Brevet FR3022215A1 — publié le 20151218

La présente invention concerne l'actionnement de deux éléments articulés l'un à l'autre notamment pour le guidage d'aéronef par déplacement d'une surface de vol telle qu'un aileron, un élevon, un volet_ Les aéronefs comprennent généralement une struc- ture fixe, telle qu'une aile ou un empennage, sur laquelle sont articulées des surfaces mobiles 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 comportant un moteur électrique ayant un arbre de sortie pivotant. Généralement, dans ces actionneurs, le moteur électrique a un bâ- ti fixé à la structure fixe et l'arbre de sortie entraîne un élément d'un système vis - écrou dont l'autre élément est fixé à la surface mobile de vol, et agit comme bras de levier. Il en résulte une structure en saillie par rapport aux surfaces aérodynamiques, ce qui induit des perturbations aérodynamiques. Un but de l'invention est de proposer un actionneur ayant une structure simple et compacte, ne générant de préférence que peu ou pas d'excroissance sur les surfaces aérodynamiques. A cet effet, on prévoit, selon l'invention, un actionneur pour l'articulation d'un premier élément à un deuxième élément autour d'un premier axe de pivotement, comprenant un dispositif de motorisation, une première platine de liaison à un bâti du dispositif de motorisa- tion, une deuxième platine de liaison au deuxième élé- ment, la deuxième platine étant montée dans la première platine pour pivoter autour du premier axe, et un palier monté dans la deuxième platine pour pivoter autour d'un deuxième axe perpendiculaire au premier axe. Le disposi- tif de motorisation a un arbre de sortie pivotant autour d'un troisième axe perpendiculaire au premier axe et sécant avec le premier axe, et est prolongé par un maneton qui est reçu à pivotement dans le palier et qui a un axe central sécant du premier axe et du troisième axe en for- mant un angle aigu avec le troisième axe. Ainsi, le pivotement de l'arbre de sortie autour du troisième axe de pivotement entraîne un déplacement de l'extrémité libre du maneton le long d'une trajectoire circulaire et donc un pivotement du deuxième élément au- tour du premier axe de pivotement. Le mouvement de rota- tion est ainsi transmis entre deux axes orthogonaux de façon hétérocinétique. L'invention a également pour objet un ensemble de guidage d'un aéronef comportant un tel actionneur. Par ensemble de guidage, on entend une partie de voilure, d'empennage ou de gouverne comportant une surface mobile pour modifier l'attitude d'un aéronef. 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 une vue schématique en perspec- tive d'un ensemble de guidage selon l'invention ; - la figure 2 est une vue en perspective d'un actionneur selon l'invention ; - la figure 3 est une vue en perspective éclatée de cet actionneur ; - la figure 4 est un schéma cinématique en perspective de l'actionneur selon l'invention. En référence à la figure 1, l'invention est ici décrite en application à un ensemble de guidage d'un aé- ronef comportant une structure fixe F sur laquelle est articulée une surface mobile de vol M pivotante autour d'un premier axe de pivotement Al. Les actionneurs selon l'invention, généralement désignés en 1, relient la surface mobile de vol M à la structure fixe F. Chaque actionneur 1 comprend un dispositif de motorisation comportant un moteur électrique ayant un bâti 2, et un arbre de sortie 3. Le bâti 2 est pourvu de moyens de sa fixation à la structure fixe F, comme par exemple des trous permettant le passage de vis de fixa- tion. L'arbre de sortie 3 peut être relié au rotor du moteur électrique soit directement soit par l'intermédiaire d'un réducteur. Le moteur électrique est également pourvu d'un module de pilotage non représenté, le module de pi- lotage étant destiné à être relié électriquement à une unité de commande de l'aéronef pour commander le fonctionnement du moteur électrique. En variante, le moteur peut être commun à plusieurs actionneurs comprenant alors chacun un système de transmission de mouvement relié au moteur commun. Les arbres de sortie des actionneurs sont alors reliés au moteur commun par exemple par des arbres de torsion et des renvois d'angle. Une première platine de liaison 4 est fixée au bâti 2 du dispositif de motorisation. La première platine de liaison 4 a ici la forme d'une chape dans laquelle est montée une deuxième platine de liaison 5. La deuxième platine de liaison 5 est montée pour pivoter autour du premier axe Al. La deuxième platine de liaison 5 a la forme d'un cadre dans lequel un palier 6 est monté pour pivoter au- tour d'un deuxième axe de pivotement A2 perpendiculaire au premier axe de pivotement Al. Le cadre de la deuxième platine a une surface frontale 8 sensiblement plane, parallèle au premier axe de pivotement et pourvue de moyens de fixation de la surface mobile de vol. Ces moyens de fixation sont par exemple des trous de réception de vis de fixation. Le dispositif de motorisation 1 et les platines 4, 5 sont agencés de telle manière que l'arbre