Brevet FR2821397A1 — publié le 20020830

La présente invention concerne un dispositif d'articulation et de commande en orientation d'un volet monté mobile en rotation sur une sur- face aérodynamique, telle que aile d'avion, pale de voilure tournante, empennage horizontal ou vertical, gouverne de missile ou de drone, etc..., aussi bien le long du bord de fuite que le long du bord d'attaque de cette surface aérodynamique. On sait que les dispositifs d'articulation et de commande en orientation connus de ce type comportent un arbre de rotation et/ou des roulements pour articuler le volet sur ladite surface aérodynamique et un vérin, hydraulique ou électrique, monté sur cette dernière pour actionner le- dit volet. Ces dispositifs connus permettent d'obtenir une position bien définie pour le volet, mais ils présentent l'inconvénient d'être lourds et encombrants, de nécessiter un usinage précis et une maintenance complexe et onéreuse. De plus, ils présentent un jeu fonctionnel entraînant une usure très localisée en fonctionnement dynamique. Enfin, le frottement qu'ils opposent à leur commande varie selon que leur fonctionnement est statique ou dynamique : ce frottement, qui peut être acceptable en statique, peut devenir excessif si le volet est soumis à un champ centrifuge important--ce qui est le cas pour des volets montés sur des pales d'hélicoptères--de sorte qu'il est alors nécessaire de prévoir des commandes très puissantes. La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients. A cette fin, selon l'invention, le dispositif d'articulation et de commande en orientation d'un volet monté mobile en rotation sur une surface aérodynamique, ledit dispositif comportant une partie fixe intégrée à ladite surface aérodynamique et une partie mobile intégrée audit volet mobile et articulée à ladite partie fixe pour pouvoir tourner par rapport à cette dernière, est remarquable en ce qu'il comporte : - au moins une lame élastique d'articulation allongée, dont les bords lon- gitudinaux opposés sont respectivement solidaires de ladite partie fixe et de ladite partie mobile, ladite lame élastique d'articulation pouvant fléchir longitudinalement entre lesdits bords longitudinaux ; - au moins un actionneur incorporé à ladite partie fixe et apte à engendrer une force dont la ligne d'action est au moins sensiblement orthogonale à la longueur de ladite lame élastique d'articulation ; et - au moins un organe de liaison reliant ledit actionneur à ladite partie mo- bile pour transmettre à cette dernière ladite force engendrée par ledit actionneur, ledit organe de liaison étant : tel que l'emplacement auquel il est relié à ladite partie mobile est dé- calé, orthogonalement à ladite lame élastique d'articulation, d'un bras de levier par rapport au bord par lequel cette dernière est reliée à la- dite partie mobile, de sorte que ladite force engendre un moment de rotation fléchissant ladite lame élastique d'articulation longitudinale- ment entre ses bords latéraux en provoquant la rotation de ladite par- tie mobile par rapport à ladite partie fixe ; et . apte à accompagner, sans la gêner, la rotation de ladite partie mobile par rapport à ladite partie fixe. Ainsi, grâce à la présente invention, on obtient un dispositif d'arti- culation sans frottement ni jeu, de faible masse, de montage simple et maintenance aisée. De plus, notamment dans le cas où ladite surface aérodynamique est une pale de voilure tournante, le dispositif conforme à la présente invention est insensible aux effets de la force centrifuge, puisque celle-ci s'applique sur une articulation monolithique, formée par ladite lame élastique d'articulation. Il permet, par ailleurs, d'obtenir, pour ladite partie mobile, des amplitudes angulaires de rotation importantes avec de faibles déplacements de l'actionneur. Un tel phénomène d'amplification de mouvement peut être ajusté par réglage dudit bras de levier. Avantageusement, ledit organe de liaison est également constitué par une lame élastique, apte à transmettre ladite force engendrée par ledit actionneur, ladite lame élastique de transmission ayant des bords opposés respectivement