Brevet FR2931130A1 — publié le 20091120

B09-1694FR Société dite : GE Aviation Systems Limited Verrou Invention de : SALCOMBE Andrew Philip Priorité d'une demande de brevet déposée en Grande Bretagne le 16 mai 2008 sous le n° 0808972.4 Verrou La présente invention porte sur un verrou, par exemple pour verrouiller des composants escamotables tels qu'un train d'atterrissage escamotable pour aéronef ou des portes dans une position escamotée. Quand il n'est pas en utilisation, le train d'atterrissage escamotable doit être solidement retenu dans une position "train rentré" escamotée dans une zone d'arrimage de forme appropriée dans un aéronef. Des verrous pour tenir un train d'atterrissage escamotable dans une position train rentré comprennent généralement un crochet ou élément analogue monté pivotant sur un aéronef et pouvant coopérer avec une goupille ou analogue attachée à une partie du train d'atterrissage escamotable. Lors de l'escamotage du train d'atterrissage, le crochet s'accroche automatiquement à la goupille. Pour une libération subséquente de la goupille afin de permettre un redéploiement du train d'atterrissage, le crochet est fait tourner autour de son montage pivotant par des actionneurs hydrauliques ou électriques forte puissance appropriés par l'intermédiaire d'un dispositif de déverrouillage. Le document GB-A-2 161 202 décrit un verrou monté sur un aéronef pouvant coopérer avec une goupille montée sur le train d'atterrissage escamotable. Le verrou comprend un crochet pivotant pour retenir la goupille. Pour déverrouiller la goupille, un vérin hydraulique est allongé par application d'un fluide sous pression, de sorte que sa tige de piston force un organe de blocage à se déplacer dans le sens horaire, libérant un galet d'un engagement dans un renfoncement. Cela permet au crochet pivotant de tourner sous l'effet du poids du train d'atterrissage escamotable sur la goupille, de sorte que la goupille est libérée du crochet et le train d'atterrissage est déverrouillé. Un vérin hydraulique de relativement forte puissance est nécessaire pour déverrouiller le verrou en raison de la forte pression de la goupille sur le crochet, due au poids du train d'atterrissage escamotable. Toutefois, il est généralement souhaitable d'éviter l'utilisation de systèmes hydrauliques, car leur utilisation implique la génération d'une pression hydraulique par les moteurs de l'aéronef, ce qui réduit le rendement des moteurs. En outre, des systèmes hydrauliques requièrent un entretien régulier et peuvent souffrir de fuites. Selon une autre possibilité, le train d'atterrissage peut être soulevé avant son redéploiement afin d'abaisser la pression exercée par la goupille sur le crochet. Toutefois, ce soulèvement préalable de la goupille la soumet à un cycle de fatigue supplémentaire, nécessitant une goupille et un train d'atterrissage plus solides et plus lourds. En outre, le soulèvement préalable introduit un retard dans le déverrouillage du train d'atterrissage. Selon un premier aspect de la présente invention, il est proposé un verrou pour verrouiller un train d'atterrissage escamotable d'aéronef dans une position escamotée. Le verrou comprend un élément à crochet monté pivotant avec une partie crochet agencée pour maintenir une goupille d'ancrage dans une position prédéterminée quand il est verrouillé. Un organe de blocage de premier étage monté pivotant est prévu ayant une partie agencée pour entrer en contact avec une partie correspondante de l'élément à crochet monté pivotant. Un organe de blocage de deuxième étage monté pivotant est aussi prévu ayant une partie agencée pour entrer en contact avec une partie correspondante de l'organe de blocage de premier étage afin de maintenir l'organe de blocage de premier étage et l'élément à crochet dans la position verrouillée prédéterminée. Un dispositif de déverrouillage est agencé pour faire tourner l'organe de blocage de deuxième étage autour de son pivot pour qu'il ne soit plus en contact avec l'organe de blocage de premier étage et qu'ainsi l'organe de blocage de premier étage et l'élément à crochet tournent autour de leurs pivots vers une position déverrouillée pour libérer la goupille