Brevet FR3023656A1 — publié le 20160115

La présente invention concerne le déplacement d'un élément mobile par rapport à un bâti fixe et a plus précisément pour objet un actionneur électromécanique utilisable par exemple en aéronautique notamment pour déplacer une surface de commande de vol par rapport à la structure d'un aéronef. Une telle surface de commande de vol est par exemple un aileron, un élevon, un volet, une gouverne de direction, une gouverne de profondeur, un spoiler_ Les aéronefs comprennent généralement une structure fixe, telle qu'une aile ou un empennage, sur laquelle sont articulées des surfaces de commande de vol montées sur la structure fixe pour pivoter. Des actionneurs relient mécaniquement les surfaces mobiles à la structure fixe et sont reliés pour être commandés à une unité de commande sur laquelle le pilote de l'aéronef agit. Il est connu des actionneurs comprenant un moteur électrique et un élément de transmission de mouvement entraîné par un rotor du moteur électrique. Généralement, dans ces actionneurs, le moteur électrique a un stator solidaire d'un bâti fixé à la structure fixe et l'élément de transmission entraîne un élément d'entrée d'un système de transmission, tel qu'un ensemble vis-écrou et/ou un ensemble de réduction, ayant un élément de sortie fixé à la surface de commande de vol de sorte qu'un déplacement de l'élément de sortie engendre un pivotement de la surface de commande de vol entre une position déployée et une position rétractée ou une position neutre. En cas de défaillance du moteur ou de ses moyens de commande, il peut être préférable, selon le type de surface de commande de vol, de laisser libre le mouvement de la surface de commande de vol vers une de ses positions mais d'empêcher le mouvement de la surface de commande de vol vers la seconde de ses positions par exemple sous l'effet de forces aérodynamiques. A cette fin, l'ensemble de transmission comprend généralement une roue libre qui peut être embrayée en cas de défaillance de la motorisation pour s'opposer au pivotement de l'élément de transmission dans le sens correspondant au déplacement de la surface de commande de vol vers sa seconde position. Lorsque la roue libre est embrayée, la surface de commande de vol tendant à se déplacer vers sa position déployée exerce un couple sur l'élément de transmission, couple qui est transmis au bâti. Dans certains cas, ce couple peut être important et risque de détériorer toute la chaîne de transmission jusqu'à la structure de l'aéronef. Un but de l'invention est de remédier à cet inconvénient. A cet effet, on prévoit, selon l'invention, un actionneur électromécanique comprenant un bâti, un moteur électrique ayant un stator fixé au bâti et au moins un élément de transmission de mouvement lié en rotation à un rotor du moteur, ledit élément étant relié au bâti fixe via un organe de transmission unidirectionnelle et un dispositif de freinage, le dispositif de freinage comprenant au moins une couronne interne liée en rotation à une première partie de l'organe de transmission unidirectionnel et au moins une couronne externe liée en rotation au bâti. Selon l'invention, l'organe de transmission unidirectionnel est directement monté entre l'élément de transmission et le dispositif de freinage et le dispositif de freinage comporte un organe d'activation électrique de telle manière que, lorsque l'organe d'activation est alimenté, l'organe de transmission unidirectionnelle est désolidarisé du bâti et que, lorsque l'organe d'activation n'est pas alimenté, l'organe de transmission unidirectionnelle est solidarisé au bâti et s'oppose au pivotement de l'élément de transmission dans un sens de rotation jusqu'à un couple maximal transmissible qui est défini par un glissement entre la couronne interne et la couronne externe et qui est prédéterminé pour éviter qu'un effort excessif sur l'élément de transmission provoque une détérioration de l'actionneur ou d'un support sur lequel l'actionneur est fixé. Ainsi, en cas de couple excessif, le dispositif de freinage va autoriser un glissement de l'élément de transmission par rapport au bâti, limitant ainsi le risque de détérioration du bâti. Le dispositif de freinage a donc avantageusement une double fonction d'organe de freinage et de limiteur de couple. L'actionneur selon l'invention a ainsi une structure particulièrement compacte. En outre, l'actionneur selon l'invention s'affranchit d'un limiteur de couple supplémentaire dédié. De préférence, l'actionneur comporte un boîtier dans lequel le dispositif de freinage et l'organe de transmission unidirectionnelle sont logés. Ce mode de réalisation permet d'intégrer le dispositif de freinage et l'organe de transmission unidirectionnelle dans un même sous-ensemble ce qui rend l'actionneur particulièrement compact. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier non limitatif de l'invention. Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un actionneur selon l'invention ; - la figure 2 est une vue éclatée du dispositif 35 de freinage et de l'organe de transmission unidirectionnel de l'actionneur illustré à la figure 1. L'actionneur selon l'invention est ici décrit en application au déplacement d'une surface de commande de vol par rapport à la structure d'un aéronef. La surface de commande de vol est mobile entre une position déployée et une position neutre ou rétractée. En référence aux figures, l'actionneur électromécanique comprend un bâti 1 et un moteur électrique 2 ayant un stator fixé au bâti 1 et un rotor lié en rotation à un élément de transmission de mouvement. Le bâti 1 est pourvu de moyens connus en eux-mêmes de sa fixation à la structure de l'aéronef. Le moteur électrique 2 est alimenté via une unité de commande, non représentée, qui est relié au réseau électrique de l'aéronef pour son alimentation et celle de l'actionneur et qui est relié au poste de pilotage de l'aéronef pour en recevoir des ordres de déploiement ou de rétraction de la surface de commande de vol. L'élément de transmission de mouvement est ici un arbre 3 monté dans le bâti 1 pour pivoter et relié à la surface de commande de vol via un ensemble de transmission de mouvement, non représenté. L'ensemble de transmission de mouvement comprend par exemple un dispositif de réduction et/ou un dispositif de transformation de mouvement tel qu'un ensemble vis-écrou et a un élément d'entrée lié en rotation à l'arbre 3 et un élément de sortie lié par exemple à l'extrémité libre d'un levier solidaire de la surface de commande de vol. L'arbre 3 est guidé en rotation par rapport au bâti 1 par des paliers non représentés et est relié au bâti 1 via un organe de transmission unidirectionnelle, à savoir ici une roue-libre généralement désignée en 4 et un dispositif de freinage généralement désigné en 6 qui sont ici tous deux reçus dans un boîtier 5. Le boîtier 5 est rigidement fixé au bâti 1. Le boîtier 5 est de forme généralement cylindrique centrée sur l'axe A de rotation de l'arbre 3. La roue-libre 4 comprend une partie intérieure 4.1 solidaire de l'arbre 3, une partie extérieure 4.2 montée pour pivoter sur la partie intérieure 4.1 et un ensemble à cliquets n'autorisant la rotation de la partie extérieure 4.2 que dans un seul sens de rotation. La partie extérieure 4.2 est ici liée en rotation à une première couronne interne 6.1 du dispositif de freinage 6 et à une deuxième couronne interne 6.2 du dispositif de freinage. Outre les deux couronnes internes 6.1 et 6.2, le dispositif de freinage 6 comprend une première couronne externe 6.3 et une deuxième couronne externe 6.4. Les deux couronnes externes 6.3 et 6.4 sont fixées avec un jeu axial sur le boîtier 5. Les deux couronnes externes 6.3 et 6.4 sont plus précisément engagées sur une portion cannelée de la paroi interne du boîtier 5. La deuxième couronne interne 6.2 est fixée avec un jeu axial sur la partie extérieure 4.2 (la deuxième couronne interne 6.2 est plus précisément engagée sur les cannelures de la surface externe de la partie extérieure 4.2) et a une portion qui a des faces pourvues chacune d'une garniture de friction et qui s'étend entre des garnitures de friction portées par les deux couronnes externes 6.3, 6.4. La première couronne interne 6.1 est fixée avec un jeu axial sur la partie extérieure 4.2 (la première couronne interne 6.1 est plus précisément engagée sur des cannelures de la surface externe de la partie extérieure 4.2) et a une portion qui a des faces pourvues chacune d'une garniture de friction et qui s'étend entre des garnitures de friction portées par la première couronne externe 6.3 et par un couvercle 7 du boîtier 5. Des ressorts 6.5 s'étendent entre un fond 8 du boîtier 5 (fond 8 opposé au couvercle 7 dudit boîtier) et la deuxième couronne externe 6.4 pour serrer les couronnes internes 6.2 et 6.1 entre respectivement les couronnes externes 6.3 et 6.4 et entre la première couronne externe 6.3 et le couvercle 7. Le dispositif de freinage 6 comprend également un organe d'activation électrique 6.6 sous la forme d'un solénoïde dimensionné pour, lorsqu'il est alimenté, attirer la deuxième couronne externe 6.4 et l'écarter des couronnes internes 6.1 et 6.2 et de la première couronne externe 6.3 en s'opposant à l'effort exercé par les ressorts 6.5. Le boîtier 5 comporte ainsi successivement de son couvercle 7 à son fond 8 le long de l'axe A : la première couronne interne 6.1, la première couronne externe 6.3, la deuxième couronne interne 6.2, la deuxième couronne externe 6.4 et l'organe d'activation électrique 6.6. Du couvercle 7 au fond 8 le long de l'axe A, la première couronne interne 6.1, la première couronne externe 6.3, la deuxième couronne interne 6.2 et la deuxième couronne externe 6.4 s'étendent successivement autour de la partie extérieure 4.2. Les deux couronnes internes 6.1 et 6.2, les deux couronnes externes 6.3 et 6.4, l'organe d'activation électrique 6.6 et la roue-libre 4 sont ici tous centrés sur l'axe A de rotation de l'arbre 3. Le boîtier permet d'intégrer le dispositif de freinage et l'organe de transmission unidirectionnelle dans un même sous-ensemble. En outre, le boîtier est particulièrement compact et facile à agencer. Le glissement entre les couronnes internes 6.1 et 6.2 et les