Brevet FR2491232A1 — publié le 19820402

1. La présente invention concerne des ensembles com- portant un élément de commande de force qui émettent des signaux de commande de force liés à des forces de commande appliquées à cet élément. Dans des ensembles de cette nature, seul un très pe- tit déplacement de l'élément de commande lui-même par rapport à une position fixe de l'ensemble est nécessaire étant donné que ce déplacement a seulement besoin de permettre l'action- nement d'un moyen de transducteur sensible à des forces. En pratique, en particulier dans la commande du vol-d'un avion, les personnes chargées de la commande sont loin d'ap- précier ce très petit déplacement; il y a une préférence mar- quée pour un déplacement important de l'élément de commande pour pouvoir "sentir" cet élément de commande. Naturellement, si on permet un déplacement important, il est alors souhai- table de disposer d'une certaine forme d'auto-centrage. Un objet de la présente invention est par consé- quent un ensemble comportant un élément de commande de for- ce dans lequel une force de commande appliquée à l'élément provoque non seulement l'émission d'un signal de commande de force, mais encore un déplacement important de l'élément de commande de force. Un autre objet de la présente invention est un en- 2. 2491232 semble présentant par inhérence un auto-centrage de l'élé- ment de commande de force. Un autre objet de la présente invention est un ensem- ble dans lequel une réaction proportionnelle à un déplace- ment important de cette nature est inclus de façon qu'on puis- se "sentir" l'élément de commande de force. Selon la présente invention, un ensemble comprend une unité incorporant un élément de commande de force, un élément intermédiaire et un élément fixe d'assujettissement rigide à une structure fixe, l'unité incorporant un élément de commande de force ainsi qu'un moyen de transducteur de force associé à l'élément précédent pour produire des signaux liés aux forces de commande appliquées à l'élément, l'élément intermédiaire supportant l'élément de commande de force et étant monté sur l'élément fixe par un moyen de montage per- mettant un mouvement limité élastiquement de l'élément inter- médiaire autour d'une position médiane, d'o il résulte que lors de l'application d'une force.de commande à l'élément de commande de force, un signal de commande de force est pro- duit simultanément à un déplacement important de l'élément intermédiaire par rapport à l'élément fixe, l'élément inter- médiaire revenant à sa position médiane après élimination de la force de commande. Le moyen de montage comporte un au- tocentrage positif de l'élément de commande de force et per- met de "sentir" l'ensemble. Le moyen de montage comprend de préférence un moyen de pivot accouplant en pivotement l'élément intermédiaire à l'élément fixe et un élément élastique destiné à être défor- mé lors du déplacement par pivotement de l'élément intermé- diaire à partir de sa position médiane. Avantageusement le moyen de pivot permet un mouve- ment de pivotement de l'élément intermédiaire autour de deux axes orthogonaux, mais évite un mouvement de rotation autour du troisième axe orthogonal. Dans l'un des modes de réalisation de la présente invention, le moyen de pivot comprend un élément en croix monté sur l'élément fixe pour être animé d'un mouvement de 3 2491232 rotation autour d'un axe, l'élément en croix supportant l'élément intermédiaire pour qu'il tourne autour d'un axe orthogonal. Dans une variante de réalisation de la présente invention, le moyen de pivot comprend un agencement à palier sphérique. Dans les deux modes de réalisation de la présenta invention, l'élément élastique comprend commodément une ba- gue en matériau élastomère montée sur l'élément fixe, et des- tinée à être comprimée lors du déplacement de l'élément inter- médiaire à partir de sa position médiane. Dans les deux modes de réalisation, des moyens de butée sont de préférence inclus qui limitent le mouvement de commande de l'élément de commande de force par rapport à l'élément fixe. A titre d'exemple seulement, deux modes de réalisa- tion spécifiques de l'ensemble comportant un élément de com- mande de force selon la présente invention seront décrits en détail avec les dessins d'accompagnement dans lesquels: La figure 1 est une représentation d'un premier mo- de de réalisation d'un ensemble comportant un élément de commande de force selon la présente invention; La figure 2 est une autre représentation à plus grande échelle du mode de réalisation de la figure 1, certai- nes parties étant enlevées ou 4 2491232 de réalisation d'un ensemble comportant un élément de com- mande de force selon la présente invention; La figure 9 est une autre représentation à plus gran- de échelle du mode de réalisation de la figure 8, certaines parties étant omises ou illustrées en crevé pour les rendre plus claires; La figure 10 est une vue en bout dans le sens des flè- ches X de la figure 9; et La figure 1l est une vue en coupe prise le long de la ligne XI - XI de la figure-10. Les modes de réalisation d'un ensemble comportant un élément de commande de force, représentés dans les figures, sont destinés à être utilisés dans un avion dans le but de rem- placer le manche à balai classique. Chaque mode de réalisa- tion