Brevet FR2864021A1 — publié le 20050624

La présente invention concerne le domaine des dispositifs de commande à déplacement d'éléments de fermeture pour véhicule. Elle s'applique en particulier à la commande d'ouverture en urgence de portes pour aéronef. Mais l'invention n'est pas limitée à cette application particulière. Elle peut s'appliquer à tout type d'élément de fermeture, notamment tout type de porte ou trappe et tout type de véhicule, notamment aérien, spatial, terrestre ou maritime. Différents dispositifs de commande à déplacement d'éléments de fermeture, notamment de porte d'avion, ont déjà été proposés. La présente invention a pour but de perfectionner les moyens existant en proposant un nouveau dispositif qui permet 1) de réduire la masse globale du système, 2) d'améliorer la fiabilité et les performances du système et 3) de réduire et de simplifier les opérations de maintenance et en particulier d'espacer celles-ci. Les trois objectifs précités sont en effet de première importance aujourd'hui pour les compagnies aériennes. Ce but est atteint dans le cadre de la présente invention grâce à un dispositif comprenant, intercalés entre le châssis d'un véhicule et un élément de fermeture, par exemple une porte d'avion, d'une part un élément moteur actif sur commande, constitué d'un vérin pyrotechnique, et d'autre part, des moyens de liaison mécanique adaptés pour autoriser une liaison motrice entre le vérin pyrotechnique et l'élément de fermeture lors d'une activation du vérin pyrotechnique, tout en autorisant un libre déplacement de l'élément de fermeture par rapport au vérin pyrotechnique, lorsque l'élément de fermeture est déplacé sur une course supérieure à celle permettant ladite liaison motrice. L'utilisation d'un élément moteur à base d'un vérin pyrotechnique permet la réalisation d'un ensemble sensiblement plus compact et plus léger que les moyens connus de l'art antérieur à base d'actionneurs électriques, pneumatiques ou hydrauliques. Le vérin pyrotechnique est en effet autonome et n'exige pas par exemple 2864021 2 l'équivalent d'une source annexe conséquente de fluide moteur pneumatique ou hydraulique. Par ailleurs les moyens de liaison mécanique précités spécifiques à l'invention permettent d'éviter la transmission de fortes contraintes à l'élément de fermeture. Ils permettent également une grande souplesse dans la définition de la cinématique et dans la course de l'élément de fermeture. Ainsi selon un mode de réalisation particulier et non limitatif de l'invention, le vérin pyrotechnique tient lieu d'impulseur actif seulement sur une portion initiale limitée de la course de l'élément de fermeture. Dans ce cas l'encombrement du vérin peut être particulièrement réduit puisque la course de celui-ci peut être nettement inférieure à celle de l'élément de fermeture. D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels: - la figure 1 représente schématiquement l'architecture générale d'un moyen classique d'articulation d'une porte d'avion sur un fuselage, - la figure 2 représente une vue schématique de moyens d'entraînement d'une porte d'avion conformes à un mode de réalisation de la présente invention, - la figure 3 représente une vue latérale partielle des mêmes moyens, - la figure 4 représente une vue plus détaillée en perspective d'un dispositif conforme à un mode de réalisation de la présente invention, - la figure 5 représente une vue partielle en perspective éclatée d'un élément moteur de type vérin pyrotechnique conforme à la présente invention, - la figure 6 représente une première vue en perspective d'un tel 30 élément moteur, - la figure 7 représente une deuxième vue en perspective de cet élément moteur, 2864021 3 - la figure 8 représente une première vue en coupe longitudinale de l'élément moteur, à l'état de repos verrouillé, selon un plan de coupe référencé VIII-VIII sur la figure 9, - la figure 9 représente une seconde vue en coupe longitudinale de l'élément moteur en position verrouillée selon un plan de coupe orthogonal à celui de la figure 8 tel qu'illustré IX-IX sur la figure 10, - la figure 10 représente une vue en coupe transversale de l'élément moteur en position verrouillée selon le plan de coupe référencé X-X sur la figure 8, et - les figures 11, 12 et 13 représentent schématiquement trois variantes de réalisation d'un élément moteur conforme à la présente invention associé à un élément amortisseur. On a représenté sur la figure 1 annexée, l'architecture classique d'articulation d'une porte d'avion 10 sur un fuselage d'avion dont la 15 génératrice extérieure est référencée 12. Pour l'essentiel, un tel système comprend un bras 100 de géométrie en V ou L articulé par une extrémité sur le châssis ou fuselage et par l'autre extrémité sur la porte 10. La géométrie précise et les