Brevet FR2695620A1 — publié le 19940318

La présente invention concerne un dispositif de suspension pour relier, à la structure d'un véhicule, un équipement embarqué. Quoique non exclusivement, le dispositif de suspension selon l'invention est plus particulièrement destiné à être disposé entre la structure d'un aéronef à voilure tournante, tel qu'un hélicoptère, et un appareil de visée. On sait que les équipements, héliportés dans cette applica- tion préférentielle, sont soumis à d'importants phénomènes vibratoires dus notamment aux rotors respectivement princi- pal et arrière, à leurs pales, à la transmission, au moteur, etc, ainsi qu'aux facteurs de charge variables de l'hé- licoptère dus à ces trajectoires et auxquels est soumis ledit équipement embarqué. Aussi, lorsque l'équipement est un appareil de visée du type jour/nuit, monté sur la structure de l'hélicoptère, l'influence de ces diverses sollicitations est préjudiciable à l'efficacité de l'appareil de visée Cela se traduit bien souvent par une dégradation de la stabilisation par action directe des vibrations notamment sur le gyroscope et les supports des ensembles optiques, par une dégradation du confort, puisque les vibrations sont alors transmises de l'appui-front du casque à la tête de l'opérateur, et par une diminution de la fiabilité même de l'appareil, puisque les capteurs optroniques et le viseur sont soumis à des vibra- tions permanentes De plus, les facteurs de charges corres- pondant aux accélérations de l'hélicoptère se répercutent directement sur l'équipement. La présente invention a pour but de pallier les inconvé- nients rencontrés dans cette application spécifique nuisant aux performances de l'équipement embarqué, et concerne un dispositif de suspension permettant notamment d'agir sur les effets des phénomènes vibratoires et des facteurs de charge susceptibles d'affecter l'équipement suspendu. A cet effet, le dispositif de suspension pour relier, à la structure d'un véhicule, tel qu'un aéronef à voilure tour- nante, un équipement embarqué, est remarquable, selon l'invention, en ce qu'il comprend des premier et second éléments conformés au moins approximativement en plaques et susceptibles d'être respectivement fixés à ladite structure et audit équipement, et des moyens de suspension comportant des organes amortisseurs liés respectivement aux premier et second éléments et susceptibles d'agir selon les trois axes de référence de roulis, de tangage, et de lacet dudit aéronef pour absorber les déplacements linéaires le long desdits axes, et des organes de suspension élastiques liés respectivement aux premier et second éléments et suscepti- bles d'agir autour des trois axes de référence pour absorber les débattements angulaires. Ainsi, le dispositif de suspension selon l'invention permet de prendre en compte aussi bien les déplacements en translation sur les trois axes de référence de l'aéronef que les débattements angulaires autour de ces axes, qui sont produits par les vibrations et les facteurs de charge Le dispositif constitue par conséquent une suspension "six axes" (trois en translation et trois en rotation) et il forme de plus, grâce aux éléments plats auxquels sont liés les moyens de suspension, une interface ou un module qui peut être, de ce fait, aisément adaptable à tout type d'aéronef, tel que les hélicoptères, et un quelconque équipement à embarquer, sans avoir à recourir à d'impor- tantes modifications de structure sur l'aéronef. Lesdits premier et second éléments conformés en plaques sont alors disposés parallèlement l'un par rapport à l'autre, dans un plan formé par les axes de roulis et de tangage dudit aéronef Avantageusement, lesdits premier et second éléments, entre lesquels sont prévus lesdits organes amor- tisseurs et lesdits organes de suspension élastiques, sont réunis entre eux latéralement par l'intermédiaire d'un joint souple périphérique, et, sur les faces externes desdits premier et second éléments sont prévus des