solidaires dudit actionneur et de ladite partie mobile et pouvant fléchir entre lesdits bords opposés pour accompagner, sans la gêner, la rotation de ladite partie mobile par rapport à ladite partie fixe. Bien entendu, le dispositif conforme à la présente invention fonctionne quelle que soit la nature--traction ou poussée--de la force engendrée par ledit actionneur : seul le sens de rotation de la partie mobile change. Cependant, notamment dans le cas où ledit organe de liaison est une lame élastique, il est préférable que ledit actionneur engendre une force de traction, puisque ladite lame élastique de transmission est, par nature, plus apte à transmettre des efforts importants en traction qu'en compression. Ladite lame élastique d'articulation peut être formée par au moins deux éléments de lame élastique disposés en alignement, mais écartés l'un de l'autre dans la partie centrale dudit dispositif en ménageant entre eux un espacement central, ledit organe de liaison étant alors disposé dans ledit espacement central. Dans un premier mode de réalisation, lorsque ledit actionneur est à l'arrêt et n'engendre aucune force, le dispositif selon l'invention occupe une position de repos pour laquelle ladite lame élastique d'articulation et ladite lame élastique de transmission sont planes, parallèles et espacées l'une de l'autre. Cependant, dans un second mode de réalisation, dans une telle position de repos de l'actionneur, ladite lame élastique d'articulation est plane, tandis que ladite lame élastique de transmission comporte, d'une part, deux bords opposés rectilignes parallèles et espacés l'un de l'autre, respectivement solidaires dudit actionneur et de ladite partie mobile, et, d'autre part, une portion centrale qui est inclinée par rapport à ladite lame élastique d'articulation et qui croise le plan de cette dernière. Bien entendu, de telles positions de repos sont déterminées par la détente complète de ladite lame élastique d'articulation et de ladite lame élastique de transmission. On notera que le sens de rotation de la partie mobile du dispositif, et donc dudit volet, dépend non seulement du fait que ledit actionneur exerce une poussée ou une traction, mais encore de la disposition relative, sur ladite partie mobile et orthogonalement au plan de ladite lame élasti- que d'articulation, du bord de cette dernière et du bord de la lame élastique de transmission. De ce qui précède, on voit donc que, grâce à la présente invention, on peut transformer un déplacement linéaire de faible amplitude en un déplacement angulaire d'amplitude conséquente, le sens dudit déplacement linéaire et dudit déplacement angulaire pouvant être choisis indépendamment l'un de l'autre. Dans le cas où le volet doit pouvoir être commandé en rotation dans les deux sens, le dispositif d'articulation et de commande en orientation conforme à la présente invention peut comporter : - une lame élastique d'articulation ; - deux actionneurs semblables ; et - deux organes de liaison reliant respectivement lesdits actionneurs à la- dite partie mobile pour transmettre à cette dernière l'une ou l'autre des- dites forces engendrées par lesdits actionneurs, lesdits organes de liai- son étant disposés de part et d'autre de ladite lame élastique d'articula- tion. De préférence, lesdits organes de liaison sont disposés symétriquement l'un de l'autre par rapport à ladite lame élastique d'articulation. 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 perspective du dessus, d'un mode de réalisation du dispositif d'articulation et de commande en orientation de volet, conforme à la présente invention. La figure 2 est une vue en plan, avec arrachement partiel, du dispositif de la figure 1. Les figures 3 et 4 sont respectivement des coupes selon les lignes III-III et IV-IV de la figure 2, illustrant de plus l'intégration dudit dispositif dans une surface aérodynamique et dans le volet associé. Les figures 5 et 6 sont des vues, à plus grande échelle, de la partie droite de la figure 4, illustrant le fonctionnement du dispositif conforme à la présente invention. La figure 7 illustre, en vue semblable à la figure 4, une