couronnes externes 6.3 et 6.4, rendu possible par les ressorts 6.5 qui permettent de serrer les couronnes internes et externes ainsi que le couvercle 7 entre eux, définit un couple maximal transmissible des couronnes internes 6.1 et 6.2 aux couronnes externes 6.3 et 6.4. Les ressorts 6.5 participent donc ici à la définition du glissement, et donc du couple maximal transmissible, puisqu'ils permettent la transmission d'un couple entre les couronnes internes 6.1 et 6.2 et les couronnes externes 6.3 et 6.4. Le dispositif de freinage est configuré de sorte que le glissement définisse un couple maximal transmissible qui est prédéterminé pour éviter qu'un effort excessif sur l'élément de transmission provoque une détérioration de l'actionneur ou d'un support sur lequel l'actionneur est fixé. Le dispositif de freinage 6 permet ainsi tout à la fois de jouer le rôle de limiteur de couple et de frein. Le couple maximal transmissible est en effet défini par le dispositif de freinage lui-même. En fonctionnement, lorsque l'organe d'activation 6.6 est alimenté, l'arbre 3 peut pivoter dans deux sens de rotation (on notera que, dans le sens passant de la roue-libre 4, le moteur 2 n'entraîne pas ou que peu les couronnes internes 6.1 et 6.2) et, lorsque l'organe d'activation 6.6 n'est pas alimenté, la roue-libre 4 s'oppose à la rotation de l'arbre 3 dans l'un des deux sens de rotation. Ainsi, lorsque l'organe d'activation 6.6 est alimenté, le moteur électrique 2, qui est lui aussi alimenté, entraîne l'arbre 3 en rotation dans ses deux sens de rotation. Lorsque l'organe d'activation 6.6 n'est pas alimenté, le moteur électrique 2 n'est lui non plus pas alimenté de sorte que seuls des efforts aérodynamiques s'exerçant sur la surface de commande de vol peuvent provoquer un pivotement de l'arbre 3. Du fait de la roue-libre 4 qui s'oppose à la rotation de l'arbre 3 dans l'un des deux sens de rotation, l'arbre 3 empêche le déplacement de la surface de commande de vol de sa position neutre vers sa position déployée, le déplacement de la surface de commande de vol vers sa position neutre étant lui laissé libre. Toutefois, si les efforts aérodynamiques s'exerçant sur la surface de commande de vol engendrent sur l'arbre 3 un couple supérieur au couple maximum transmissible entre les couronnes externes et internes du dispositif de freinage 6, les couronnes internes vont pivoter par rapport aux couronnes externes autorisant ainsi la rotation de l'arbre 3 et un déplacement de la surface de commande de vol vers sa position déployée. Le dispositif de freinage 6 limite de la sorte le couple transmissible à la structure de l'aéronef et au bâti 1 via l'arbre 3 et la roue-libre 4 lorsque l'organe d'activation n'est pas alimenté. 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, le dispositif de freinage pourra comporter un nombre différents de couronnes internes et externes. L'actionneur pourra ne comprendre aucun boîtier dans lequel le dispositif de freinage et l'organe de transmission unidirectionnelle sont reçus. L'organe de transmission unidirectionnelle peut employer des cliquets, des rouleaux ou des éléments d'arc-boutement. REVENDICATIONS1. Actionneur électromécanique comprenant un bâti (1), un moteur électrique (2) ayant un stator fixé au bâti et au moins un élément (3) de transmission de mouvement lié en rotation à un rotor du moteur, ledit élément étant relié au bâti fixe via un organe de transmission unidirectionnelle (4) et un dispositif de freinage (6), le dispositif de freinage comprenant au moins une couronne interne (6.1, 6.2) liée en rotation à une première partie (4.2) de l'organe de transmission unidirectionnel et au moins une couronne externe (6.3, 6.4) liée en rotation au bâti, l'actionneur étant caractérisé en ce que l'organe de transmission unidirectionnel est directement monté entre l'élément de transmission et le dispositif de freinage et en ce que le dispositif de freinage comporte un organe d'activation électrique (6.6) de telle manière que, lorsque l'organe d'activation est alimenté, l'organe de transmission unidirectionnelle est désolidarisé du bâti et que, lorsque l'organe d'activation n'est pas alimenté, l'organe de transmission unidirectionnelle est solidarisé au bâti et s'oppose au pivotement de l'élément de transmission dans un sens de rotation jusqu'à un couple maximal transmissible qui est défini par un glissement entre la couronne interne et la couronne externe et qui est prédéterminé pour éviter qu'un effort excessif sur l'élément de transmission provoque une détérioration de l'actionneur ou d'un support sur lequel l'actionneur est fixé. 2. Actionneur selon la revendication 1, dans lequel le dispositif de freinage (6) comporte deux couronnes internes (6.1, 6.2) et deux couronnes externes (6.3, 6.4), les couronnes internes et externes étant alternées. 3. Actionneur selon la revendication 1, dans lequel l'organe de transmission unidirectionnelle (4) est une roue-libre. 4. Actionneur selon la revendication 1, comportant un boîtier (5) dans lequel le dispositif de freinage (6) et l'organe de transmission unidirectionnelle (4) sont logés.