Brevet FR2756329A1 — publié le 19980529

DISPOSITIF DE SYNCHRONISATION DE VERINS ET VERIN HYDRAULIQUE EQUIPE D'UN DISPOSITIF DE SYNCHRONISATION. L'invention concerne un dispositif de synchronisation de vérins et un vérin hydraulique équipé d'un dispositif de synchronisation. Elle s'applique en particulier dans le domaine de l'aéronautique et notamment pour la commande simultanée du déplacement des volets mobiles d'une tuyère d'éjection à section variable, ou pour la commande d'orientation d'aubes mobiles. I1 est connu de commander le déplacement des volets mobiles d'une tuyère d'éjection d'un turboréacteur au moyen de plusieurs vérins associés à des biellettes articulées sur les volets mobiles. Les vérins sont généralement intégrés à la structure fixe de la tuyère et les tiges de piston des vérins sont reliées aux volets mobiles par l'intermédiaire des biellettes. Les vérins sont commandés en synchronisme par un distributeur commun de façon à assurer un déplacement simultané des volets mobiles. Cependant bien que les vérins soient commandés en synchronisme, en raison des différents frottements qui existent entre les volets mobiles et au niveau des articulations entre les différentes pièces mécaniques du système de commande, ou en raison de l'usure d'un joint d'étanchéité localisé à l'intérieur d'un vérin, il se produit souvent des décalages dans le déplacement des pistons de vérin les uns par rapport aux autres. Ces décalages sont particulièrement préjudiciables aux volets mobiles qui, du fait qu'ils ne sont plus actionnés en synchronisme, sont soumis à des frottements plus importants. I1 peut alors se produire en fonctionnement un coincement entre les volets mobiles, un tel coincement ayant pour conséquence d'augmenter considérablement les efforts de manoeuvre et de provoquer une usure importante et très rapide des surfaces en contact. Le but de l'invention est de résoudre ces problèmes et de réaliser un dispositif de synchronisation de vérins permettant d'assurer un déplacement parfaitement synchronisé des pistons de plusieurs vérins de commande. Pour cela, l'invention consiste à intégrer dans chacun des vérins à synchroniser un dispositif de conversion d'un mouvement de translation du piston du vérin en un mouvement de rotation d'un arbre en extrémité duquel est relié mécaniquement un pignon. Tous les pignons associés à chaque vérin sont engrénés à un anneau denté unique. L'anneau denté permet alors d'assurer la synchronisation des mouvements de tous les vérins par l'intermédiaire des pignons qui lui sont engrénés et par l'intermédiaire des dispositifs de conversion de mouvement intégrés dans chaque vérin. Selon l'invention, le dispositif de synchronisation de plusieurs vérins hydrauliques actionnés simultanément par un signal de commande unique est caractérisé en ce qu'il comporte - des moyens de conversion d'un mouvement de translation en un mouvement de rotation intégrés dans chacun des vérins à synchroniser et couplés respectivement au piston du vérin correspondant, - pour chaque vérin, un pignon relié aux moyens de conversion intégrés dans le vérin correspondant, - un anneau denté sur lequel sont engrénés tous les pignons associés à chaque vérin. L'invention concerne également un vérin hydraulique équipé d'un dispositif de synchronisation comportant un corps cylindrique et un piston monté mobile en translation dans un alésage du corps cylindrique, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un ensemble vis/écrou à billes intégré dans le piston, la vis étant constituée par une région filetée d'un arbre monté tournant dans le corps cylindrique, l'arbre comportant une extrémité reliée mécaniquement à un pignon par l'intermédiaire d'une clavette, le pignon étant engréné à un anneau denté de synchronisation du vérin avec au moins un deuxième vérin. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaitront clairement dans la suite de la description donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en regard des figures annexées qui représentent - la figure 1, un schéma d'un exemple de dispositif de synchronisation de vérins hydrauliques, selon l'invention, - les figures 2a et 2b, deux vues en coupe partielle longitudinale et suivant deux plans de coupe perpendiculaires d'un exemple de dispositif de maintien de l'anneau de synchronisation, selon l'invention. - les figures 3a et 3b, deux vues en coupe longitudinale et suivant deux plans de coupe perpendiculaires d'un vérin hydraulique équipé d'un dispositif de synchronisation, selon l'invention. Le dispositif de synchronisation de vérins hydrauliques représenté sur la figure 1 comporte des moyens de conversion 12, 22, 32 d'un mouvement de translation en un mouvement de rotation, par exemple du type vis/écrou à billes réversible, intégrés dans chacun des vérins 10, 20, 30 à synchroniser et couplés respectivement au piston 11, 21, 31 du vérin correspondant. Chaque moyen de conversion 12, 22, 32 comporte une extrémité reliée à un pignon 