Brevet FR2973334A1 — publié le 20121005

B12-1680FR 1 Actionneur rotatif à haute intégrité et procédé de commande La présente invention a pour objet des actionneurs rotatifs et des procédés pour les commander, et en particulier, l'invention concerne des actionneurs rotatifs et des procédés de commande qui conviennent pour une utilisation dans des aéronefs. L'actionnement de mécanismes critiques pour la sécurité, dans des systèmes ou équipements critiques pour la sécurité, doit atteindre un niveau de fiabilité élevé. Il est généralement connu d'utiliser des actionneurs hydrauliques dans des aéronefs, par exemple pour commander des trains d'atterrissage et/ou des volets et des ailerons et autres éléments, en raison de leur fiabilité. La défaillance de systèmes hydrauliques est en général provoquée par des fuites du fluide hydraulique, et le système tombe en panne et passe à un état où il peut être déplacé librement, sans se bloquer. Dans le cas de trains d'atterrissage à commande hydraulique, ce fait permet aux trains d'être abaissés en vue de l'atterrissage en dépit d'une défaillance du système. L'utilisation d'actionneurs électromécaniques présente des avantages, car ils sont légers et peuvent être intégrés de manière simple dans des aéronefs et alimentés en utilisant le système de distribution électrique de l'aéronef. Cependant, les moteurs électriques présentent un type de défaillance pour grippage significatif et ont de ce fait tendance à tomber en panne et à provoquer un état de grippage, ce qui empêche les systèmes de secours d'entrer en action. Des exemples connus d'actionneurs rotatifs électriques nécessitent un dispositif de séparation, par exemple un embrayage, pour garantir qu'en cas de défaillance provoquant un grippage du système, l'actionneur peut être libéré pour permettre le fonctionnement d'un système de secours. Un exemple est donné dans le document US2009/0108129 qui divulgue un système de commande électromécanique tolérant les grippages, qui comprend au moins deux moyens d'entraînement électriques et un mécanisme d'accouplement/ désaccouplement prévu sur l'élément de sortie de l'ensemble actionneur, pour interrompre le chemin de charge entre l'actionneur et l'élément de sortie. Le mécanisme d'accouplement/désaccouplement utilise un actionneur de séparation pour exécuter l'opération d'accouplement/désaccouplement. La présente invention concerne les problèmes qui se posent pour maximiser la fiabilité d'actionneurs rotatifs et réduire leur taille, leur poids et leur complexité. La présente invention propose un actionneur destiné à un aéronef, comprenant un premier et un deuxième moyen d'entraînement et une sortie d'actionneur, qui sont reliés entre eux par un engrenage, à l'aide duquel : la sortie de l'actionneur peut être entraînée par le premier moyen d'entraînement, indépendamment du deuxième moyen d'entraînement; et la sortie de l'actionneur peut être entraînée par le deuxième moyen d'entraînement, indépendamment du premier moyen d'entraînement, et la sortie de l'actionneur peut être entraînée par les premier et deuxième moyens d'entraînement combinés. D'autre part, la présente invention propose un procédé de commande d'un actionneur comprenant un premier et un deuxième moyen d'entraînement et une sortie d'actionneur, qui sont reliés entre eux par un engrenage, le procédé comprenant l'actionnement du premier moyen d'entraînement pour entraîner la sortie de l'actionneur et, en cas de défaillance du premier moyen d'entraînement, l'actionnement du deuxième moyen d'entraînement pour entraîner la sortie de l'actionneur et, en cas de défaillance de l'engrenage reliant les premier et deuxième moyens d'entraînement, l'actionnement des premier et deuxième moyens d'entraînement combinés pour entraîner la sortie de l'actionneur. De manière avantageuse, l'actionneur conforme à l'invention peut être commandé en continu en cas de défaillance de l'un ou l'autre des moyens d'entraînement, ou en cas de grippage de l'engrenage. En outre, l'engrenage évite l'utilisation d'embrayages, ce qui confère à l'actionneur un faible poids, de petites dimensions et une fiabilité accrue. L'invention sera mieux comprise à l'étude détaillée de la description de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples non limitatifs et illustrés par les dessins schématiques, sur lesquels - la figure 1 est une vue en coupe d'un actionneur conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe de l'engrenage, - la figure 3 est une vue en coupe d'un deuxième mode de réalisation de l'actionneur, et - la figure 4 est une vue en coupe d'un troisième mode de réalisation de l'actionneur. La figure 1 représente une vue en coupe d'un actionneur comprenant un premier