d'ancrage. De préférence, le pivot de l'élément à crochet est décalé horizontalement, en utilisation, par rapport à une force exercée vers le bas par la goupille retenue par l'élément à crochet quand il est dans la position verrouillée de sorte que lorsqu'il est déverrouillé, la force exercée vers le bas par la goupille fait tourner l'élément à crochet autour de son pivot vers la position déverrouillée afin de libérer la goupille d'ancrage. De préférence, un ou plusieurs éléments de tension de crochet exercent une force qui tend à faire tourner l'élément à crochet vers une position déverrouillée. De préférence, l'organe de blocage de premier étage a un galet qui est agencé pour entrer en contact avec une partie correspondante de l'élément à crochet monté pivotant. Une force peut être transmise au niveau du point de contact entre l'élément à crochet et le galet de l'organe de blocage de premier étage, et l'angle entre la normale à la surface de contact entre l'élément à crochet et le galet de l'organe de blocage de premier étage et une droite passant par le pivot de l'organe de blocage de premier étage et le point central du galet est compris entre 5° et 80°. De préférence, l'organe de blocage de deuxième étage a un galet agencé pour entrer en contact avec une partie correspondante de l'organe de blocage de premier étage. De préférence, un ou plusieurs éléments de tension sont prévus pour rappeler l'organe de blocage de deuxième étage en contact avec l'organe de blocage de premier étage afin de les maintenir dans une position verrouillée. De préférence, le dispositif de déverrouillage est un électro-aimant à noyau plongeur; selon une variante, le dispositif de déverrouillage peut être un actionneur électromécanique ou un actionneur hydraulique. Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un aéronef comprenant un verrou selon l'un quelconque des aspects précédents. Par utilisation de deux organes de blocage, il est possible d'utiliser un dispositif de déverrouillage requérant une puissance considérablement inférieure sans qu'il soit nécessaire de soulever le train d'atterrissage pour soulager l'élément à crochet. I1 est donc possible d'utiliser, en tant que dispositif de déverrouillage, un dispositif de faible puissance tel qu'un électro-aimant à noyau plongeur, réduisant la taille de l'actionneur, la puissance consommée durant l'utilisation et le coût du dispositif. Des dispositifs de déverrouillage classiques tels que des actionneurs hydrauliques, des actionneurs électromécaniques, etc. peuvent encore être utilisés mais ils peuvent être conçus pour être beaucoup plus petits et pour utiliser beaucoup moins de puissance que dans des verrous classiques. Une fois que l'organe de blocage de deuxième étage a été fait tourner autour de son pivot par le dispositif de déverrouillage, l'élément à crochet peut tourner en raison de la force exercée vers le bas par la goupille d'ancrage ou sous l'action d'un élément élastique sur l'élément à crochet, ou les deux. Des modes de réalisation de la présente invention vont maintenant être décrits à titre d'exemple seulement à propos des dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 représente un train d'atterrissage escamotable d'aéronef et un verrou de position rentrée associé pour tenir le train d'atterrissage dans sa position escamotée ; - la figure 2 représente un exemple d'un verrou selon la présente invention ; - la figure 3 représente un exemple plus détaillé du verrou dans une position verrouillée ; - la figure 4 représente le verrou en cours de déverrouillage ; - la figure 5 représente le verrou dans une position déverrouillée ; et - la figure 6 représente la direction de certaines forces entre des composants coopérants du verrou. Le train d'atterrissage escamotable représenté sur la figure 1 comprend une jambe 1 qui porte des roues 2 et qui est monté pivotante 3 sur une structure d'aéronef fixe 4. Le train d'atterrissage est escamoté autour du montage pivotant 3 dans une zone d'arrimage 5 par un vérin d'escamotage 6 actionnable par une pression hydraulique appropriée. Lorsque le train d'atterrissage est escamoté et atteint sa position arrimée dans la zone 5, une