Brevet FR2607200A1 — publié le 19880527

La présente invention a pour objet un ac- tionneur hydraulique rotatif, destiné à l'entraînement en rotation d'un élément tel qu'une gouverne d'aéro- nef. Cependant, cette application n'est pas limita- tive, cet actionneur étant susceptible d'être mis en oeuvre pour l'entraînement d'éléments très divers. L'actionneur visé par l'invention est du type comprenant une palette montée rotativement et de manière étanche dans une chambre ménagée dans un corps, et sur les faces de laquelle est appliquée une pression de fluide hydraulique, la palette étant méca- niquement solidaire de l'élément à entrainer en rota- tion. Suivant l'invention, la palette comporte au moins deux parties s'étendant radialement de part et d'autre de son axe de rotation, et ces deux parties sont mobiles chacune dans une chambre s'étendant sur un secteur angulaire inférieur à une demi-circonfé- rence, cette chambre étant divisée par ladite partie en deux compartiments, et l'actionneur est pourvu d'un circuit hydraulique d'alimentation des chambres en fluide réalisé de façon à pouvoir entrainer la palette en rotation dans un sens ou dans l'autre. Ainsi, lorsque la. pression hydraulique ap- pliquée sur deux faces opposées de la palette est su- périeure à la pression appliquée sur les deux autres faces, la palette tourne et entraîne en rotation l'élément solidaire de son axe. Cette solution est intéressante pour assurer l'entraînement en rotation en direct d'un arbre ou d'un pivot dès lors que cette rotation est inférieure à un tour, comme cela est le cas notamment pour une gouverne d'aéronef (avions, hélicoptères). En effet, par rapport aux dispositifs ac- tuellement connus, son encombrement est considéra- blement réduit, toutes pièces intermédiaires telles que biellettes articulées entre l'élément à entrainer et son organe de commande étant supprimées. Corrélativement, l'invention apporte une meilleure fiabilité que les systèmes connus. Suivant un mode de réalisation de l'ac- tionneur, la palette comprend quatre parties radiales également espacées angulairement et rotatives dans quatre chambres respectives, dans chacune desquelles débouchent une canalisation d'entrée et une canali- sation de sortie du fluide hydraulique. Suivant une autre particularité de l'inven- tion, le circuit hydraulique comporte des canalisa- tions d'alimentation ménagées dans le corps ainsi que dans un moyeu central de la palette. Dans une forme de réalisation de l'action- neur, le moyeu est traversé axialement par un arbre d'un distributeur rotatif sur la périphérie duquel sont formées des gorges de passage du fluide hydrau- lique, et cet arbre est adapté pour obturer simul- tanément les canalisations d'alimentation et de retour du fluide lorsque le distributeur est en position d'équilibre par rapport à la palette, alors que la ro- tation de cet arbre d'un angle déterminé met en com- munication les canalisations du corps et du moyeu de la palette, ce qui provoque une rotation corrélative de la palette avec asservissement de la position de cette dernière à la nouvelle position angulaire de l'arbre. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaitront au cours de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés qui en illustrent plusieurs formes de réalisation à titre d'exemples non limitatifs: - la Figure 1 est une vue en coupe trans- versale d'un premier mode de réalisation de l'ac- tionneur hydraulique rotatif selon l'invention; - la Figure 2 est une vue en coupe trans- versale analogue à la Figure 1 d'un second mode de réalisation de l'actionneur selon l'invention; - la Figure 3 est une vue en coupe trans- versale simplifiée d'un troisième mode de réalisation de l'actionneur selon l'invention; - les Figures 4A et 4B sont des vues en cou- pe longitudinale et élévation partielle de l'action- neur suivant 