Brevet FR2726095A1 — publié le 19960426

I DISPOSITIF D'AFFICHAGE A LECTURE TEFTE HAUTE La présente invention concerne un dispositif d'affichage à lecture tête haute pour avion et en particulier un dispositif d'affichage à lecture tête haute comprenant des moyens pour réaliser le retrait rapide du panneau ou écran du dispositif d'affichage à lecture tête haute lors d'une décélération rapide de l'avion si un choc entre le panneau et la tête du pilote est imminent. Les dispositifs d'affichage à lecture tête haute sont utilisés couramment dans les avions militaires et maintenant également dans les avions civils pour faire parvenir des informations directement dans le champ de vision du pilote sans distraire le pilote de la vue extérieure. En général, le panneau comprend une plaque transparente en verre ou en matière plastique sur laquelle les informations nécessaires concernant l'avion sont projetées ou transmises d'une autre manière. Dans le cas d'une décélération rapide de l'avion, par exemple par suite d'un choc, pour éviter que le pilote soit blessé à la tête, il est nécessaire que le panneau puisse s'écarter de la trajectoire de la tête du pilote. Les systèmes existants pour permettre le retrait du panneau exigent que celui-ci soit tout d'abord frappé par la tête du pilote. Le choc initial entre la tête du pilote et le panneau développe une force suffisante pour activer un mécanisme de libération qui permet au panneau de pivoter vers l'arrière sous l'application d'une force supplémentaire par la tête (ou par des ressorts). Un système de ce type comprend un panneau fixé à pivotement à un bras supérieur horizontal de sorte que le panneau peut pivoter vers le haut en s'écartant, à la suite d'un choc avec la tête du pilote. Un mécanisme de blocage qui relie le panneau au bras empêche le panneau de tourner autour du bras en s'écartant de sa position abaissée normale. Le mécanisme de blocage comprend un certain nombre de roulements à billes montés sur ressorts qui sont couplés au panneau et qui coopèrent avec des arrêt respectifs prévus dans une partie du bras. Une force seuil est nécessaire pour séparer les roulements à billes des arrêts et pour libérer ainsi le panneau. Le fait que la force nécessaire pour libérer le mécanisme de blocage puisse être significative et puisse être équivalente à la force d'un choc du pilote rencontrant une vitre à pleine vitesse (par exemple à plus de 27 km/h) constitue un problème rencontré avec les systèmes de dégagement conventionnels. Il existe donc un risque significatif que le pilote se blesse à la tête et en particulier au niveau du nez avec les systèmes existants. Le fait que les mécanismes de dégagement complexes puissent être détériorés par la force d'impact, ce qui nécessite le remplacement de constituants mécaniques coûteux, constitue un autre inconvénient des systèmes conventionnels. Pour remédier aux inconvénients des systèmes existants qui ont été évoqués ci-dessus, la présente invention a pour but de proposer un mécanisme de dégagement pour dispositif d'affichage à lecture tête haute qui élimine la nécessité d'un impact entre la tête du pilote et un panneau et qui soit plus simple du point de vue mécanique et moins susceptible de se détériorer que les systèmes existants. Ainsi, la présente invention concerne un dispositif d'affichage à lecture tête haute comprenant: un panneau destiné à être placé devant la tête du pilote en alignement avec la ligne de vision normale du pilote et dans un plan sensiblement transversal à ladite ligne de vision; des moyens de détection pour détecter un mouvement de la tête du pilote vers le panneau et pour produire un signal de déclenchement avant un impact entre la tête du pilote et le panneau, si la vitesse dudit mouvement dépasse une vitesse seuil; un moyen ou mécanisme de retrait couplé aux moyens de détection pour recevoir de ceux-ci ledit signal de déclenchement et, en réponse à la réception dudit signal de déclenchement, pour retirer le panneau de la trajectoire de la tête du pilote avant un impact entre la tête et le panneau. De préférence, les moyens de détection comprennent des premier et second détecteurs séparés l'un de l'autre entre la position normale de la tête du pilote et le panneau et agencés de manière à être activés successivement par un mouvement de la tête du pilote en direction du panneau, et des moyens pour calculer, d'après la différence entre les instants d'activation des deux détecteurs, la vitesse de la tête du pilote en direction du panneau. Les moyens de détection peuvent