Brevet FR2939763A1 — publié le 20100618

-1- La présente invention concerne les trains d'atterrissage d'aéronefs. On connaît du document FR-2 065 734, dans le mode de réalisation de la figure 2, un train d'atterrissage d'aéronef comprenant un moteur et un réducteur, tous deux positionnés dans le prolongement d'un moyeu d'une roue du train, coaxialement à cette dernière. Ce moteur permet d'entraîner la roue pour le roulage autonome de l'avion au sol sans donc qu'il soit nécessaire de faire intervenir un tracteur. Le réducteur s'étend en regard de la jante de la roue et au-delà de cette dernière suivant la direction axiale. Or, cet agencement présente des inconvénients. Le dépassement du réducteur hors du volume de la roue augmente l'encombrement du train d'atterrissage. Il est donc nécessaire de donner un volume particulièrement grand à la case de train du fuselage de l'avion destinée à recevoir ce train. Mais cela réduit les performances de l'aéronef et ses capacités en termes de charge utile ou de transport de passagers. En outre, la position du réducteur et du moteur en fait des obstacles au démontage de la roue ou du frein lorsqu'il est nécessaire. Dans ces conditions, il faut d'abord démonter le réducteur et le moteur pour pouvoir accéder à la roue ou au frein. Les opérations de réparation ou de remplacement de la roue et du frein sont donc longues et coûteuses. Enfin, lorsqu'on souhaite refroidir le frein à partir de la jante, le volume occupé par la boîte de réduction constitue à nouveau un obstacle. Un but de l'invention est donc de pallier ces inconvénients. A cet effet, on prévoit selon l'invention un train d'atterrissage pour aéronef, qui comprend : - au moins une roue munie d'une jante ; - un moyeu portant la jante ; et - un moteur et un réducteur d'entraînement de la roue, le moteur et le réducteur étant reçus, de préférence intégralement, dans le moyeu. Ainsi, on limite la largeur totale et la voie du train d'atterrissage. Or cette dernière dimension est importante pour le dimensionnement de la case de train et plus généralement de la zone de l'aéronef qualifiée de ventre mou. On améliore donc les performances de l'aéronef. De plus, il est particulièrement facile d'accéder à la roue et au frein pour les réparer ou les remplacer. Enfin, il est possible de refroidir le frein à partir de la jante dans la mesure où le réducteur ne génère plus aucune gêne. De préférence, au moins l'un parmi le moteur et le réducteur est interposé, suivant une direction radiale à un axe du moyeu, entre l'axe et un frein de la roue. De préférence 2939763 -2- aussi, au moins l'un parmi le moteur et le réducteur est interposé, suivant une direction radiale à un axe du moyeu, entre l'axe et un pneumatique de la roue. Ces caractéristiques permettent chacune de limiter la largeur totale de chaque roue et donc encore une fois la voie du train d'atterrissage, ce qui permet de diminuer encore 5 les dimensions de la case de train du fuselage. Avantageusement, le moteur est de type hydraulique, de préférence de type dit rapide ou axial, le moteur comprenant par exemple un piston pour faire varier une cylindrée du moteur. Un tel moteur est particulièrement bien adapté à l'invention puisqu'il peut présenter 10 un diamètre total réduit. Avantageusement, le moteur est de type électrique. Avantageusement, le train comprend un moyen d'alimentation du moteur, ce moyen s'étendant à travers un organe immobilisant le moyeu par rapport à une jambe du train. De préférence, un organe de sortie du réducteur est fixé à la jante au moyen d'au 15 moins un élément agencé pour se rompre sous l'effet d'une sollicitation ayant une intensité dépassant un seuil prédéterminé. Ainsi, en cas de blocage ou de panne du moteur, ce dernier se trouve désolidarisé de la jante de sorte que l'avion peut continuer à être opéré normalement pour le roulage. En effet, il demeure possible dans ces conditions de tracter l'avion comme cela est connu. 20 Un tel agencement permet également de prévenir les conséquences d'un fonctionnement intempestif du moteur ou d'un blocage de ce dernier, particulièrement dans les phases de roulage à grande vitesse au décollage ou à l'atterrissage. De préférence, le train comprend un organe d'accouplement permettant de placer le train au choix dans une configuration accouplée dans laquelle le moteur est en prise avec 25 la jante et une configuration découplée dans laquelle le moteur n'est pas en prise avec la jante . Ce désaccouplement permet lui aussi de supprimer à volonté toute liaison en rotation entre le moteur et la jante, et donc de prévenir les conséquences d'un fonctionnement anormal du moteur. 