de sortie 3 pivote autour d'un troisième axe de pivotement A3 per- pendiculaire au premier axe de pivotement Al et sécant avec le premier axe de pivotement Al. L'arbre de sortie 3 est prolongé par un maneton 7 qui est reçu à pivotement dans le palier 6 et qui a un axe central A4 sécant en un point commun du premier axe de pivotement Al, du deuxième axe de pivotement A2 et du troisième axe de pivotement A3 en formant un angle aigu 0 avec le troisième axe de pivotement A3. L'angle aigu 0 est généralement inférieur à 450 . On remarque sur les figures que grâce à l'intersection de ces 4 axes de pivotement en un point commun , toutes les liaisons en rotation sont assurées par des roulements ici à billes (liaisons entre les platines 4, 5 ; la platine 5 et le palier 6 ; le palier 6 et le maneton 7). Tout organe de guidage en rotation à faible coefficient de friction est utilisable (notamment des roulements à rouleaux ou à aiguilles). On notera également sur la figure 1 que la liaison de la surface mobile de vol M à la structure fixe F et son guidage en pivotement ne sont assurés que par l'articulation des platines 4, 5. En fonctionnement, on comprend que le pivotement de l'arbre de sortie 3 autour du troisième axe de pivotement A3 entraîne une combinaison de mouvements, à sa- voir : - un pivotement du maneton 7 dans le palier 6 autour de l'axe central A4, - un pivotement du palier 6 dans la platine 5 autour du deuxième axe de pivotement A2, - un pivotement de la platine 5 dans la platine 4 autour du premier axe de pivotement Al. Il en résulte un pivotement de la surface mobile de vol M autour du premier axe de pivotement Al. Cette transmission de mouvement est hétérociné- tique : ce mécanisme de transmission de mouvement n'est pas linéaire car, aux forts angles de braquage, le couple transmis est plus faible et la vitesse plus élevée alors que, aux faibles angles de braquage, le couple transmis est plus fort et la vitesse moins élevée. Cette absence de linéarité n'est pas pénalisante dans le cas du guidage d'un aéronef car elle n'empêche pas les surfaces de vol mobiles de pouvoir s'adapter rapidement aux variations d'écoulement d'air autour d'elles. En outre, la gestion de la non-linéarité peut être prise en charge par le mo- dule (non représenté) de pilotage de l'actionneur. 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 première platine 4 peut être formée d'une partie de la structure fixe ; la deuxième platine 5 peut être formée d'une partie de la surface mobile de vol. L'actionneur de l'invention est utilisable pour d'autres applications, aéronautiques ou non, nécessitant de déplacer l'un par rapport à l'autre deux éléments articulés l'un à l'autre. Le dispositif de motorisation peut être formé par un moteur ou par un dispositif de transmission de mouve- ment. REVENDICATIONS1. Actionneur pour l'articulation d'un premier élément à un deuxième élément autour d'un premier axe (Al) de pivotement, comprenant un dispositif de motorisa- tion, une première platine (4) de liaison à un bâti (2) du dispositif de motorisation, une deuxième platine (5) de liaison au deuxième élément, la deuxième platine étant montée dans la première platine pour pivoter autour du premier axe, et un palier (6) monté dans la deuxième pla- tine pour pivoter autour d'un deuxième axe (A2) perpendiculaire au premier axe, le dispositif de motorisation ayant un arbre de sortie (3) pivotant autour d'un troisième axe (A3) perpendiculaire au premier axe et sécant avec le premier axe, l'arbre de sortie étant prolongé par un maneton (7) qui est reçu à pivotement dans le palier et qui a un axe central (A4) sécant du premier axe et du troisième axe en formant un angle aigu avec le troisième axe. 2. Actionneur selon la revendication 1, dans le- quel l'angle aigu est généralement inférieur à 450 . 3. Actionneur selon la revendication 1, dans lequel la deuxième platine (5) a une surface frontale (7) sensiblement plane parallèle au premier axe de pivotement (Al) et pourvue de moyens de fixation du deuxième élé- ment. 4. X. Actionneur selon la revendication 1, dans lequel l'axe central (A4) du maneton (7) est sécant en un point commun du premier axe (Al), du deuxième axe (A2) et du troisième axe (A3). 5. Ensemble de guidage d'un aéronef, comprenant une structure fixe (F) à laquelle est articulée une surface mobile de vol (M) autour d'un premier axe de pivotement (Al), et au moins un actionneur (1) selon l'une au moins des revendications précédentes reliant la structurefixe à la surface de vol. 6. Ensemble selon la revendication 5, dans lequel le dispositif de motorisation et/ou la première platine (4) sont fixés à la structure fixe (F) et la deuxième platine (5) est fixée à la surface de vol. 7. Ensemble selon la revendication 5, dans lequel l'articulation des platines (4, 5) assure la liaison de la surface mobile de vol (M) à la structure fixe (F) et son guidage en pivotement. 8. Ensemble selon la revendication 5, comprenant un moteur commun à plusieurs actionneurs via un système de transmission de mouvement.