variante de réalisation du dispositif conforme à la présente invention. Les figures 8 et 9 sont des vues, à plus grande échelle, de la partie droite de la figure 7, illustrant le fonctionnement du dispositif montré par cette dernière figure. Le dispositif d'articulation et de commande en orientation pour un volet monté sur une surface aérodynamique, montré par les figures et conforme à la présente invention, comporte une partie fixe 1A, destinée à être intégrée dans une surface aérodynamique 2 et une partie mobile 1 B, destinée à être intégrée dans un volet 3 mobile en rotation par rapport à ladite surface aérodynamique 2. Sur les figures, la surface aérodynamique 2 et le volet 3 sont représentés en traits mixtes. Par exemple, la solidarisation desdites parties fixe 1A et mobile 1B, respectivement dans ladite surface aérodynamique et dans le volet 3, est réalisée au moyen de profilés L. La partie fixe 1A présente la forme générale d'une boîte parallélépipédique aplatie, pourvue d'un bâti fixe B entourant un actionneur 4, par exemple de type piézo-électrique, dont seule une faible partie est visible sur les figures. Quant à elle, la partie mobile 1B présente la forme d'une barrette, dont l'un des bords rectilignes 5 est disposé parallèlement à l'un des bords rectilignes 6 de la partie fixe 1A, à travers lequel est accessible l'actionneur 4. La partie fixe 1 A et la partie mobile 1B sont reliées l'une à l'autre par une lame élastique d'articulation 7, formée de deux éléments allongés 7A et 7B, alignés l'un avec l'autre, mais écartés l'un de l'autre dans la partie centrale desdites parties 1A et 1 B en ménageant entre eux un espacement central 8. Chacun des éléments de lame élastique 7A, 7B a des bords longitudinaux opposés 9,10, respectivement solidaires de ladite partie fixe 1 A et de ladite partie mobile 1 B, par encastrement dans lesdits bords rectilignes en regard 5 et 6, comme cela est visible sur les figures 2 et 3,4 et 7. Ainsi, les deux éléments 7A et 7B forment une lame élastique 7 pouvant fléchir entre ses bords longitudinaux 9,10 opposés, c'est-à-dire entre les bords 5 et 6 en regard des parties fixe et mobile 1A et 1B, en formant une articulation entre lesdites parties 1A et 1 B. Par ailleurs, l'actionneur 4, intégré à la partie fixe 1A, est relié à la partie mobile 1B, par un organe de liaison 11 disposé dans l'espacement central 8 et apte à transmettre à ladite partie mobile 1 B la force F engendrée par ledit actionneur 4 orthogonalement à l'alignement des éléments de lame élastique 7A, 7B. Dans l'exemple représenté sur les figures 1 à 6, l'organe de liaison 11 est constitué par une lame élastique de transmission, dont des bords opposés 12 et 13 sont respectivement solidaires, par encastrement, dudit actionneur 4 et de ladite partie mobile 1 B. Ainsi, la lame élastique 11 peut fléchir entre ses bords 12 et 13 opposés. Sur les figures 2 et 6, on a supposé que l'actionneur 4 était apte à exercer, sur la partie mobile 1B et par l'intermédiaire de la lame élastique 11, une force de traction F. Comme on peut mieux le voir sur la figure 5, lorsque l'actionneur 4 est au repos (c'est-à-dire n'exerce aucune force de traction F), la lame élastique d'articulation 7 et la lame élastique de transmission 11 sont planes, parallèles et espacées l'une de l'autre d'une distance d, transversalement auxdites lames 7 et 11. Ainsi, l'emplacement 13 auquel ladite lame élastique de transmission 11 est reliée à la partie mobile 1 B est décalé, orthogonalement auxdites lames 7 et 11, de la distance d par rapport à l'emplacement 10 auquel ladite lame élastique d'articulation est reliée à ladite partie mobile 1 B. Il en résulte que, lorsque l'actionneur 4 fonctionne, la force F engendre, grâce à l'existence du bras de levier d, un moment de rotation, qui fait fléchir la lame élastique d'articulation 7 longitudinalement entre ses bords latéraux encastrés 9 et 10, ce qui provoque la rotation de ladite partie mobile 1B et du volet 3 par rapport à la partie fixe 1 A, comme cela est représenté sur la figure 6. Puisque l'organe de liaison 11 est une lame élastique, il peut, par flexion entre ses