Brevet FR2952549A1 — publié le 20110520

La présente invention concerne un bloc-support pour un moteur électrique d'entraînement d'un groupe propulsif d'un drone à voilure tournante. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine des jouets radiocommandés pouvant être utilisés par des en- fants, notamment dans des environnements d'intérieur, comme une pièce d'une maison ou d'un appartement, par exemple. On entend ici par drone à voilure tournante toutes les formules d'hélicop- tères connues, à savoir la formule classique mono-rotor avec rotor anti- couple, la formule tandem à birotor banane, la formule Kamof à rotors 10 coaxiaux contrarotatifs et la formule quadricoptère, ou quadri-rotor, à qua- tre rotors à pas fixe, etc. Dans un drone du type quadricoptère par exemple, la voilure tournante est constituée de quatre groupes propulsifs, entraînés chacun par un moteur électrique. 15 Du fait de leur vitesse de rotation très élevée, les moteurs utilisés, notamment les moteurs à balais, ont une durée de vie limitée et doivent être changés fréquemment par l'utilisateur. En général, l'opération de changement de moteur s'avère délicate dès lors qu'elle nécessite le démontage et le remontage d'un grand nombre de 20 pièces comme un capot de protection dans lequel est enfermé le moteur, ainsi que des composants du groupe propulsif lui-même, tels que l'hélice et le système de réduction de la vitesse de rotation du moteur. Aussi, un but de l'invention est de proposer un bloc-support pour un moteur électrique d'entraînement d'un groupe propulsif d'un drone à voilure 25 tournante, qui permettrait à l'utilisateur du drone de changer simplement et rapidement le moteur électrique sans avoir à démonter et remonter des pièces autres que celles assurant strictement le maintien du moteur en position de fonctionnement. Ce but est atteint, conformément à l'invention, du fait que ledit bloc- 30 support comporte : une pièce-support sur laquelle sont fixés le moteur électrique et au moins un composant du groupe propulsif destiné à être couplé audit moteur ; un pied d'appui au sol du drone ; et un élément de liaison s'étendant entre la pièce-support et le pied d'appui, le pied d'appui et l'élément de liaison présentant ensemble un espace de dégagement pour le moteur électrique lors de la mise en position de fixation dudit moteur sur la pièce-support. Ainsi, on comprend que, pour amener le moteur en position de fonctionnement, il suffit de l'engager manuellement dans l'espace de dégagement offert par le pied d'appui et l'élément de liaison jusqu'à ce qu'il soit placé dans sa position de fixation sur la pièce-support, puis de le fixer sur la pièce-support à l'aide de moyens de fixation usuels, tels que des vis par exemple. Pour l'utilisateur, il n'y a donc aucune opération complexe de démontage et remontage de pièces à effectuer, sauf à dévisser les vis de fixation, retirer le moteur à changer à travers l'espace de dégagement, et, inverse-ment, à introduire un nouveau moteur dans le bloc-support par le même espace de dégagement, de manière à l'amener en position de fixation, puis revisser les vis de fixation. Le changement de moteur électrique d'entraînement du groupe propulsif se résume donc au seul changement du moteur lui-même, éventuellement accompagné de son circuit électronique de commande, sans qu'il soit nécessaire de changer également d'autres composants comme le système de réduction, l'hélice, etc. Il faut également souligner un autre avantage important du bloc-support, objet de l'invention, qui consiste en ce que le bloc-support constitue une pièce unique assurant une double fonction, à savoir, d'une part, celle de support pour le moteur électrique, comme on vient de le décrire, mais aussi de pied pour le drone, ce qui évite de prévoir des pieds supplémen- taire sur la carène. II en résulte une réalisation plus simple, avec une moindre prise au vent et une masse réduite pour la carène. Selon un mode de réalisation de l'invention, ledit élément de liaison comprend deux branches reliant la pièce-support au pied d'appui et formant un étrier avec le pied d'appui. Cette disposition permet de ménager sur bloc-support, entre le pied et la pièce-support, une