dimensions du bras 100 dépendent de divers paramètres dont l'épaisseur du fuselage, le lieu d'articulation et la cinématique recherchée. La structure générale d'un tel bras 100 étant connue de l'homme de l'art, ne sera pas décrite dans le détail par la suite. Comme on le voit sur les figures annexées, dans le cadre de l'invention, le bras 100 porte de préférence deux arbres parallèles 110, 120, avantageusement sensiblement verticaux. Le premier arbre 110 est lié au fuselage par tous moyens appropriés. Ces moyens sont référencés 112 sur la figure 4. L'arbre 110 est libre de pivotement autour de son axe longitudinal 111 par rapport au bras 100. Le second arbre 120 est lié à la porte 10 par tout moyen approprié, par exemple par un jeu de biellettes 122. L'arbre 120 est lui-même libre de pivotement autour de son axe longitudinal 121 par rapport au bras 100. 2864021 4 Le dispositif comprend par ailleurs des moyens assurant une liaison à rotation entre les deux arbres 110, 120. Dans le cadre de l'invention, ces moyens de liaison à rotation comprennent de préférence au moins une chaîne. Plus précisément encore, de préférence, le dispositif comprend deux ensembles de chaînes chacun en forme de boucle, respectivement supérieur et inférieur et référencés 130 et 140 sur la figure 4. Chacun des deux ensembles de chaînes 130, 140 est en prise avec deux pignons 113, 114 et 123, 124 liés respectivement à l'un des deux arbres 110, 120 précités. Le bras 100 porte par ailleurs deux paires de pignons de renvoi 131, 132 et 141, 142 disposés pour guider chaque ensemble de chaînes 130, 140 sur un circuit épousant globalement la géométrie en V ou L du bras 100. L'homme de l'art comprendra que l'arbre 110 étant fixe par rapport au fuselage, le déplacement à pivotement du bras 100 par rapport au fuselage entraîne une translation des ensembles de chaînes 130, 140 grâce à la coopération définie entre ceux-ci et les pignons 113, 114 et de là une rotation de l'arbre 120 par rapport au bras 100 grâce à la coopération définie entre les ensembles de chaînes 130, 140 et les pignons 123, 124, propre à maintenir la porte 10 liée à l'arbre 120 parallèle à sa position de repos. Plus précisément encore, selon le mode de réalisation préférentiel représenté sur les figures annexées, chaque ensemble de chaînes 130, 140 comprend deux tronçons de maillons 133, 134 et 143, 144 reliés entre eux respectivement par deux tiges parallèles 135, 136 et 145, 146. Les deux paires de tiges 135, 136, 145, 146 sont guidées libre de coulissement par des entretoises verticales 115, 116 portées par le bras 100. Le dispositif conforme à la présente invention comprend en outre un élément moteur 200 formé d'un vérin pyrotechnique. L'élément moteur 200 est porté par le bras 100. L'élément moteur 200 comprend essentiellement un corps 210 et une tige ou piston susceptible d'être 2864021 5 déplacé par rapport au corps 210. De préférence, le corps 210 est lié au bras 100, par exemple à l'entretoise 115. La tige ou piston 220 quant à elle porte un organe de sollicitation ou poussoir en forme d'arbalète référencé 250. L'organe de sollicitation 250 est placé en regard de butées 137, 147 portées par l'une des tiges 135, 145 de chaque ensemble de chaînes 130, 140. L'homme de l'art comprendra que lorsque la porte 10 est sollicitée à déplacement par rapport au fuselage par un moyen d'entraînement auxiliaire, par exemple manuellement, les butées 137, 147 sont déplacées en éloignement de l'organe de sollicitation (vers la droite selon l'illustration donnée sur la figure 4) de sorte que les tiges 135, 145 coulissent librement par rapport à l'organe de sollicitation 250. En revanche, lorsque l'élément moteur 210 est activé, la tige 220 est sollicitée vers l'extérieur du corps 210 et déplace l'organe de sollicitation 250 en appui contre les butées 137, 147. Les ensembles de chaînes 130, 140 sont alors sollicités à translation par rapport au bras 100. Cette sollicitation entraîne un pivotement du bras 100 par rapport à l'arbre 110 et le pivotement de l'arbre 120 par rapport au bras 100, donc l'ouverture de la porte liée aux biellettes 122, ceci en maintenant, comme indiqué précédemment, le parallélisme de la porte par rapport à sa position de repos initiale. La coopération définie entre les chaînes 130, 140 et les pignons 123, 124 forme amplificateur de la course du vérin 200. Un mode de réalisation préférentiel mais non limitatif du vérin 25 pyrotechnique est illustré sur les figures 5 à 10 annexées. On retrouve sur ces figures, le corps 210 et la tige 220. Le vérin pyrotechnique 200 loge une masse 230 de composition pyrotechnique apte à générer un gaz chaud développé dans une chambre entre le corps 210 et le piston 220 pour provoquer l'expansion du vérin, c'est-à-dire une sortie de la tige 220 par rapport au corps 210. A titre d'exemple non limitatif, la masse de composition pyrotechnique 230 peut être du propergol. 