le bloc.Letype de fixation utilisé apparatt sur la Fig.2 et l'on peut voir qu'il est prévu trois vis de fixation 21 équidistantes agencées de telle façon que la rupture-de l'une d'entre elles n'engendre pas de basculement de la bride ni de modification de l'état de l'ensemble du dis- positif.L'enveloppe comporte par ailleurs une surface in- terne cylindrique 22 et un épaulement radial interne 23 permettant le positionnement et la venue en butée d'un premier élément d'extrémité ou fond 24 qui constitue d'une part,un organe de support pour la chemise 10, et d'autre part,un palier pour la tige de piston 25. La chemise 10 présente un diamètre exté- rieur légèrement inférieur à celui de l'alésage 22 de l'enveloppe et également légèrement inférieur au dia- mètre du logement 82 délimité dans le bloc de commande. Elle délimite ainsi avec ces deux pièces une chambre annulaire 26 qui, dans l'exemple choisi,est constamment en communication avec la chambre 27 du vérin délimitée entre cette chemise,le piston,la tige de piston et le fond 24. Le dispositif est complété en considérant la partie gauche de la Fig.l par un deuxième élément d'extrémité 28 monté à joint étanche dans le logement 82 du bloc de commande et qui sert,d'une part,de support axial et radial pour la chemise 10 et,d'autre part de pa- lier pour la tige 25,jouant ainsi un rôle analogue à ce- lui rempli par l'élément 24.Un couvercle d'extrémité cons- titué ici par le support 4 est fixé sur le bloc de comman- de et complète l'ensemble en assurant le blocage de l'élé- ment 28.La deuxième chambre du vérin est désignée par la référence 29. La tige de piston 25 s'étend dans l'exemple choisi de part et d'autre du piston proprement dit 25a dont elle est rendue solidaire par tout moyen convenable et cette tige peut etre constituée par un tube creux. La description sommaire du circuit de ser- vo-commande hydraulique est la suivante (Fig.3).A partir d'une source de fluide sous pression non représentée,on alimente par une canalisation a, avec interposition d'un filtre b,un distributeur c à trois portées,qui permet d'alimenter sélectivement deux conduits d, e reliés res- pectivement aux chambres 27 et 29 du vérin.Le conduit d débouche en fait dans la chambre annulaire 26 reliée à la chambre 27.Le conduit e traverse quant à lui la partie arrière de l'alésage 8b du verrou 7 dont l'extrémité interne agit sur un clapet f qui peut ouvrir ou fermer la communication efitre les deux conduits d et e -.Un con- duit g amène le fluide sous pression dans la partie avant de l'alésage 8b et il est également prévu un tra- jet h de retour à la bâche,à partir du distributeur. Le fonctionnement de cet ensemble est sim- ple: en utilisation normale tout déplacement parallèle à l'axe X-X imprimé au levier d'actionnement L provoque le dégagement du verrou 7 et la fermeture du clapet f, puis un déplacement du tiroir 6 du distributeur et l'ali- metitation sélective de l'une ou l'autre des deux chambres 27 et 29 du vérin.L'alimentation de l'une ou l'autre de ces deux chambres entraTne un déplacement dans le sens souhaité,de la partie mobile du vérin constituée par l'en- semble du cylindre et du bloc de commande,la tige de pis- ton étant fixe. On remarquera,au plan du fonctionnement hydraulique du dispositif,que l'utilisation de la chambre annulaire 26 comme canalisation d'alimentation de la chambre 27 se traduit par l'établissement d'une pression égale de part et d'autre de la chemise 10 sur la longueur de la chambre 27,supprimant dans cette partie tout effort de pression différentielle sur ladite chemise.Dans la portion restante de cette chemise,correspondant à la lon- gueur de la chambre 29,une différence de pression peut exister mais qui demeure dans des limites raisonnables, par exemple de l'ordre de la moitié de la pression nomi- nale qui peut elle-même par exemple être de 40 à 50 bars. Il en résulte,en association avec le fait que cette chemise se trouve soumise à une force axiale de précontrainte en compression,qu'elle peut présenter une épaisseur relativement faible.Cette chemise n'intervient pas en effet pour la transmission des efforts qui est effectuée en fonctionnement normal par l'intermédiaire de l'enveloppe et du fluide hydraulique.En cas de défail- lance du circuit