Brevet FR3045562A1 — publié le 20170623

DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne un dispositif de commande de vol pour aéronef. ETAT DE LA TECHNIQUE Dans les aéronefs, les dispositifs de commande de vol permettent au pilote de commander l'orientation des gouvernes de roulis et de tangage. On connait du document FR 3 011 815 un dispositif de commande de vol pour aéronef comprenant un levier et un bâti. Le levier est relié au bâti par le biais d'un ensemble de liaison mécanique autorisant une rotation du levier par rapport au bâti selon deux axes de rotation X et Y perpendiculaires. La rotation du levier par rapport au bâti permet d'orienter les gouvernes pour commander les mouvements de roulis et de tangage de l'aéronef. L'ensemble de liaison mécanique relie également le levier à des actionneurs pour simuler un retour d'effort lors de la rotation du levier. Afin d'éviter la pénétration de corps étrangers, de liquide, ou d'autres polluants (tel que la poussière par exemple) à l'intérieur de 20 l'ensemble de de liaison mécanique, le dispositif comprend un joint de protection à soufflets reliant le levier au bâti. De tels joints sont généralement formés en un matériau polymérique souple, tel qu'un élastomère par exemple. Un inconvénient de ce type de matériau est qu'il présente une 25 durée de vie inférieure à la durée de vie du dispositif de commande de vol. Par conséquent, le joint de protection est une pièce qui doit être remplacée au cours de la vie du dispositif. En outre, en cas d'endommagement du joint (par exemple si le joint est percé), l'ensemble de liaison mécanique peut être pollué par la 30 pénétration de corps étrangers, de liquide, ou d'autres polluants. Par ailleurs, lors du déplacement du levier par rapport au bâti, les soufflets du joint de protection frottent les uns contre les autres, ce qui 3045562 2 génère des forces de frottement qui perturbent la chaîne d'asservissement des actionneurs. De plus, la raideur du joint à soufflets varie en fonction de la température. 5 La prise en compte de ces forces de frottement, ainsi que des variations de raideur du joint en fonction de la température, dans la chaîne d'asservissement des actionneurs est complexe. De plus, les forces de frottement générées par les soufflets ne suivent pas une loi d'évolution linéaire en fonction de la position du levier. 10 Ces forces de frottement sont d'autant plus gênantes que les efforts générés par les actionneurs sont faibles. En effet, dans ce cas, il n'est pas possible de créer un retour d'effort avec une bonne précision, à moins de concevoir des boucles d'asservissement complexes. Enfin, les joints à soufflets ne sont pas prévus pour pouvoir être 15 utilisés dans le cas de dispositifs de commande dans lesquels le levier est rotatif selon trois axes, les soufflets n'autorisant pas une rotation du levier selon trois degrés de liberté. RESUME DE L'INVENTION Un but de l'invention est de proposer un dispositif de commande de vol qui soit protégé contre la pénétration de polluants pendant toute la vie du dispositif sans nécessiter de remplacement de pièces. Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif de commande permettant d'améliorer la précision du retour d'effort généré. Ce but est atteint dans le cadre de la présente invention grâce à un dispositif de commande de vol pour aéronef comprenant : - un carter, - une manette, montée rotative par rapport au carter selon au moins un axe de rotation, - un ensemble de protection comprenant une première paroi de protection montée fixe par rapport au carter, la première paroi de protection présentant une surface externe de forme convexe et présentant une ouverture à travers laquelle s'étend la manette, et une deuxième paroi de 3045562 3 protection montée fixe par rapport à la manette, la deuxième paroi de protection présentant une surface interne de forme concave agencée en regard et à distance de la première surface de manière à recouvrir l'ouverture lorsque la manette est entrainée en rotation par rapport au 5 carter. Comme la deuxième paroi recouvre l'ouverture de la première paroi, la deuxième paroi empêche la pénétration de polluants à l'intérieur du carter à travers l'ouverture. De plus, comme la