large surface d'accès au moteur offrant à l'utilisateur une meilleure prise en main et une manipulation plus aisée des moteurs à échanger lors de l'opération de remplacement. Avantageusement, l'invention prévoit que le composant du groupe propul-35 sif fixé sur la pièce-support est constitué par une couronne d'un système de réduction du groupe propulsif, ladite couronne étant couplée au moteur électrique par l'intermédiaire d'un pignon monté sur l'axe du moteur électrique d'entraînement. On obtient de cette manière un encombrement réduit de l'ensemble mo- teur-groupe propulsif et un positionnement parfait par rapport à la géomé- trie, ceci du fait que le pignon du système de réduction est porté directe- ment par l'axe du moteur électrique. Enfin, selon l'invention, le moteur électrique est fixé sur la pièce-support par au moins un moyen de fixation disposé à l'extérieur de la couronne. Comme on le verra en détail plus loin, dans cette configuration ce moyen de fixation peut être rendu directement accessible, sans que l'utilisateur soit gêné par des composants du groupe propulsif, et donc sans avoir à les démonter. 0 On va maintenant décrire un exemple de mise en oeuvre du dispositif de l'invention, en référence aux dessins annexés où les mêmes références numériques désignent d'une figure à l'autre des éléments identiques ou fonctionnellement semblables. La Figure 1 est une vue en perspective d'un drone à voilure tournante constitué par un quadricoptère. La Figure 2a est une première vue en perspective d'un groupe propulsif du quadricoptère de la Figure 1. La Figure 2b est une deuxième vue en perspective d'un groupe propulsif du quadricoptère de la Figure 1. La Figure 3 est une vue en coupe du groupe propulsif des Figures 2a et 2b. La Figure 4 est une vue de dessus du groupe propulsif des Figures 2a et 2b. Sur la Figure 1 est représenté un quadricoptère 10 constituant un drone dont la voilure tournante est composée de quatre groupes propulsifs coplanaires 1001, 1002, 1003, 1004 reliés à la structure centrale 11 de la ca- rène en polypropylène du drone 10 par des tubes de carbone, tel que le tube 1014 visible sur la Figure 1. Comme le montrent les Figures 2a, 2b, 3 et 4, un groupe propulsif, référencé génériquement 100, comprend une hélice 110 solidaire d'une cou- ronne 111, laquelle engrène avec un pignon 112 entraîné par un moteur électrique 120. Le pignon 112 et la couronne 111 forment un système de réduction de la vitesse de rotation, généralement très élevée, du moteur électrique 120. Le tube 101 de carbone contient des conducteurs électriques qui s'éten- dent entre la structure centrale 11 de la carène et un connecteur 121 dis-posé en extrémité du tube 101, puis des câbles (non représentés sur les figures) assurent la liaison électrique entre le connecteur 121 et une carte électronique 122 du moteur 120. La carte 122 peut ainsi être alimentée en courant continu à partir d'une batterie logée dans la structure centrale 11 du drone et recevoir des signaux de commande du moteur 120 établis par une carte électronique de navigation également située dans la structure centrale 11. Les moteurs électriques utilisés peuvent être des moteurs à balais qui ont l'avantage d'être peu coûteux. Cependant, leur durée de vie est limitée par les vitesses de rotation de-mandées, ce qui conduit à envisager un changement fréquent de moteur, le moteur à balais pouvant être avantageusement remplacé par exemple par un moteur sans balais. Afin de permettre un changement très simple du moteur 120 avec sa carte électronique 122, sans avoir à démonter d'autres pièces comme l'hélice 110, la couronne 111, etc., le groupe propulsif 100 est constitué autour d'une pièce unique, à savoir un bloc-support 130 multifonctions composé de trois éléments. Le premier élément du bloc-support 130 est une pièce-support 131 pro- prement dite sur laquelle sont fixés le moteur électrique 120 ainsi que la couronne 111 du système de réduction de la vitesse de rotation du moteur 120. Le pignon 112 engrenant avec la couronne 111 est directement fixé à l'extrémité de l'axe 123 du moteur 120. La pièce-support 131 assure donc à elle seule la fonction d'assemblage des divers composants du groupe