Brevet FR2599793A1 — publié le 19871211

La présente invention concerne un système de bielle, destiné à être disposé entre deux points d'une structure, susceptible de subir des efforts longitudinaux et prévu pour résister à au moins un seuil predéteriné de tels efforts. Le système de l'invention est particulièrement, quoique non exclusivement, approprié à être utilisé sur un aéronef. Pour assurer la sécurité dans les cas exceptionnels de fonctionnement, les bielles, par exemple utilisées sur un aéronef, comme les autres systèmes mécaniques, sont surdimensionnees par rapport aux contraintes apparaissant en fonctionnem.erit normal et leur élasticité est, de ce fait, extrêmement réduite. Or, il est nécessaire de mesurer, par exemple, les efforts r.. s en jeu pour la commande des gouvernes d'un aéronef, les moments de charnière ces éléments mobiles de voilure ou de direction, ou de déterminer les limites des commandes à transmissIon mécanique, notamment en l'absence d'assistance hydraulique ou eectrique, ainsi que de vérifier Si le système de commande est bien adapté aux efforts mis en jeu. Bien que les dimensionnements des pièces mécaniques élémentaires puissent être calculés à partir des efforts prévus, il est nécessaire de s'assurer au cours d'essais que de tels efforts sont bien mis en jeu et de vérifier avec une précision correcte que les contraintes subies par les pièces mécaniques correspondent aux valeurs de calcul. Jusqu'à présent, ces mesures sont réalisées par des jauges de contrainte fixées sur les bielles. Nais, cette méthode s'est révélée relativement imprécise et ne permet pas d'obtenir des résultcts satisfaisants, en particulier dans la zone d'utilisation normale, du fait même de l'élasticité très réduite des bielles. De plus, une bielle étant souvent utilisée seule pour assurer sa fonction, on a tendance à encore augmenter sa résistance et son dimensionnement et, par là-même, à diminuer son élasticité et, par conséquent, la précision de la mesure des efforts réellement appliqués. Enfin, les jauges de contrainte étant fixées à l'extérieur des bielles, elles-mêmes situées en général dans des endroits exposés à des détériorations de toute nature, physique ou chimique, doivent être protégées, ce qui, en tout état de cause, augmente les coûts de fabrication. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne un système de bielle, du type indiqué ci-dessus, adapté à la mesure précise des efforts auxquels il est soumis dans la gamme normale d'utilisation, tout en conservant une aptitude à transmettre des efforts importants le cas échéant. A cette fin, le système de bielle, destiné à être disposé entre deux points d'une structure, susceptible de subir des efforts longitudinaux et prévu pour résister à au moins un seuil prédévermlné de tels efforts, est remarquable, selon l'invention, en ce qu'il comprend - au moins une première bielle conçue de façon à pouvoir supporter des efforts longitudinaux au moins égaux audit seuil prédéterminé ; ladite première bielle étant à au moins une de ses deux extrémités, reliée avec au moins un jeu lonEituoinal à au moins un desdits deux points de la structure - au moins une seconde bielle,-associée en parallèle à ladite prerière bielle, et présentant une plus grande élasticité longitudinale que ladite première bielle ladite seconde bielle étant, à ses deux extrémités, reliée longitudinalement de facon rigide auxdits deux points de la structure, de sorte qu'au moins un desdits deux points de la structure soit susceptible de coulisser, de façon limitée, par rapport à l'extrémité correspondante de ladite première bielle lorsque ladite seconde bielle est soumise auxdits efforts longitudinaux ; et - des moyens, associés à ladite seconde bielle, pour mesurer la déformation longitudinale de celle-ci sous l'action desdits efforts longitudinaux. ainsi, en fonctionnement normal, ladite seconde bielle, présentant une plus grande élasticité que ladite première bielle, supporte les efforts longltuoinax auxquels le système est soumis en se déformant longitudinalement. Cette aeformation peut être mesurée par lesdits moyens de mesure associés à ladite seconde bielle, et on peut en déduire la valeur réelle des efforts auxquels le système est soumis. En fin de course du coulissement relatif entre les première et seconde bielles, la première bielle devient opérante en remplaçant la seconde bielle dans sa fonction. De ce fait, même en cas de rupture de la seconde bielle, la liaison entre lesdits deux points de la structure est assurée par la première bielle conçue pour supporter des efforts ongtudinaux au moins égaux audit seuil prédéterminé. Quoique, à ses deux extrémités, ladite première bielle puisse être reliée avec au moins un jeu longitudinal auxdits deux points de la structure, il est avantageux que, à une première extrémité, ladite première bielle soit reliée longitudinalement de façon rigide à l'un desdits deux points de la structure, et que, à son autre extrémité, ladite première bielle soit reliée avec au moins un jeu longitudinal à l'autre point de la structure. Ladite première bielle peut être reliée avec jeu à un point de la structure directement ou par lsinterméciaire de la seconde bielle. Avantageusement, ladite première bielle présente un corps tubulaire à l'intérieur duquel est logée au moins partiellement ladite seconde bielle. Dans un premier exemple de réalisation, l'extrémité de ladite première bielle reliée avec jeu à l'un desdits deux points de la structure comporte une chape dont les branches présentent deux trous oblongs en regard l'un de l'autre et dont la grande dimension est parallèle à l'axe longitudinal de ladite première bielle, et l'extrémité correspondante de la seconde bielle comporte une chape logée dans ladite chape de la première bielle et dont les branches présentent deux trous circulaires en regard l'un de l'autre, ainsi qu'en regard, en position montée, desdits trous oblongs, lesdits trous oblongs et circulaires étant destinés au passage d'un axe de liaison au point adjacent de la structure. La course de coulissement entre les extrémités correspondantes des première et seconde bielles est alors égale à la différence entre la grande dimension des trous oblongs et le diamètre dudit axe de liaison. Dans un second exemple de réalisation, l'extrémité de ladite seconde bielle correspondant à l'extrémité de ladite première bielle reliée avec jeu à l'un desdits points de la structure présente un embout susceptible de coulisser, de façon limitée, dans un fourreau inséré et fixé dans ladite extrémité de la première bielle. Dans ce dernier cas, la course de coulissement entre lesdites extrémités des première et seconde bielles est de préférence égale à la différence de longueur entre l'embout d'extrémité de la seconde bielle et le fourreau inséré dans ltextrémité correspondante de la première bielle, des butées étant prévues aux extrémités dudit embout. Selon une autre caractéristique de l'invention, lesdits moyens de mesure comportent soit au moins une jauge de contrainte, soit au moins un capteur piézo-électrique. De plus, il est avantageux qu'au moins un organe anti-flambage, pour la seconde bielle, soit monté entre les première et seconde bielles. Les figures du dessin annexé-feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un premier exemple de réalisation du système selon l'invention. La figure 2 est une vue en perspective, partielle et éclatée du système de la figure 1. La figure 3 est une vue en coupe longitudinale d'une variante du système de la figure La figure 4 est une vue en perspective, partielle et éclatée du système de la figure 3. La figure 5 est une vue en coupe longitudinale d'un second exemple de réalisation du système selon l'invention. La figure 6 est une vue en perspective, partielle et éclatée du système de la figu-re 5. La figure 7 est une vue en coupe longitudinale d'une variante du système de la figure 5. La figure 8 est une vue en perspective, partielle et éclatée du système de la figure 7. Le système de bielle 1 de l'invention est destiné à être disposé entre deux points d'une structure, par exemple deux pièces 2,3 qu'il relie. Le système 1 est susceptible de subir des efforts longitudinaux et de résister à au moins un seuil prédéterminé de tels efforts. Le système de bielle 1 comprend une première bielle 4 conçue de façon à pouvoir supporter des efforts longitudinaux au moins égaux audit seuil prédéterminé. A une première extrémité 5, la première bielle 4 est reliée longitudinalement de facon rigide à une première pièce 2 et, à son autre extrémité 6, la première bielle 4 est reliée directement avec un jeu longitudinal à la seconde pièce 3. La première bielle 4 présente un corps tubulaire 7 dans lequel est logée une seconde bielle 8 associée en parallèle à la première bielle 24, et présentant une plus grande élasticité longitudinale que la première bielle 4. Dans le premier exemple de réalisation illustré par les figures 1 et 2 et sa variante illustrée par les figures-3 et 4, une premère extrémité 9 de la seconde bielle 8 est fixée rigidement à une partie d'extrémité 10 ce la première bielle 4, l'extrémité 9, filetée intérieurement, de la seconde bielle 8 pouvant être vissée sur une tige fi 11 faisant saillie de la partie d'extrémité 10 de la première bielle 4. L'autre extrémité 8a de la seconde bielle 8 est reliée longitudinalement de façon rigide à la pièce 3. Ainsi, la pièce 3 peut coulisser, de façon limitée, par rapport à l'extrémité 6 de la première bielle 4, lorsque la seconde bielle 8 est soumise auxdits efforts longituclnaux. Dans cet exemple de réalisation, l'extrém-té 6 de la première bielle 4 comporte une chape 13 dont les branches 13a,13b présentent deux trous oblongs 14a,14b en regard l'un de l'autre et dont la grande dimension est parallèle à l'axe longitudinal X-X' de la première bielle 4, tandis que l'extrémité correspondante 8a de la seconde bielle 8 comporte une chape 12 logée dans la chape 13 de la première bielle 4 et dont les branches 12a,12b présentent deux trous circulaires 15a,15b en regard l'un de l'autre, ainsi qu'en regard, en position montée, des trous oblongs 14a,14b. On notera que, dans l'exemple de réalisation illustré par les figures 1 et 2, la chape 12 est vissée surle corps 16 de la bielle 8 ; l'extrémité 17 du corps 16 étant filetée intérieurement pour recevoir la tige filetée 18 faisant saillie de ?a chape 12. Dans la variante illustrée par les figures 3 et 4, l'agencement est quelque peu différent comme on le verra par la suite. Les trous oblongs 14a et 14b, et les trous circulaires 15a et 15b sont destinés au passage d'un axe 19 de liaison à la pièce 3 adJacente. L'axe 19, muni d'une tête 20 à une extrémité et présentant un filetage 21 à son autre extrémité, est inséré dans des bagues de serrage 22, traverse l'extrémité de la pièce 3 et est maintenu en position, transversalement à l'axe longitudinal X-X', par un écrou 23. Ainsi, dans ce cas, la course de coulissement A-A' (figure 2) entre les extrémités 6 et 8a des première et seconde bielles est égale à la différence entre grande dimension des trous oblongs 14a,14b et le diamètre de l'axe 19 muni des bagues 22. De plus, au moins une rondelle anti-flambage 24, pour la seconde bielle 8, est montée entre les première et seconde bielles, un léger jeu (non visible sur le dessin) étant prévu entre la rondelle et la paroi interne de la bielle 4. Enfin, un capteur est associé à la seconde bielle 8 pour mesurer les déformations longitudinales de celle-ci sous l'action des efforts longitudinaux. Dans 11 exemple de réalisation illustré par les figures 1 et 2, le capteur est une jauge de contrainte 25-connue en soi, trava~llant sur une zone calibrée D de la bielle 8 et reliée à un dispositif de lecture (non représenté) par une liaison 26. Dans la variante illustrée par les figures 3 et 4, le capteur est un capteur piézo-électrique 27 connu en Soi, relié à un dispositif de lecture (non représenté) par une liaison 28. Le capteur 27 comporte une tige filetée 29 gracie à laquelle il peut être vissé dans l'extrémité 17, filetée intérieurement, du corps 16 de la bielle 8 et une tige filetée 30, munie d'un écrou 31, susceptible d'être vissée dans ltextrémité 32, qui est dans cette variante filetée intérieurement, de la chape 12. En se référant maintenant aux figures 5 et 6, une première extrémité 9, filetée intérieurement, de la seconde bielle 8 peut coopérer avec une vis 33 faisant saillie d'un embout de liaison 34 reliant ladite extrémité 9 à la partie d'extrémité 35 de la bielle 4 reliée à la pièce 2. Dans la variante illustrée par les figures 7 et 8, l'agencement est quelque peu différent comme on le verra par la suite. Dans l'exemple des figures 5 et 6 et sa variante des figures 7 et 8, l'extrémité 8a de la seconde bielle 8 présente un embout cylindrique 36 susceptible de coulisser, de façon limitée, dans un fourreau 37 inséré et fixé dans l'extrémité correspondante 6 de la bielle 4. Le fourreau 37 est muni d'un filetage externe et peut être vissé dans l'extrémité correspondante 6, filetée intérieurement, de la bielle 4. En outre, une extrémité 38, filetée extérieurement, de l'embout 36 peut être vissée dans l'extrémité, filetée intérieurement, du corps 16 de la bielle 8. Dans ce cas, la course de coulissement entre'les extrémités 6 et 8a correspondantes des bielles 4 et 8 est égale à la différence de longueur entre l'embout d'extrémité 36 de la seconde bielle 8 et le fourreau 37, des butées étant prévues aux extrémités de l'embout 36. Dans cet exemple et sa variante, les extrémités du système de bielle 1 reliées aux pièces 2 et 3 sont réalisées sous forme de boulons à oeil 50,51 dont la tige filetée de l'un 50 est vissée dans la partie d'extrémité 35 de la bielle 24 et la tige filetée de l'autre 51 est vissée dans l'extré- mité correspondante, filetée intérieurement, de l'embout 36. On notera que, pour cet exemple et sa variante, l'extrémité 6 de la première bielle 4 est, en fait, reliée avec un jeu longitudinal à la pièce 3 par l'intermédiaire de la seconde bielle 8. La course de coulissement en traction B-B' est limitée par un épaulement circulaire 39 prévu sur l'embout 36, tandis que la course de coulissement en compression C-C' est limitée par une rondelle 40 associée à un écrou 52 monté sur la tige filetée du boulon à oeil 51. Dans ce cas également, au moins une rondelle anti-flambage 24, pour la seconde bielle 8, est montée entre les première et seconde bielles, un léger jeu (non visible sur le dessin) étant prévu entre la rondelle et la paroi interne de la bielle 4. Enfin, un capteur est associé à la seconde bielle 8 pour mesurer les déformations longitudinales de celle-ci sous l'action des efforts longitudinaux. Dans l'exemple de réalisation illustré par les figures 5 et 6, le capteur est une jauge de contrainte 25 connue en soi, travaillant sur une zone calibrée D' de la bielle 8 et reliée à un dispositif de lecture (non représenté) par la liaison 26. Dans la variante illustrée par les figures 7 et 8, le capteur est un capteur piézo-électrique 27 relié à un dispositif de lecture (non représenté) par une liaison 28. Le capteur 27 comporte une tige filetée 29 grâce à laquelle il peut être vissé dans l'extrémité 41, dans cette variante filetée intérieurement, de l'embout de liaison 34, et une tige filetée 30 pouvant être vissée dans l'extrémité correspondante 42, filetée intérieurement, du corps 16 de la bielle 8. En fonctionnement normal, la seconde bielle 8, présentant une plus grande élasticité que la première bielle 4, supporte les efforts longitudinaux auxquels le système est soumis en se déformant longitudinalement. La déformation longitudinale de la bielle 8 peut être mesurée par le capteur qui lui est associé, et on peut en déduire la valeur réelle des efforts auxquels le système est soumis En fin de course du coulissement relatif entre les bielles 4 et 8, la première bielle 4 devient opérante en remplaçant la seconde bielle dans sa fonction. De ce fait, même en cas de rupture de la seconde bielle, la liaison entre les pièces 2 et 3 est assurée par la première bielle 4 conçue de façon à supporter des efforts longitudinaux au moins égaux à un seuil prédéterminé. Le dispose'if selon l'invention permet d'obtenir une grande sensibilité dans une zone de mesure choisie. Il permet ainsi - la connaissance, par exemple, des efforts appliqués aux gouvernes et des moments de charnière des éléments mobiles de voilure dans les conditions réelles de vol - la connaissance des efforts réellement transmis et la vérification de la compatibilité des différentes éléments de la chaîne de commande - le dimensionnement précis des bielles en fonction des efforts qu'elles subissent réellement. il permet d'effectuer des mesures dans les conditions de vol normales, et de réaliser des essais dans des conditions extrêmes, en faisant apparaître les défauts lors du fonctionnement, les variations d'effort, les pointus durs, etc... Une telle conception du dispositif permet de plus de protéger les organes de mesure sensibles des coups mécaniques, comme des produits corrosifs. REVENDIOTIONS W . w 1 - Système de bielle destiné à être disposé entre deux points d'une structure, susceptible de subir des efforts longitudinaux et prévu pour résister à au moins un seuil prédéterminé de tels efforts, caractérisé en ce qu'il comprend - au moins une première bielle (4) conçue de façon à pouvoir supporter des efforts longitudinaux au moins égaux audit seuil prédéterminé ; ladite première bielle (4) étant, à au moins une de ses deux extrémités, reliée avec au moins un jeu longitudinal à au moins un desdits deux points (2,3) de la structure, - au moins une seconde bielle (8), associée en parallèle à ladite première bielle (4), et présentant une plus grande élasticité longitudinale que ladite première bielle (;'i) ladite seconde bielle (8) étant, à ses deux extrémités, reliée longitudinalement de façon rigide auxdits deux points (2,3) de la structure, de sorte qu'au moins un desdits deux points de la structure soit susceptible de coulissier, de façon limitée, par rapport à l'extrémité correspondante de ladite première bielle (4) lorsque ladite seconde bielle 48) est soumise auxdits efforts longitudinaux ; et - des moyens (25,27), associés à ladite seconde bielle, pour mesurer la déformation longitudinale de celle-ci sous l'action desdits efforts longitudinaux. 2 - Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que, à ses deux extrémités, ladite première bielle est reliée avec au moins un jeu longitudinal auxdits deux points de la structure. 3 - Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que, à une première extrémité (5), ladite première bielle (4) est reliée longitudinalement de façon rigide à l'un (2) desdits deux points de la structure, et en ce que, à son autre extrémité (6), ladite première bielle (4) est reliée avec au moins un jeu longitudinal à l'autre point (3) de la structure. 4 - Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite première bielle (4) est reliée directement avec jeu à un point (3) de la structure. 5 - Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite première bielle (4) est reliée ave-c jeu à un point (3) de la structure par l'intermédiaire de ladite seconde bielle (8). 6 - Système selon l'une quelconque des revendications 1 à E caractérisé en ce que ladite première bielle (4) présente un corps tubulaire (7) à l'intérieur duquel est logée au moins partiellement ladite seconde bielle (8). 7 - Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'extremité (6) de ladite première bielle (24) reliée avec jeu à l'un (3) desdits deux points de la structure comporte une chape (13) dont les branches (13a,13b) présentent deux trous oblongs (14a,14b) en regard l'un de l'autre et dont la grande dimension est parallèle à l'axe longitudinal (X-X') de ladite première bielle (4), et en ce que l'extrémité correspondante (8a) de la seconde bielle (8) comporte une chape (12) logée dans ladite chape (13) de la première bielle (4) et dont les branches (12a,12b) présentent deux trous circulaires (15a,15b) en regard l'un de l'autre, ainsi qu'en regard, en position montée, desdits trous oblongs (14a,14b), lesdits trous oblongs (14a,14b) et circulaires (15a,15b) étant destinés au passage d'un axe (19) de liaison au point adjacent (3) de la structure. 8 - Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'extrémité (8a) de ladite seconde bielle (8) correspondant à l'extrémité (6) de ladite première bielle (4) reliée avec jeu à l'un (3) desdits points de la structure présente un embout (36) susceptible de coulisser, de façon limitée, dans un fourreau (37) inséré et fixé dans ladite extrémité (6) de la première bielle (4). 9 - Système selon la revendication 8, caractérisé en ce que la course de coulissement entre lesdites extrémités (6,8a) des première et seconde bielles est égale à la différence de longueur entre l'embout d'extrémité (36) de la seconde bielle (8) et le fourreau (37) inséré dans l'extrémité correspondante de la première bielle (4), des butées (39,40) étant prévues aux extrémités dudit embout. 10 - Système selon l'une quelconque des revendications 1 à o caractérisé en ce que lesdits moyens de mesure comportent au moins une jauge de contrainte (25). 11 - Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que lesdits moyens de mesure comportent au moins un capteur piézo-électrique (27). 12 - Système selon l'une quelconque des revendications 6 à 11, caractérisé en ce qu'au moins un organe anti-flambage (24), pour la seconde bielle (8), est monté entre les première et seconde bielles.