4A-4A et 4B-4B de la Figure 3; - les Figures 5A et 5B sont des vues sché- matiques correspondant à la Figure 3 et montrant la distribution des pressions hydrauliques lorsque la palette est entraînée dans le sens horaire (Figure 5A) ou dans le sens anti-horaire (Figure 5B); - la Figure 6 est une vue en coupe longitu- dinale et élévation partielle d'un mode de réalisation industrielle de l'actionneur selon l'invention; - la Figure 7 est une vue en coupe trans- versale suivant 7-7 de la Figure 6; - la Figure 8 est une vue en élévation en bout de l'actionneur des Figures 6 et 7; - la Figure 9 est une vue en perspective partielle de l'actionneur des Figures 6 à 8 montrant un corps enveloppant. la palette rotative et les con- nexions du circuit hydraulique; - la Figure 10 est une vue en coupe trans- versale et élévation partielle analogue à la Figure 6 illustrant la mise en oeuvre de l'actionneur à la commande d'un potentiomètre électrique; la Figure 11 est une vue en élévation longitudinale schématique illustrant la mise en oeuvre de plusieurs actionneurs en série coaxialement à un même arbre; - la Figure 12 est une vue en coupe trans- versale suivant 12-12 de la Figure 11 d'un des ac- tionneurs. L'actionneur hydraulique présenté à la Fi- gure 1 comprend une palette 1 montée rotativement au- tour d'un axe X-X dans une chambre 2 ménagée dans un corps 3 et sur les faces de laquelle peut être appli- quée une pression de fluide hydraulique. La palette 1 comprend deux parties 4, 5 s'étendant radialement de part et d'autre de l'axe de rotation X-X ainsi qu'un moyeu central 6 cylindrique, venu de matière avec les deux parties radiales 4, 5. Le moyeu 6 est en contact étanche avec deux avancées radiales 3a, 3b du corps 3, dans lesquelles sont reçus deux joints d'étanchéité 7. Le moyeu 6 et les avancées 3a, 3b divisent la chambre 2 en deux compartiments 8, 9 dont les pa- rois cylindriques 8a, 9a s'étendent sur au moins d'une demi-circonférence et sont en contact étanche avec les extrémités des parties radiales 4, 5 grâce à des joints d'étanchéité 11, 12 reçus dans des gorges mé- nagées aux extrémités desdites parties 4, 5. Le circuit hydraulique de cet actionneur comprend deux paires de canalisations similaires qui alimentent en fluide hydraulique les compartiments 8, 9: une entrée A débouche d'une part dans une cana- lisation 13 formée dans le corps 3 qui débouche dans la chambre 9, et d'autre part dans une dérivation 14 extérieure au corps 3 et qui se prolonge par une ca- nalisation 15 dans le corps 3. La canalisation 15 est diamétralement opposée à la canalisation 13 et débou- che dans la chambre 8, du côté opposé à la canalisa- tion 13. Complémentairement, une sortie B de fluide communique d'une part avec une canalisation 16 qui débouche dans la chambre 8 du côté de la partie ra- diale 4 opposé à celui o débouche la canalisation 15, et d'autre part avec une dérivation 17 extérieure au corps 3. Cette dérivation 17 se prolonge par une cana- lisation 18 dans le corps 3, diamétralement opposée à la canalisation 16 et qui débouche dans la partie du compartiment 9 opposée à celle qui reçoit la canali- sation 13. Si un fluide hydraulique à la pression P1 est introduit par l'entrée A, ce fluide parcourt dans les canalisations 13, 14, 15 le trajet indiqué par les flèches pour alimenter les compartiments 9 et 8 res- pectivement, et plus précisément les sous-comparti- ments compris entre la palette 1 et les parois du corps 3 dans lesquelles sont percés les conduits 13, 15. De ce fait, la palette 1 tourne autour de l'axe X-X dans le sens de la flèche en traits pleins (sens horaire), tandis que le fluide à la pression PO est chassé des deux souscompartiments opposés aux deux sous-compartiments qui reçoivent la pression Pl, pour retourner au réservoir par les canalisations 16, 17 et 18. Si inversement, la pression P1 