Brevet FR2519164A1 — publié le 19830701

L'invention concerne un dispositif de limitation de force à réenclenchement. Il est reconnu depuis longtemps, en particulier dans l'actionnement des gouvernes d'un avion ou des trin- gleries qui leur sont reliées, qu'en cas de blocage en un point quelconque du trajet d'actionnement, la puissance appliquée aux tringleries ou aux gouvernes bloquées peut provoquer de graves détériorations de la structure de l'avion ou des gouvernes proprement dites. Les spécialistes des actionrneurs du type à vis et billes en circuit fermé,ont reconnu depuis longtemps qu'une surcharge de l'actionneur peut apparaître lorsque des charges excessives sont rencontrées Pour empêcher une détérioration de l'actionneur ou de l'appareillage commandé, de nombreux mécanismes d'absorption de charge ont été produits Un exemple de ces efforts est constitué par le dispositif décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 3 802 281 Ce brevet décrit un dispositif de commande d'une vis-mère 21 montée de façon à pouvoir exécuter un mouvement alternatif dans un ensemble 18 à écrou et billes en circuit fermé L'ensemble 18 est lui- même monté dans un élément tubulaire 14 d'entraînement qui est réalisé d'une seule pièce avec une roue 17 à denture droite engrenant avec un engrenage conique 11, 12. La puissance est transmise par l'intermédiaire de l'engre- nage conique 11, 12 à l'actionneur L'élément 14 de commande est accouplé élastiquement à l'écrou 18 afin de pouvoir tourner par rapport à ce dernier sous un couple prédéterminé. Un frein, se présentant sous la forme de galets 31 bloqués contre le corps 10 de l'actionneur, réagit à la rotation relative précitée Une bride 33 solidaire de l'écrou 18 coopère avec un patin 35 de frottement pour freiner le mouvement de rotation de l'écrou lorsqu'une charge axiale est appliquée à la vis-mère. Le limiteur de charge à réenclenchement décrit dans le brevet précité détecte un couple au moyen d'une rampe à billes à charge axiale sur laquelle un mouvement différentiel a pour résultat l'entrée en prised'une came radiale et d'un frein à galets L'invention, telle que décrite ci-après, n'exige pas la détection d'un couple, car le dispositif selon l'invention détecte directement une charge axiale qui provoque un mouvement différentiel axial par l'intermédiaire de ressorts élastiques pour faire entrer-en prise des dents de mâchoires à angle d'attaque négatif Le limiteur de charge-à réenclenchement selon l'invention est, de par sa nature, plus sensible aux charges axiales que le limiteur de couple décrit dans le brevet précité et il peut donc se déclencher à une valeur plus proche de la charge maximale de travail. Le dispositif selon l'invention, décrit ci-après, est de dimension extrêmement réduite et il comporte peu de pièces et n'applique pas un freinage positif par glisse- ment au couple de rotation d'entrée appliqué à l'ensemble à billes, vis et écrou. L'invention concerne un dispositif de limitation de force à réenclenchement, du type à billes et vis, utilisé dans un système d'actionnement de gouvernes de vol Le dispositif de limitation de force à réenclenchement comprend un élément de sortie de transmission de force à mouvement alternatif porté et entraîné par un élément d'actionnement monté de façon à pouvoir tourner dans un corps Un élément d'application d'un couple réversible est accouplé mécaniquement à l'élément d'actionnement afin de déplacer l'élément de sortie dans un sens dépendant du sens de rotation de l'élément d'entrée Une plaque de réaction à mouvement alternatif est fixée de façon à tourner avec l'élément d'actionnement Un ensemble d'enclenchement avec la plaque de réaction coopère avec cette dernière et comporte des éléments fixés au corps de manière à ne pas pouvoir tourner Ces éléments sont disposés de part et d'autre de la plaque de réaction Des ressorts de compression sont accouplés à ces éléments afin de les séparer élastiquement tout en leur permettant de se rapprocher et de s'éloigner individuellement de la plaque de réaction Cette dernière comporte elle-même des ressorts qui la positionnent élastiquement entre deux organes de transmission de force se présentant sous