30 Avantageusement, l'organe d'accouplement comprend un organe de commande de type hydraulique. On simplifie ainsi la commande de l'organe. On peut par exemple prévoir que l'absence de pression hydraulique dans l'organe d'accouplement provoque son désaccouplement. 35 On prévoit également selon l'invention un aéronef qui comprend au moins un train selon l'invention. 2939763 -3- D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description suivante d'un mode préféré de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue en plan d'un aéronef constituant un mode de réalisation de 5 l'invention ; - la figure 2 est une vue partielle en demi-coupe axiale du train d'atterrissage avant de l'aéronef de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue en coupe perpendiculaire à l'axe du train de la figure 2 au niveau du moyeu; et 10 - la figure 4 est un schéma illustrant l'organe d'accouplement du train des figures 2 et 3. Nous allons décrire en référence aux figures 1 à 4 un aéronef comprenant un train d'atterrissage selon l'invention. Dans le présent exemple, l'aéronef 2 est un avion apte à atterrir et à décoller en roulant. L'invention n'est toutefois pas limitée à ce type d'aéronef 15 et pourra être appliquée aux aéronefs à décollage et atterrissage verticaux. L'aéronef 2 comprend en l'espèce un fuselage 4, deux ailes 6 et quatre propulseurs 8 répartis en deux paires portées par les ailes respectives. L'avion 4 présente un train d'atterrissage avant 10 comprenant deux roues jumelées ainsi que trois trains principaux, à savoir un train 12 situé sous le fuselage et deux trains 14 et 16 situés sous les ailes 20 respectives. Nous allons maintenant décrire plus en détail le train avant 10. Le train 10 comprend une jambe de train 18 et un amortisseur 19 reliant la jambe au fuselage 4. Ce dernier comprend une case de train 20 apte à recevoir le train 10 en position repliée pendant le vol de l'aéronef. En position déployée, lors du roulage, le train 25 occupe la position illustrée à la figure 3, la jambe 18 et l'amortisseur 19 ayant leur axe commun 22 vertical. Le train comprend un moyeu 24 présentant une forme à symétrie de révolution autour de son axe principal horizontal 26. Le moyeu est reçu notamment dans un orifice annulaire 28 de la jambe 18. Le moyeu est rigidement fixé à la jambe 18 au moyen 30 d'éléments de fixation 30 tels que celui visible dans le plan de coupe de la figure 3. Il s'agit en l'espèce d'une vis dont le filet coopère avec le filet d'un orifice ménagé dans la jambe et d'un orifice ménagé dans le moyeu, ces deux orifices ayant une orientation radiale à l'axe 26. Le moyeu 24 présente en l'espèce une face interne 32 de forme cylindrique, d'axe 35 26, à section transversale circulaire. Cette face définit à l'intérieur du moyeu un logement 34 dans lequel est reçu un ensemble motoréducteur 36 qui comprend d'une part un 2939763 -4- moteur 38 et un réducteur 39 qui permet d'obtenir en sortie du réducteur, au niveau de sa pièce de sortie 40, une vitesse de rotation autour de l'axe 26 différente de celle d'un arbre de sortie du moteur 38. En l'espèce, le moteur 38 est intégralement reçu dans le logement 34. La plus grande partie du réducteur 39 est reçue dans le logement 34. La seule partie 5 du réducteur non comprise dans le logement est une fraction distale de la pièce de sortie 40. Le moteur 38 est en l'espèce un moteur hydraulique. Il s'agit, dans le présent exemple, d'un moteur hydraulique de type rapide ou axial. Les principes d'un tel moteur sont connus de l'homme du métier. La variation de cylindrée nécessaire pour permettre 10 l'utilisation du moteur dans une gamme de vitesses de rotation suffisamment étendue est obtenue par le coulissement axial du plateau du moteur sous la forme d'un piston 42. Ce type de moteur est particulièrement bien adapté à l'invention car il peut, avec son réducteur, présenter un diamètre suffisamment faible pour s'intégrer à l'intérieur du moyeu 24. (A titre d'exemple, un moyeu de roue de type Single Aisle mesure dix centimètres de 15 diamètre.) Un tel moteur peut sans difficulté être conçu pour respecter des contraintes importantes en termes de diamètre extérieur. Il est apte à fonctionner à des vitesses élevées, par exemple à plusieurs milliers de tours par minute. C'est la raison pour laquelle on prévoit le réducteur 39 afin d'adapter la vitesse de sortie à celle requise pour les roues du train 10 qui ne nécessitent que quelques centaines de tours par minute. 