supérieure à PO est appliquée à l'entrée B, la palette 1 tourne en sens inverse du précédent, et le fluide retourne au réservoir par les canalisations 13, 14 et 15, comme indiqué par les flèches en pointillés. La palette 1 est solidarisée par son moyeu 6 avec l'élément à entrainer en rotation, non représen- té, et qui peut être par exemple une gouverne d'aéro- nef. Dans le second mode de réalisation illustré à la Figure 2, la palette 21 comprend quatre parties radiales 22, 23, 24, 25 également espacées angulaire- ment, ainsi qu'un moyeu central 26 venu de matière avec les parties 22-25. Le moyeu 26 est en contact étanche avec les extrémités de quatre extensions ra- diales 27, 28, 29, 31 du corps 32 grâce à quatre joints d'étanchéité 33. Ces quatre extensions 27-31 délimitent entre elles quatre chambres 34, 35, 36, 37 à parois extérieures cylindriques 34a, 35a, 36a, 37a en contact étanche avec les extrémités des parties radiales 22-25 grâce à des joints d'étanchéité 30 re- çus dans les extrémités desdites parties radiales 22-25. Le circuit hydraulique d'alimentation de cet actionneur est constitué comme suit: une entrée de fluide A' alimente une canalisation annulaire 38 exté- rieure au corps 32 et qui communique avec quatre cana- lisations radiales 39, 41, 42, 43 traversant le corps 32 et qui débouchent dans les compartiments respectifs 37, 36, 35, 34 en regard des faces correspondantes des quatre parties radiales 25, 24, 23, 22. Complémentai- rement une sortie de fluide B' communique avec une canalisation périphérique 44 extérieure au corps 32 et qui alimente quatre canalisations radiales 45, 46, 47, 48 traversant le corps 32 et débouchant dans les com- partiments respectifs 37, 34, 35, 36 du côté des par- ties radiales 25, 22, 23, 24 opposées aux canalisa- tions 39, 43, 42, 41. Si l'on applique une pression hydraulique P1 à l'entrée A', le fluide parcourt le trajet indiqué par les flèches en traits pleins et exerce sur les parties radiales 25, 22, 23, 24 de la palette 21 la pression P1 qui fait tourner la palette dans le sens horaire. Corrélativement le fluide à la pression PO, inférieure à Pl est chassé des compartiments opposés des chambres 34-37 par les conduits 45-48 et la cana- lisation 44 jusqu'à la sortie B' vers le réservoir. Bien entendu, la palette 21 tourne dans le sens opposé au précédent si la pression P1 est appliquée en B', tandis que la sortie A' est à la pression PO. On décrira maintenant un troisième mode de réalisation de l'actionneur en se référant aux Figures 3, 4A, 4B, 5A et 5B. La palette 51 est ici constituée par deux parties radiales 52, 53, diamétralement opposées et venues de matière avec un moyeu central 54 cylindri- que. Les parties 52-53 peuvent se débattre angulai- rement autour de l'axe X-X du moyeu 54 dans des cham- bres 55, 56 formées dans un corps 57. L'étanchéité entre les deux compartiments de chaque chambre 55, 56 est obtenue par des joints d'étanchéité 58 reçus dans des gorges des extrémités des parties radiales 52, 53, tandis que l'étanchéité entre le moyeu 54 et le corps 57 est obtenue par des joints 59 logés dans des gorges diamétralement opposées du corps 57. Le circuit hydraulique comporte ici, usinées dans le moyeu 54, des canalisations de retour 61 à la pression du réservoir R, dont les extrémités, diamé- tralement opposées, débouchent en regard de deux gor- ges transversales 62 formées sur la périphérie d'un arbre central 63 reçu dans un alésage axial du moyeu 54. Dans ce dernier, sont de plus ménagés quatre con- duits radiaux 64, 65, 66, 67. Les conduits 64, 65 dé- bouchent dans deux compartiments opposés de la chambre , séparés par la partie radiale 52, tandis que les conduits 66, 67 débouchent dans les deux compartiments de la chambre 55 séparés par la partie radiale 53. Les gorges 62 sont usinées dans une portion 63a à section cylindrique de l'arbre 