13, 23, 33. Les pignons sont engrénés sur un anneau de synchronisation denté 40. Dans le cas d'une application à la commande du déplacement des volets mobiles d'une tuyère d'éjection d'un turboréacteur, les vérins, au nombre de trois sur la figure 1, sont répartis uniformément autour de la tuyère. L'anneau de synchronisation 40 est disposé autour de la tuyère et est préférentiellement ouvert 42, de façon à éviter des problèmes de contrainte dûs à la différence de dilatation entre l'anneau et la tuyère sur laquelle sont fixés les vérins. L'anneau est entièrement gainé dans un tube de protection anti-poussière contenant un lubrifiant. L'anneau 40 n'est pas fixé à la structure fixe de la tuyère, mais soutenu par l'intermédiaire des vérins qu'il relie et par l'intermédiaire de dispositifs de maintien 41. L'anneau est suffisamment rigide pour ne pas venir en contact avec la structure fixe de la tuyère. Les efforts de synchronisation transmis à l'anneau 40 par les pignons 13, 23, 33 font travailler l'anneau en traction en compression. Le profil de l'anneau est optimisé en fonction des efforts de synchronisation qu'il subit de manière à supporter ces efforts sans flambement ni fléchissement. L'anneau 40 est maintenu en place axialement et radialement par au moins deux dispositifs de maintien 41, par exemple des paliers, qui renforcent la rigidité de l'anneau. Les dispositifs de maintien 41 doivent permettre les déplacements de l'anneau autour de la tuyère avec un minimum de frottements. Les dispositifs de maintien 41 sont disposés entre les vérins et sont opposés à l'ouverture 42 de l'anneau 40. Le nombre de dispositifs de maintien 41 peut être supérieur à deux si le profil de l'anneau l'exige, par exemple pour en augmenter la rigidité. Lorsque les pistons 11, 21, 31 des vérins 10, 20, 30 se déplacent en translation sous l'action d'un signal de commande, le mouvement de translation des pistons est converti en un mouvement de rotation par l'ensemble vis/écrou à billes. Le mouvement de rotation est transmis aux pignons 13, 23, 33, solidaires de l'ensemble vis/écrou à billes, puis à l'anneau denté 40 sur lequel sont engrénés les pignons 13, 23, 33. Les pignons 13, 23, 33 étant tous liés à l'anneau denté ils sont donc tous entrainés à la même vitesse de rotation par l'intermédiaire de l'anneau denté 40, ce qui permet de synchroniser le mouvement des pistons des vérins après transformation par l'ensemble vis/écrou à billes du mouvement de rotation des pignons en un mouvement de translation des pistons des vérins. Les figures 2a et 2b représentent deux vues en coupe partielle longitudinale et suivant deux plans de coupe perpendiculaires d'un exemple de dispositif de maintien de l'anneau de synchronisation, selon l'invention. Le dispositif de maintien comporte des premiers et des seconds rouleaux cylindriques 43, 44 entre lesquels l'anneau vient se plaquer. La position des seconds rouleaux 44 est ajustée par l'intermédiaire d'une vis de réglage 45 de manière à ce qu'ils viennent en contact avec l'anneau 40. Lorsque l'anneau se déplace autour de tuyère sous l'effet des efforts de synchronisation transmis parles pignons 13, 23, 33, les rouleaux cylindriques 43, 44 roulent sur l'anneau et ne créent ainsi qu'un minimum de frottements. Le dispositif de maintien est logé dans une enceinte étanche fermée hermétiquement par une plaque 46 au travers de laquelle est insérée la vis de réglage 45. L'ensemble est rendu solidaire de la tuyère par des vis de fixation 47 (non représentées). Les figures 3a et 3b représentent deux vues en coupe longitudinale et suivant deux plans de coupe perpendiculaires d'un vérin hydraulique équipé d'un dispositif de synchronisation, selon l'invention. Le vérin comporte un corps cylindrique 50 dans l'alésage 51 duquel est monté un piston 52 mobile en translation. Le piston 52 comporte une tige de piston 53 traversant une extrémité aval du corps cylindrique et munie en son extrémité extérieure d'une rotule 54 destinée à être connectée à un levier d'articulation, non représenté, par exemple une biellette fixée sur un volet d'une tuyère. Un ensemble vis/écrou à billes est intégré dans le piston 52 du vérin et est couplé à ce piston 52 de manière que la vis tourne en réponse à une translation du piston. L'ensemble vis/écrou à billes comporte, de manière connue, une vis 55 et un écrou 56 monté sur la vis par l'intermédiaire de billes. Les billes sont logées dans un ou plusieurs filets de la vis et sont maintenues à l'intérieur de l'écrou 56. L'écrou 56 est solidaire du piston 52 et suit les mouvements de translation du piston. Chaque déplacement de l'écrou entraine la vis en rotation par l'intermédiaire des billes. La vis 55 est constituée par une région filetée d'un arbre 57 monté tournant dans le corps cylindrique 50 par l'intermédiaire de roulements 58. Les roulements 58 sont montés en amont du piston 52 dans une extrémité de tête du corps cylindrique 50. L'arbre 57 comporte une extrémité 59 