la forme d'anneaux à ressorts fixés à l'élément d'actionnement, de manière que des forces de traction et de compression supérieures à une valeur prédéterminée et appliquées à l'élément de sortie provoquent une déviation de la plaque de réaction pour qu'elle s'enclenche avec l'un des éléments d'enclenchement associés suivant le sens des forces de traction et de compression appliquées à l'élément de sortie, de façon à réagir à l'intérieur du corps à tout couple d'entrée supplémentaire Une rotation de sens opposé du couple d'entrée a pour résultat une libération de l'un des éléments d'entrée en prise avec la plaque de réaction pour réenclencher ou repositionner ainsi le dispositif de limitation de force. L'invention a donc pour objet principal un dispo- sitif de limitation de force à réenclenchement destiné à être utilisé avec un ensemble à billes/écrou, et un actionneur à vis qui réagit à des forces s'exerçant dans la vis en limitant la transmission de puissance à cette dernière dans le cas-o l'ensemble à billes/écrou porté par la vis subit une charge axiale de compression ou de traction, le dispositif pouvant en même temps être réenclen- ché ou repositionné de façon instantanée à la suite d'une inversion du couple d'entrée appliqué à l'ensemble à billes/ écrou. L'invention a pour autre objet un dispositif de limitation de force destiné à être utilisé avec un ensemble à billes/écrou et un actionneur à vis, qui possède une limite de charge pré-réglée au-delà de laquelle le limiteur de force à réenclenchement se verrouille pour empêcher la poursuite de la transmission de puissance à l'ensemble à billes/écrou et à l'actionneur à vis. L'invention a pour autre objet un limiteur de charge à réenclenchement ou repositionnement, de conception simple, présentant moins de pièces, un poids plus faible, des dimensions plus réduites et une plus grande facilité de fabrication et donc un coût plus faible de construction que tous les dispositifs de limitation de charge de l'art antérieur. Pour réaliser les objets précités, le dispositif de limitation de force à réenclenchement selon l'invention comprend un élément de sortie de transmission de force à mouvement alternatif se présentant sous la forme d'une vis-mère Cette dernière est portée par un élément d'actionnement sous la forme d'un ensemble à écrou et billes en circuit fermé, monté de façon à pouvoir coulisser et tourner sur un axe dans un corps fixe Une roue à den ture hélicoïdale est fixée de façon coulissante afin de pouvoir tourner avec l'élément d'actionnement Une vis sans fin appliquant un couple d'entrée est en prise avec la roue à denture hélicoïdale afin que la rotation de cette dernière, sous l'action de la vis sans fin, provoque un déplacement de l'élément de sortie, c'est-à-dire la vis-mère, dans un sens dépendant du sens de rotation de la vis sans fin. Une plaque de réaction, se présentant sous la forme d'une plaque annulaire comportant des dents disposées sous un certain angle sur ses côtés, peut coulisser le long de l'axe et est fixée de façon à tourner avec l'élément d'actionnement, c'est-à-dire l'ensemble à écrou et billes en circuit fermé Un ensemble d'entrée en prise avec la plaque de réaction, comportant des éléments fixés au corps de façon à ne pas pouvoir tourner, est positionné de façon que les éléments soient disposés de part et d'autre de la plaque de réaction Les éléments de cet ensemble compor- tent des jeux de dents complémentaires espacés des dents de la plaque de réaction Les éléments sont séparés élasti- quement et peuvent être déplacés axialement de façon individuelle sur des axes fixés au corps La plaque de réaction et la roue à denture hélicoïdale comportent des ressorts Belleville qui positionnent élastiquement la PôLaque de réaction et la roue à denture hélicoïdale entre des premier et second anneaux élastiques espacés de transmission de force, fixés à l'élément d'actionnement. Cette disposition particulière permet à des forces axiales de traction et de compression, dépassant une valeur prédéterminée établie par les ressorts Belleville et appliquées à l'élément de sortie, de provoquer un dépla- cement des dents annulaires de la plaque de réaction pour qu'elles