comprend une unité comportant un manche de commande de force qui transforme une force de commande appliquée au manche en signal électrique grâce-à un transducteur de force combi- né au manche. Le signal produit est alors traité de façon à actionner une ou plusieurs gouvernes de l'avion. Lorsque la force de commande est appliquée au manche, celui-ci se déplace suivant une petite course par rapport au corps de l'unité et la force de commande confère un couple à cette unité. Bien que les deux modes de réalisation de la présente invention soient décrits en liaison spécifique avec des unités compor. tant un manche à balai de commande actionné manuellement qui sont destinées à des -avions, on comprendra que les ensembles comportant l'élément de commande de force de la présente in- vention peuvent être prévus pour être actionnés par les pieds d'un utilisateur pour, par exemple, effectuer la commande d'un gouvernail. La présente invention peut également trouver des applications autres que dans les avions. En liaison d'abord avec la figure 1, on a représenté un premier mode de réalisation d'un ensemble 1 comportant un manche de commande de force, qui comprend une unité 2 renfer- mant un manche de commande de force portée par un support 3, le support 3 étant monté en pivotement par un organe d'ac- couplement pivotant 5 à un support fixe 4 qui est monté sur 2491232 la structure de l'avion ou constitue une partie de celle-ci. L'unité 2 peut être déplacée angulairement autour de l'orga- ne d'accouplement 5 tant dans le plan de tangage que dans le plan de roulis comme indiqué en 6. De façon à combattre les effets d'inertie importants auxquels l'unité 2 et son support 3 peuvent être soumis lors du déplacement de l'avion, l'ensem- ble 1 incorpore un contrepoids d'inertie 7 qui est fixé en pivotement au support 4 et est lié par une biellette 8 au sup- port 3. L'organe d'accouplement 5 fera l'objet d'une descrip- tion en liaison avec les figures 2 à 7. Dans ces figures, le support 3 comporte deux paires de pattes en une pièce 9a, 9b, 9c et 9d, une paire (9a, 9b) étant alignée avec un axe de rou- lis et l'autre paire (9c, 9d) avec un axe de tangage. Chaque patte 9a, 9b comporte un alésage coaxial 10, chaque alésage recevant en rotation l'un de deux bras opposés 11 d'un élé- ment de support en croix 12. Chaque patte 9c, 9d comporte un alésage coaxial 13 qui entoure avec un certain jeu l'un des bras de la paire opposée de bras 14. Le support de commande 3 peut ainsi tourner librement par rapport à l'élément de sup- port en croix 12 autour de l'axe de roulis suivant une cour- se dictée par le jeu entre les alésages 13 des pattes 9c, 9d et les bras 14. Les bras 14 de l'élément de support en croix sont reçus en rotation dans une paire d'alésages coaxiaux pratiqués chacun dans chaque limbe d"in élément de fourchet- te à ergot qui est fixé au support 4, permettant à l'élément de support en croix de tourner par rapport au support fixe 4 autour de l'axe de roulis. Une paroi 16 en partie circulai- re s'élève à partir du support fixe 4 et l'étendue du mouve- ment de tangage de l'élément en croix est dictée par lé jeu entre les bras Il et la lèvre contiguë de la paroi 16. Comme représenté en 17, le jeu peut être augmenté en réduisant localement la section d'un bras Il (figure 4). L'autre bras 11 se termine par un tronçon 18 de section carrée qui est re- çu dans un élément rainuré 19 pour être animé d'un mouvement coulissant dans le plan de tangage. Cela permet d'éviter une rotation du support de commande 3 autour d'un axe 6. 2491232 vertical, c'est-à-dire un axe de lacet, tout en ne gênant pas le mouvement du support 3 dans les plans de tangage et de roulis. Un évidement est formé dans la paroi circulaire 16 dans lequel est 'logée une bague annulaire 20 en matériau élastomère. Une paire de plaques de pression 21, 21' recou- vre la bague annulaire 20, les plaques étant l'une sur l'au- tre et formant un agencement en croix, en association respec- tive avec les pattes 9c, 9d et 9a, 9b. Chaque plaque 21, 21' comporte une ouverture centrale commune qui entoure l'élément de fourchette 15. En marqhe, lorsqu'une force de commande est appli- quée au manche de l'unité 2, celle-ci pivote dans le sens du tangage ou du roulis ou dans les deux sens. Dans ce cas, soit l'une soit les deux pattes 9, en fonction du sens d'applica- tion de la force de commande, agira sur la plaque de pression combinée 21 et/ou 21', et comprimera la bague annulaire 20, ce qui permettra de "sentir" l'ensemble. Lorsque la force de commande sera supprimée, la bague 20 se détendra pour rame- ner l'unité 2 à sa position médiane d'origine. L'élasticité présentée au mouvement du manche de commande de force dans les directions de tangage et de roulis peut être modifiée de ma- nière indépendante par précharge locale de la bague 20. A cette fin, des cales de précharge peuvent être placées entre la plaque de pression 21 ou 21' et la bague annulaire 20. En liaison maintenant avec les figures 8 à 11, on a représenté un second mode de réalisation d'un ensemble com- portant un manche de commande de force dans lequel certaines parties sont semblables à celles du premier mode de réalisa- tion. Ces parties ont reçu les mêmes références et ne seront pas décrites de nouveau en détail. Une différence importan- te entre les premier et second modes de réalisation concerne le montage de pivotement 5. Dans le second mode de réalisa- tion de la présente invention, le montage de pivotement com- prend un palier sphérique, à la place de l'élément en croix utilisé dans le premier mode de réalisation. En liaison plus particulièrement avec la figure ll,le support 3 comporte à sa 7. 2491232 partie inférieure un élément de palier en partie sphérique 30 en une pièce avec un ergot 31 s'étendant à partir de cet élé- ment et fileté à son extrémité inférieure. L'élément de palier est reçu en pivotement dans une voie cylindrique de roule- ment 32, qui est fixée au support 4 par un logement générale- ment cylindrique 33. Sur le côté inférieur du support fixe 4 est fixé un logement 34 comportant un alésage cylindrique dans lequel est collé un anneau en élastomère 35 dont la partie inférieu- re est de forme tronconique. Un manchon 36 est collé à l'alé- sage de l'anneau 35, et l'ergot 31 est reçu à l'intérieur de l'alésage du manchon 36. L'ergot est maintenu en position par des rondelles 37 et un écrou bloqué 38. Une plaque entretoise 39 est placée entre le logement 34 et le support fixe 4. L'élasticité de l'ensemble 1 peut être réglée en faisant varier l'épaisseur de la plaque 39. La rotation du support 3 par rapport au support fi- xe 4 autour d'un axe vertical (lacet) est empêchée par fixa- tion d'un élément de butée cylindrique 40 au support 3, élé- ment de butée qui est engagé par coulissement dans un élément rainuré 19 fixé au support 4. En liaison avec la figure 8, le déplacement angulai- re de l'unité 2 dans les directions de tangage et de roulis est limité par un organe annulaire d'entrave 41 fixé au sup- port 4 par un moyen non représenté. On remarquera, en particulier dans le second mode de réalisation de la présente invention, que l'anneau en élas- tomère permet non seulement d'obtenir un ensemble élastique comportant un manche de commande manuelle, mais également de réduire ou amortir les vibrations de l'unité 2 comportant le manche de commande de force vis-à-vis du support fixe 4. De plus, dans les deux modes de réalisation précé- dents, au moins une grande partie de l'élasticité est produi- te par compression d'un anneau en matériau élastomère et par conséquent le risque d'une panne catastrophique des modes de réalisation de l'invention est réduit par rapport à un'agence- ment o l'élasticité est assurée par une pluralité de res- sorts en spirale. 8. 2491232 La présente invention n'est pas limitée aux exem- ples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art. 9 2491232 REVENDICATIONS 1 - Ensemble (1) comportant un élément de commande de force, caractérisé en ce qu'il comprend une unité (2) in- corporant un élément de commande de force, un élément intermé- diaire (3), et un élément fixe (4) de montage rigide sur une structure fixe,l'unité incorporant l'élément de commande de force comprenant un élément de commande de force et un moyen de transducteur de force associé à cet élément de commande de force pour produire des signaux liés aux forces de commande appliquées à l'élément, l'élément intermédiaire supportant l'élément de commande de force et étant monté sur l'élément fixe par un moyen de montage (5) permettant un mouvement limi- té élastiquement de l'élément intermédiaire autour d'une posi- tion médiane, d'o il résulte que, lors de l'application d'une force de commande à l'élément de commande de force, un signal de commande de force est produit simultanément à un déplace- ment important de l'élément intermédiaire par rapport à l'élé- ment fixe, l'élément intermédiaire revenant à sa position mé- diane lorsque la force de commande est éliminée. 2 - Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de montage (5) comprend un moyen de pivot accouplant en pivotement l'élément intermédiaire (3) à l'élé- ment fixe et un élément élastique (20) destiné à être déformé lors du déplacement pivotant de l'élément intermédiaire à par- tir de sa position médiane. 3 - Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de pivot (5) permet un mouvement de pivote- ment de l'élément intermédiaire (3) autour de deux axes ortho- gonaux mais évite un mouvement de rotation autour du troisiè- me axe orthogonal. 4 - Ensemble selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le moyen de pivot (5) comprend un élé- ment en croix (12) monté sur l'élément fixe (4) pour être ani- mé d'un mouvement de rotation autour d'un axe, l'élément en croix supportant l'élément intermédiaire (3) pendant le mouve- ment de rotation autour d'un axe orthogonal. - Ensemble selon l'une des revendications 2 ou 3, 10. 2 ' 9 1232 caractérisé en ce que le moyen de pivot comprend un agence- ment à palier sphérique (30/32). 6 - Ensemble selon la revendication 2, ou l'une quelconque des revendications dépendantes, caractérisé en ce que l'élément élastique comprend une bague (20) en matériau élastomère fixée à l'élément fixe (4) et prévue pour être com- primée lors du déplacement de l'élément intermédiaire (3) à partir de sa position médiane. 7 - Ensemble selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 6, caractérisé en ce que des moyens de butée sont prévus pour limiter le mouvement de commande de l'élément de commande de force par rapport à l'élément fixe.