moyen d'entraînement 2 et un deuxième moyen d'entraînement 3. Les premier et deuxième moyens d'entraînement 2, 3 sont reliés entre eux par un engrenage 4 qui est constitué d'un système d'engrenage planétaire (également connu comme système d'engrenage épicycloïdal). Chacun des deux moyens d'entraînement 2, 3 est constitué d'un moteur électrique dont la sortie est connectée à une transmission à démultiplication harmonique, afin de réduire la vitesse et augmenter le couple de la sortie du moteur. L'actionneur est disposé dans un carter (non représenté) auquel il est fixé par un dispositif de mise à la terre 5 de la transmission à démultiplication harmonique. L'engrenage planétaire 4 comprend une couronne extérieure 6 à denture intérieure, dans laquelle sont montés deux ou plus de deux satellites 7 à denture extérieure, dont les dents s'engrènent avec les dents de la couronne extérieure. L'engrenage 4 comprend en outre un porte-satellites 8 qui comporte un certain nombre d'arbres sur lesquels sont montés les satellites 7. Un planétaire 9 à denture extérieure est disposé en liaison d'entraînement avec les satellites 7. D'autres types d'engrenages peuvent être utilisés dans la présente invention, sans s'écarter de la portée des revendications. Dans le mode de réalisation de la figure 1, le premier moteur 2 est relié au porte-satellites 8 de l'engrenage 4, et le deuxième moteur 3 est relié à la couronne extérieure 6. L'actionneur a une sortie 10 qui est reliée au planétaire 9. L'élément de sortie 10 peut traverser le premier moteur 2, lorsque cela est nécessaire. Le fonctionnement du mode de réalisation de la figure 1 est illustré dans le tableau ci-dessous, qui reprend les différents scénarios de défaillance pouvant se produire pour l'actionneur. Les flèches du tableau indiquent le sens de rotation de chaque entrée ou moteur 2, 3 et le sens de rotation de l'élément de sortie 10 qui en résulte. Comme le montre le tableau, pour que l'actionneur cesse de fonctionner, les deux moteurs doivent être défaillants. Avec tous les autres scénarios de défaillance figurant dans la liste, l'actionneur continue à fonctionner.30 Entrée 1 Entrée 2 Fonctionnement/Défaillance Sortie Entrée 2 coupée ou grippée Entrée 1 coupée ou grippée Entrée 2 coupée ou grippée Entrée 1 coupée ou grippée Engrenage planétaire coincé Engrenage planétaire coincé La figure 2 représente une vue en coupe de l'engrenage 4, illustrant la configuration du planétaire 9, des satellites 7 et de la couronne extérieure 6. 25 La figure 3 est une vue en coupe d'un autre mode de réalisation de l'invention, dans lequel le premier moteur 2 est relié au planétaire 9, et le deuxième moteur est relié à la couronne extérieure 6. La sortie 10 est reliée au porte-satellites 8 et traverse le deuxième moteur. 30 Dans un autre mode de réalisation représenté dans la figure 4, le premier moteur 2 est relié au porte-satellites 8, et le deuxième moteur 3 est relié au planétaire 9, par l'intermédiaire d'un arbre qui 10 15 20 traverse le premier moteur. La sortie 10 est reliée à la couronne extérieure 6. Chaque mode de réalisation peut fournir différents rapports entre la vitesse d'entrée et la vitesse de sortie, et le rapport dépend du mode de fonctionnement de l'actionneur. Des modes de mise en oeuvre sont envisagés, qui utilisent plus de 2 moteurs et qui nécessiteraient des trains épicycloïdaux supplémentaires, entraînés par la sortie de l'actionneur. Dans un autre mode de réalisation, qui n'est pas représenté dans les dessins, un des premier et deuxième moyens d'entraînement est constitué d'un moteur électrique et l'autre d'un moteur hydraulique. Ce mode de réalisation apporte une protection supplémentaire contre une défaillance d'origine commune, telle qu'une défaillance du système électrique ou une défaillance du système hydraulique. Dans aucun des modes de réalisation, les moteurs ne peuvent fonctionner en marche arrière, afin de garantir que les trains épicycloïdaux fonctionnent de la manière montrée dans le tableau. Les transmissions à démultiplication harmonique aident à garantir l'impossibilité de marche arrière, en établissant un rapport de réduction important à la sortie du moteur. Lors du fonctionnement normal de l'actionneur, les premier et deuxième moyens d'entraînement sont activés en alternance. Ainsi, pour un vol, seul le premier moteur est par exemple utilisé pour commander l'actionneur, et pendant le vol suivant, seul le deuxième moteur est utilisé pour commander l'actionneur, en supposant bien sûr qu'aucune des situations de défaillance ne se produise. De cette manière, il est démontré sur une base régulière que les deux moteurs étaient en état de fonctionnement au cours du dernier cycle