Brevet FR2988797A1 — publié le 20131004

La présente invention concerne un actionneur électromécanique de surface mobile de vol d'un aéronef comme un avion. Une telle surface de vol est par exemple un aileron, un élevon ou un spoiler. Un actionneur électromécanique de surface mobile de vol d'aéronef comprend généralement un moteur électrique munis d'un arbre de sortie ayant un premier sens de rotation et un deuxième sens de rotation, et une chaîne de transmission de mouvement agencée pour relier l'arbre de sortie du moteur à la surface mobile de vol. Le moteur est piloté par une unité de commande recevant des commandes de l'unité de contrôle de vol de l'aéronef. La perte de l'alimentation de ces actionneurs peut entraîner des conséquences catastrophiques en auto- risant un mouvement de l'aileron / élevon / spoiler qui risque de déséquilibrer l'aéronef, d'augmenter sa traînée ou d'endommager sa structure à cause de vibrations consécutives (phénomène de « flutter »). Un but de l'invention est de fournir un moyen pour remédier à l'inconvénient précité. A cet effet, on prévoit, selon l'invention, un actionneur électromécanique de surface mobile de vol d'aéronef, comprenant un moteur électrique muni d'un arbre de sortie ayant un premier sens de rotation et un deuxième sens de rotation, une chaîne de transmission de mouvement agencée pour relier l'arbre de sortie du moteur à la surface mobile de vol, et une unité de commande du moteur. La chaîne de transmission intègre un dispositif à cliquet agencé pour s'opposer à une transmission de mou- vement dans le premier sens de rotation et l'unité de commande est reliée à un organe de débrayage du cliquet pour débrayer le cliquet et permettre une transmission de mouvement dans le premier sens de rotation. Ainsi, il n'est pas nécessaire d'alimenter le mo- teur pour s'opposer à un mouvement dans le premier sens de rotation. L'invention a également pour objet une surface aérodynamique mobile de type aéronef comportant des ailes pourvues chacune d'au moins un aileron / élevon / spoiler associé à au moins un tel actionneur, l'actionneur étant monté pour que le cliquet s'oppose à un mouvement de braquage de la surface aérodynamique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation particuliers non limita- tifs de l'invention. Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels : - la figure 1 est un schéma cinématique d'un ac- tionneur selon un premier mode de réalisation, la figure 2 est une vue en coupe longitudinale de cet actionneur, la figure 3 est un schéma cinématique d'un actionneur selon un deuxième mode de réalisation, - les figures 4a et 4b sont des vues en coupe longitudinale et transversale respectivement de cet actionneur, - la figure 5 est un schéma cinématique d'un actionneur selon un troisième mode de réalisa- tion, - la figure 6a et 6b sont des vues en coupe longitudinale et transversale respectivement de cet actionneur. En référence aux figures, l'invention est ici dé- crite en application à l'actionnement d'un aileron / éle- von / spoiler monté mobile sur un bord arrière d'une aile d'un aéronef. L'aileron / élevon / spoiler est solidaire d'une armature ou interface référencée A sur les figures. L'actionneur de l'invention est de type électro- mécanique. Sur le principe, l'armature A de l'aileron / élevon / spoiler est actionnée au travers d'une chaîne de transmission, généralement désignée en 1, par un moteur 2 électrique piloté par deux unités électroniques de com- mande 3 recevant des signaux d'un capteur de position an- gulaire 50. La présence de deux unités de commande 3 identiques permet une redondance autorisant la substitution d'une unité de commande à l'autre en cas de défaillance de cette dernière. La chaîne de transmission 1 est ici répartie sur deux pour en limiter l'encombrement longitudinal de sorte qu'elle comprend une première ligne d'arbres 1.1 et une deuxième ligne d'arbres 1.2. Le premier mode de réalisation de l'invention va maintenant être décrit en référence aux figures 1 et 2. L'actionneur