propulsif, ceci de manière très compacte et avec un positionne-ment parfait. L'invention assigne en plus au bloc-support 130 une autre fonction qui consiste à fournir un pied d'appui au sol pour le drone 10 à l'atterrissage ou lorsqu'on le pose au sol. C'est dans ce but que le bloc-support 130 comporte un deuxième élément formé par un pied 132 relié à la pièce-support 131 par un troisième élément 133 de liaison. Il n'est donc pas nécessaire de prévoir sur la carène des pieds spécifiquement dédiés à l'appui au sol du drone 10, d'où les avantages déjà mentionnés plus haut d'une diminution du nombre de pièces, de moindre prise au vent et d'une réduction de poids. Comme on peut le voir sur les Figures 2a, 2b et 3, le pied 132 d'appui au sol et l'élément 133 de liaison présentent un espace 134 de dégagement formant un passage pour le moteur 120 lorsqu'il doit être mis en position de fixation sur la pièce-support 131 au cours de son montage ou lorsqu'il doit être démonté. On comprend que l'espace 134 de dégagement permet un accès direct du moteur à sa position de fixation, sans démontage de toute autre pièce telle qu'un capot ou des composants du groupe propulsif. Dans l'exemple montré sur la Figure 3, l'introduction du moteur 120 dans l'espace 134 de dégagement s'effectue axialement, parallèlement à la direction définie par la flèche F. D'autre part, on peut également faciliter la manipulation du moteur 120 lors de son montage et de son démontage en donnant à l'élément 133 de liaison la forme de deux branches 133a, 133b constituant un étrier avec le pied 132 d'appui. L'utilisateur du drone dispose alors d'une grande sur-face d'accès latérale au moteur 120 lui permettant de bien le tenir en main et de le guider avec précision lors de son remplacement. La fixation du moteur 120 à la pièce-support 131 est elle-même grande-ment simplifiée au moyen de deux vis 124a, 124b traversant la pièce- support 131 à l'extérieur de la couronne 111, comme l'indique la Figure 4. Cette position des vis 124a, 124b de fixation est idéale car leur accès n'est pas gêné par les composants du groupe propulsif, l'hélice 110 pouvant toujours être placée dans une position qui ne masque pas les vis. En résumé, pour démonter un moteur 120 qui doit être remplacé, l'utilisa- teur doit effectuer les opérations simples suivantes : déconnecter la carte électronique 122 du connecteur 121, dévisser les deux vis 124a, 124b de fixation et retirer l'ensemble à travers l'espace 134 de dégagement. Inversement, pour monter un nouveau moteur, il doit l'amener en position de fixation à travers l'espace 134 de dégagement, visser les deux vis 124a, 124b et connecter la carte électronique 122 au connecteur 121. REVENDICATIONS1. Bloc-support (130) pour un moteur électrique (120) d'entraînement d'un groupe propulsif (100) d'un drone (10) à voilure tournante, caractérisé en ce que ledit bloc-support comporte : - une pièce-support (131) sur laquelle sont fixés le moteur électrique (120) et au moins un composant (111) du groupe propulsif destiné à être couplé audit moteur ; - un pied (132) d'appui au sol du drone ; et - un élément (133) de liaison s'étendant entre la pièce-support (131) et le pied (132) d'appui, le pied d'appui et l'élément de liaison présentant ensemble un espace (134) de dégagement pour le moteur électrique (120) lors de la mise en position de fixation dudit moteur sur la pièce-support (131). 2. Bloc-support selon la revendication 1, dans lequel ledit élément (133) de liaison comprend deux branches (133a, 133b) reliant la pièce-support (131) au pied (132) et formant un étrier avec ledit pied d'appui. 3. Bloc-support selon l'une de revendications 1 ou 2, dans lequel ledit composant du groupe propulsif fixé sur la pièce-support (131) est consti- tué par une couronne (111) d'un système de réduction du groupe propulsif (100), ladite couronne étant couplée au moteur électrique (120) par l'intermédiaire d'un pignon (112) monté sur l'axe (123) du moteur électrique d'entraînement. 4. Bloc-support selon la revendication 3, dans lequel le moteur électrique (120) est fixé sur la pièce-support (131) par au moins un moyen (124a, 124b) de fixation disposé à l'extérieur de ladite couronne (111).