Brevet FR2895046A1 — publié le 20070622

Dispositif d'amortissement L'invention concerne un dispositif d'amortissement. L'invention trouve une utilite particuliere dans ('amortissement du mouvement d'une sonde d'incidence mobile pour aeronef. La connaissance de ('incidence d'un aeronef par rapport a ('air qui I'entoure est capitale pour la securite du vol notamment aux basses vitesses par exemple pour detecter un eventuel decrochage de I'aeronef. On connait deux types de sondes d'incidence mobiles. Les sondes a girouettes comportent une partie mobile placee sur la peau de I'aeronef et destinee a s'orienter dans ('axe du vent. Les sondes multifonctions mobiles, plus recentes, comportent des prises de pression disposees sur la partie mobile. Les sondes multifonctions permettent de determiner en plus de ('incidence, la pression totale et la pression statique du vent. Les sondes multifonctions mobiles ont une inertie plus importante que Ies sondes a girouettes. Le temps de reponse de ces sondes doit etre court et la sonde doit etre bien amortie pour eviter les depassements voire les oscillations afin d'eviter une detection intempestive de decrochage. Par exemple, certains avions militaires possedent un armement dispose en "pod", c'est a dire sous les ailes de I'avion. Le tir de cet armement cree des perturbations aerodynamiques importantes. En effet, le sillage lors du tir represente un echelon d'incidence important pour les sondes de I'avion. Un mauvais amortissement risque de mettre en butee et d'endommager la partie mobile des sondes. La qualite de ('amortissement est d'autant plus critique que la masse de la partie mobile de la sonde est importante. L'invention trouvera donc une application particulierement interessante pour les sondes multifonctions dont Ies parties mobiles sont plus lourdes que celle des sondes a girouettes. Pour amortir le mouvement de la partie mobile des sondes, trois principes d'amortissement sont connus : L'amortissement pneumatique a laminage d'air. Ce principe est couteux et encombrant car mecaniquement complexe a mettre en ceuvre. De 30 plus la pollution de ('air diminue sa fiabilite. L'amortissement electromagnetique. Ce principe est tres fiable quelle que soit la temperature de la sonde. En revanche, it a un faible coefficient d'amortissement, it est encombrant, couteux dans sa mise en ceuvre. De plus iI possede une inertie importante. L'amortissement fluide. Ce principe est peu encombrant et peu couteux a mettre en ceuvre. Son inertie est faible. En revanche, I'amortissement qu'il procure est tres variable en fonction de la temperature. Sa mise en ceuvre necessite donc souvent une ambiance thermostatee. L'invention vise a pallier les defauts des amortisseurs decrits precedemment en couplant un amortisseur electromagnetique et un frein utilisant un fluide magneto- ou electro-rheologique tel que par exemple decrit dans le brevet US 6 547 986 de maniere a creer un amortisseur visqueux. A cet effet, ''invention a pour objet un dispositif d'amortissement du mouvement d'un equipage mobile par rapport a un equipage fixe, le dispositif comportant des moyens pour generer un courant electrique evoluant avec la vitesse de deplacement de ('equipage mobile par rapport a ('equipage fixe, caracterise en ce qu'il comporte en outre des moyens pour modifier des proprietes mecaniques d'un fluide situe entre ('equipage mobile et ('equipage fixe en fonction du courant electrique. L'invention peut titre mise en ceuvre pour amortir un mouvement oscillant ou pour freiner un mouvement non oscillant. L'invention est avantageusement mise en ceuvre dans un ralentisseur par exemple installs dans les vehicules poids lourd. En effet, la modification des proprietes mecaniques du fluide permet de creer des liaisons mecaniques entre ('equipage mobile et ('equipage fixe permettant de freiner ['equipage mobile en fonction de sa vitesse. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaitront a la lecture de la description detaillee d'un mode de realisation donne a titre d'exemple, description illustree par le dessin joint dans lequel : La figure 1 represente un dispositif tournant autour d'un axe, en coupe perpendiculaire a cet axe ; la figure 2 represente le dispositif de la figure 1, en coupe dans un 30 plan contenant l'axe de rotation. Par souci de clarte, les memes elements porteront les memes reperes dans les differentes figures. Le dispositif represents sur les figures comporte un equipage mobile 1 en rotation autour d'un axe 2 par rapport a un equipage fixe 3. Le 35 mouvement de rotation n'est donne qu'a titre d'exemple et it est bien entendu que !'invention peut titre mise en oeuvre pour d'autres mouvements tel qu'un mouvement de translation. Dans I'exemple considers ('equipage mobile est appele rotor 1 et I'equipage fixe est appele stator 3. Le dispositif comporte des moyens pour generer un courant electrique evoluant avec la vitesse de deplacement du rotor 1 par rapport au stator 3. L'evolution du courant electrique est par exemple une evolution croissante de type proportionnelle a la vitesse. Plus precisement, le rotor 1 comporte au moins un aimant permanent. Dans I'exemple represents, le rotor 1 comporte quatre aimants permanents 4 a 7. Les aimants 4 a 7 sont to orientes radialement autour de !'axe 2. Le stator 3 comporte une carcasse magnetique 8 entourant les aimant 4 a 7. Les aimants 4 a 7 et la carcasse sont separss par un entrefer 9 Une bague 10, solidaire de la carcasse 8 et realisee en materiau amagnetique, est disposse dans ('entrefer 9. La bague 10 est realisee dans un materiau conducteur de !'electricite tel que par 15 exemple un alliage de cuivre. Les aimants 4 a 7 comportent chacun deux poles notes N et S sur la figure 1. Les aimants 4 a 7 sont orientes de facon a ce que Ies poles se succedent alternativement N puis S dans ('entrefer 9. Des lignes de champ magnetique 11 se forment entre deux poles successifs dans ('entrefer 9. les lignes de champ magnetique 11 se referment par la 20 carcasse 8 et par !'axe 1. Lors du mouvement du rotor 1 par rapport au stator 3, un courant electrique est gensre dans la bague 10. Le courant electrique est proportionnel a la vitesse de rotation du rotor 1 par rapport au stator 3. Les aimants 4 a 7, la carcasse 8 et la bague 10 forment les moyens pour generer un courant electrique. Its forment egalement un amortisseur 25 electromagnetique. Cet amortisseur pourrait suffire a lui soul pour remplir la fonction d'amortissement du mouvement du rotor 1 par rapport au stator 3. Dans !'invention, ('amortisseur electromagnetique est volontairement sous dimensionne. II n'apporte qu'une faible part de I'amortissement necessaire, de I'ordre de quelques pourcents. Sa fonction principale est de generer un 30 courant electrique proportionnel a la vitesse du rotor. Le courant est utilise par ailleurs pour completer I'amortissement. A cet effet, le dispositif comporte en outre des moyens pour modifier des proprietes mecaniques d'un fluide situe entre le rotor 1 et le stator 3 en fonction du courant electrique. Avantageusement, la bague 10 35 comporte au moins un prolongement suivant I'axe 1 au-dela de la carcasse 8. Dans I'exemple represents, la bague 10 comporte deux prolongements 20 et 21 s'etendant suivant ('axe 2, un de chaque cote de la carcasse 8. Les prolongements 20 et 21 forment chacun avec un anneau, respectivement 22 et 23, un interstice respectivement 24 et 25 dans lequel le fluide est situe. Les anneaux 22 et 23 sont solidaires du rotor 1. Les anneaux 22 et 23 sont de forme de revolution autour de ('axe 2. Dans un agencement particulier chaque anneau 22 et 23 comporte une rainure circulaire dans laquelle se glisse un prolongement 20 ou 21 de la bague 10. Les interstices 24 et 25 sont formes entre les parois internes des rainures et les prolongements 20 et 21. Ainsi, chaque interstice 24 ou 25 est double et cela permet d'augmenter les surfaces en regard de I'anneau 22 ou 23 avec le prolongement correspondant 20 ou 21. Si au