bords latéraux 12 et 13, accompagner, sans la gêner, la rotation de la partie mobile 1 B par rapport à la partie fixe 1 A. Bien entendu, l'amplitude a de l'angle dont tourne la partie mobile 1B par rapport à la partie fixe 1A, dépend de l'amplitude de la rétraction du bord 12, de la lame 11, relié à l'actionneur 4, cette amplitude de rétraction étant bien entendu variable en fonction de la commande (non représentée) adressée audit actionneur 4, ainsi que du niveau de souplesse de ladite lame 11. Ainsi, grâce à la présente invention, il est possible de communiquer à la partie mobile 1 B, et donc au volet 3, une pluralité de valeurs an- gulaires a, entre la valeur 0 (figure 5) et une valeur maximale aM, définie notamment par la limite en fatigue de ladite lame 11. Bien entendu, des butées (non représentées) peuvent être prévues pour marquer ces dernières valeurs limites. Lorsque la force F engendrée par l'actionneur 4 cesse, la partie mobile 1B (et donc le volet 3) revient à sa position d'équilibre de la figure 5, par détente élastique des lames 7 et 11. Dans la variante de réalisation des figures 7 à 9, la lame élastique plane de transmission 11 a été remplacée par une lame élastique de transmission 21 comportant, d'une part, deux bords opposés 21 A et 21B, rectilignes, parallèles et espacés l'un de l'autre, respectivement solidaires de la partie fixe 1 A et de la partie mobile 1B et, d'autre part, une portion centrale 21 C, qui est inclinée par rapport à la lame élastique d'articulation 7 et qui croise le plan de celle-ci. Dans ce dernier mode de réalisation, la disposition relative des bords 10 et 21 B, sur la partie mobile 1 B, est inverse de celle des bords 10 et 13 sur les figures 4 à 6. En conséquence, lorsque l'actionneur 4 exerce la force de traction F sur le volet 3, par l'intermédiaire de la lame élastique de transmission 21, ce volet tourne dans le sens opposé à celui représenté sur la figure 6. Ainsi, dans les modes de réalisation décrits ci-dessus, le volet 3 tourne soit dans un sens, soit dans l'autre. Dans le mode de réalisation illustré par la figure 10, le volet 3 peut tourner dans les deux sens. Ce dernier mode de réalisation, qui est du type de celui décrit en regard des figures 3 à 6 et en est, en quelque sorte, une duplication, comporte : - la même lame élastique d'articulation allongée 7 dont les bords longitudinaux opposés 9, 10 sont respectivement solidaires de ladite partie fixe 1A et de ladite partie mobile 1B, ladite lame élastique d'articulation 7 pouvant fléchir longitudinalement entre lesdits bords longitudinaux 9, 10 ; - deux actionneurs 4. 1 et 4. 2, tous deux semblables à l'actionneur 4, juxtaposés et incorporés à ladite partie fixe 1A et aptes chacun à engendrer une force F dont la ligne d'action est au moins sensiblement orthogonale à la longueur de ladite lame élastique d'articulation 7 ; et - deux lames élastiques 11.1 et 11.2, toutes deux identiques à la lame élastique de transmission 11, reliant respectivement lesdits actionneurs 4.1 et 4.2 à ladite partie mobile 1B pour transmettre à cette dernière l'une ou l'autre desdites forces engendrées par lesdits actionneurs 4.1 et 4.2. De plus, les lames élastiques de transmission 11.1 et 11.2 sont disposées de part et d'autre de la lame élastique d'articulation 7, par exemple de façon symétrique par rapport à cette dernière. Ainsi, de ce qui précède, on comprendra aisément que les actionneurs 4.1 et 4.2 sont respectivement aptes à faire tourner le volet 3 dans le sens inverse et dans le sens des aiguilles d'une montre. Bien entendu, la rotation dans les deux sens du volet 3 pourrait également être obtenue par duplication des actionneurs 4 et des lames de transmission 21 du mode de réalisation des figures 7 à 9. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'articulation et de commande en orientation d'un volet (3) monté mobile en rotation sur une surface aérodynamique (2), ledit dispositif comportant une partie fixe (1 A) intégrée à ladite surface aérodynamique (2) et une partie mobile (1 B) intégrée audit volt mobile (3) et articulée à ladite partie fixe (1A) pour pouvoir tourner par rapport à cette dernière, caractérisé en ce qu'il comporte : - au moins une lame élastique d'articulation allongée (7) dont les bords longitudinaux opposés (9,10) sont respectivement solidaires de ladite partie fixe (1 A) et de ladite partie mobile (1 B), ladite lame élastique d'articulation (7) pouvant fléchir longitudinalement entre lesdits bords longitudinaux (9,10) ; - au moins un actionneur (4) incorporé à ladite partie fixe (1A) et apte à engendrer une force (F) dont la ligne d'action est au moins sensiblement orthogonale à la longueur de ladite lame élastique d'articulation (7) ; et - au moins un organe de liaison (11,21) reliant ledit actionneur (4) à la- dite partie mobile (1 B) pour transmettre à cette dernière ladite force en- gendrée par ledit actionneur (4), ledit organe de liaison étant : . tel que l'emplacement (13, 21 B) auquel il est relié à ladite partie mo- bile (1 B) est décalé, orthogonalement à ladite lame élastique d'arti- culation (7), d'un bras de levier (d) par rapport au bord (10) par le- quel cette dernière est reliée à ladite partie mobile (1 B), de sorte que ladite force engendre un moment de rotation fléchissant ladite lame élastique d'articulation (7) longitudinalement entre ses bords latéraux en provoquant la rotation de ladite partie mobile (1B) par rapport à ladite partie fixe (1A) ; et apte à accompagner, sans la gêner, la rotation de ladite partie mobile (1B) par rapport à ladite partie fixe (1A). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit organe de liaison (11, 21) est constitué par une lame élastique, apte à transmettre ladite force (F) engendrée par ledit actionneur (4), ladite lame élastique de transmission (11,21) ayant des bords opposés (12, 13-21 A, 21 B) respectivement solidaires dudit actionneur (4) et de ladite partie mobile (1B) et pouvant fléchir entre lesdits bords opposés pour accompagner, sans la gêner, la rotation de ladite partie mobile (1 8) par rapport à ladite partie fixe (1A). 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite lame élastique d'articulation (7) est formée par au moins deux éléments de lame élastique (7A, 7B) disposés en alignement, mais écartés l'un de l'autre dans la partie centrale dudit dispositif en ménageant entre eux un espacement central (8), et en ce que ledit organe de liaison (11,21) est disposé dans ledit espacement central (8). 4. Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que, lorsque ledit actionneur (4) n'engendre aucune force, ladite lame élastique d'articulation (7) et ladite lame élastique de transmission (11) sont planes, parallèles et espacées l'une de l'autre. 5. Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que, lorsque ledit actionneur (4) n'engendre aucune force, ladite lame élastique d'articulation (7) est plane, tandis que ladite lame élastique de transmission (21) comporte, d'une part, deux bords opposés rectilignes, parallèles et espacés l'un de l'autre (21A, 21B), res- pectivement solidaires dudit actionneur (4) et de ladite partie mobile (1B), et, d'autre part, une portion centrale (21 C) qui est inclinée par rapport à ladite lame élastique d'articulation (7) et qui croise le plan de cette dernière. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit actionneur (4) exerce, par l'intermédiaire dudit organe de liaison, une force de traction (F) sur ladite partie mobile (1 B). 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit actionneur (4) est de type piézo-électrique. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte : - une lame élastique d'articulation (7) ; - deux actionneurs semblables (4.1, 4.2) ; et - deux organes de liaison (11.1, 11.2) reliant respectivement lesdits actionneurs à ladite partie mobile (1 B) pour transmettre à cette dernière l'une ou l'autre desdites forces engendrées par lesdits actionneurs, les- dits organes de liaison (11.1, 11.2) étant disposés de part et d'autre de ladite lame élastique d'articulation (7). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits organes de liaison (11.1 et 11.2) sont dispo- sés symétriquement l'un de l'autre par rapport à ladite lame élastique d'articulation (7).