63. Cette portion 63a définit les caractéristiques de distribution du système. Entre d'une part les conduits 64 et 65 et d'autre part les conduits 66 et 67, sont ménagés in- térieurement au moyeu 54, deux conduits d'alimentation 68 du fluide hydraulique à la pression P, fournie par une source hydraulique non représentée. Le fonctionnement de l'actionneur des Figu- res 3 et 4A-4B est explicité aux Figures 5A et 5B. Au repos, l'actionneur est dans la position de la Figure 3, o l'on voit que les conduits 61 et 68 sont obturés par les sommets arrondis de la portion centrale 63a de l'arbre 63, de sorte qu'aucun fluide ne circule dans l'actionneur. Si l'on fait tourner l'arbre 63 d'un angle déterminé dans le sens horaire (Figure 5A), la portion 63a de l'arbre 63 découvre les conduits d'alimentation 68, qui communiquent alors avec les conduits respec- tifs 65 et 67. Le fluide à la pression P remplit donc les compartiments des chambres 55, 56, ce qui fait tourner la palette 51 dans le sens horaire, tandis que le fluide à la pression R s'écoule des deux autres compartiments des chambres 55, 56 par les conduits 64, 66, 61 vers le réservoir à la pression R. Le circuit suivi par le fluide hydraulique, la pression exercée par celui-ci et la rotation de la palette 51 sont symbolisés par les flèches portées sur la Figure 5A. La rotation de la palette 51 se poursuit jusqu'à ce que les conduits 68 et 61 soient de nouveau obturés par la portion 63a de l'arbre 63, la palette 51 ayant alors "recopié" la nouvelle position angulai- re de ce dernier et s'immobilisant. Si l'arbre 63 subit une rotation dans le sens anti-horaire (Figure 5B), cette rotation met en communication les conduits 68 et 64, 66, de sorte que le fluide fait tourner la palette 51 également dans le sens antihoraire, et sort à la pression R par les conduits 65 et 67. Comme précédemment, la rotation de la palette 51 s'arrête lorsque les conduits 61 et 68 sont à nouveau obturés par la portion 63a, dont la po- sition a été "recopiée" par la palette 51. Dans cette application, l'actionneur fonc- tionne donc comme dispositif de recopie de la position angulaire d'un arbre de commande. Dans la forme de réalisation illustrée aux Figures 6 à 9, l'actionneur 65 est équipé d'une pa- lette 66 comprenant deux parties radiales 70 diamétra- lement opposées et réunies par une pièce annulaire 69 et un moyeu 71 de section annulaire traversant axia- lement la pièce annulaire 69. Cette dernière est so- lidarisée en rotation avec le moyeu 71 par des canne- lures axiales complémentaires telles que 72. De même, pour assurer l'entraînement en rotation de l'arbre 73, logé dans le chambrage axial du moyeu 71 et solidaire d'un élément non représenté, il est prévu tout moyen approprié, tel que cannelures axiales complémentaires , ménagées sur la périphérie de l'arbre 73 et dans la paroi interne du moyeu 71. Du côté opposé à l'arbre 73, un boulon 130 muni d'un filetage 190 est vissé dans un taraudage du moyeu 71, coaxialement à l'arbre 73, et permet de serrer les roulements 92, 93. L'actionneur 65 comprend également un corps annulaire 74 entourant les parties radiales 70 et la pièce centrale 69, et sur la périphérie duquel sont 26072-00 usinées deux gorges circonférentielles 75, 76 coaxia- les à l'axe général Y-Y de l'actionneur. La gorge 75 communique d'une part avec un conduit d'alimentation 77, 78 ménagé dans une enveloppe extérieure 79 et un manchon 80, et d'autre part avec deux conduits radiaux 81 percés dans le corps 74 et débouchant dans des chambres respectives 82, 83. De même, la gorge 76 communique d'une part avec un conduit d'alimentation 84, agencé dans l'enveloppe 79 et qui débouche dans un alésage 130 d'un second manchon 87, et d'autre part avec deux conduits radiaux 86 du corps 74, qui débouchent dans les deux autres chambres hydrauliques 88, 89. Le corps 74 est