comprendre aussi un ensemble de détecteurs supplémentaires pour détecter un mouvement de la tête du pilote hors de la position qu'elle occupe normalement, ledit signal de déclenchement étant produit seulement si l'ensemble détecte un écart de la tête du pilote par rapport à sa position normale et si la condition de vitesse seuil nécessaire est satisfaite. La position normale de la tête peut être définie par une distance fixée derrière un point situé au dessus du siège du pilote et par une distance fixée située devant ce point. On peut éviter ainsi un retrait accidentel du panneau lorsqu'un objet autre que la tête du pilote s'approche du panneau. De préférence, le dispositif d'affichage à lecture tête haute comprend ou est couplé à un accéléromètre destiné à détecter une décélération de l'avion. Si l'avion décélère à une vitesse supérieure à une valeur seuil, un signal de déclenchement est transmis au moyen de retrait pour entraîner le retrait du panneau. De préférence, le dispositif d'affichage à lecture tête haute comprend des moyens de montage du panneau par rapport au poste de pilotage de manière que le retrait se produise par rotation du panneau autour d'un axe horizontal. Dans un mode de réalisation que l'on préfère, le moyen de retrait comprend un bras couplé au panneau, le bras coopérant à rotation avec une bague ou partie de bague fixée par rapport au poste de pilotage pour permettre au panneau de tourner autour de l'axe longitudinal du bras. Le moyen de retrait peut comprendre aussi un moyen de sollicitation agissant de manière à faire tourner le bras pour provoquer le retrait du panneau, et un mécanisme de blocage libérable, sensible audit signal de déclenchement, pour maintenir le bras et le panneau dans la position normale de fonctionnement à l'encontre de l'action du moyen de sollicitation. Le moyen de sollicitation peut comprendre un ressort de torsion monté entre le bras et la bague ou partie de bague. Ou bien encore, pendant la décélération de l'avion, la force de sollicitation peut être fournie par l'inertie. Le mécanisme de blocage peut comprendre une clavette qui s'étend dans la bague ou partie de bague pour coopérer avec un arrêt, par exemple un évidement, prévu dans le bras de manière à bloquer le bras et le panneau par rapport à la bague ou partie de bague et au poste de pilotage et un mécanisme de libération ou déblocage pour soulever la clavette dans la bague ou partie de bague et dégager la clavette du bras et pour permettre ainsi au panneau de tourner sous l'action du moyen de sollicitation. Le mécanisme de libération peut comprendre un ressort agissant sur la clavette dans un sens tendant à la dégager du bras et une came agissant sur une surface supérieure de la clavette. Dans une première position la came agit à l'encontre de la force du ressort et maintient la clavette en engagement avec le bras. Dans une deuxième position, la came libère la clavette ce qui lui permet de se déplacer vers le haut et de se dégager du bras. La came peut être déplacée entre lesdites première et deuxième positions au moyen d'un moteur sensible audit signal de déclenchement. De préférence, le dispositif d'affichage à lecture tête haute est agencé de telle manière que le panneau est retiré de la trajectoire de la tête du pilote 100 ms, et de préférence 50 ms, après que la tête du pilote atteigne ladite vitesse seuil et/ou que l'avion décélère à une vitesse supérieure à un seuil prédéterminé. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée suivante qui se réfère aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 montre un dispositif d'affichage à lecture tête haute monté devant la tête d'un pilote et comprenant un système de dégagement pour le panneau; la figure 2 montre un circuit logique illustrant le fonctionnement conditionnel du système de dégagement de la figure 1; la figure 3 montre de manière plus détaillée le système de dégagement du dispositif d'affichage à lecture tête haute de la figure 1; la figure 4 montre une vue en coupe du système de dégagement de la figure 3 suivant la direction A-A; la figure 5 montre une vue éclatée du système de dégagement de la figure 3 et la figure 6 montre une vue en coupe transversale du système de dégagement de la figure 3 suivant l'axe B-B du bras. La figure 1 représente un agencement typique de poste de pilotage d'avion dans lequel un pilote 1 est assis devant un pare-brise avant 2 tandis que sa tête repose sur un appui-tête 3. Un dispositif d'affichage à lecture tête haute 4, montré dans sa position de fonctionnement entre la