entrent en prise avec les dents complémentaires de l'un des éléments de l'ensemble d'entrée en prise avec la plaque de réaction, suivant le sens des forces de traction et de compression, de façon qu'une réaction soit opposée à l'intérieur du corps à tout couple supplé- mentaire d'entrée Pour réaliser le réenclenchement ou repositionnement du dispositif de limitation de force, il suffit à l'opérateur d'inverser momentanément le sens de rotation du couple d'entrée, ce qui a pour résultat la libération de l'élément en prise avec la plaque de réaction et donc le réenclenchement du dispositif de limitation de force pour une autre utilisation. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel: la figure 1 est une coupe longitudinale du dispositif de limitation de force à réenclenchement selon l'invention; et la figure 2 est une coupe transversale partielle montrant la coopération des dents coulissantes de la plaque de réaction et des dents de l'élément destiné à entrer en prise avec cette plaque de réaction. On se référera à présent à la figure 1 qui repré- sente en coupe le dispositif 11 de limitation de force à réenclenchement ou repositionnement selon l'invention. Le dispositif 11 comporte, à son extrémité de droite, un sous-ensemble 12 à écrou et billes en circuit fermé, dont la configuration fondamentale est classique Cet ensemble à billes et écrou comprend un écrou 13, pouvant être également appelé élément d'actionnement, lequel écrou 13 coopère avec des billes 14 et 15, par exemple Une vis- mère 17 est montée de façon à pouvoir exécuter un mouvement de rotation et un mouvement alternatif le long d'un axe 22 La vis-mère 17 sera également appelée ci-après élément d'actionnement de transmission de force A l'extrémité de droite de la vis-mère est représentée une tige 18 fixée par vissage et sur laquelle est montée une pièce 19 d'articulation de sortie, comme montré sur la figure 1. La pièce 19 d'articulation est reliée par des tringleries (non représentées) aux gouvernes de vol dont le mouvement doit être commandé par l'intermédiaire du dispositif 11 de limitation de force à réenclenchement. L'écrou 13 d'actionnement comporte un prolongement tubulaire 21 qui fait saillie vers sa gauche, comme montré sur la figure 1. On peut observer que l'extrémité de droite de l'écrou 13 est montée de façon à tourner dans un roulement à billes 24 qui comporte une bague extérieure 20 pouvant coulisser dans un corps fixe 25 Le corps 25 se termine, à son extrémité de gauche, par un couvercle 26 d'extrémité ajusté sur le corps de la manière représentée Le couvercle extrême 26 est fixé au corps 25 par des boulons ou d'autres moyens classiques et convenables de fixation (non repré- sentés) L'extrémité de gauche du prolongement tubulaire 21 de l'écrou est montée de façon analogue dans un roule- ment à billes 23 de manière à pouvoir tourner, lequel roulement 23 comporte une bague extérieure 30 montée de façon à pouvoir coulisser dans le couvercle extrême 26. Une roue 27 à denture hélicoïdale, également appelée élément mené, est en prise avec une vis sans fin réversible 31 d'application d'un couple d'entrée Une flèche bidirectionnelle 29 est représentée sur la roue 27 à denture hélicoïdale afin d'indiquer que cette roue 27 peut effectuer un mouvement alternatif sur:une course limitée par la structure complémentaire environnante La roue 27 à denture hélicoïdale est fixée au moyen d'une clavette 28 sur le prolongement tubulaire 21 de l'écrou afin de tourner avec lui Une bague 32, portant sur des rouleaux 33 d'appui qui roulent sur une surface d'appui non référencée du corps 25, constitue une butée axiale située à droite de la roue 27 à denture hélicoïdale, en contact direct avec elle Cette bague 32 de butée axiale est calée sur le prolongement tubulaire 21 de l'écrou par la clavette 28. Une plaque 41 de réaction, positionnée à gauche de la roue 27 à denture hélicoïdale, peut coulisser le long de l'axe 22 et est fixée, au moyen d'une clavette 44, sur le prolongement tubulaire 21 de l'écrou ou élément d'actionnement 13 afin de tourner avec lui La plaque 41 de réaction comporte des dents 42, 43 disposées de manière à former un certain angle avec ses côtés La