20 L'avion 2 comprend une pompe 44, par exemple logée dans le fuselage, à distance du train et de la case 20. La pompe 44 fournit le moteur 38 en fluide sous pression. Cette pompe 44 est reliée par deux conduits 46 à des orifices d'entrée 47 et de sortie 48 de fluide du moteur. Dans le présent exemple, les conduits 46 traversent un ou plusieurs des organes de fixation 30 en passant à l'intérieur de ce dernier suivant son axe et en ayant à 25 cet endroit une orientation radiale à l'axe 26. A cette fin, l'organe 30 est surdimensionné en diamètre et évidé. Les conduits 46 seront prévus pour être souples afin de ne pas gêner les mouvements du train lors de son entrée et de sa sortie de la case 20. On pourra loger un conduit 46 dans un organe 30 et l'autre conduit dans un autre organe 30 distinct du premier. On voit que l'alimentation en énergie du motoréducteur s'effectue en passant 30 par l'intérieur du moyeu après cheminement le long de la jambe 18. On peut, à la place du moteur hydraulique, prévoir un moteur électrique. Notamment, la puissance développée par un moteur électrique peut être adaptée par le choix du diamètre ou de la longueur du moteur. Il est ainsi envisageable de choisir ces deux paramètres et donc de choisir un moteur qui peut être inséré dans le moyeu 24. Le 35 couple du moteur étant proportionnel à son diamètre, un tel moteur peut ne pas être capable de fournir à lui seul le couple élevé nécessaire au roulage de l'avion. On prévoira 2939763 -5- donc que le moteur a une vitesse de rotation suffisamment élevée et on agencera le réducteur 39 pour lui permettre d'adapter la vitesse et le couple du moteur aux niveaux requis. Dans le cas d'un moteur électrique, la pompe hydraulique est remplacée par un relais électrique de puissance qui alimente le moteur en courant électrique à travers les 5 organes 30 au moyen de câbles prenant la place des conduits 46. Le groupe motoréducteur 36, et notamment le moteur 38, est rigidement fixé au moyeu 24, en particulier grâce à des rainures longitudinales 50, parallèles à l'axe 26, ménagées dans sa face externe 31, qui coopèrent par complémentarité de formes avec des rainures 49 ménagées dans la face interne 32 du moyeu, pour interdire par 10 conséquent toute rotation du moteur et du réducteur par rapport au moyeu 24 autour de l'axe 26. Le train comprend un frein 52 qui comporte un rotor 54 et un stator 56. Le rotor 54 est rigidement fixé à l'une des roues 63 du train tandis que le stator 56 est rigidement fixé au moyeu 24. Cette fixation est ici encore réalisée par la coopération de forme de rainures 15 longitudinales 58, parallèles à l'axe 26, ménagées d'une part dans la face externe périphérique des éléments du stator 56 et d'autre part de rainures similaires 60 ménagées dans la face externe 62 du moyeu 24. L'une des roues 63 du train 10 comprend une jante 64 comprenant une flasque 66 de forme généralement plane et s'étendant dans un plan perpendiculaire à l'axe 26. La 20 jante 64 est montée mobile à rotation par rapport au moyeu 24 autour de l'axe 26. Elle est pour cela installée sur deux paliers rotatifs 70 comprenant des rouleaux 72 répartis en deux jeux de rouleaux respectifs dont les axes sont inclinés en directions opposées par rapport à l'axe 26. Les axes des rouleaux ont ainsi un agencement en accent circonflexe comme vu sur la demie-vue en coupe axiale de la figure 2. La jante 64 présente une 25 partie centrale 74 d'une seule pièce avec la flasque 66 et reliée rigidement au moyen d'un ou plusieurs éléments de fixation 76 à la pièce de sortie 40 du réducteur 39. La fixation est ici assurée par une vis 76. Le réducteur 39 est par exemple de type épicycloïdal. Il permet de fournir un couple et une vitesse de rotation modifiés par rapport à leur valeur en sortie du moteur en 30 fonction des nécessités du train