comprend un carter 4, formant bâti fixe, qui est agencé pour être fixé dans l'aile de l'aéronef par exemple par boulonnage et qui reçoit le moteur 2 et la chaîne de transmission de mouvement 1. Le moteur 2 est de type "brushless" et comporte un arbre de sortie 20 relié à la chaîne de transmission 1. Le moteur 2 est agencé pour pouvoir provoquer, lorsqu'il est alimenté de manière adéquate, un mouvement de rotation de son arbre de sortie 20 dans deux sens de ro- tation opposés ici nommés respectivement premier et deuxième sens de rotation. De façon connue en elle-même, la chaîne de transmission 1 comprend une succession de trains d'engrenages permettant d'obtenir un rapport de réduction prédéterminé pour déplacer l'aileron / élevon / spoiler dans les conditions imposées pour son fonctionnement. Ces trains d'engrenages comprennent un groupe 5 de trains d'engrenages ici épicycloïdaux en série dit « train imbriqué » et un train d'engrenages parallèles 6. Le train d'engrenages parallèles 6 transmet le mouvement de la première ligne d'arbres 1.1 à la deuxième ligne d'arbres 1.2. Les dentures internes des couronnes extérieures fixes des trains épicycloïdaux sont directement solidaires de la paroi interne du carter 4 afin de limiter l'encombrement de l'actionneur et d'en simplifier la structure. Le couple et la vitesse du mouvement transmis dépendent des rapports des nombres de dents entre les différents engrenages. Ces trains d'engrenages ne seront pas détaillés ici. Un limiteur de couple 7 est monté en amont du groupe 5. Le limiteur de couple 7 est du type à friction et comprend deux plaques maintenues élastiquement en appui l'une contre l'autre, à savoir une plaque d'entrée lié en rotation à l'arbre de sortie 20 du moteur 2 et une plaque de sortie lié en rotation à l'engrenage d'entrée du groupe 5. Le limiteur de couple 7 assure une limitation passive du couple. Il est en outre prévu un capteur de charge 8 relié à l'unité de contrôle 3 qui pilote le moteur 2 en s'assurant que la charge s'exerçant sur la chaîne de transmission 1 ne dépasse pas un seuil prédé- terminé. Le capteur de charge 8 engendre un signal de mesure représentatif de la torsion de l'arbre de la chaîne de transmission 1 par référence à un pointeur 9. Le signal de mesure est transmis à un récepteur 10 via un transformateur pour éviter tout câblage flottant ou col- lecteur à balais. La chaîne de transmission 1 comprend en outre un amortisseur 11 agissant en cas d'absence de courant dans l'unité électronique de commande 3. L'amortisseur 11 est ici monté à l'arrière du moteur 2 sur le carter 4 et l'arbre de sortie 20 a une extrémité en saillie du carter 4 qui est liée en rotation à l'amortisseur 11. L'actionneur comprend un embrayage 12 qui est monté au voisinage de la sortie de la chaîne de transmis- sion, sur la deuxième ligne d'arbres 1.2, et qui a une sortie à laquelle est reliée l'armature A. L'embrayage 12 est actionné via un dispositif d'actionnement linéaire comportant un système vis/écrou 13, 14 relié à un moteur électrique rotatif 15 à travers un ensemble d'engrenages 16. La position de l'écrou 14 du dispositif d'actionnement de l'embrayage 12 est déterminée par un capteur 17. Le moteur électrique rotatif 15 est relié à la centrale de contrôle de vol (FCC) 60 de l'aéronef pour libérer le débattement de l'armature A en cas de blocage de l'un quelconque des éléments de l'actionneur. La chaîne de transmission 1 intègre un dispositif à cliquet 18 agencé pour s'opposer à une transmission de mouvement dans le premier sens de rotation et l'unité de commande 3 est reliée à un organe de débrayage 19 du cli- guet 18 pour débrayer le cliquet 18 et permettre une transmission de mouvement dans le premier sens de rotation. Le cliquet 18 a une extrémité montée pour pivoter dans le carter 4 et une extrémité libre élastiquement maintenue en appui contre la denture d'une roue à rochets 21 liée en rotation à l'arbre de sortie 20 du moteur 2. L'organe de débrayage 19 du cliquet 18 comprend un électroaimant qui, lorsqu'il est