goupille 7 attachée à la jambe 1 s'engage dans un verrou de position rentrée 8 agencé dans la zone 5 et attaché à la structure d'aéronef fixe. La figure 2 représente les composants principaux du verrou 8. Le verrou 8 comprend un élément à crochet 10 avec un crochet 11 dans une position verrouillée en contact avec la goupille 7. Quand il est dans la position verrouillée représentée sur la figure 2, le crochet 11 oppose une réaction à la force exercée vers le bas par la goupille 7. L'élément à crochet 10 est agencé pour tourner autour d'un pivot 12. Un mécanisme ou organe de blocage de premier étage 20 a une partie 21 qui est agencée pour entrer en contact avec une partie 13 de l'élément à crochet monté pivotant 10. L'organe de blocage de premier étage 20 est agencé pour tourner autour d'un pivot 22. Un mécanisme ou organe de blocage de deuxième étage 30 a une partie 31 agencée pour entrer en contact avec une partie 23 de l'organe de blocage de premier étage 20. L'engagement entre l'organe de blocage de deuxième étage 30 et l'organe de blocage de premier étage 20 maintient l'organe de blocage de premier étage 20 et l'élément à crochet 10 dans la position verrouillée prédéterminée. L'organe de blocage de deuxième étage 30 est agencé pour tourner autour d'un pivot 32. Un dispositif de déverrouillage 40 est agencé pour faire tourner l'organe de blocage de deuxième étage 30 dans le sens horaire autour de son pivot 32 comme représenté sur la figure 2 pour que l'organe de blocage de premier étage 20 et l'élément à crochet 10 tournent autour de leurs pivots 22, 12 vers une position déverrouillée afin de libérer la goupille 7. Dans cet exemple, étant donné que la force exercée vers le bas par la goupille 7 est décalée par rapport au pivot 12 de l'élément à crochet, l'élément à crochet 10 a tendance à tourner dans le sens horaire autour de son pivot 12 comme représenté sur la figure 2, libérant ainsi la goupille 7. Dans cet exemple, la rotation dans le sens horaire de l'élément à crochet 10 force l'organe de blocage de premier étage 20 à tourner dans le sens antihoraire autour du pivot 22 comme représenté sur la figure 2 lorsqu'il n'est plus maintenu en place par l'organe de blocage de deuxième étage 30. L'installation de deux organes de blocage 20, 30 permet au verrou 8 d'être déverrouillé par le dispositif de déverrouillage 40 avec une force de sortie sensiblement réduite. En outre, la longueur de la course requise par le dispositif de déverrouillage 40 est sensiblement réduite par rapport aux verrous classiques. Les figures 3 à 5 représentent un exemple plus détaillé du verrou 8. Dans les exemples représentés sur les figures 3 à 5, le verrou est installé sur une structure de châssis 100 qui comporte un certain nombre de trous de boulon 101 permettant à la structure de châssis 100 d'être rattachée à une structure d'aéronef fixe 4. En utilisation, une plaque de recouvrement (non représentée) serait installée sur le verrou 8 et rattachée à la structure de châssis 100 pour former les points de pivotement 12, 22 et 32. Dans les exemples représentés sur les figures 3 à 5, deux éléments de guidage 102 facultatifs sont prévus pour guider la goupille 7 dans le verrou 8 durant l'escamotage du train d'atterrissage. Dans cet exemple, les éléments de guidage 102 ont des couches protectrices 103 pour éviter un endommagement de la goupille 7 ou des éléments de guidage 102 lors de l'insertion de la goupille 7 dans le verrou 8. Quand il est dans la position verrouillée représentée sur la figure 3, l'élément à crochet 10 oppose une réaction à la force exercée vers le bas par la goupille 7 qui appuie contre une surface interne 14 de l'élément à crochet 10. Etant donné que la force exercée vers le bas par la goupille 7 est appliquée avec un décalage horizontal par rapport au pivot 12 de l'élément à crochet, l'élément à crochet 10 a tendance à tourner autour de son pivot 12 dans un sens horaire comme représenté sur les figures 2 à 5. La force exercée vers le bas par la goupille 7 sur l'élément à crochet 10 pousse la partie de contact 13 de l'élément à crochet en contact avec la partie 21 de l'organe de blocage de premier étage 20. Dans cet exemple, la