contraire, on ne souhaite pas augmenter les surfaces en regard, cela permet, a surface equivalente, d'obtenir un repli de ('interstice associe 24 ou 25 et d'ameliorer la compacite du dispositif. Avantageusement, le fluide est un fluide magneto-rheologique et le courant electrique genere un champ magnetique dans le fluide. Le fluide utilise comporte des particules magnetiques en suspension colloidale dans un solvant tel que par exemple de ('eau ou de I'huile a base silicone. La presence de fluide dans les interstices 24 et 25 genere un couple resistant lors de la rotation du rotor 1. Le couple resistant ne serait fonction que de la viscosite du fluide si aucun courant ne circulait dans la bague 10. Or, la presence d'un courant circulant dans la bague 10 genere un champ magnetique dans les interstices 24 et 25. Suivant les lignes de champ, les particules magnetiques s'agglomerent pour former des liaisons mecaniques entre un prolongement 20 ou 21 et I'anneau correspondant 22 ou 23. La raideur des liaisons mecaniques est fonction de I'intensite du champ magnetique, donc du courant circulant dans la bague 10 et donc de la vitesse de deplacement du rotor 1 par rapport au stator 3. Les prolongements 20 et 21, et les anneaux correspondants 22 et 23 forment un frein magneto-rheologique dont le couple resistant est fonction du cisaillement des liaisons mecaniques formees par I'agglomeration des particules magnetiques. Pour obtenir une grande efficacite du dispositif d'amortissement, on cherche a generer dans la bague 10 des courants electriques les plus intenses possibles. Pour ce faire, la bague 10 est realisee dans un materiau peu resistif tel que par exemple un alliage de cuivre. II serait egalement possible d'utiliser un fluide electro-rheologique. Dans ce cas, I'agencement de ('interstice est tel que le fluide est soumis a un champ electrique genere par le courant electrique. Dans ce cas, pour ameliorer I'efficacite du dispositif d'amortissement, it est necessaire d'augmenter la tension entre la bague 10 et les anneaux 22 et 23. A cet effet, on pourra realiser une bague 10 dans un materiau resistif ou remplacer la bague 10 par des enroulements dont des prolongements (semblables aux prolongements 20 et 21) sont formes par les chignons des enroulements. II est bien entendu que I'utilisation d'enroulements est egalement possible en utilisant un fluide magneto-rheologique. On a neanmoins constate que le temps de reponse d'un fluide magneto-rheologique etait plus faible que celui d'un fluide electro-rheologique. L'utilisation d'un fluide magneto-rheologique semble donc mieux adaptee a la realisation d'un dispositif d'amortissement visqueux. Avantageusement, Chaque interstice 24 et 25 s'ouvre sur un reservoir de fluide, respectivement 26 et 27, menage dans I'anneau correspondant 22 ou 23. Plus precisement, chaque reservoir est realise dans le fond de chaque rainure. Les reservoirs 26 et 27 permettent d'alimenter les interstices 24 et 25 en fluide en cas de pertes pratiquement inevitables lors d'un fonctionnement prolongs. L'existence des reservoirs 26 et 27 permet d'augmenter la masse de fluide et les surfaces d'echange thermiques entre le rotor 1 et le stator 3. Ainsi, I'energie dissipee par les frottements peut facilement s'evacuer par I'axe 2 du rotor 1. Avantageusement, au moins une zone 30 des anneaux 22 et 23 est traitee pour eviter que le fluide ne sorte de ('interstice correspondant 24 et 25. Dans I'exemple represents, quatre zones 30 situees aux extremites des parois des deux rainures sont traitees pour repousser le fluide vers ('interstice correspondant 23 et 24. Ce traitement est par exemple un traitement hydrofuge. II permet de limiter les pertes de fluide lors d'une utilisation prolongee du dispositif d'amortissement. Avantageusement, une distance notes d >> separant les aimants permanents 4 a 7 et les anneaux 22 et 23 est definie de fawn a limiter I'effet de lignes de fuite dans I'entrefer 9 sur le fluide. La distance d est mesuree 6 suivant ['axe 2. En effet, en ('absence de mouvement du rotor 1, les lignes de champ formees par les aimants permanents 4 a 7 se referment par la carcasse et peuvent deborder de I'entrefer 9 jusqu'a croiser les interstices 24 et 25. Si le fluide est soumis a un tel champ magnetique, meme en I'absence de mouvement du rotor 1, le frein magneto-rheologique genere un couple resistant assimilable a un frottement sec generalement non souhaitable dans un dispositif d'amortissement. Avantageusement, le dispositif comporte des moyens pour ajuster la modification des proprietes mecaniques du fluide en fonction de I'intensite du courant electrique. La distance d permet aussi d'ajuster la modification des proprietes mecaniques du fluide en fonction de I'intensite du courant electrique et par consequent de regler I'amortissement du dispositif. Plus precisement, en augmentant la distance d, on reduit I'effet du courant sur le fluide et on reduit donc le couple resistant du frein magneto-rheologique. Une autre possibilite pour ajuster la modification des proprietes mecaniques du fluide consiste, dans le cas de mise en ceuvre d'enroulements a la place de Ia bague 10, a realiser des connexions dans les enroulements. On peut par exemple disposer plusieurs enroulements et ouvrir le circuit de certains pour reduire I'amortissement du dispositif.20 REVENDICATIONS 1. Dispositif d'amortissement du mouvement d'un equipage mobile (1) par rapport a un equipage fixe (3), le dispositif comportant des moyens ( 4 a 7, 8, 10) pour generer un courant electrique evoluant avec la vitesse de deplacement de ('equipage mobile (1) par rapport a ('equipage fixe (3), caracterise en ce qu'il comporte en outre des moyens (20 a 25) pour modifier des proprietes mecaniques d'un fluide situe entre ('equipage mobile (1) et ('equipage fixe (3) en fonction du courant electrique. 2. Dispositif selon la revendication 1, caracterise en ce que le 10 fluide est un fluide magneto-rheologique et en ce que le courant electrique genere un champ magnetique (11) dans le fluide. 3. Dispositif selon rune des revendications precedentes, caracterise en ce que le mouvement de ('equipage mobile (1) est un 15 mouvement de rotation autour d'un axe (2). 4. Dispositif selon la revendication 3, caracterise en ce qu'un premier equipage (1) comporte au moins un aimant permanent (4 a 7), en ce que le second equipage (3) comporte une carcasse magnetique (8), en ce 20 que I'aimant (4 a 7) et la carcasse (8) sont separes par un entrefer (9), en ce qu'une bague (10) realisee en materiau amagnetique et conducteur electrique est disposee dans ('entrefer (9) solidairement de la carcasse (8). 5. Dispositif selon la revendication 4, caracterise en ce que la 25 bague (10) comporte au moins un prolongement (20, 21) suivant I'axe (2) audela de la carcasse (8), en ce que le prolongement (20, 21) forme avec un anneau (22, 23) solidaire du premier equipage (1) un interstice (24, 25) dans lequel le fluide est situe. 30 6. Dispositif selon la revendication 5, caracterise en ce que I'anneau (22, 23) comporte une rainure circulaire dans laquelle se glisse le prolongement (20, 21) de la bague (10). 7. Dispositif selon rune quelconque des revendications 6 ou 5, caracterise en ce que ('interstice (24, 25) s'ouvre sur un reservoir (26, 37) de fluide menage dans I'anneau (22, 23). 8. Dispositif selon rune quelconque des revendications 5 a 7, caracterise en ce qu'au moins une zone de I'anneau (22, 23) est traitee pour eviter que le fluide ne sorte de !'interstice (24, 25). 9. Dispositif selon ('une quelconque des revendications 5 a 8, to caracterise en ce qu'une distance (d) separant I'aimant permanent (4 a 7) et I'anneau (22, 23) est definie de fawn a limiter I'effet de lignes de fuite dans I'entrefer (9) sur le fluide. 10. Dispositif selon ('une quelconque des revendications 5 a 9, 15 caracterise en ce qu'il comporte des moyens pour ajuster la modification des proprietes mecaniques du fluide en fonction de I'intensite du courant electrique.