d'atterrissage. La jante 64 porte un pneumatique 78 de la roue, qui a été illustré de façon schématique sur la figure 2. Dans le présent exemple, le pneumatique 78 s'étend, en direction radiale, dans le prolongement de la flasque 66 et du frein 56. Le moyeu 24 et le frein 56 sont interposés tous deux entre le moteur 38 et le pneumatique 78 dans le 35 présent exemple. En d'autres termes, il existe au moins une droite 80 illustrée sur la figure 2, radiale à l'axe 26, et qui intercepte à la fois le moteur 38, le moyeu 24, le frein 56 2939763 -6- et le pneumatique 78, ces éléments se succédant dans cet ordre suivant la direction radiale, à partir de l'axe 26. On installe donc dans le volume relativement réduit de l'intérieur du moyeu un système de transmission ou d'entraînement 36. L'invention ne modifie en rien les 5 procédures d'installation et de fixation de la roue 63 et du système de freinage sur le moyeu. Il peut seulement être nécessaire de prévoir une liaison supplémentaire entre la jante et le moteur. Il n'y a donc pas de formation ou d'outillage spécifique à prévoir pour les personnels intervenant sur les roues des avions. Dans la mesure où la longueur du moyeu 24 est en général relativement grande, il 10 est possible de donner au moteur 38 un diamètre relativement réduit à cylindrée constante. L'impact de l'invention sur le dimensionnement du train d'atterrissage et donc sur les performances de l'aéronef est donc limité par rapport au cas d'un train non motorisé. On pourra par conséquent prévoir de proposer la motorisation selon l'invention à 15 titre d'option. En effet, pour le constructeur de l'avion, les pièces autres que celles relatives à la motorisation sont communes avec les trains non motorisés. Si la compagnie aérienne qui achète l'appareil au constructeur ne sélectionne pas cette option, elle ne se trouve pas pénalisée de façon significative en termes de performances par les aménagements qui ont été prévus pour rendre possible cette option. 20 S'il arrivait que le moteur 38 soit bloqué ou connaisse une avarie, il suffit de désolidariser la jante 66 à l'égard de la pièce 40 au moyen de l'organe 76 pour permettre à la roue de tourner librement afin que l'avion puisse être opéré comme un avion dont le train n'est pas motorisé. Ainsi, une telle avarie du moteur est sans impact sur la sécurité. Dans une variante, on peut envisager que l'élément de fixation 76 est agencé pour 25 se rompre sous l'effet d'une sollicitation, ici une sollicitation de cisaillement, ayant une intensité qui dépasse un seuil prédéterminé. Ainsi, l'élément 76 assure une fonction de fusible et casse en cas de surcouple lié à un fonctionnement intempestif du moteur ou à un blocage de celui-ci, notamment dans les phases de roulage à grande vitesse (décollage et atterrissage). 30 On peut, dans une autre variante, éviter ce type d'incident d'une autre façon. On prévoit ainsi, en référence à la figure 4, un embrayage 80 qui permet de placer le train au choix dans une configuration embrayée dans laquelle le moteur 38 est en prise mécanique avec la jante 66 et une configuration débrayée dans laquelle le moteur n'est pas en prise avec la jante, cette dernière pouvant donc librement tourner 35 indépendamment du moteur. On peut prévoir par exemple que la commande de cet embrayage est de type hydraulique. On pourra ainsi envisager que la jante est en prise 2939763 -7- mécanique avec le moteur seulement lors de la mise en pression hydraulique de ce dernier. Un ressort de rappel peut être prévu pour que, si le moteur est éteint, donc en l'absence de pression, l'embrayage soit automatiquement débrayé, supprimant ainsi tout lien physique entre le moteur et la roue. On pourra aussi remplacer l'embrayage par un 5 crabotage. On rappelle à ce sujet que l'embrayage assure une solidarisation par friction des pièces destinées à tourner ensemble tandis que le crabotage assure une solidarisation par emboîtement de ces pièces. Les pièces en question seront ici la partie centrale 74 et la pièce de sortie 40. L'invention ne complique pas le temps d'intervention d'un opérateur pour le 10 changement d'une roue ou d'un frein ou leur réparation qui sont des opérations relativement courantes sur un avion. Il est possible en particulier de démonter la roue sans avoir à démonter le système d'entraînement ou de transmission 36. Grâce au fait que l'entraînement des roues au moyen du moteur s'effectue par la partie extérieure de la roue, il ne se produit aucune interférence avec le frein 52. 