hydraulique,le verrou 7 bloque le levier L par rapport au bloc 2 et les conduits d et e sont mis en communication.L'ensemble mobile est alors déplacé en même temps que le levier L et l'effort est transmis direc- tement par le bloc 2 et l'enveloppe 9. La séparation des fonctions qui est réali- sée dans la construction selon l'invention permet de choisir pour chaque élément une structure appropriée et un mode de fabrication particulièrement peu coûteux.C'est ainsi que l'enveloppe peut 9tre obtenue par martelage ou matriçage - filage si elle est en alliage léger, ou bien encore par moulage et/ou bobinage si elle est en résine plastique haute résistance.Quant à la chemise également en alliage léger elle est simplement constituée par un tube calibré,tronçonné et traité.De meme,le bloc de com- mande peut être fabriqué par filage d'un alliage d'alu- minium ou moulage d'une résine plastique à haute résis- tance,les opérations complémentaires d'usinage étant beau- coup moins nombreuses.Ce dispositif peut ainsi présenter un poids sensiblement réduit par rapport à delui d'un dis- positif fabriqué par des méthodes traditionnelles. - 247461-3 - - REVENDICATIONS - 1 - Dispositif de commande hydraulique du type comprenant un vérin formé d'un cylindre et d'un piston solidaire d'une tige et un bloc de commande hydraulique dont le corps est solidaire du cylindre,caractérisé en ce que le corps (8) du bloc de commande hydraulique (2) délimite un logement (8a) destiné à recevoir le cylindre du vérin,et ce cylindre est réalisé en deux parties prin- cipales: une enveloppe (9) reçue en partie dans le loge- ment précité et fixée sur le corps du bloc de commande hydraulique; et une chemise tubulaire (10) positionnée axialement et radialement à l'intérieur de l'enveloppe et du logement et qui coopère avec le piston. 2 - Dispositif suivant la revendication 1,carac- térisé en ce que l'enveloppe (93. et le logement contien- nent chacun un élément d'extrémité (24,28) formant éven- tuellement palier et qui délimitent avec la chemise et le piston les deux chambres (27,29) du vérin,la chemise (10) étant emmanchée sur des portées cylindriques de ces deux éléments d'extrémité et étant en appui axial contre deux épaulements radiaux de ces mêmes éléments d'extré- mité,une force de précontrainte axiale en compression étant exercée sur la chemise lors de la-fixation de l'enveloppe sur le corps du bloc de-commande hydraulique. 3 - Dispositif suivant la revendication l,earac- térisé en ce qu'une chambre annulaire (26) est délimitée entre d'une part,la chemise (10) et d'autre part,l'enve- loppe (9) et la paroi adjacente du logement (8e) ménagé dans le corps du bloc de commande hydraulique,cet inter- valle annulaire servant de canalisation d'alimentation pour l'une (27) des chambres du vérin. 4 - Dispositif suivant la revendication l,carac- térisé en ce que le logement (8a) constitue un alésage étagé dont la partie (14) de plus grand diamètre reçoit à joint étanche l'extrémité (13) de l'enveloppe (9). - Dispositif suivant la revendication 1,carac- térisé en ce que l'enveloppe (9) comporte une collerette extérieure délimitant une face à peu près radiale (16) d'appui sur la face adjacente (17) du bloc,et une portée tronconique (18) sur laquelle s'engage une portée de for- me complémentaire (19) d'une bride (20) de fixation sur le bloc. 6 - Dispositif suivant la revendication 5,carac- térisé en ce que l'enveloppe (9) est fixée en trois points sur le bloc de commande(2). 7 - Dispositif suivant la revendication l,carac- térisé en ce que la chemise est constituée par un simple tube cylindrique. 8 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le corps (2) du bloc de servo-com- mande comporte trois lumières (8a,8b,8c) parallèles entre elles et qui le traversent de part en part et sont réali- sées lors de l'opération initiale de fabrication de ce corps. 9 - Dispositif suivant la revendication 1,ca- ractérisé en ce qu'il est complété par un couvercle d'ex- trémité (4) fixé sur la face d'extrémité du corps opposée à celle qui reçoit l'enveloppe du vérin. 10 - Dispositif suivant l'une quelconque des re- vendications 1 à 9,caractérisé en ce que l'enveloppe (9) constitue simultanément l'organe de liaison (Trompette T) relié au mécanisme commandé.