Brevet FR2880399A1 — publié le 20060707

L'invention concerne un système de butée pour dispositif de freinage anti-retour d'un dispositif d'actionnement d'un organe mobile, notamment pour commande de vol d'aéronef. Elle trouve en particulier avantageusement application dans le cadre de l'actionnement d'un élément de réglage de plan horizontal sur un avion. D'autres applications, notamment dans d'autres domaines, sont toutefois bien entendues possibles. Le dispositif anti-retour dans lequel le système de butée est installé est plus précisément connu sous la terminologie anglo-saxonne de dispositif no-back . L'actionnement d'un organe mobile d'aéronef peut être réalisé à l'aide d'un système de vérin à vis disposant généralement de deux attaches: une attache dite attache avion par laquelle la vis est liée à la structure de l'avion et une attache dite attache plan horizontal par laquelle la vis est liée via un écrou à l'organe mobile à actionner. D'une manière générale, le rôle d'un dispositif anti-retour est d'éliminer l'effet de toute force (notamment d'une charge aérodynamique) qui, agissant sur l'écrou, tend à s'opposer ou à favoriser la rotation normale de la vis. La structure et le fonctionnement d'un dispositif anti-retour conventionnel sont détaillés ultérieurement. Ce dispositif anti-retour conventionnel comprend un système de butée dont la fonction est de permettre la rotation de certains éléments composant le dispositif anti-retour. Les éléments conventionnels permettant plus précisément cette rotation sont des rouleaux. Ces rouleaux sont placés entre deux faces de roulement planes appelées plaque de roulement et roue à rochet dans le dispositif anti-retour conventionnel. Ils sont enfermés dans une cage, l'ensemble cage et rouleaux formant une butée alors nommée butée à rouleaux. La butée à rouleaux doit être correctement conçue pour résister à la charge interne engendrée par la géométrie ou les conditions de fonctionnement. La solution actuelle utilisant des rouleaux, est satisfaisante en terme de résistance à la charge interne. Cependant, le positionnement de la butée à rouleaux est réalisé par le centrage de la cage sur la vis principale. Ceci induit, par frottement, une usure de la cage en vis-à- vis de la vis. La présente invention a donc pour objectif d'améliorer la solution existante en proposant d'une part une conception plus robuste et en permettant d'éviter d'autre part le contact entre la vis principale et la cage. Cet objectif est atteint grâce à un système caractérisé en ce qu'il comprend une butée à billes, ladite butée à billes comprenant une cage et des billes insérées dans les orifices de la cage, des pistes de roulement creusées dans la roue à rochet et dans la plaque de roulement. Ce système est un système de butée de dispositif anti-retour utilisé pour un dispositif d'actionnement d'organe mobile comportant un arbre à vis. D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et au regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels: - La figure 1 représente une vue en perspective éclatée d'un dispositif anti-retour conventionnel ainsi qu'une vue en perspective d'un arbre à vis avec lequel le dispositif anti-retour est destiné à coopérer; La figure 2 représente une vue en coupe d'une butée à rouleaux avec les deux pièces du dispositif anti-retour qui lui sont contiguës; La figure 3 représente une vue en perspective d'une butée à billes selon un mode particulier de réalisation de la présente invention; La figure 4 représente une vue en coupe partielle d'un système de butée à billes selon la présente invention. - La figure 5a présente un schéma en' vue de coupe partielle d'une piste de roulement; - La figure 5b présente un schéma en vue de face partielle d'une piste de roulement conforme à la figure 5a. Rappels sur le principe de fonctionnement d'un dispositif no back conventionnel Sur la Figure 1, la vis 1 est munie d'un élément de frein 2 fixé en vue d'une rotation avec la vis et ayant la forme d'une collerette s'étendant latéralement par rapport à l'axe de la vis, présentant des faces latérales 2a et 2b et destiné à s'intercaler entre des moyens formant frein du dispositif anti-retour. Le dispositif anti-retour comporte effectivement une paire de 15 moyens formant frein, chacun desdits moyens étant destiné à être agencé d'un côté et de l'autre de l'élément de frein 2. Le dispositif anti-retour est ainsi bidirectionnel en ce qu'il comprend un premier moyen formant frein adapté pour résister à un mouvement non désiré de l'arbre à vis dans une première direction et un second moyen formant frein adapté pour résister à un mouvement non désiré de l'arbre à vis dans une direction opposée. Ces moyens de frein sont configurés pour appliquer de la friction de freinage contre l'une ou l'autre des faces latérales 2a, 2b de l'élément de frein 2 en réponse à une charge en compression ou en tension exercée sur l'arbre à vis via l'écrou. Chacun des moyens de frein comporte une roue à rochet 5 (respectivement 6) en appui sur une