opératoire. Le rapport de transmission des composants de l'engrenage 4 peut être choisi en vue d'optimiser l'actionneur pour une application particulière. A cet égard, quelques-uns des facteurs de limitation sont l'espace disponible pour le diamètre de la couronne extérieure, les dimensions des dents des roues d'engrenage pour des raisons de contraintes et de fatigue, la charge et la vitesse de sortie requises, et le couple et la vitesse du moteur qui peuvent être obtenus. REVENDICATIONS1. Actionneur destiné à un aéronef, comprenant un premier et un deuxième moyen d'entraînement et une sortie d'actionneur, qui sont reliés entre eux par un engrenage, à l'aide duquel la sortie de l'actionneur peut être entraînée par le premier moyen d'entraînement, indépendamment du deuxième moyen d'entraînement; et la sortie de l'actionneur peut être entraînée par le deuxième moyen d'entraînement, indépendamment du premier moyen d'entraînement, et la sortie de l'actionneur peut être entraînée par les premier et deuxième moyens d'entraînement combinés. 2. Actionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premier et deuxième moyens d'entraînement sont constitués respectivement de moteurs électriques. 3. Actionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premier et deuxième moyens d'entraînement sont constitués respectivement de moteurs hydrauliques. 4. Actionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins un des premier et deuxième moyens d'entraînement est constitué d'un moteur électrique et au moins un des premier et deuxième moyens d'entraînement est constitué d'un moteur hydraulique. 5. Actionneur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier moyen d'entraînement est relié à l'engrenage par l'intermédiaire d'une transmission à démultiplication harmonique. 6. Actionneur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le deuxième moyen d'entraînement est relié à l'engrenage par l'intermédiaire d'une transmission à démultiplication harmonique. 7. Actionneur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'engrenage est constitué d'un train épicycloïdal comprenant une couronne extérieure reliée en vue de l'entraînement à un ensemble de satellites et un porte-satellites, qui sont reliés en vue de l'entraînement à un planétaire. 8. Actionneur selon la revendication 7, caractérisé en ce que le premier moyen d'entraînement est disposé en liaison d'entraînement avec le porte-satellites. 9. Actionneur selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que le deuxième moyen d'entraînement est disposé en liaison d'entraînement avec la couronne extérieure. 10. Actionneur selon une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que la sortie de l'actionneur est disposée en liaison d'entraînement avec le planétaire. 11. Actionneur selon la revendication 7, caractérisé en ce que le premier moyen d'entraînement est disposé en liaison d'entraînement avec le planétaire, le deuxième moyen d'entraînement est disposé en liaison d'entraînement avec la couronne extérieure et la sortie de l'actionneur est disposée en liaison d'entraînement avec le porte-satellites. 12. Actionneur selon la revendication 7, caractérisé en ce que le premier moyen d'entraînement est disposé en liaison d'entraînement avec le porte-satellites, le deuxième moyen d'entraînement est disposé en liaison d'entraînement avec le planétaire et la sortie de l'actionneur est disposée en liaison d'entraînement avec la couronne extérieure. 13. Système de train d'atterrissage comprenant un actionneur selon l'une quelconque des revendications précédentes. 14. Système de commande de volet ou d'aileron d'aéronef, comprenant un actionneur selon l'une quelconque des revendications 1 à 12. 15. Procédé de commande d'un actionneur comprenant un premier et un deuxième moyen d'entraînement et une sortie d'actionneur, qui sont reliés entre eux par un engrenage, le procédé comprenant l'actionnement du premier moyen d'entraînement pour entraîner la sortie de l'actionneur et, en cas de défaillance du premier moyen d'entraînement, l'actionnement du deuxième moyen d'entraînement pour entraîner la sortie de l'actionneur et, en cas de défaillance de l'engrenage reliant les premier et deuxième moyens d'entraînement, l'actionnement des premier et deuxième moyens d'entraînement combinés pour entraîner la sortie de l'actionneur. 16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que pendant le fonctionnement normal de l'actionneur, les premier et deuxième moyens d'entraînement sont actionnés en alternance. 17. Actionneur sensiblement tel que décrit ici, en référence aux dessins annexés. 18. Procédé de commande d'un actionneur sensiblement tel que décrit ici, en référence aux dessins annexés.