tête du pilote et le pare-brise dans le champ de vision du pilote, fournit au pilote des informations concernant l'avion sans que le pilote ait à bouger la tête dans une mesure sensible. Le dispositif d'affichage à lecture tête haute comprend un panneau 5 en verre ou en matière plastique sur lequel sont projetées d'une manière connue en soi des informations concernant l'avion. Le panneau 5 est fixé au niveau de son bord supérieur à un bras 6 qui est lui-même relié à un mécanisme de retrait 7. Le mécanisme de retrait est fixé au plafond du poste de pilotage ou à tout autre endroit fixe approprié du poste de pilotage par un organe de fixation 8. Pour détecter un mouvement de la tête du pilote en direction du panneau 5, il est prévu deux détecteurs optiques à infrarouge 9 et 10 situés sous le plafond. Ces détecteurs émettent des rayons infrarouges respectifs dans des premier et second plans respectifs situés entre la position normalement occupée par la tête du pilote et la position d'utilisation du panneau 5. Ces plans sont séparés par une distance X. Un mouvement de la tête du pilote en direction du panneau entraîne le déclenchement du détecteur 10 puis, rapidement, celui du détecteur 9. Ces détecteurs sont reliés à un ordinateur 26 qui utilise les instants de déclenchement des détecteurs et la distance X séparant les détecteurs pour calculer la vitesse à laquelle la tête du pilote se déplace en direction du panneau. L'ordinateur 26 est programmé avec une vitesse seuil qui représente une vitesse indiquant une collision imminente entre la tête du pilote et le panneau. Le dispositif d'affichage à lecture tête haute est muni aussi d'un second ensemble de détecteurs 11 qui est situé juste au-dessus de la position normale de la tête du pilote. Cet ensemble de détecteurs comprend deux détecteurs optiques de proximité à infrarouge qui sont agencés pour détecter les écarts de la tête du pilote par rapport à sa position "normale". Cette position normale peut être définie par exemple par une distance linéaire fixée derrière un point situé au dessus du siège du pilote et par une distance fixée devant ce point. L'ensemble de détecteurs 11 est relié à l'ordinateur 26. L'ordinateur est relié aussi à un accéléromètre 29 destiné à fournir une mesure de toute décélération subie par l'avion. Cet accéléromètre peut faire partie du système de navigation inertielle de l'avion ou peut en être indépendant. Si l'ensemble de détecteurs 11 indique que la tête du pilote n'occupe pas sa position normale et si les détecteurs 9 et 10 indiquent un choc imminent entre la tête du pilote et le panneau, ou s'il apparaît que l'avion subit une décélération supérieure à une valeur seuil, le mécanisme de retrait 7 est actionné par l'ordinateur 26 pour amener le panneau 5 à tourner autour de l'axe longitudinal du bras 6 dans une position permettant d'éviter une collision. Cependant, si aucune de ces conditions n'est satisfaite, le mécanisme de retrait 7 n'est pas actionné par l'ordinateur 26. La figure 2 montre un circuit logique représentant le déroulement conditionnel de cette opération. Une fausse alarme due par exemple au mouvement d'autres objets dans le champ des détecteurs 9 et 10 ou à une décélération voulue n'entraîne pas un actionnement par erreur du mécanisme de retrait. Le système est conçu de manière que la durée qui s'écoule entre l'instant auquel la tête du pilote atteint la vitesse seuil et celui auquel le panneau occupe la position de retrait soit inférieure à 50 ms. Les figures 3 à 6 montrent de manière plus détaillée le mécanisme de retrait 7 du dispositif d'affichage à lecture tête haute 4. Ce mécanisme comprend une bague annulaire 13 ayant un passage central destiné à recevoir un prolongement 12 du bras 6. La bague 13 comprend deux éléments principaux: un premier élément formant corps 14 muni d'un évidement radial 15 à section droite rectangulaire qui est adjacent à une section semi-circulaire 16 (figure 6) qui est arrachée sur les figures 3 et 5 pour des raisons de clarté, et un talon 27 sensiblement en forme de L et qui est destiné à être fixé rigidement sur une face interne de l'élément formant corps 14 de manière qu'une branche du talon 27 fasse saillie dans le passage central de la bague 13 lorsque la bague est assemblée. La bague est couplée à une extrémité au prolongement 12 par un ressort de torsion 19 cylindrique qui a pour effet de faire tourner le prolongement, et donc le bras 6 et le panneau 5, par rapport à la bague. 