butée à rouleaux 7 (resp. 8) agencée pour pouvoir rouler sur une plaque de roulement 9 (resp. 10). Un disque 3 de friction (resp. 4), par exemple un disque en carbone, est pris en sandwich entre la roue à rochet 5 (resp. 6) et une face 2a (resp. 2b) axiale de l'élément de freinage 2. Des ressorts de précontrainte 11, 12 viennent maintenir en contact toutes les pièces susmentionnées qui sont accueillies dans un carter 17 fermé par une pièce de fermeture 13. La rotation est notamment autorisée par les rouleaux de la butée. Des cliquets de roue dentée, montées sur un axe 20, sont représentés sous les références 15 et 16. Les cliquets 15, 16 sont destinés à coopérer avec les dents d'une roue à rochet 5, 6 de manière à n'autoriser la rotation de la roue que dans un seul sens. Des ressorts 18, 19 sont plus précisément prévus pour venir plaquer chaque cliquet 15, 16 contre une dent de la roue à rochet 5, 6 correspondante. Les roues à rochet 5, 6 sont par ailleurs montées en opposition, c'est-à-dire que le sens de rotation autorisé pour une roue est opposé au sens de rotation autorisé pour l'autre roue. Sous l'action d'une charge axiale, l'élément de frein 2 de la vis 1 va s'appuyer sur un disque de friction qui repose sur une roue à rochet, elle- même en appui sur une butée à rouleaux. L'ensemble constitué par les pièces élément de frein - disque de friction - roue à rochet devient alors solidaire en rotation par friction. Lorsque le mouvement de la vis provoque le déplacement de l'écrou dans le même sens que celui produit par l'effet de la charge axiale sur la vis, la roue à rochet sur laquelle vient s'appliquer l'effort est bloquée en rotation par les cliquets qui sont plaqués contre ses dents. L'autre roue à rochets tourne quant à elle librement en faisant basculer les cliquets qui lui sont associés. Lorsque le mouvement de la vis provoque le déplacement de l'écrou en sens inverse de celui produit par l'effet de la charge axiale sur la vis, la roue à rochet sur laquelle vient s'appliquer l'effort n'est pas bloquée en rotation tandis que l'autre est bloquée. Bien entendu, on comprend que lorsque le sens de la charge axiale s'inverse, l'élément de frein de la vis va s'appuyer sur le disque de friction opposé. Les roues dentées étant montées en opposition, l'inversion du sens de la charge va donc entraîner les mêmes conditions de fonctionnement que celles décrites ci-dessus. Cette rotation est permise grâce à l'effort du ressort de précontrainte inférieur 12 qui plaque la roue à rochet inférieure 6 contre le disque de friction inférieur 4 et donc contre l'élément de frein 2. Rappels sur les butées à rouleaux La figure 2 présente une vue en coupe partielle d'une butée à rouleaux conventionnelle avec les éléments qui lui sont contigus au sein du dispositif anti-retour, à savoir une plaque de roulement 10 (resp. 9) et une roue à rochet 6 (resp. 5) et le cliquet associé 16 (resp.15). La conception de la butée à rouleaux prévoit une distance d entre le diamètre extérieur de la cage et le diamètre auquel se trouvent les cliquets 16 (resp.15) de la roue à rochet 6 (resp. 5) au moins égale à une distance minimale drainÉ Dans ce système de butée à rouleaux 8 (resp. 7), les rouleaux sont en contact cylindre/plan avec la plaque de roulement 10 (resp. 9) et avec la roue à rochet 6 (resp. 5). Cette conception permet d'avoir une surface de contact importante entre les rouleaux et la plaque de roulement (la roue à rochet respectivement). Cependant, sous certaines conditions, le contact cylindre/plan génère un glissement des rouleaux. De plus, dans ce système de butée à rouleaux, la cage de la butée est centrée sur la vis 1, il y a donc possibilité de contact entre la vis et la cage. Le respect d'une valeur minimum de la distance d permet d'éviter toute interférence possible entre la butée à rouleaux et les cliquets après usure de la roue à rochets. Exemple de réalisation de butée à billes La figure 3 présente une vue en perspective d'une butée à billes 21 pour dispositif anti-retour. Cette butée comprend des billes 22 et une cage 23 ayant la forme d'un anneau. Le nombre de billes et leur taille seront adaptés en fonction des charges requises et des matériaux employés. Les matériaux choisis devront également minimiser le frottement entre la cage et les billes. La figure 4 présente en vue de coupe partielle le système de butée à billes 21 au sein du dispositif anti-retour. Outre les billes 22 et la cage 23, la butée à billes 21 proprement dite est composée de pistes de roulement 24 creusées dans une plaque de roulement 9 et dans une roue à rochet 5. Les figures 5a et 5b présentent respectivement un schéma en vue de coupe et un schéma en vue de face d'une piste de roulement 24, en l'occurrence creusée dans une plaque de roulement 9. Chaque piste de roulement 24 est définie par sa profondeur e ou encore par son rayon R. La distance d entre le diamètre extérieur de la cage et le diamètre de fond de dent de la roue à rochet 5 est au moins égale à une distance minimale drain, Le