joints assurant, par l'intermédiaire de moyens de fixation, une liaison étanche entre lesdites faces externes des éléments et, respectivement, la structure dudit aéronef et ledit équipe- ment On réalise ainsi un module de suspension totalement étanche vis-àvis des moyens de suspension, garantissant une protection maximale et une longévité accrue. Dans un mode préféré de réalisation, lesdits organes amor- tisseurs sont conformés en une pluralité de boucles fermées, contenues dans des plans orthogonaux au plan défini par lesdits axes de roulis et de tangage et disposées de façon équi-angulairement répartie les unes par rapport aux autres autour de l'axe de lacet dudit aéronef Plus particulière- ment, lesdites boucles présentent une forme oblongue, dont le grand axe est incliné sensiblement à 450 par rapport au plan desdits éléments, de façon à converger en direction de la structure dudit aéronef Grâce à cet agencement des boucles oblongues, les déplacements en translation le long des trois axes orthogonaux, dus aux vibrations et autres facteurs de charge, sont pris en compte permettant de stabiliser rapidement la plaque suspendue et, donc, l'équi- pement par rapport à la plaque fixe solidaire de la struc- ture de l'hélicoptère. Lesdites boucles, définissant lesdits organes amortisseurs, sont de préférence réalisées en une matière métallique, sous forme de câbles Afin d'absorber la moindre sollicitation, lesdites boucles sont avantageusement proches de la péri- phérie desdits éléments sous forme de plaques, et chaque boucle est fixée respectivement auxdites plaques par des boulons disposés sensiblement selon le petit axe de ladite boucle oblongue. Par ailleurs, lesdits organes de suspension élastiques comprennent avantageusement des barres de torsion, respec- tivement disposées de façon à empêcher les débattements angulaires autour des trois axes de référence dudit aéronef. Plus particulièrement, trois barres de torsion anti-roulis, anti-tangage et anti-lacet sont prévues pour agir respecti- vement autour des trois axes de référence, lesdites barres de torsion étant contenues sensiblement dans un même plan parallèle à celui formé par les axes de roulis et de tangage dudit aéronef et étant disposées chacune orthogonalement et à équidistance de l'axe de référence correspondant dudit aéronef Dans un mode préféré de réalisation, chacune desdites barres de torsion est liée, d'une part, audit élément fixé à la structure de l'aéronef, au moyen de paliers dans lesquels sont logées les extrémités de la barre, et, d'autre part, audit élément suspendu portant ledit équipement, au moyen de deux jeux de deux biellettes articulées, dont les unes sont associées au voisinage des extrémités de chaque barre selon une direction parallèle audit axe de référence correspondant, et dont les autres biellettes sont articulées à des chapes fixées audit élément suspendu, selon une direction perpendiculaire. L'ensemble de ces barres de torsion permet ainsi de prendre en compte les rotations susceptibles d'apparaître autour des axes de référence dudit aéronef lors des phénomènes vibra- toires et des facteurs de charge, et pouvant entraîner des déplacements néfastes de l'élément suspendu portant l'équi- pement par rapport à l'élément fixe du dispositif, solidaire de la structure de l'hélicoptère. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée Sur ces figures, des réfé- rences identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 représente un hélicoptère auquel est associé un équipement de visée par l'intermédiaire d'un dispositif de suspension conforme à l'invention. La figure 2 est une vue de dessus dudit dispositif illustré sur la figure 1. La figure 3 montre une coupe dudit dispositif de suspension selon la ligne III-III de la figure 2. La figure 4 est une coupe selon la ligne IV-IV de la figure 2 montrant l'un des organes amortisseurs des moyens de suspension. Comme le montre la figure 1, l'hélicoptère représenté 1 est pourvu d'un