pourvu d'un joint annulaire 74a logé dans une gorge du corps formée entre les gorges 75, 76. Les chambres 82, 83 et 88, 89 sont délimitées par le corps 74 et par les parties radiales ainsi que par la pièce centrale 69. Cette dernière ainsi que les parties radiales 70 sont montées de manière étanche par rapport au corps 74 par des joints 91, 120 reçus dans des gorges respectives du corps 74 et des extrémités des parties radiales 70. L'actionneur 65 est également équipé de deux paliers 92 de roulement à billes 93, interposés entre le moyeu 71 et un corps annulaire 94 contenu dans l'enveloppe 79. Cette dernière est munie de deux col- lerettes radiales 97, 98 intercalées entre les parties radiales 70 et les roulements 92, qui sont complémen- tairement maintenus en place axialement par une col- lerette terminale 99 du moyeu 71. L'ensemble est fer- mé, du côté opposé à la collerette 99, par un couver- cle 101 maintenu par des vis 102 de fixation engagées dans l'enveloppe 94. Lorsque le fluide hydraulique sous pression 1 1 d'alimentation pénètre dans les conduits 78, 77 et la gorge 75, ce fluide parvient par les perçages radiaux 81 aux deux chambres opposées 82, 83, et fait tourner la palette 66 dans le sens horaire. Le fluide retourne au réservoir à partir des chambres 88, 89 par les con- duits 86, la gorge 76, la canalisation 84 et le man- chon 87. Ce mouvement de rotation est inversé si la pression hydraulique est acheminée par la gorge 76. La Figure 10 montre un actionneur 100 iden- tique à l'actionneur 65, à l'exception du fait que son couvercle 101 est remplacé par une collerette 103 qui reçoit l'extrémité 104 d'un potentiomètre électrique d'arbre 73. Ce potentiomètre 105 est muni d'un curseur 106 entraîné en rotation de manière connue en soi par l'arbre 73 sur la résistance du potentiomètre, lorsque cet arbre est lui-même mis en rotation comme décrit ci-dessus en référence aux Figures 6 à 9. En variante, il est possible d'associer à l'arbre 73 de l'actionneur 65, 100, un élément de détection de position rotatif quelconque, le poten- tiomètre 105 n'étant donné qu'à titre d'exemple. Une telle disposition permet d'insérer ces éléments dans une boucle d'asservissement électro-hydraulique. Les Figures 11 et 12 montrent un assemblage en série de plusieurs actionneurs 107 coaxiaux, dont chaque palette 109 est pourvue d'un accouplement mâle 124-femelle 125, les éléments mâles 124 venant s'em- boiter dans les éléments femelles 125. Chaque action- neur 107 est du type de celui de la Figure 1 et sa palette 109 comprend donc, outre l'accouplement 124- , deux parties radiales 111 reliées par un moyeu central 112 et qui peuvent se débattre angulairement dans deux chambres 113 alimentées par des persages 114, 115, 116, 117 ménagés dans le corps 118. Chaque actionneur 107 ayant son circuit hy- draulique propre, l'assemblage en série de plusieurs actionneurs 107 coaxiaux permet, dans le cas d'ac- tionnement d'une gouverne d'aéronef, d'assurer la redondance requise pour des raisons de sécurité. Dans toutes les réalisations décrites, les chambres ou compartiments (8,9; 55, 56; 83-88, 82;113) s'étendent sur des secteurs angulaires inférieurs à une demi- circonférence. 260720u REVENDICATIONS 1 - Dispositif actionneur hydraulique rota- tif, comprenant une palette (1, 21, 51,...) montée rotativement et de manière étanche dans une chambre (2; 34, 35,...) ménagée dans un corps (3, 32, 74,.... et sur les faces de laquelle peut être appliquée une pression de fluide hydraulique, la palette étant mécaniquement solidaire d'un élément à entrainer en rotation, caractérisé en ce que la palette (1, 21, 51,...) comporte au moins deux parties (4, 5) s'éten- dant radialement de part et d'autre de son axe de ro- tation (XX), et ces deux parties sont mobiles chacune dans une chambre (8, 9; 55, 56,...) s'étendant sur un secteur angulaire inférieur à une demicirconférence, cette chambre étant divisée par ladite partie (4, 5; 52, 53; 67, 68) en deux compartiments, et en ce qu'il est pourvu d'un circuit hydraulique d'alimentation des chambres (8, 9; 55, 56) en fluide réalisé de façon à pouvoir entraîner la palette (1, 21, 51, 66) en rota- tion dans un sens ou dans l'autre. 