respect d'une valeur minimum pour cette distance d permet d'éviter toute interférence possible entre la butée à billes et les cliquets. Le dimensionnement des billes 22 et des pistes de roulement 24 creusées dans les éléments contigus à la butée à billes 21, à savoir dans la plaque de roulement 9 et la roue à rochet 5, est tel que chaque bille 22 est engagé dans chaque piste de roulement 24 sur une profondeur minimum eminÉ Autrement dit un rayon R de chaque piste de roulement minimum Rmin dépendant du diamètre des billes 22 est prévu, et ce afin d'éviter, en cas d'usure des disques de friction 3 (resp.4) et/ou de la perte de précontrainte, la migration de billes hors des pistes 24. La présence de pistes de roulement 24 creusées dans les éléments 5 et 9 permet un auto-centrage de l'élément butée à billes au sein du dispositif anti-retour. Il n'y a donc pas de contact entre la cage et la vis, ce qui évite tout frottement. Soit R, le rayon de la piste et D le diamètre de bille, on choisira: R/D > 0.5, pour absorber le désalignement des pistes des éléments 9 et 5. La distance entre l'axe de la vis et le centre des billes est sensiblement égal au rayon moyen (ou équivalent) du dispositif anti- retour. Ceci permet notamment une transmission des efforts axiaux par le centre des billes et évite ainsi la création d'une composante non axiale forçant les billes contre la cage ou encore contre les pistes de roulement creusées dans les roues à rochets et plaques de roulement. On notera, tout d'abord, que la surface de contact entre les billes 22 et les pistes de roulement 24 autorise des charges axiales importantes, comme dans le cas de butée à rouleaux. Mais de plus, cette configuration permet un roulement sans glissement. Enfin, les logements de la cage destinés à recevoir les billes peuvent être avantageusement fabriqués par simple perçage axial de la cage. Ainsi la forme obtenue présente un minimum de concentration de contrainte dans la cage. Cet avantage est particulièrement sensible comparé à une butée à rouleaux. Comme on l'aura compris, l'existence de valeurs dm,n et Rmin (ou emin) assure un fonctionnement normal du dispositif anti-retour même en cas d'usure de certains éléments de celui-ci. Ainsi, le mouvement axial de la vis 1 n'altère pas le fonctionnement du dispositif anti-retour après usure des disques de carbone 3 et 4. De même le mouvement radial relatif entre la vis 1 et le dispositif anti-retour reste possible après une éventuelle usure au niveau du diamètre interne de la roue à rochet 5. REVENDICATIONS 1. Système de butée d'un dispositif anti-retour utilisé pour un dispositif d'actionnement d'organe mobile comportant un arbre à vis, ledit dispositif anti-retour comprenant notamment une butée, ainsi qu'une plaque de roulement et une roue à rochet situés de part de d'autre de la butée, système caractérisé en ce qu'il comprend une butée à billes (21), ladite butée à billes comprenant une cage (23) et des billes (22) insérées dans des orifices de la cage, ainsi que des pistes de roulement (24) creusées dans la roue à rochet (5) et dans la plaque de roulement (9) . 2. Système de butée selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rayon R des pistes de roulement (24) de la roue à rochet (5) et de la plaque de roulement (9) est dimensionné de sorte que l'engagement des billes (22) dans les pistes de roulement (24) permette un auto-centrage efficace des billes (22) de diamètre D sur la vis (1), la cage (23) étant portée par les billes (22) et sans contact avec la vis (1). 3. Système de butée selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la distance séparant l'axe de la vis (1) aux axes de chaque orifice de la cage (23) est dimensionnée de sorte qu'elle équivaut au rayon moyen du dispositif anti-retour. 4. Système de butée selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le rayon R des pistes de roulement (24) de la roue à rochet (5) et de la plaque de roulement (9) est dimensionné de sorte que l'engagement des billes (22) de diamètre D dans les pistes de roulement (24) assure un fonctionnement normal du dispositif anti-retour après une usure des éléments du dispositif anti-retour donnant lieu à un jeu axial. 5. Système de butée selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le rapport du rayon R des pistes de roulement (24) sur le diamètre D des billes (22) est supérieur ou égal à une valeur de 0, 5. 6. Système de butée selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le diamètre extérieur de la cage (23) est dimensionné de sorte que la distance séparant le diamètre extérieur de la cage et le diamètre de la roue à rochet (5) respecte une valeur assurant un fonctionnement normal du dispositif anti-retour après une usure de la roue à rochet (5). 7. Dispositif anti-retour utilisé pour un dispositif d'actionnement d'organe mobile comportant un arbre à vis caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (21, 23, 22, 24, 5, 9) destinés à former un système de butée conforme à l'une des revendications précédentes.