équipement embarqué 2, qui est relié à la structure 3 dudit hélicoptère par l'intermédiaire d'un dispositif de suspension 4 conforme à l'invention, per- mettant d'absorber les vibrations et mouvements rencontrés sur ce type d'aéronef à voilure tournante A titre d'exemple, l'équipement 2 peut être un appareil de visée, de sorte qu'il est primordial, pour les raisons évoquées préalablement d'annihiler les effets des fréquences parasites et autres facteurs de charge auxquels l'équipement est soumis, afin que la liaison appareil de visée-pilote s'effectue dans les meilleures conditions possibles. Le dispositif de suspension 4 se présente sous la forme d'un module comprenant deux éléments 5 et 6 qui sont définis, dans ce mode de réalisation, par des plaques et entre lesquels sont disposés des moyens de suspension 7 Plus particulièrement, les plaques 5 et 6 du dispositif de suspension 4 sont parallèlement espacées l'une de l'autre et, par rapport aux axes de roulis X-X, de tangage Y-Y et de lacet Z-Z du repère orthonormé de référence dudit hélicoptère, elles sont contenues dans des plans parallèles au plan formé par les axes de roulis X-X et de tangage Y-Y dudit repère, comme le montrent les figures 2 et 3 Ces deux plaques 5 et 6 sont liées respectivement à la structure 3 de 5 l'hélicoptère et à l'équipement 2 Par exemple, la première plaque 5, alors inférieure, est fixée à la structure 3 par des boulons 8, tandis que la seconde plaque 6, supérieure, porte l'équipement 2 par des moyens de fixation non représentés, mais connus en soi Ainsi, la seconde plaque supé-10 rieure 6, recevant l'équipement, est suspendue par rapport à la première plaque inférieure, fixée à la structure de l'hélicoptère, par l'intermédiaire des moyens de suspension 7. On remarque par ailleurs sur les figures 2 à 4, que les deux plaques 5 et 6, dont la forme extérieure décrite est dans cet exemple oblongue, sont légèrement recourbées l'une vers l'autre à leurs extrémités périphériques 5 A et 6 A, et un joint souple élastique 9 assure la liaison étanche entre lesdites extrémités recourbées 5 A, 6 A En outre, des joints20 de forme 10 et 11 assurent également l'étanchéité respective entre la structure 3 et la face externe 5 B de la première plaque 5, et entre l'équipement 2 et la face externe 6 B de la seconde plaque. Les moyens de suspension 7 du dispositif, prévus entre les deux plaques 5 et 6, comprennent avantageusement des organes amortisseurs 14 destines à agir selon les trois axes de référence X-X, Y-Y et Z-Z afin d'absorber les déplacements linéaires de l'ensemble suspendu "plaque supérieure 6équipement 2 " le long desdits axes, et des organes de suspension élastiques 15 destinés à agir autour des trois axes de référence X-X, Y-Y et Z-Z afin d'absorber les débattements angulaires dudit ensemble suspendu autour desdits axes. Plus particulièrement, les organes amortisseurs 14 montrés sur les figures 3 et 4 sont constitués par une pluralité de boucles fermées identiques 14 A qui ont, dans cet exemple de réalisation, une configuration oblongue et qui sont toutes contenues dans des plans orthogonaux au plan formé par les axes de roulis X-X et de tangage Y-Y, correspondant à la plaque 5 fixe par rapport à la structure 3 de l'hélicoptère. Ces boucles fermées 14 A sont au nombre de huit, par exemple, et elles sont équi-angulairement réparties les unes par rapport aux autres en formant par conséquent entre elles un angle de 450 Structurellement, lesdites boucles 14 A sont réalisées en une matière métallique, sous forme de câbles, assurant ainsi une bonne élasticité et un fort amortissement. On voit notamment sur la figure 2 que, puisque les plaques 5 et 6 du dispositif présentent une configuration oblongue, quatre des huit boucles fermées métalliques 14 A sont es- pacées régulièrement sur une même trajectoire demi-circu- laire T de centre C correspondant à celui de la partie circulaire avant 4 A du dispositif 4 par rapport au sens de déplacement de