partie de l'organe de blocage de premier étage agencée pour entrer en contact avec l'élément à crochet 10 est un galet 24 pour obtenir un meilleur contact. Au niveau du point de contact 13 entre l'élément à crochet 10 et le galet 24 de l'organe de blocage de premier étage, la géométrie de l'élément à crochet 10 est configurée pour assurer que l'organe de blocage de premier étage 20 a tendance à tourner en s'éloignant de l'élément à crochet 10 autour du pivot 22 de l'organe de blocage de premier étage lorsqu'il est déverrouillé. L'organe de blocage de premier étage 20 est poussé pour tourner dans le sens antihoraire autour de son pivot 22 jusqu'à ce qu'il entre en contact avec la partie 31 de l'organe de blocage de deuxième étage 30. Dans cet exemple, la partie 31 de l'organe de blocage de deuxième étage 30 qui entre en contact avec l'organe de blocage de premier étage 20 est un galet 33. Au niveau du point de contact 23 entre l'organe de blocage de premier étage 20 et le galet 33 de l'organe de blocage de deuxième étage, la géométrie de l'organe de blocage de premier étage 20 est spécifiquement configurée pour assurer que l'organe de blocage de deuxième étage 30 a tendance à tourner autour de son pivot 32 dans le sens antihoraire vers l'organe de blocage de premier étage 20 pour maintenir l'agencement dans un état verrouillé. Avec le verrou dans la configuration décrite plus haut et comme représenté sur la figure 3, la force exercée par la goupille 7 a tendance à maintenir l'organe de blocage de deuxième étage 30 en contact avec l'organe de blocage de premier étage 20, bloquant ainsi l'élément à crochet 10 dans la position verrouillée. Dans les exemples représentés sur les figures 3 à 5, il existe un ou plusieurs éléments de tension de crochet ou élastiques facultatifs, tels que des ressorts 15. Ce ou ces éléments de tension exercent une force qui tend à faire tourner l'élément à crochet 10 dans un sens horaire, sollicitant ainsi l'organe de blocage de deuxième étage 30 et maintenant le verrou 8 dans la position verrouillée même quand aucune force n'est exercée vers le bas sur l'élément à crochet 10. Les éléments de tension 15 exercent aussi une force qui tend à faire tourner l'élément à crochet 10 vers une position ouverte prêt à recevoir la goupille 7 d'un train d'atterrissage en cours d'escamotage lorsque l'organe de blocage de deuxième étage n'est pas dans la position verrouillée comme décrit plus bas à propos de la figure 5, permettant ainsi au verrou 8 d'être maintenu dans une position déverrouillée en l'absence d'application d'une force externe sur l'élément à crochet 10. Dans les exemples représentés sur les figures 3 à 5, il existe un ou plusieurs éléments de tension d'organe de blocage ou élastiques facultatifs, tels que des ressorts 16. Ces éléments de tension exercent une force pour maintenir l'organe de blocage de deuxième étage 30 en contact avec l'organe de blocage de premier étage 20 et maintenir l'organe de blocage de deuxième étage 30 dans la position verrouillée. Le déverrouillage du verrou 8 va maintenant être décrit. Pendant que la goupille 7 exerce une force vers le bas sur l'élément à crochet 10 comme représenté sur la figure 3, un dispositif de commande envoie une instruction de rétraction au dispositif de déverrouillage 40. Le dispositif de déverrouillage 40 rétracte un actionneur 41 jusqu'à ce qu'il entre en contact avec une goupille 34 formée sur l'organe de blocage de deuxième étage 30. Typiquement, le dispositif de déverrouillage s'arrête momentanément à cet instant jusqu'à ce qu'il engendre une force suffisante pour surmonter les forces engendrées par la pression appliquée et la géométrie de l'élément à crochet 10, de l'organe de blocage de premier étage 20 et de l'organe de blocage de deuxième étage 30. Dans certaines situations, le dispositif de déverrouillage 40 est agencé pour ne pas pouvoir engendrer une force suffisante pour déverrouiller l'élément à crochet 10, l'organe de blocage de premier étage 20 et l'organe de blocage de deuxième étage 30 tant que la goupille 7 exerce une force vers le bas sur l'élément à crochet 10. Dans ces situations, le train d'atterrissage escamotable est