configuration des dents 42, 43 peut être mieux comprise par un examen de la figure 2 qui sera décrite plus en détail ci-après. Un ensemble d'entrée en prise avec la plaque de réaction comprend des éléments 71, 72 d'entrée en prise avec la plaque de réaction, qui sont disposés, comme repré- senté, de part et d'autre de la plaque de réaction 41. Les éléments 71 et 72 comportent des dents 73, 74 qui coopèrent avec les dents 44, 43 de la plaque 41 de réaction. Sur la figure 2, on peut voir que les dents 42 et 74 ont des angles négatifs 54, 55 de dégagement,de sorte que les dents 41 et 74 sont tirées en prise l'une avec l'autre à la suite d'un mouvement relatif indiqué par les flèches bidirectionnelles 36, 37, 38 Les éléments 71, 72 d'entrée en prise avec la plaque de réaction sont montés de façon à pouvoir coulisser sur des axes sans tête 75, 76 qui sont fixés au corps 25 Un ressort hélicoïdal 77 de compression tend à éloigner élastiquement les éléments d'entrée en prise avec la plaque de réaction de cette plaque 41 et à les faire porter contre le corps 25. La plaque 41 de réaction est maintenue dans une position neutre par des paires de ressorts Belleville 46, 47 et 48, 49, lesquels ressorts sont disposés comme montré sur la figure 1 La conception et le choix des paires de ressorts Belleville 46, 47 et 48, 49 déterminent la charge ou force limite à vaincre avant que la vis-mère 17, c'est-à-dire l'élément de transmission de force, soit soumise à une force excessive en traction ou en compression provoquant une mise en oeuvre de la plaque 41 de réaction et de l'ensemble destiné à entrer en prise avec elle afin qu'une réaction soit opposée, à l'intérieur du corps 25, 19164 au couple d'entrée. La paire de ressorts Belleville 46, 47 est disposée entre la plaque 41 de réaction et une entretoise tubulaire avec lesquelles elle est en contact, cette entretoise tubulaire 50 portant contre la roue 27 à denture hélicoïdale, comme représenté. La paire de ressorts Belleville 48, 49 est disposée entre la plaque 41 de réaction et une plaque 51 de butée axiale avec lesquelles elle est en contact La plaque 51 de butée axiale porte contre des rouleaux 52 d'appui axial, lesquels rouleaux roulent sur des surfaces d'appui non référencées du couvercle extrême 26 La plaque 52 de butée est fixée sur le prolongement tubulaire 21 de l'écrou afin de tourner avec lui au moyen d'une goupille sans tête 53. Deux anneaux élastiques 56 et 57 de transmission de force, disposés respectivement à gauche de la plaque 51 de butée et à droite de la bague 32 de butée, sont fixés sur le prolongement tubulaire 21 de l'écrou, dans des gorges 39, 40 Un graisseur 61 et des joints 62 d'étanchéité à la graisse sont représentés schématiquement à l'extré- mité de gauche du prolongement tubulaire de l'écrou Des joints analogues 63 d'étanchéité à la graisse sont repré- sentés à l'extrémité de droite de l'écrou ou élément d'actionnement 13. Le fonctionnement du dispositif 11 de limitation de force à réenclenchement selon l'invention est extrêmement simple. Un couple d'entrée est appliqué par l'intermédiaire de la vis sans fin 31 qui fait tourner la roue 27 à denture hélicoïdale dans un sens ou dans l'autre Cette roue 27 fait elle-même tourner, par l'intermédiaire de la clavette 28, le prolongement tubulaire 21 de l'écrou, de sorte que l'ensemble de l'écrou ou élément d'actionne- ment 13 entraîne la vis-mère ou élément 17 de sortie de transmission de force par l'intermédiaire des billes 14, 16, dans un sens qui dépend du sens de rotation de la vis sans fin 31 d'application de couple Si l'on suppose qu'aucune charge excessive de compression ou de traction n'est appliquée à l'élément 17 d'actionnement et de trans- mission de force à vis-mère, la caractéristique de limita- tion de force du dispositif selon l'invention n'entre pas en jeu. Dans le cas o l'élément 17 d'actionnement et de transmission de force à vis-mère est entraîné vers la droite, dans l'orientation de la figure 1, et exerce alors sur la pièce 19 d'articulation une charge d'une amplitude qui a été déterminée comme étant excessive, une réaction est opposée à cette charge excessive par l'intermédiaire de l'élément 17 d'actionnement