l'hélicoptère 1, tandis que les quatre autres boucles 14 A sont également agencées sur une même trajectoire demi-circulaire Tl de centre Cl correspondant à celui de la partie circulaire alors arrière 4 B du dispositif oblong. Bien évidemment, les rayons des trajectoires T et Tl sont identiques et les centres C et CI sont alignés le long de l'axe de roulis X-X Par ailleurs, les trajectoires T et Tl, sur lesquelles sont situées perpendiculairement les boucles 14 A, sont proches des extrémités recourbées 5 A et 6 A des plaques, afin d'être le plus éloigné les unes des autres et, ainsi, absorber rapidement les moindres mouvements le long des trois axes. En outre, comme le montre la figure 4, le grand axe de chacune des boucles fermées oblongues 14 A, disposées orthogonalement au plan formé par les axes X-X et Y-Y, est incliné à 45 par rapport à ce dernier, de façon que l'en- semble des grands axes des quatre boucles situées sur la même trajectoire converge respectivement en un même point, situé sur un axe contenant le centre C ou Cl et parallèle à l'axe de lacet Z-Z Chaque boucle 14 A est alors montée sur les plaques 5 et 6 par l'intermédiaire de supports spécifi- ques 16 et de boulons 17 dirigés selon le petit axe des boucles oblongues, perpendiculairement au grand axe On voit sur la figure 4, que les deux boulons 17, fixant respecti- vement les deux brins de la boucle engagés dans leurs supports 16 aux plaques 5 et 6, sont légèrement décalés parallèlement l'un par rapport à l'autre montrant ainsi la position sous charge. L'agencement des amortisseurs à boucles métalliques oblon- gues, réparties sur le pourtour du dispositif de suspension 4, permet d'agir de façon optimale et dès la moindre solli- citation néfaste (vibrations, facteurs de charge) en trans- lation le long des axes et, donc, d'absorber rapidement les déplacements de la plaque suspendue, à laquelle est lié l'équipement, par rapport à la plaque fixe, solidaire de la structure de l'hélicoptère. Les organes de suspension élastiques 15 desdits moyens de suspension 7 sont définis par des barres de torsion dont le but est d'empêcher les débattements angulaires autour des trois axes de référence X-X, Y-Y et Z-Z de l'hélicoptère. Pour cela, trois barres de torsion dénommées alors anti- roulis 15 A, anti-tangage 15 B et anti-lacet 15 C sont prévues pour agir autour des axes correspondants respecti- vement de roulis X-X, de tangage Y-Y et de lacet Z-Z de l'hélicoptère, et absorber ainsi les rotations angulaires. Comme le montre la figure 3, ces trois barres de torsion A, 15 B et 15 C, approximativement identiques entre elles, sont disposées sensiblement dans un même plan qui est parallèle au plan formé par les axes de roulis X-X et de tangage Y-Y, c'est-à-dire parallèlement aux plaques 5 et 6, et elles sont liées, par un montage structurellement analo- gue, à la plaque fixe 5 solidaire de la structure 3 de l'hélicoptère et à la plaque suspendue 6 portant l'équipe- ment embarqué 2. Ainsi, on voit sur les figures 2 et 3, que la barre de torsion antiroulis 15 A est, par exemple, située en partie avant 4 A du dispositif, en étant disposée, par conséquent, orthogonalement et avantageusement de façon équidistante à l'axe de roulis X-X Les extrémités 15 A 1 de la barre sont logées dans des paliers à rotule 18 fixés à la plaque inférieure 5 qui est solidaire de la structure 3 de l'héli- coptère Deux jeux identiques 19 de deux biellettes chacun 19 A et 19 B, articulées entre elles autour d'axes respectifs 19 C parallèles à la barre 15 A, relient cette dernière à la plaque suspendue 6 Plus particulièrement, les biellettes 19 A sont montées autour de la barre de torsion 15 A, au voisinage des extrémités respectives 15 A 1 engagées dans lesdits paliers, tandis que les biellettes 19 B sont montées, par l'intermédiaire d'axes d'articulation respectifs 19 D, parallèles aux axes 19 C, dans des chapes 20 fixées à la plaque suspendue Par ailleurs, la direction des biellettes 19 A