2864021 6 De préférence dans le cadre de la présente invention, la masse de composition pyrotechnique 230 présente une section variable, plus précisément une section croissante en éloignement de sa face initiée. La variation de section de la masse de composition pyrotechnique 230 est adaptée pour générer une augmentation du volume de gaz développé proportionnelle à l'augmentation résultante de la chambre définie entre le corps 210 et le piston 220 pour opérer un effort constant sur la tige 220 quelle que soit l'expansion de celle-ci. La masse pyrotechnique 230 peut être initiée par tous moyens 10 appropriés. Il peut s'agir d'un initiateur électrique. Cependant, de préférence, la masse 230 est initiée par un initiateur ou percuteur mécanique. Par ailleurs, dans le cadre de la présente invention, il est prévu de préférence deux initiateurs en parallèle, pour effet de redondance et 15 de fiabilité, associés à la masse 230. Ainsi dans le cadre de la présente invention, le vérin pyrotechnique 200 comprend de préférence deux percuteurs mécaniques 240, 245 associés respectivement à des ressorts de sollicitation 241, 246, bandés au repos. Chaque percuteur 240, 245 est placé en regard d'une amorce 250, 255. L'initiation des amorces 250 et 255 est transmise de manière connue en soi à la masse pyrotechnique 230. Dans le cadre de l'invention, le vérin pyrotechnique 200 comprend de préférence un tiroir de verrouillage 260. Plus précisément, le tiroir 260 assure une double fonction de sécurité. D'une part, le tiroir 260 assure un blocage mécanique, au repos, du piston 220. D'autre part, le tiroir 260 assure au repos un blocage mécanique des percuteurs 240 et 245. Le tiroir de verrouillage 260 peut faire l'objet de nombreuses variantes de réalisation. De préférence, il est monté à translation dans une direction orthogonale à l'axe longitudinal 212 du corps 210. Le tiroir 260 présente deux tronçons possédant des sections droites différentes: un tronçon externe 261 de forte section droite et un tronçon interne 262 2864021 7 de section droite inférieure. Le corps 210 présente une gorge longitudinale 214 (voir notamment figure 6). La gorge 214 présente une largeur inférieure à l'encombrement en section droite du tronçon externe 261 du tiroir 260, mais supérieure au même encombrement en section droite du tronçon interne 262. En position de repos, telle qu'illustrée sur les figures 8 et 10, le tronçon externe 261 du tiroir 260 est placé en regard de la gorge 214. Ainsi, le tiroir 260 lié à la tige 220 ne peut être déplacé dans la gorge 214. Le tiroir 260 assure ainsi un verrouillage mécanique entre la tige 220 et le corps 210. En revanche, l'homme de l'art comprendra que lorsque le tiroir 260 est sollicité radialement vers l'extérieur du corps 210 et que le tronçon interne 262 est placé en regard de la gorge longitudinale 214, le tiroir peut être translaté dans la gorge 214 et ainsi le tiroir 260 autorise un déplacement relatif entre la tige 220 liée au tiroir 260 et le corps 210. Par ailleurs, comme on le voit notamment sur la figure 10, le tiroir 260 possède d'une part, une structure 263 servant de butée aux percuteurs 240, 245 en position de repos initial du tiroir 260 tel qu'illustré sur la figure 8. Le tiroir 260 possède d'autre part, des lumières 264, 265 placées en regard des percuteurs 240, 245 après translation radialement vers l'extérieur du tiroir 260 pour autoriser le déplacement des percuteurs 240, 245 contre les amorces 250, 255. On notera que selon le mode de réalisation particulier représenté sur les figures annexées, la masse de matériau pyrotechnique 230, les amorces 250, 255 et les percuteurs 240, 245 sont portés par la tige 220. En variante, l'ensemble de ces éléments, ou au moins une partie d'entre eux, pourrait être porté par le corps 210. Selon d'autres variantes de l'invention, l'élément moteur 30 pyrotechnique 200 est associé à un élément amortisseur. On a schématisé sur la figure 11 annexée, sous la référence 300, un tel élément amortisseur disposé en parallèle du vérin pyrotechnique 200. Un tel élément amortisseur 300 peut faire l'objet de nombreuses 2864021 8 variantes de réalisation. Selon le mode de réalisation schématisé sur la figure 11, il peut s'agir d'un vérin possédant un corps 310 et un piston 320 possédant des alésages calibrés 322 pour permettre un déplacement contrôlé de fluide de part et d'autre du piston 320, lorsque la tige 324 liée au piston 320 est sollicitée à déplacement par rapport au corps 310. On a représenté sur la figure 12 annexée, une variante de réalisation selon laquelle le vérin pyrotechnique 200 est intégré dans la tige 324 d'un tel élément