1 5 Le prolongement 12 est muni sur sa circonférence d'un évidement 17 qui présente une première section droite dans une première région et une seconde section droite plus étroite dans une seconde région de manière à former une surface de butée 28 en forme de U à la jonction des deux régions. L'évidement 17 est conçu pour recevoir le talon 27, la largeur du talon 27, dans la direction de l'axe longitudinal B-B du bras, étant telle qu'elle permet au talon de pénétrer dans l'évidement 17, d'une extrémité à l'autre. Lorsque le bras 6 est amené à tourner totalement en sens inverse des aiguilles d'une montre, une surface latérale du talon 27 vient en contact avec une surface terminale de l'évidement 17 qui est orientée de la même manière. Cette position définit un arrêt d'extrémité du mécanisme de libération. Pour empêcher le ressort de torsion 19 de faire tourner le bras hors de cette position, une clavette 18 est insérée dans le passage 15 de la bague de telle sorte que son extrémité inférieure en forme de V est insérée dans un espace compris entre la surface latérale du talon, opposée à la surface en contact avec une paroi terminale de l'évidement 17, et la surface de butée 28 de l'évidement. La partie inférieure de la clavette 18 est dimensionnée de manière à venir en contact avec la paroi latérale du talon 27 et avec la surface de butée 28 lorsqu'une force dirigée vers le bas est appliquée sur la clavette. Pour obtenir un ajustement suffisamment serré pour limiter à quelques micromètres un mouvement relatif du panneau, l'extrémité en V de la clavette 18 va en diminuant avec un demi-angle de cône de 20 , bien qu'un angle compris entre 10 et 30 puisse convenir. La paroi latérale du talon et la surface de butée 28 sont agencées pour être situées dans des plans respectifs passant par l'axe B-B de manière à converger dans une faible mesure vers les parois latérales de la clavette avec lesquelles elles sont en contact. Comme le montrent les figures 4 et 6, l'extrémité supérieure de la clavette 18 au niveau de laquelle elle sort du passage 15 de la bague est située dans un ressort de compression cylindrique 20 qui agit contre une bride 21 fixée à la clavette dans un sens tendant à forcer la clavette radialement vers l'extérieur. Une came 22 est montée au dessus de l'extrémité supérieure de la clavette 18 et agit sur sa surface supérieure. Dans une première position (montrée sur la figure 4), la came maintient l'extrémité inférieure de la clavette 18 dans l'évidement 17 à l'encontre de l'action du ressort de compression 20 de sorte que la clavette est coincée entre le talon 27 et la surface de butée 28. Du fait de la divergence des deux paires de surfaces de butée, le fond de la clavette n'entre pas en contact avec la surface inférieure de l'évidement 17 et la force exercée par la came 22 agit sensiblement uniquement sur les surfaces de butée. On voit que, dans cette première position, la clavette 18 empêche le bras 6 du panneau de tourner. De ce fait, le panneau 5 est maintenu rigidement dans sa position normale de fonctionnement et les vibrations du panneau 5 sont réduites au minimum. Dans une seconde position de la came, obtenue par rotation de la came en sens inverse des aiguilles d'une montre, la clavette peut se déplacer radialement vers l'extérieur et sortir de l'évidement 17 ce qui permet au ressort de torsion 19 de faire tourner le bras 6 et le panneau 5 dans le sens des aiguilles d'une montre jusqu'à ce que le bras soit empêché de tourner encore par un arrêt physique qui peut être prévu par exemple sur l'extérieur du mécanisme de retrait. L'ampleur de la rotation est suffisante pour écarter le panneau de la trajectoire de la tête du pilote et l'amener dans une position dans laquelle il peut être maintenu grâce à un moyen d'arrêt (non i5 représenté). La came 22 est entraînée en rotation au moyen d'un moteur à courant continu 30 qui est commandé par l'ordinateur 26 qui reçoit des signaux d'entrée provenant des détecteurs 9 et 10, de l'ensemble de détecteurs 11 et de l'accéléromètre 29. L'arbre 23 du moteur est muni d'un disque circulaire 24 portant des marquages écartés angulairement qui, en combinaison avec un détecteur optique , constituent un détecteur de position angulaire. Le détecteur de position angulaire transmet des informations à l'ordinateur pour réaliser une commande en boucle fermée du mécanisme de retrait. Lorsque le mécanisme de retrait a fait tourner le panneau pour l'écarter de la trajectoire de la tête du pilote, il est possible de ramener le panneau dans sa position initiale à l'aide d'une seule main, par rotation du panneau autour de l'axe du bras 6. Le rétablissement du panneau provoque l'activation d'un commutateur miniature de sorte que l'ordinateur est remis à l'état initial, ce qui amène le moteur 30 à faire tourner la came 22 jusqu'à son il point haut afin qu'elle réintroduise la clavette dans l'évidement du prolongement 12. Le rétablissement peut être accompli en une fraction de seconde. Aucune autre opération physique de remise à l'état initial n'est nécessaire.5 Lorsque le pilote a remis le panneau dans sa position normale, le dispositif d'affichage à lecture tête haute est de nouveau totalement opérationnel. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'affichage à lecture tête haute caractérisé en ce qu'il comprend un panneau (5) destiné à être placé devant la tête du pilote (1) en alignement avec la ligne de vision normale du pilote et dans un plan sensiblement transversal à ladite ligne de vision, des moyens de détection pour détecter un mouvement de la tête du pilote vers le panneau et pour produire un signal de déclenchement avant un impact entre la tête du pilote et le panneau, si la vitesse dudit mouvement dépasse une vitesse seuil, un moyen de retrait (7) couplé aux moyens de détection pour recevoir de ceux-ci ledit signal de déclenchement et, en réponse à la réception dudit signal de déclenchement, pour retirer le panneau de la trajectoire de la tête du pilote avant un impact entre la tête et le panneau. 2. Dispositif d'affichage à lecture tête haute selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de détection comprennent des premier et second détecteurs (9, ) séparés l'un de l'autre entre la position normale de la tête du pilote et le panneau et agencés de manière à être activés successivement par un mouvement de la tête du pilote en direction du panneau, et des moyens (26) pour calculer, d'après la différence entre les instants d'activation des deux détecteurs, la vitesse de la tête du pilote en direction du panneau. 3. Dispositif d'affichage à lecture tête haute selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de détection comprennent un ensemble de détecteurs (11) pour détecter un mouvement de la tête du pilote hors de la position qu'elle occupe normalement, ledit signal de déclenchement étant produit seulement si l'ensemble de détecteurs détecte un écart de la tête du pilote par rapport à sa position normale et si la condition de vitesse seuil nécessaire est satisfaite. 4. Dispositif d'affichage à lecture tête haute selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend ou est couplé à un accéléromètre (29) destiné à détecter une décélération de l'avion, un signal de déclenchement étant transmis au moyen de retrait (7) pour entraîner le retrait du panneau si l'avion décélère à une vitesse supérieure à une valeur seuil. 5. Dispositif d'affichage à lecture tête haute selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen de retrait comprend un bras (6) couplé au panneau (5), le bras coopérant à rotation avec une bague ou partie de bague (13) fixée par rapport au poste de pilotage pour permettre au panneau de tourner autour de l'axe longitudinal du bras, un moyen de sollicitation (19) agissant de manière à faire tourner le bras pour provoquer le retrait du panneau, et un mécanisme de blocage libérable, sensible audit signal de déclenchement, pour maintenir le bras et le panneau dans la position normale de fonctionnement à l'encontre de l'action du moyen de sollicitation. 6. Dispositif d'affichage à lecture tête haute selon la revendication 5, caractérisé en ce que le mécanisme de blocage comprend une clavette (18) qui s'étend dans la bague ou partie de bague pour coopérer avec un arrêt (17) prévu dans le bras de manière à bloquer le bras et le panneau par rapport à la bague ou partie de bague et au poste de pilotage et un mécanisme de libération pour soulever la clavette dans la bague ou partie de bague et dégager la clavette du bras et pour permettre ainsi au panneau de tourner sous l'action du moyen de sollicitation. 7. Dispositif d'affichage à lecture tête haute selon la revendication 6, caractérisé en ce que le mécanisme de libération comprend un ressort (20) agissant sur la clavette dans un sens tendant à la dégager du bras et une came (22) agissant sur une surface supérieure de la clavette, dans une première position la came agissant à l'encontre de la force du ressort et maintenant la clavette en engagement avec le bras et dans une deuxième position la came libérant la clavette ce qui lui permet de se déplacer vers le haut et de se dégager du bras.