alimenté, maintient l'extrémité libre du cliquet 18 dégagée de la denture de la roue à rochets 21. Ainsi, lorsque l'électroaimant n'est plus alimenté (l'organe de débrayage est alors dé- sactivé), en particulier lorsqu'aucun courant n'est présent dans l'unité de commande 3 (ou dans toutes les unités de commande s'il existe plusieurs unités de commande associées à l'aileron / élevon / spoiler concerné), l'extrémité libre du cliquet 18 est ramenée élastiquement contre la denture et bloque la transmission du mouvement dans le premier sens de rotation. Le moteur 2, le dispositif à cliquet 18, le limi- teur de couple 7, l'amortisseur 11 et les trains d'engrenages 5, 6 sont montés sur la première ligne d'arbres 1.1. L'embrayage 12 est monté sur la deuxième ligne d'arbres 1.2 qui est reliée à l'armature A. Le capteur de 5 position angulaire 50, de type RVDT, est monté sur l'arbre de sortie de la deuxième ligne d'arbres 1.2. Les éléments identiques ou analogues à ceux pré- cédemment décrits porteront une référence numérique identique dans la description qui suit des deuxième et troi- 10 sième modes de réalisation de l'invention. En référence aux figures 3 à 6, dans ces modes de réalisation, la représentation de la chaîne de transmission 1 a été simplifiée en particulier en ce qui concerne les trains d'engrenages. 15 Comme précédemment, l'actionneur comprend un car- ter 4 enfermant l'ensemble des composants de l'actionneur. L'actionneur comprend un carter secondaire formant armature 40 qui reçoit la première ligne d'arbres 1.1 à savoir le moteur 2, le limiteur de couple 7, 20 l'amortisseur 11, le dispositif à cliquet 18, l'organe de débrayage 19 et la roue à rochets 21 et qui est fixé par une articulation dans le carter 4. L'agencement de ces éléments est sensiblement le même que dans le premier mode de réalisation. 25 La deuxième ligne d'arbres 1.2 et l'embrayage 12 sont montés dans le carter 4 à l'extérieur de l'armature 40. En aval du dispositif à cliquet et du limiteur de couple 7, la sortie de la première ligne d'arbres 1.1 est 30 reliée à un organe de transformation du mouvement de ro- tation en un mouvement de translation d'un coulisseau 22. Le coulisseau 22 est ici une tige filetée montée dans un écrou solidaire de la sortie du limiteur de couple 7. Le coulisseau 22 est relié par une bielle 23 à une portion 35 excentrée 24 liée en rotation à un arbre de la deuxième ligne d'arbres 1.2 et donc à l'aileron / élevon / spoiler. L'arbre de sortie 20 du moteur électrique 2 est parallèle à un axe de rotation de l'aileron / élevon / spoiler et la bielle 23 s'étend selon une direction sen- siblement perpendiculaire à l'axe de rotation de l'aileron / élevon / spoiler. En référence aux figures 3 et 4 et conformément au deuxième mode de réalisation, le coulisseau 22 est ar- ticulé à un levier de renvoi 25 d'entraînement en rota- tion d'un maneton 26 excentré auquel la bielle 23 est reliée. On comprend que le déplacement en translation du coulisseau 22 provoque un pivotement de l'ensemble gui- gnol 25 et maneton 26 qui déplace en translation la biel- le 23 qui va pousser ou tirer la portion excentrée 24 et provoquer le pivotement de l'arbre de sortie de la deuxième ligne d'arbres 1.2 de la chaîne de transmission 1. En référence aux figures 5 et 6 et conformément au troisième mode de réalisation, la bielle 23 comprend un premier tronçon 23.1 articulé à la portion excentrée 24 et au coulisseau 22 et un deuxième tronçon 23.2 articulé carter 4 et au coulisseau 22. On comprend que le déplacement en translation du coulisseau 22 provoque une modification de l'angle entre les tronçons de bielle 23.1, 23.2 et donc une modification de l'écartement de l'extrémité du tronçon 23.1 reliée à la partie excentrée 24 et de l'extrémité du tron- çon 23.2 reliée au carter 4. L'extrémité du tronçon 23.1 reliée à la partie excentrée 24 va déplacer la portion excentrée 24 et provoquer le pivotement de l'arbre de sortie de la deuxième ligne d'arbres 1.2 de la chaîne de transmission 1. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits mais englobe toute variante entrant dans le champ de l'invention telle que définie par les revendications. En particulier, la chaîne cinématique peut avoir une structure différente de celle décrite. Les positions de l'embrayage, du limiteur de couple, du dispositif à cliquet, des trains d'engrenages peuvent être modifiées. La chaîne de transmission et les lignes d'arbres peuvent comporter des tronçons coaxiaux ou parallèles. Les lignes d'arbres peuvent être parallèles ou être inclinées l'une par rapport à l'autre... Il est possible de prévoir un dispositif à cliquet pour chaque sens de rotation. Dans les deux derniers modes de réalisation, l'articulation de l'armature 40 au carter 4 par une liai- son de type rotule est facultative, une telle liaison pouvant être incorporée dans la première ligne d'arbres. Il est également possible de ne pas intégrer l'actionneur dans un carter, ou alors seulement une par- tie de l'actionneur. Le carter 4 peut être remplacé par une structure support. L'amortisseur 11 peut être monté entre l'extrémité avant de l'arbre de sortie et l'armature 40. REVENDICATIONS1. Actionneur électromécanique de surface mobile de vol d'aéronef, comprenant un moteur électrique (2) ayant un arbre de sortie (20) ayant un premier sens de rotation et un deuxième sens de rotation, une chaîne de transmission (1) de mouvement agencée pour relier l'arbre de sortie du moteur à la surface mobile de vol, et une unité de commande (3) du moteur, caractérisé en ce que la chaîne de transmission intègre un dispositif à cliquet (18) agencé pour s'opposer à une transmission de mouvement dans le premier sens de rotation et en ce que l'unité de commande est reliée à un organe de débrayage (19) du cliquet pour débrayer le cliquet et permettre une transmission de mouvement dans le premier sens de rota- tion. 2. Actionneur selon la revendication 1, dans lequel la chaîne de transmission (1) comprend en aval du dispositif à cliquet (18) un train d'engrenages (6) ayant un pignon de sortie liée en rotation à la surface mobile de vol. 3. Actionneur selon la revendication 1, dans lequel la chaîne de transmission (1) comprend en aval du dispositif à cliquet (18) un organe de transformation du mouvement de rotation en un mouvement de translation d'un coulisseau (22) relié par une bielle (23) à une portion excentrée (24) liée en rotation à la surface mobile de vol. 4. Actionneur selon la revendication 3, dans le- quel l'arbre de sortie (20) du moteur électrique (2) est parallèle à un axe de rotation de la surface mobile de vol et la bielle (23) s'étend selon une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe de rotation de la surface mobile de vol. 5. Actionneur selon la revendication 3, dans le-quel le moteur (2), une partie attenante de la chaîne de transmission (1.1) jusqu'au coulisseau (22), le dispositif à cliquet (18) et l'organe débrayable (19) sont montés sur une armature (40) reliée par une articulation à un bâti fixe (4). 6. Actionneur selon la revendication 5, dans lequel le coulisseau (22) est relié à un levier de renvoi (25) d'entraînement en rotation d'un maneton excentré (26) auquel la bielle (23) est reliée. 7. Actionneur selon la revendication 5, dans le- quel la bielle (23) comprend un premier tronçon (23.1) articulé à la surface mobile de vol et au coulisseau (22) et un deuxième tronçon (23.2) articulé au bâti fixe (4) et au coulisseau (22). 8. Actionneur selon la revendication 1, dans le- quel l'organe de débrayage (19) est désactivé en cas de défaut d'alimentation de l'unité de commande (3). 9. Actionneur selon la revendication 1, en tout ou partie reçu dans un carter (4) pourvu des moyens de son montage sur une structure d'aéronef. 10. Aéronef comportant des ailes pourvues chacune d'au moins une surface aérodynamique mobile de type aileron / élevon / spoiler associé à au moins un actionneur selon l'une quelconque des revendications précédentes, l'actionneur étant monté pour que le cliquet s'oppose à un mouvement de braquage de la surface aérodynamique.