configuré pour assurer que la goupille 7 engendre une force vers le haut avant que le dispositif de déverrouillage ne reçoive une instruction pour se déplacer. Une fois que le dispositif de déverrouillage 40 engendre une force suffisante, il commence à faire tourner l'organe de blocage de deuxième étage 30 dans le sens horaire autour de son pivot 32 jusqu'à ce que le galet 33 de l'organe de blocage de deuxième étage se dégage de l'organe de blocage de premier étage 20 comme représenté sur la figure 4. Une fois que l'organe de blocage de deuxième étage 30 est dégagé, la force due à la pression exercée vers le bas par la goupille 7 ou la force exercée par les éléments de tension 15 de l'élément à crochet, ou les deux, font tourner l'élément à crochet 10 dans le sens horaire autour de son pivot 12 et font tourner l'organe de blocage de premier étage 20 dans le sens antihoraire autour de son pivot comme représenté sur la figure 5. Le verrou 8 est maintenant dans sa position déverrouillée et l'élément à crochet 10 tournera jusqu'à ce qu'il entre en contact avec une goupille d'arrêt de crochet 17. On a constaté que, dans les modes de réalisation de la présente invention, la force de sortie requise du dispositif de déverrouillage 40 était considérablement réduite et avec des courses sensiblement plus courtes que dans les systèmes antérieurs. I1 n'est donc pas nécessaire d'utiliser un dispositif hydraulique puissant qui requiert une forte pression hydraulique générée par un moteur d'aéronef réduisant le rendement des moteurs. Au contraire, un actionneur de plus faible puissance tel qu'un électro-aimant à noyau plongeur ou un actionneur électromécanique par exemple peut être utilisé en tant que dispositif de déverrouillage 40. On a constaté que le choix d'une géométrie appropriée de l'élément à crochet 10 à l'endroit où il entre en contact avec l'organe de blocage de premier étage 20 modifiait l'intensité de la force transmise à l'organe de blocage de deuxième étage 30 et, en conséquence, la force que le dispositif de déverrouillage doit engendrer pour déverrouiller le verrou 8. Comme représenté sur la figure 6, on a constaté que le vecteur de la force transmise à l'organe de blocage de premier étage 20 était perpendiculaire à la surface de contact 13 de l'élément à crochet au point de contact et passait par le point central 25 du galet de l'organe de blocage de premier étage comme représenté par une flèche A sur la figure 6. Par réduction de l'angle a représenté sur la figure 6 entre la flèche A et la droite B passant par le pivot 22 et le point central 25 du galet de l'organe de blocage de premier étage, la force tendant à faire tourner le verrou de premier étage 20 (force C représentée sur la figure 6) est réduite. En conséquence, la puissance requise par le dispositif de déverrouillage 40 est également réduite. L'angle a peut prendre n'importe quelle valeur appropriée entre 5° et 80° par exemple selon l'application particulière. Un autre avantage de ce verrou 8 à mécanisme de blocage à deux étages est que la géométrie au niveau du point de contact entre l'élément à crochet 10 et l'organe de blocage de premier étage 20 peut être configurée pour transmettre aussi peu ou autant de la force que nécessaire pour une configuration particulière. Une configuration géométrique du verrou telle que seule une faible proportion de la force est transmise à l'organe de blocage de deuxième étage 30 se traduira par le besoin d'un plus petit dispositif de déverrouillage qui utilise de plus faibles niveaux de puissance pour fonctionner. Un autre avantage du verrou à mécanisme de blocage à deux étages est qu'étant donné que la force qui est transmise à l'organe de blocage de deuxième étage 30 est plus faible, les composants de l'organe de blocage de deuxième étage peuvent être plus petits. De petits composants de l'organe de blocage de deuxième étage se traduisent par une réduction des déplacements nécessaires pour un mouvement de la position verrouillée à la position déverrouillée (et vice versa), d'où des courses réduites. Par comparaison à un verrou à un seul étage plus classique d'une taille équivalente, on a constaté que la force de sortie