qui débouche à l'extérieur du corps cylindrique 50. L'extrémité 59 est reliée mécaniquement à un engrenage cylindrique droit 60, appelé pignon, par l'intermédiaire d'une clavette 61, la clavette étant logée dans une encoche correspondante de l'arbre 57. La clavette est de préférence du type demi-lune de façon à limiter son encombrement. La clavette 61 a également un rôle de sécurité car elle permet d'éviter la détérioration de l'engrenage 60 ou de l'arbre 57 dans le cas d'une surcharge pondérale au niveau du vérin. L'engrenage 60 est engréné sur un anneau de synchronisation denté 40 destiné à être soutenu par une structure fixe, par exemple une tuyère. L'anneau 40 est maintenu en place axialement et radialement par l'intermédiaire d'au moins deux dispositifs de maintien 41. Un capot de protection 62 fixé au corps cylindrique 50 coiffe l'engrenage 60 de manière à le protéger contre toute pollution externe telle que la poussière. Le capot de protection 62 comporte deux orifices 63, 64 diamétralement opposés au travers desquels est inséré l'anneau denté 40. Des joints d'étanchéité 65 sont prévus au niveau des deux orifices 63, 64. La présente invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation précisément décrit. En particulier, la forme de l'anneau denté peut être cylindrique comme représenté dans l'application à la synchronisation de vérins de commande des volets d'une tuyère, mais la forme et/ou le profil de l'anneau denté peuvent être différents dans d'autres applications. Ainsi, par exemple, pour réaliser la synchronisation de vérins disposés en ligne, l'anneau denté peut avoir une forme linéaire. Le dispositif de maintien de l'anneau peut être différent. En particulier, il doit être adapté au profil de l'anneau tout en permettant de limiter au maximum les frottements. De même, bien que la clavette demi-lune soit utilisée préférentiellement pour des raisons d'encombrement, il est possible d'utiliser un autre type de clavette, par exemple rectangulaire. REVENDICATIONS 1. Dispositif de synchronisation de plusieurs vérins hydrauliques actionnés simultanément par un signal de commande unique, caractérisé en ce qu'il comporte - des moyens de conversion (12, 22, 32) d'un mouvement de translation en un mouvement de rotation intégrés dans chacun des vérins (10, 20, 30) à synchroniser et couplés respectivement au piston (11, 21, 31) du vérin (10, 20, 30) correspondant, - pour chaque vérin (10, 20, 30), un pignon (13, 23, 33) relié aux moyens de conversion (12, 22, 32) intégrés dans le vérin correspondant, - un anneau denté (40) sur lequel sont engrénés tous les pignons (13, 23, 33) associés respectivement aux vérins (10, 20, 30) 2. Dispositif de synchronisation selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'anneau denté (40) est ouvert. 3. Dispositif de synchronisation selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'anneau denté est soutenu par l'intermédiaire des vérins qu'il relie et par l'intermédiaire d'au moins deux dispositifs de maintien (41). 4. Dispositif de synchronisation selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque dispositif de maintien (41) comporte des rouleaux cylindriques (43,44) entre lesquels l'anneau vient se plaquer. 5. Dispositif de synchronisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de conversion (12, 22, 32) d'un mouvement de translation en un mouvement de rotation comportent un ensemble vis/écrou à billes (55, 56) intégré dans le piston de chaque vérin, l'écrou (56) étant solidaire du piston. 6. Dispositif de synchronisation selon la revendication 5, caractérisé en ce que la vis (55) de l'ensemble vis/écrou à billes est constituée par une région filetée d'un arbre (57) monté tournant dans le vérin par l'intermédiaire de roulements (58). 7. Dispositif de synchronisation selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'arbre (57) comporte une extrémité (59) reliée mécaniquement à l'un des pignons par l'intermédiaire d'une clavette (61). 8. Vérin hydraulique équipé d'un dispositif de synchronisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant un corps cylindrique et un piston (52) monté mobile en translation dans un alésage du corps cylindrique, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un ensemble vis/écrou à billes intégré dans le piston (52), la vis (55) étant constituée par une région filetée d'un arbre (57) monté tournant dans le corps cylindrique (50), l'arbre (57) comportant une extrémité (59) reliée mécaniquement à un pignon (60) par l'intermédiaire d'une clavette (61), le pignon étant engréné à un anneau denté (40) de synchronisation du vérin avec au moins un deuxième vérin. 9. Vérin hydraulique selon la revendication 8, caractérisé en ce que le vérin hydraulique est équipé d'un capot de protection (62) fixé au corps cylindrique (50) et coiffant le pignon (60), le capot de protection (62) comportant deux orifices (63, 64) diamétralement opposés au-travers desquels est inséré l'anneau denté (40).