2 - Disositif actionneur selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que la palette (21) com- prend quatre parties radiales (22, 23, 24, 25) éga- lement espacées angulairement et rotatives dans quatre chambres respectives (34, 35, 36, 37), dans chacune desquelles débouchent une canalisation d'entrée (43, 42,...) et une canalisation de sortie (46, 47,. ) du..CLMF: fluide hydraulique. 3 - Dispositif actionneur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le cir- cuit hydraulique comporte des canalisations (13, ,...; 39, 43, 42,...) formées dans le corps (3, 32) et débouchant dans les compartiments de chaque chambre (8, 9; 34-37). 4 - Dispositif actionneur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le cir- cuit hydraulique comporte des canalisations d'ali- mentation (68) et de retour (61) ménagées dans un mo- yeu central (54) de la palette (51) (Figure 3). - Dispositif actionneur selon la revendi- cation 4, caractérisé en ce que le moyeu (54) est tra- versé axialement par un arbre (63) d'un distributeur rotatif sur la périphérie duquel sont formées des gorges (62) de passage du fluide hydraulique, et cet arbre (63) est adapté pour obturer simultanément les canalisations d'alimentation (68) et de retour (61) du fluide lorsque le distributeur est en position d'équi- libre par rapport à la palette (51), alors que la ro- tation de cet arbre d'un angle déterminé met en com- munication les canalisations d'alimentation (68) et de retour (61) du corps (54) avec celles (64, 66 ou 65, 67) du moyeu de la palette (51), ce qui provoque une rotation corrélative de la palette avec asservissement de la position de cette dernière à la nouvelle posi- tion angulaire de l'arbre (63). 6 - Dispositif actionneur selon l'une des revendications 1 et 3, caractérisé en ce que la pa- lette (66) comprend deux parties radiales (70) dia- métralement opposées, réunies par une pièce centrale (69) qui reçoit un moyeu (71) solidaire desdites par- ties radiales en rotation et dans lequel est ménagé un chambrage axial recevant un arbre (73) solidaire de l'élément & entraîner et du moyeu (71) , les extrémités des parties radiales (70) et le moyeu (71) étant en contact glissant étanche avec le corps (74), lequel entoure la palette (66) et présente sur sa périphérie deux gorges circonférentielles (75, 76) communiquant, chacune, d'une part avec des conduits (77, 78, 84) de 2.07200 passage du fluie hydraulique percés dans une enveloppe (79) contenant le corps annulaire (74) et la palette (66), et d'autre part avec des perçages radiaux res- pectifs d'entrée (81, 82) dans les chambres (82, 88) et de sortie (86, 87) de celles-ci, ménagés dans le corps annulaire (74) (Figure 6-8). 7 - Dispositif actionneur selon la reven- dication 6, caractérisé en ce qu'il est équipé de pa- liers de roulement (92) interposés entre le moyeu (71) de la palette (66) et l'enveloppe (79), montés de ma- nière étanche à l'égard des chambres de fluide hydrau- lique. 8 - Dispositif actionneur selon les reven- dications 6 et 7, caractérisé en ce que la palette (66) et son moyeu (71) sont solidarisés en rotation par des cannelures axiales (72) complémentaires, de même que l'arbre (73) et le moyeu (71). 9 - Dispositif selon l'une des revendica- tions 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend une sé- rie d'actionneurs (107) dont les palettes (109) sont chacune munies d'un accouplement mâle (124)-femelle (125) emboités les uns dans les autres, chaque ac- tionneur ayant son circuit hydraulique propre.