requise du dispositif de déverrouillage était réduite d'environ 1334 N (300 lbs) à environ 801 N (180 lbs) et la course nécessaire était réduite de 7,87 mm (0,310 in) à 1,52 à 2,03 mm (0,060 à 0,080 in). De nombreuses modifications peuvent être apportées aux exemples décrits plus haut sans sortir de la portée de l'invention. Par exemple, l'élément à crochet 10, l'organe de blocage de premier étage et l'organe de blocage de deuxième étage peuvent être agencés pour pivoter dans un sens ou dans l'autre, comme approprié dans des agencements particuliers, pour être verrouillés ou déverrouillés. En outre, le verrou peut être utilisé dans n'importe quelle application appropriée. REVENDICATIONS1. Verrou (8) pour verrouiller des composants d'aéronef escamotables dans une position escamotée, le verrou comprenant: un élément à crochet (10) monté pivotant avec une partie crochet (11) agencée pour maintenir une goupille d'ancrage (7) dans une position prédéterminée quand il est verrouillé; un organe de blocage de premier étage (20) monté pivotant, ayant une partie (21) agencée pour entrer en contact avec une partie (13) de l'élément à crochet (10) monté pivotant; un organe de blocage de deuxième étage (30) monté pivotant, ayant une partie (31) agencée pour entrer en contact avec une partie (23) de l'organe de blocage de premier étage (20) afin de maintenir l'organe de blocage de premier étage (20) et l'élément à crochet (10) dans une position verrouillée prédéterminée; et un dispositif de déverrouillage (40) agencé pour faire tourner l'organe de blocage de deuxième étage (30) autour de son pivot (32) de sorte que l'organe de blocage de premier étage (20) et l'élément à crochet (10) tournent autour de leurs pivots (22, 12) vers une position déverrouillée afin de libérer la goupille d'ancrage (7). 2. Verrou (8) selon la revendication 1, dans lequel le pivot (12) de l'élément à crochet est décalé horizontalement, en utilisation, par rapport à une force exercée vers le bas par la goupille (7) retenue par l'élément à crochet (10) quand il est dans la position verrouillée de sorte que lorsqu'il est déverrouillé, la force exercée vers le bas par la goupille (7) fait tourner l'élément à crochet (10) autour de son pivot (12) vers la position déverrouillée afin de libérer la goupille d'ancrage (7). 3. Verrou (8) selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel un ou plusieurs éléments de tension de crochet (15) exercent une force qui tend à faire tourner l'élément à crochet (10) vers une position déverrouillée. 4. Verrou (8) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'organe de blocage de premier étage (20) aun galet (24) qui est agencé pour entrer en contact avec une partie correspondante (13) de l'élément à crochet (10) monté pivotant. 5. Verrou (8) selon la revendication 4, dans lequel une force est transmise au niveau du point de contact (13) entre l'élément à crochet (10) et le galet (24) de l'organe de blocage de premier étage, et l'angle entre la normale à la surface de contact entre l'élément à crochet (10) et le point central (A) du galet de l'organe de blocage de premier étage et une droite passant par le pivot (22) de l'organe de blocage de premier étage et le point central (25) du galet est compris entre 5° et 80°. 6. Verrou (8) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'organe de blocage de deuxième étage (30) a un galet (33) agencé pour entrer en contact avec une partie correspondante (23) de l'organe de blocage de premier étage (20). 7. Verrou (8) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel un ou plusieurs éléments de tension (16) sont prévus pour rappeler l'organe de blocage de deuxième étage (30) en contact avec l'organe de blocage de premier étage (20) afin de les maintenir dans une position verrouillée. 8. Verrou (8) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de déverrouillage (40) est un électro-aimant à noyau plongeur. 9. Verrou (8) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le dispositif de déverrouillage (40) est un actionneur électromécanique ou un actionneur hydraulique. 10. Aéronef comprenant un verrou (8) selon l'une quelconque des revendications précédentes.