amortisseur. Plus précisément, selon cette variante, la tige 324 a la forme d'une cloche et coopère avec une jupe 318 centrée sur le corps 310 pour définir une chambre annulaire externe 326 dans laquelle se déplace le piston 320 muni des alésages calibrés 322. La jupe 318 sert de corps externe au vérin pyrotechnique. Le piston du vérin pyrotechnique est également placé dans la jupe 318. Il loge le système d'initiation 240, 245 et la masse de matériau pyrotechnique 230. De préférence, un moyen élastique amortisseur 280 est intercalé entre le piston pyrotechnique 220 et le piston ou tige 324 de 20 l'amortisseur. On a illustré sur la figure 13, une variante de réalisation qui se distingue de la figure 12 par le fait que l'élément formant tige ou piston 324 de l'amortisseur présente une ligne de faiblesse adaptée pour être rompue lors de la mise en oeuvre du vérin pyrotechnique 200 afin d'assurer un débrayage de l'élément amortisseur lors de la mise en oeuvre du vérin pyrotechnique. On comprend que dans ce cas, l'effort est exercé directement par le piston ou tige de sortie 220 du vérin pyrotechnique. La commande du vérin pyrotechnique 200 peut être assurée par tous moyens appropriés. Il peut s'agir de moyens mécaniques ou électriques placés sur la porte ainsi équipée à disposition du personnel ou encore dans le cockpit de commande de l'avion. 2864021 9 Le fonctionnement du dispositif précédemment décrit est essentiellement le suivant. Lors d'une ouverture normale de la porte, celle-ci est sollicitée manuellement, après le déverrouillage traditionnel. Grâce au coulissement relatif autorisé entre les tiges 135, 145 et l'organe de sollicitation 250, l'élément moteur 200 est sans effet dans ce contexte. Au contraire, dès que l'élément moteur 200 est sollicité, par exemple lorsqu'une situation d'urgence nécessitant une ouverture rapide est détectée, après retrait de l'élément de verrouillage 260, la tige 220 actionne l'organe de sollicitation 250 et provoque, par l'intermédiaire des ensembles de chaînes 130, 140 le déplacement à pivotement du bras 100 et de la porte. L'ensemble de la commande requise pour l'extraction de l'élément de verrouillage 260 peut être formé de tous moyens appropriés, par exemple d'une poignée disposée sur la porte et associée à une tringlerie de liaison adéquate. Dans le cas où, comme indiqué précédemment, l'élément moteur 200 forme un simple impulseur, l'élément de fermeture ou porte 10 continue sa course par inertie lorsque les butées 137, 147 échappent au poussoir 250. On notera que la présente invention offre l'avantage de permettre aisément une commande localisée sur la porte ou à distance de celle-ci. Par ailleurs, l'utilisation d'un élément moteur de type vérin pyrotechnique offre l'avantage d'une bonne qualité de stockage dans le temps. Il permet la réalisation d'un système totalement étanche. En effet un vérin pyrotechnique ne nécessite aucun évent, y compris pour un retour à la position d'origine, puisque le vérin pyrotechnique autorise une rétraction facile de la tige 220 dès que les gaz développés ont refroidi. La présente invention permet de tenir une large gamme de température. Elle permet d'offrir un dispositif léger et parfaitement insensible à la fois aux variations d'orientation dans l'espace, aux 2864021 10 parasites électriques ou électromagnétiques, voire à tout autre type d'agression, et aux vibrations mécaniques. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation particuliers qui viennent d'être décrits mais s'étend à 5 toutes variantes conformes à son esprit. En particulier, dans le cadre de l'invention, on peut remplacer le système à chaîne précité, par tout autre moyen apte à maintenir le parallélisme de la porte par rapport à sa position d'origine, par exemple à base d'un ou plusieurs parallélogramme(s) déformable(s), lorsque cela est requis, ou par tout autre moyen de liaison/articulation assurant la cinématique recherchée, par exemple un simple pivotement ou translation dans le cas d'une trappe. L'implantation du vérin pyrotechnique 200 n'est pas limitée à la disposition précitée. Le vérin 200 peut en effet être disposé en dehors du bras. Par ailleurs la coopération entre le vérin 200 et la porte 10 peut être obtenue avec un interface autre qu'une chaîne. 11 REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande à déplacement d'un élément de fermeture pour véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend, intercalés entre le châssis d'un véhicule et un élément de fermeture, d'une part un élément moteur (200) actif sur commande, constitué d'un vérin pyrotechnique, et d'autre part, des moyens de liaison mécanique (250) adaptés pour autoriser une liaison motrice entre le vérin pyrotechnique (200) et l'élément de fermeture (10) lors d'une activation du vérin pyrotechnique (200), tout en autorisant un libre déplacement de l'élément de fermeture (10) par rapport au vérin pyrotechnique (200), lorsque l'élément de fermeture (10) est déplacé sur une course supérieure à celle permettant ladite liaison motrice. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le vérin pyrotechnique (200) comprend une masse de composition pyrotechnique (230) présentant une section variable propre à générer un effort constant. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'il comprend un tiroir de sécurité mécanique (260) qui interdit dans sa position de repos, la mise en oeuvre du vérin pyrotechnique (200). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que tiroir de sécurité (260) assure une double fonction de verrouillage: d'une part, un verrouillage du piston mécanique (220) de vérin 25 pyrotechnique, et d'autre part, un blocage mécanique de percuteurs (240, 245). 5. Dispositif selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé par le fait que le tiroir de sécurité (260) présente au moins deux tronçons, dont un tronçon externe (261) placé en position de repos en regard d'une gorge (214) formée dans le corps (210) de l'élément moteur (200) et présentant une largeur inférieure à l'encombrement en section droite dudit tronçon externe (261). 2864021 12 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le vérin pyrotechnique (200) forme impulseur. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que l'élément moteur (200) possède un poussoir (250) et l'élément de fermeture (10) est associé à au moins une butée (137, 147) placée en regard du poussoir (250) de telle sorte que l'élément de fermeture (10) est entraîné lorsque le poussoir (250) sollicite la butée (137, 147), tout en autorisant un libre déplacement de la butée (137) en éloignement du poussoir (250). 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait qu'il comporte un amplificateur de déplacement entre le vérin pyrotechnique (200) et l'élément de fermeture (10). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que l'amplificateur de déplacement est formé d'une chaine (130, 140) 15 associée à un pignon. 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que l'élément moteur (200) est placé sur un bras (100) articulé sur un châssis de véhicule et portant à pivotement l'élément de fermeture (10) . 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que le bras (100) a une géométrie en V ou L et porte deux arbres (110, 120), l'un (110) lié à un châssis de véhicule et libre de pivotement par rapport au bras (100), l'autre (120) lié à l'élément de fermeture (10) et libre de pivotement par rapport au bras (100). 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens (130, 140) de liaison à rotation entre les deux arbres (110, 120). 13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé par le fait que les moyens de liaison à rotation comprennent au moins une chaîne 30 (130,1 40) . 14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé par le fait qu'il comprend deux ensembles de chaînes en boucle parallèles (130, 140). 2864021 13 15. Dispositif selon l'une des revendications 13 ou 14, caractérisé par le fait que chaque ensemble de chaînes (130, 140) comprend deux tronçons de chaînes reliés par deux tiges guidées à translation. 16. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé par le fait que l'élément moteur (200) est intercalé entre un bras articulé (100) et une chaîne (130, 140). 17. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens propres à maintenir un parallélisme de l'élément de fermeture (10) par rapport à sa position d'origine à base de parallélogrammes déformables. 18. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 17, caractérisé par le fait que l'élément de fermeture (10) est constitué d'une porte d'avion. 19. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 18, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre un élément amortisseur (300). 20. Dispositif selon la revendication 19, caractérisé par le fait que l'élément amortisseur (300) est disposé en parallèle de l'élément moteur (200). 21. Dispositif selon l'une des revendications 19 ou 20, caractérisé en ce que l'élément amortisseur (300) est intégré dans l'élément moteur (200). 22. Dispositif selon la revendication 21, caractérisé en ce que l'élément moteur (200) est disposé dans la tige (324) d'un vérin 25 amortisseur. 23. Dispositif selon l'une des revendications 19 à 22, caractérisé en ce qu'il est prévu des moyens aptes à débrayer l'élément amortisseur lors de la mise en oeuvre de l'élément moteur (100). 24. Dispositif selon la revendication 23, caractérisé en ce que la 30 tige du vérin amortisseur (300) présente une ligne de faiblesse sécable lors de la mise en oeuvre de l'élément moteur (100).