15 On sait que, dans l'art antérieur, l'espace interne du moyeu est parfois utilisé pour des fonctions annexes telles que le tachymètre de mesure de vitesse. Ces fonctions peuvent sans difficulté être remplies par d'autres moyens disposés à un autre endroit de l'avion. De plus, on sait que les moteurs principaux 8 des aéronefs sont généralement trop 20 puissants au ralenti lors du roulage, ce qui oblige le pilote de l'aéronef à freiner en permanence au moyen des freins 52, obligeant à dimensionner ceux-ci en conséquence. Ici, grâce à l'utilisation de la motorisation 36, l'économie réalisée sur l'usure des freins 52 permet d'envisager une diminution sensible de la taille du dispositif de freinage. On peut également utiliser la motorisation 36 lors de la phase de décélération de l'avion 2 après 25 son atterrissage, pour que le motoréducteur produise un effet de frein moteur, contribuant au freinage. On pourra envisager une augmentation légère du diamètre intérieur des freins pour permettre de loger la motorisation 36 dans le moyeu 24 sans pour autant augmenter de manière significative leur largeur (en jouant par exemple sur l'épaisseur des disques ou le 30 nombre de disques). L'invention a donc encore une fois un impact très réduit sur la géométrie d'ensemble de la roue et du train. Bien entendu, on pourra apporter à l'invention de nombreuses modifications sans sortir du cadre de celle-ci. Le moyeu motorisé pourra être le moyeu d'une seule roue du train, par exemple 35 lorsque le train comporte une roue unique, ou bien un moyeu commun à plusieurs roues du train. 2939763 -8- On pourra prévoir que c'est un ou plusieurs des trains arrière qui sont motorisés et non pas le train avant, ou bien prévoir que le train avant et au moins l'un des trains arrière sont motorisés. On pourra prévoir que le réducteur et le moteur sont tous deux reçus intégralement 5 dans le moyeu. REVENDICATIONS1. Train d'atterrissage (10) pour aéronef (2), caractérisé en ce qu'il comprend : - au moins une roue (63) munie d'une jante (64) ; - un moyeu (24) portant la jante ; et - un moteur (38) et un réducteur (39) d'entraînement de la roue, le moteur et le réducteur étant reçus, de préférence intégralement, dans le moyeu. 2. Train selon la revendication précédente dans lequel au moins l'un parmi le moteur (38) et le réducteur (39) est interposé, suivant une direction radiale à un axe (26) du moyeu (24), entre l'axe et un frein (52) de la roue. 3. Train selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel au moins l'un parmi le moteur (38) et le réducteur (39) est interposé, suivant une direction radiale à un axe (26) du moyeu, entre l'axe et un pneumatique (78) de la roue. 4. Train selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le moteur (38) est de type hydraulique, de préférence de type dit rapide ou axial, le moteur comprenant par exemple un piston (42) pour faire varier une cylindrée du moteur. 5. Train selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel le moteur est de type électrique. 6. Train selon l'une quelconque des revendications précédentes qui comprend un moyen d'alimentation du moteur, ce moyen s'étendant à travers un organe (30) immobilisant le moyeu (24) par rapport à une jambe (18) du train. 7. Train selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel un organe de sortie (40) du réducteur (39) est fixé à la jante (64) au moyen d'au moins un élément (76) agencé pour se rompre sous l'effet d'une sollicitation ayant une intensité dépassant un seuil prédéterminé. 8. Train selon l'une quelconque des revendications précédentes qui comprend un organe d'accouplement (80) permettant de placer le train (10) au choix dans une configuration accouplée dans laquelle le moteur (38) est en prise avec la jante (64) et une configuration découplée dans laquelle le moteur (38) n'est pas en prise avec la jante (64). 9. Train selon la revendication précédente dans lequel l'organe d'accouplement (80) comprend un organe de commande de type hydraulique. 10. Aéronef (2) caractérisé en ce qu'il comprend au moins un train (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes.