Brevet FR2667044A1 — publié le 19920327

i VERIN DE TRIM POUR COMMANDE DE LACET D'UN HELICOPTERE La présente invention concerne un vérin de trim pour commande de vol de lacet d'un hélicoptère, comprenant un moteur à alimentation à courant continu, un réducteur irréversible, et une cinématique de réduction entraînant un arbre de sortie. L'invention s'applique tout particulièrement à la commande, en pilotage automatique, du rotor anti-couple d'un hélicoptère pour asservir le cap de l'appareil. De manière connue, les commandes de vol de lacet des hélicopètres sont constituées d'une timonerie à bielles reliant le palonnier commandé par le pilote au rotor anti-couple Dans le cas particulier de la commande de lacet, la timonerie comporte un dispositif de friction qui a pour principale fonction de définir le point d'ancrage, ou point moyen, de la commande comme la dernière position mémorisée de la timonerie à la suite d'une action du pilote sur le palonnier En mode de pilotage automatique, le maintien du cap de l'hélicoptère est notamment assuré par un vérin parallèle, ou vérin de trim, qui, en plus des éléments énoncés dans le préambule, comprend un embrayage, placé entre le réducteur irréversible et la cinématique de réduction, et des moyens de détection de la position de l'arbre de sortie, lequel est responsable du mouvement appliqué par le vérin à un point non fixe de la timonerie L'ensemble des organes du vérin est contenu dans un boîtier étanche aux poussières D'autre part, selon un mode de réalisation connu, la commande de vol de lacet comporte ledit dispositif de friction, placé en parallèle, et un détecteur d'effort, placé en série avec le palonnier. Lorsque le pilote automatique est mis en fonctionne- ment, le cap de l'appareil est détecté et est comparé par le calculateur de pilotage automatique à une valeur de consigne. Si la valeur de cap réelle et la valeur de consigne différent, un signal d'erreur est appliqué à l'alimentation du moteur jusqu'à ce que, sous l'action du vérin de trim ainsi mis en oeuvre, l'appareil ait repris la direction de cap prévu. Du fait de la présence du dispositif de friction, la dernière position de l'arbre de sortie est fixe. Lorsque le pilote de l'hélicoptère désire revenir au mode de pilotage manuel, il exerce sur le palonnier une action détectée par le détecteur d'effort qui, si l'effort est supérieur à un seuil donné FB, coupe l'alimentation de l'embrayage du vérin, mettant ainsi hors circuit le pilote automatique A condition que ledit seuil FB soit inférieur à la somme de la friction Fe imposée par le dispositif de friction et de la friction non localisée Ft de la timonerie de commande de vol, le pilote retrouve la commande de lacet dans la dernière position o l'avait laissée le vérin de trim avant sa mise hors circuit D'autre part, étant donné qu'en pilotage manuel, le pilote doit pouvoir vaincre relativement facilement la friction Fe 3 celle- ci doit être inférieure au seuil de confort Fc. Ainsi, F e doit vérifier la double inégalité FB Ft de façon que la relation ( 1) soit toujours satisfaite. Il convient aussi de souligner un inconvénient majeur des vérins de trim de lacet actuellement connus, qui réside dans le fait qu'en mode de pilotage automatique, le moteur du vérin doit vaincre en permanence le couple résistant induit par la friction au niveau de l'arbre de sortie, d'o la nécessité d'utiliser un moteur plus puissant ou de longévité moindre. Aussi, un problème technique à résoudre par l'objet de la présente invention est de réaliser un vérin de trim conforme au préambule qui, par une configuration avantageuse du dispositif de friction dans la chaîne des organes du vérin, permettrait notamment d'obtenir qu'en mode de pilotage automatique, ladite friction n'exerce pas de résistance au mouvement d'entraînement du moteur, tout en assurant, à la mise hors circuit du pilote automatique et en pilotage manuel, la fonction de définition du point d'ancrage de la commande de vol de lacet comme la dernière position mémorisée du vérin. La solution au problème technique posé consiste, selon la présente invention, en ce que ledit vérin comprend en outre un dispositif de friction placé entre ledit réducteur irréversible et ladite cinématique de réduction, et un dispositif de détection de surpassement de ladite friction destiné à couper l'alimentation du moteur. Ainsi, comme on le verra en détail plus loin, en mode de pilotage automatique, le dispositif de friction placé en série dans la chaîne du vérin de trim, ne présente pas de point fixe et transmet donc sans résistance à l'arbre de sortie, via la cinématique de réduction, le mouvement de rotation du moteur, du moins tant qu'aucun couple résistant supérieur à la friction n'est appliqué à l'arbre de sortie Lorsque le pilote de l'appareil désire revenir en pilotage manuel, l'action exercée sur le palonnier se traduit au niveau de l'arbre de sortie par un couple résistant supérieur à la friction qui est détecté par ledit dispositif de détection de surpassement de la friction, lequel met alors hors service le vérin en coupant l'alimentation du moteur L'extrémité du dispositif de friction reliée au réducteur irréversible devient donc un point fixe qui mémorise la dernière position du vérin avant coupure et permet par la suite, en mode de pilotage manuel, de définir le point d'ancrage de façon usuelle comme la dernière action exercée sur le palonnier. Dans un mode de réalisation particulier du vérin de trim, objet de l'invention, ledit dispositif de détection de surpassement de la friction comporte des contacts détectant le glissement de ladite friction La précision du déclenchement ainsi obtenue n'est pas critique dans la mesure o il est également prévu que ledit dispositif de détection de surpassement de la friction comporte un détecteur de couple sur ledit arbre de sortie Quelle que soit la solution retenue, le dispositif de détection de surpassement de la friction, qui assure la même fonction que le détecteur classique d'effort placé en série sur la commande de vol, peut être facilement intégré au vérin Il en résulte l'avantage tout-à-fait remarquable que non seulement les éléments usuels du vérin de trim, mais aussi la friction et la détection d'effort, peuvent être contenus dans un seul et même boîtier étanche aux poussières. Enfin, de façon à éviter les réglages fréquents exigés par les dispositifs de friction habituellement utilisés, l'invention prévoit que ledit dispositif de friction est un frein à hystérésis en principe indéréglable. En conclusion, le rassemblement des fonctions friction et détection d'effort dans le vérin de trim selon l'invention permet de réduire d'une manière significative la masse de l'ensemble du vérin Par ailleurs, l'absence de réglage et l'intégration en diminuent fortement les coûts d'achat, d'installation et de maintenance. La description qui va suivre en regard des dessins annexés, décrits à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. La Figure 1 est un schéma synoptique d'un vérin de trim selon l'invention, la Figure 2 est un schéma de principe d'un frein à hystérésis, * la Figure 3 est un diagramme donnant le cycle d'hystérésis d'un frein à hystérésis, et la Figure 4 est un diagramme donnant les variations du couple en fonction de la vitesse pour un frein à hystérésis. Le schéma de la Figure 1 montre un vérin de trim pour commande de vol de lacet d'un hélicoptère comprenant un moteur 100 alimenté en courant continu par une alimentation 110 En mode de pilotage automatique, le moteur 100 entraîne, par l'intermédiaire d'un réducteur 120 à vis sans fin irréversible, une extrémité d'un dispositif 130 de friction dont l'autre extrémité entraîne à son tour, par l'intermédiaire d'une cinématique 140 de réduction, un arbre 170 de sortie, tant que le couple à entraîner est inférieur au seuil de friction Ledit arbre 170 de sortie est relié à un point de la timonerie de la commande de lacet (non représentée) et est muni, par exemple, de deux potentiomètres 171, 172 de recopie de position dudit arbre Ces informations donnant la coordonnée réelle de lacet sont transmises à un calculateur de pilotage automatique qui les compare à des données de consigne afin d'asservir la position de l'arbre de sortie en agissant sur l'alimentation 110 du moteur 100 Comme on peut le constater, le moteur 100 lorsqu'il est actif n'a pas à vaincre la friction Soumis à un effort résistant moindre, il peut donc avoir une taille réduite ou une longévité accrue. Pour assurer sa fonction, la friction Fe développée par le dispositif 130 de friction doit, compte tenu de la cinématique de réduction, être supérieure aux frictions non localisées de la commande de vol composées de la friction Fp côté pilote et de la friction Ft de la timonerie: Fe > Fp + Ft Lorsque, à la suite d'une action du pilote sur le palonnier de la commande, le couple appliqué à l'arbre 170 de sortie est supérieur à la friction Fes un dispositif 150 de détection de surpassement de la friction, constitué par un détecteur de couple sur ledit arbre de sortie et relié à des contacts 160 détectant le glissement de la friction, coupe l'alimentation 110 du moteur , faisant ainsi passer la commande de vol de lacet en mode de pilotage manuel. Le moteur 100 étant non alimenté, le point fixe est réalisé par le réducteur 120 à vis sans fin irréversible La friction présente donc un point fixe à l'une de ses extrémités. Un couple, supérieur au seul de friction, appliqué sur l'arbre de sortie a pour effet de déplacer le point d'ancrage du palonnier La dernière position du palonnier, imposée par le pilote, se trouve ainsi fixée. Avantageusement, le dispositif 130 de friction est un frein à hystérésis dont un schéma est donné à la Figure 2 Un tel frein se compose d'un stator 200 produisant un champ magnétique dans un disque tournant 210 dont les pertes hystérétiques sont élevées Les lignes de flux 220 sont montrées schématiquement sur la Figure 2. Pour un déplacement du disque tournant 210, dans le sens indiqué par la flèche 230, correspondant à un pas dentaire du stator 200, chaque zone 240 du disque 210 s'aimante alternativement dans un sens ( q = max) et dans l'autre ( = +max) et parcourt ainsi le cycle d'hystérésis de la Figure 3, Hc et BR représentant respectivement le champ coercitif et l'induction rémanente. L'énergie dissipée par tour dans le disque tournant est constante et indépendante du temps Ainsi que le montre la Figure 4, le couple C est donc constant et égal à Cmax, et indépendant de la vitesse N jusqu'à la vitesse nmax. Les pertes hystérétiques Eh par unité de volume du disque sont égales à la surface S de la boucle d'hystérésis Eh = S Le déplacement du disque 210 d'un pas dentaire du stator est égal à: c L = 2 TV/ Nd o Nd est le nombre de dents du stator 200. Le couple correspondant à l'unité de volume du disque 210 est: C = Eh/a = Nd S/2 7 Le couple maximal du disque est proportionnel à la surface de son cycle d'hystérésis et à son volume V: Cmax = Nd SV/2 r REVENDICATIONS 1. Vérin de trim pour commande de vol de lacet d'un hélicoptère, comprenant un moteur ( 100) à alimentation ( 110) à courant continu, un réducteur irréversible ( 120), et une cinématique ( 140) de réduction entraînant un arbre ( 170) de sortie, caractérisé en ce que ledit vérin comprend en outre un dispositif ( 130) de friction placé entre ledit réducteur irréversible ( 120) et ladite cinématique ( 140) de réduction, et un dispositif ( 150) de détection de surpassement de ladite friction destiné à couper l'alimentation ( 110) du moteur. 2 Vérin selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite friction est, compte tenu de la cinématique ( 140) de réduction, supérieure aux frictions de ladite commande de vol de lacet. 3. Vérin selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit dispositif ( 150) de détection de surpassement de la friction comporte des contacts ( 160) détectant le glissement de ladite friction. 4. Vérin selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit dispositif ( 150) de surpassement de la friction comporte un détecteur de couple sur ledit arbre de sortie. 5. Vérin selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit dispositif ( 130) de friction est un frein à hystérésis.