est parallèle à l'axe de roulis X-X, tandis que la direction des biellettes 19 B est, quant à elle, parallèle à l'axe de lacet Z-Z, de sorte que les biellettes 19 A et 19 B forment entre elles un coude, à angle droit. On comprend donc que, par l'agencement de cette barre de torsion 15 A et des deux jeux de biellettes 19 A, 19 B, le30 débattement angulaire autour de l'axe de roulis X-X, de la plaque suspendue portant l'équipement par rapport à la plaque fixe solidaire de l'hélicoptère, est empêché et absorbé par la barre de torsion 15 A. De façon semblable, la barre de torsion anti-tangage 15 B est par exemple décalée parallèlement par rapport à l'axe de roulis X-X, pour être disposée orthogonalement et respecti- vement de part et d'autre de l'axe de tangage Y-Y Les 5 extrémités 15 81 de cette barre de torsion 15 B sont portées par des paliers à rotule 18 fixés, comme les précédents, à la plaque inférieure 5, et deux jeux identiques 19 de deux biellettes chacun 19 A, 19 B, analogues aux précédents, sont prévus Aussi, les deux biellettes 19 A, proches des extré-10 mités respectives 15 81 de la barre, sont alors dirigées parallèlement à l'axe de tangage Y-Y, tandis que les deux autres biellettes 19 B sont parallèles à l'axe de lacet Z-Z, ces dernières étant reliées, par des axes d'articulation 19 D, à la plaque supérieure suspendue 6 au moyen de chapes 20 Par conséquent, un déplacement en translation selon l'axe Y-Y des biellettes est susceptible de se traduire par une torsion élastique de la barre 15 B 1 autour de son axe, reprenant le débattement angulaire selon l'axe de tangage Y-Y. Enfin la barre de torsion 15 C anti-lacet est située en partie arrière 4 B du dispositif, en étant disposée orthogo- nalement et de façon équidistante dudit axe de lacet Z-Z. Les extrémités 15 C 1 de cette barre sont logées dans des paliers à rotule 18 qui sont fixés à la plaque inférieure 525 du dispositif Deux jeux 19 de biellettes 19 A et 19 B, identiques aux précédents assurent la liaison de la barre à la plaque supérieure 6 Plus particulièrement, la direction des biellettes 19 A, qui sont liées à la barre de torsion 15 C au voisinage de ses extrémités 15 C 1, est parallèle à l'axe30 de lacet Z-Z, tandis que la direction des biellettes 19 B, articulées aux biellettes 19 A par des axes 19 C, est paral- lèle à l'axe de roulis X-X Un déplacement en translation selon l'axe X-X,suivant les biellettes 19 B, est alors possible et il se traduit, par les biellettes 19 A, par une h torsion élastique de la barre 15 C, de sorte que le débatte- ment angulaire autour de l'axe de lacet Z-Z est empêché. On comprend donc que, quelles que soient les diverses sollicitations produites (vibrations, facteurs de charge, etc), le dispositif de suspension 4 selon l'invention permet de les atténuer grâce aux organes amortisseurs 14 à boucles métalliques prenant en compte les translations le long des trois axes, et aux barres de torsion 15 s'opposant aux rotations autour desdits axes, de façon à stabiliser au10 mieux l'équipement embarqué lié à la plaque suspendue par rapport à la structure de l'hélicoptère Ainsi, la stabili- sation d'image de l'équipement de visée, le confort visuel de l'opérateur et la fiabilité de l'équipement sont amé- liorés, grâce aux moyens de suspension du dispositif, qui agissent notamment sur les spectres vibratoires souhaités. En outre, la réalisation du dispositif sous forme de module lui permet de recevoir divers types d'équipement, et d'être adaptable à tout type d'hélicoptères sans recourir à des modifications importantes. REVENDICATIONS 1 Dispositif de suspension pour relier, à la structure d'un véhicule, tel qu'un aéronef à voilure tournante, un équipe- ment embarqué, caractérisé en ce qu'il comprend des premier ( 5) et second ( 6) éléments conformés au moins approximativement en plaques et susceptibles d'être respectivement fixés à ladite struc- ture ( 3) et audit équipement ( 2), et des moyens de suspen- sion ( 7) comportant des organes amortisseurs ( 14) liés respectivement aux premier et second éléments et suscepti- bles d'agir selon les trois axes de référence de roulis, de tangage, et de lacet dudit aéronef pour absorber les dépla- cements linéaires le long desdits axes, et des organes de suspension élastiques ( 15) liés respectivement aux premier et second éléments et susceptibles d'agir autour des trois axes de référence pour absorber les débattements angulaires. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits premier et second éléments ( 5,6) conformés en plaques sont disposés parallèlement l'un par rapport à l'autre, dans un plan formé par les axes de roulis et de tangage dudit aéronef. 3 Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits premier et second éléments ( 5,6), entre lesquels sont prévus lesdits organes amortis- seurs ( 14) et lesdits organes de suspension élastiques ( 15), sont réunis entre eux latéralement par l'intermédiaire d'un joint souple périphérique ( 9), et en ce que, sur les faces externes ( 5 B,6 B) desdits premier et second éléments, sont prévus des joints ( 10,11) assurant, par l'intermédiaire de moyens de fixation, une liaison étanche entre lesdites faces externes des éléments et, respectivement, la structure ( 3) dudit aéronef et ledit équipement ( 2). 4 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits organes amortisseurs ( 14) sont conformés en une pluralité de boucles fermées ( 14 A), conte- nues dans des plans orthogonaux au plan défini par lesdits axes de roulis et de tangage et disposées de façon équi- angulairement répartie les unes par rapport aux autres autour de l'axe de lacet dudit aéronef. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdites boucles ( 14 A) présentent une forme oblongue, dont le grand axe est incliné sensiblement à par rapport au plan desdits éléments, de façon à con- verger en direction de la structure dudit aéronef. 6 Dispc>itif selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que lesdites boucles ( 14 A), définissant lesdits organes amortisseurs, sont réalisées en une matière métallique, sous forme de câbles. 7 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que lesdites boucles ( 14 A) sont proches de la périphérie ( 5 A,6 A) desdits éléments sous forme de pla- ques, et en ce que chaque boucle ( 14 A) est fixée respecti- vement auxdites plaques ( 5,6) par des boulons ( 17) disposés sensiblement selon le petit axe de ladite boucle oblongue. 8 Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 7, caractérisé en ce que lesdits organes de suspension élasti- ques ( 15) comprennent des barres de torsion ( 15 A,15 B,15 C) respectivement disposées de façon à empêcher les débatte-30 ments angulaires autour des trois axes de référence dudit aéronef. 9 Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que trois barres de torsion anti- roulis ( 15 A), anti-tangage ( 15 B) et anti-lacet ( 15 C) sont prévues pour agir respectivement autour des trois axes de référence, lesdites barres de torsion étant contenues sensiblement dans un même plan parallèle à celui formé par les axes de roulis et de tangage dudit aéronef et étant disposées chacune orthogonalement et à équidistance de l'axe de référence correspondant dudit aéronef. 10 Dispositif selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que chacune desdites barres de torsion ( 15 A,15 B,15 C) est liée, d'une part, audit élément ( 5) fixé à la structure ( 3) de l'aéronef, au moyen de paliers ( 18) dans lesquels sont logées les extrémités de la barre, et, d'autre part, audit élément suspendu ( 6) portant ledit équipement ( 2), au moyen de deux jeux ( 19) de deux biellettes arti- culées, dont les unes ( 19 A) sont associées au voisinage des extrémités de chaque barre selon une direction parallèle audit axe de référence correspondant, et dont les autres biellettes ( 19 B) sont articulées à des chapes ( 20) fixées audit élément suspendu ( 6), selon une direction perpendicu- laire.