et de transmission de force à vis-mère, des billes 14, 16 de l'écrou 13 et de son prolongement tubulaire 21, de l'anneau élastique 27 de transmission de force, de la bague 42 de butée axiale, de la roue 27 à denture hélicoïdale, de l'entretoise tubu- laire 50 et de la paire de ressorts Belleville 46, 47, cette réaction étant appliquée à la plaque 41, et une autre réaction étant appliquée au couvercle extrême 26 du corps 25 par l'intermédiaire de la paire de ressorts Belleville 48, 49, de la plaque 51 de butée et des rouleaux 52 de butée axiale Si la charge indiquée ci-dessus est suffisante pour comprimer ou vaincre les raideurs des paires de ressorts Belleville 46, 47 et 48, 49, la plaque 41 de réaction se déplace vers la gauche, dans l'orientation de la figure 1, ce qui provoque l'entrée en prise des dents 43 de cette plaque 41 avec les dents 73 de l'élément 71 d'entrée en prise avec la plaque de réaction, à la suite de quoi, du fait des angles négatifs de dégagement 54, 55 des dents complémentaires, l'élément 71 d'entrée en prise avec la plaque de réaction et la plaque 41 de réaction sont tirés l'un vers l'autre et se verrouillent l'un à l'autre En raison de la présence de l'axe droit sans tête 75, une réaction est opposée, à l'intérieur du couvercle extrême 26 du corps 25, aux forces présentes dans la plaque 41 de réaction Il convient de noter que pour repositionner ou réenclencher le dispositif, il suffit d'inverser le sens du couple d'entrée appliqué à A 251916. la vis sans fin 31, ce qui provoque un mouvement de retour des dents 43 de la plaque de réaction qui s'éloignent ainsi des dents 73 de l'élément d'entrée en prise avec la plaque de réaction, l'élément 71 d'entrée en prise avec la plaque de réaction étant ensuite ramené à force par le ressort hélicoïdal 70 de compression contre le couvercle extrême 26 du corps 25. D'une façon similaire, dans le cas o l'élément 17 d'actionnement et de transmission de force à vis-mère est soumis à une charge de traction, une réaction est opposée à cette dernière par l'intermédiaire de l'ensemble. 12 à billes et écrou et du prolongement tubulaire 21 de l'écrou, cette réaction étant appliquée à l'anneau élastique 56 de transmission de force qui, lui-même, porte contre la plaque 51 de butée axiale et transmet la charge de traction à la plaque 41 de réaction par l'intermédiaire des paires combinées de ressorts Belleville 48, 49 et 46, 47 Dans le cas o la traction dépasse les limites nominales des paires de ressorts Belleville 48, 49 et 46, 47, la plaque 41 de réaction coulisse vers la droite, dans l'orien- tation de la figure 1, et amène ses dents 42 en prise avec lès dents 74 de l'élément d'entrée en prise avec la plaque de réaction, ce qui provoque le verrouillage de cette plaque 41 avec l'élément 72 en prise avec elle, de la même manière que l'élément 71 s'est verrouillé avec les dents 43 de la plaque de réaction L'application d'un couple de sens opposé à la vis sans fin d'entrée provoque de nouveau le réenclenchement ou repositionnement du dispositif 11 de limitation de force Il convient de noter que la mise en oeuvre du dispositif 11 de limitation de force à réenclenchement exige que l'écrou 3 et son prolongement tubulaire 21 soient montés, comme décrit précédemment, dans des paliers 23, 24 pouvant exécuter un mouvement limité de coulissement dans le corps 25 et son couvercle extrême 26. Il ressort de la description précédente que le dispositif de limitation de force à repositionnement selon l'invention peut être utilisé avec un ensemble à billes et écrou et un actionneur à vis, et que ce dispositif 251916 G réagit à des forces présentes dans la vis, de façon à limiter la transmission de puissance à la vis dans le cas o l'ensemble à billes et écrou, porté par la vis, est soumis à une charge axiale de compression ou de traction supérieure à une valeur préréglée, le dispositif selon l'invention pouvant en même temps être repositionné ou réenclenché instantanément à la suite d'une inversion du sens du couple d'entrée appliqué à l'ensemble à billes et écrou. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Dispositif de limitation de force à réenclenchement, caractérisé en ce qu'il comporte un élément ( 17) de sortie à mouvement alternatif, transmettant une force et entraîné par un élément le réenclenchement du dispositif de limitation de force. 2 Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que l'élément d'actionnement est monté de façon à pouvoir coulisser dans le corps. 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément d'actionnement et l'élément de sortie sont constitués respectivement par un écrou et un ensemble à billes et vis. 4 Dispositif selon la revendication 3, caracté- risé en ce que les moyens positionnant élastiquement la plaque de réaction comprennent des ressorts Belleville ( 46, 47; 48, 49) disposés de part et d'autre de la plaque de réaction et accouplés mécaniquement aux deux organes de transmission de force. Dispositif selon la revendication 4, caracté- risé en ce que la plaque de réaction se présente sous la forme d'une plaque annulaire comportant des dents ( 42, 43) disposées de façon à former un angle avec les côtés de ladite plaque, les éléments des moyens destinés à entrer en prise avec la plaque de réaction comportant des groupes annulaires de dents complémentaires ( 73, 74) espacés de la plaque de réaction. 6 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les dents de la plaque de réaction et les dents des éléments des moyens destinés à entrer en prise avec la plaque de réaction présentent des angles de dégagement négatif ( 54, 55) de manière qu'après une entrée en prise des dents, la plaque de réaction et l'un des éléments soient tirés l'un vers l'autre. 7 Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les éléments des moyens destinés à entrer en prise avec la plaque de réaction sont montés de façon à pouvoir coulisser sur des axes ( 75, 76) fixés au corps. 8 Dispositif de limitation de force à réenclenche- ment, caractérisé en ce qu'il comporte un élément ( 17) de sortie à mouvement alternatif, destiné à transmettre une force et entraîné par un élément d'actionnement ( 13) monté de façon à pouvoir tourner sur un axe ( 22) dans un corps ( 25), un élément mené ( 27) monté de façon à pouvoir coulisser et tourner avec l'élément d'actionnement, un élément ( 31) appliquant un couple d'entrée, accouplé à l'élément mené afin que la rotation de ce dernier, sous l'effet de l'élément appliquant un couple d'entrée, provoque un déplacement de l'élément de sortie dans un sens qui dépend du sens de rotation de l'élément appliquant le couple d'entrée, une plaque ( 41) à réaction pouvant coulisser le long dudit axe et fixée à l'élément d'actionne- ment afin de tourner avec lui, des moyens destinés à entrer en prise avec la plaque de réaction et comprenant des élé- ments ( 71, 72) fixés au corps de façon à ne pas pouvoir tourner, ces éléments ( 71, 72) étant disposés de part et d'autre de la plaque de réaction et étant séparés élasti- quement et mobiles axialement de façon individuelle, la plaque de réaction et l'élément mené comportant des moyens ( 46, 47; 48, 49) qui les positionnent élastiquement entre des premier et second organes espacés ( 56, 57) de transmission de force, fixés à l'élément d'actionnement, afin que des forces axiales de traction et de compression, supérieures à une valeur prédéterminée et appliquées à l'élément de sortie, provoquent un déplacement de la plaque de réaction pour qu'elle entre en prise avec l'un des éléments des moyens destinés à entrer en prise avec cette plaque, l'élément avec lequel la plaque de réaction entre en prise dépendant du sens des forces de traction et de compression, de façon qu'une réaction soit opposée à l'in- térieur du corps à tout couple d'entrée supplémentaire, une rotation en sens inverse de l'élément appliquant le couple d'entrée ayant pour résultat une libération de l'élément des moyens destinés à entrer en prise avec la plaque de réaction, et donc un repositionnement du dispo- sitif de limitation de force. 9 Dispositif selon la revendication 8, caracté- risé en ce que l'élément d'actionnement est monté de façon à p&voir coulisser dans le corps. Dispositif selon la revendication 9, caracté- risé en ce que l'élément mené est une roue à denture hélicoïdale et l'élément appliquant le couple d'entrée est une vis sans fin.