deuxième paroi est agencée en regard et à 10 distance de la première paroi, les parois ne frottent pas l'une contre l'autre lors du déplacement de la manette par rapport au carter et ne génèrent donc pas de frottements. Le dispositif peut en outre présenter les caractéristiques suivantes : - la surface externe présente une forme sensiblement sphérique, 15 - la surface interne présente une forme sensiblement sphérique, - l'ensemble de protection comprend en outre un joint interposé entre la première paroi et la deuxième paroi, - le joint est fixé sur la deuxième paroi de protection, - le joint est un joint à brosse, 20 - l'ensemble de protection comprend au moins un rebord s'étendant radialement à partir de l'une de la première paroi et de la deuxième paroi vers l'autre de la première paroi et de la deuxième paroi, définissant un chemin tortueux entre les parois, - le rebord entoure l'ouverture, 25 - la manette est montée rotative par rapport au carter selon deux axes ou trois axes de rotation, - le dispositif comprend un ensemble mécanique de liaison logé à l'intérieur du carter pour lier la manette au carter en autorisant une rotation de la manette par rapport au carter selon les axes de rotation, l'ensemble 30 mécanique de liaison comprenant au moins deux arbres de transmission coaxiaux, chaque arbre de transmission étant relié à un moteur respectif pour générer un retour d'effort sur la manette selon chacun des axes de rotation. 3045562 4 PRESENTATION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages ressortiront encore de la 5 description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative, et doit être lue en regard des figures annexées, parmi lesquelles : - la figure 1 représente de manière schématique un dispositif de commande de vol conforme à un mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 représente de manière schématique, en vue éclatée, le 10 dispositif de la figure 1, - la figure 3 représente de manière schématique, en vue en coupe, le dispositif de la figure 1, - les figures 4 à 6 représentent trois positions de la manette par rapport au carter (position neutre, première position extrême et deuxième 15 position extrême), - les figures 7a à 7d représentent de manière schématique différents modes de réalisation de l'ensemble de protection. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION 20 En référence aux figures 1 à 3, le dispositif de commande de vol 1 comprend un carter 2, un ensemble mécanique de liaison 3, une manette 4 et un ensemble de protection 5. Le carter 2 est destiné par exemple à être intégré dans un accoudoir d'un siège de pilotage. 25 La manette 4 s'étend en saillie à partir du carter 2. La manette 4 présente une partie de préhension 41 adaptée pour être saisie par la main du pilote et une pièce de raccordement 42 permettant de raccorder la manette 4 à l'ensemble mécanique de liaison 3. La manette 4 est montée rotative par rapport au carter 2 selon trois axes de rotation, à savoir : un axe 30 de roulis x, un axe de tangage y et un axe de lacet z. L'ensemble mécanique de liaison 3 est logé à l'intérieur du carter 2. L'ensemble mécanique de liaison 3 permet d'une part, de lier la manette 4 au carter 2 en autorisant une rotation de la manette 4 par rapport au carter 3045562 5 2 selon les trois axes de rotation, et d'autre part, de lier la manette 4 à des actionneurs pour générer un retour d'effort sur la manette 4 selon les trois axes de rotation. L'ensemble mécanique de liaison 3 peut être un ensemble 5 mécanique de liaison conforme à celui qui est décrit dans le document FR 3 011 815 en relation avec les figures 12 à 21 de ce document. Un tel ensemble mécanique de liaison comprend deux arbres de transmission coaxiaux, chaque arbre de transmission étant relié à un moteur respectif. Les moteurs permettent de réaliser un retour d'effort sur la manette 4 10 lorsque le pilote manipule la manette. L'ensemble de protection 5 comprend un premier capot 51 monté fixe sur le carter 2 et un deuxième capot 52 monté fixe sur la manette 4. Le premier capot 51 comprend une première paroi 53 présentant une première ouverture 55 à travers laquelle s'étend la pièce de 15 raccordement 42 de la manette 4. La première ouverture 55 est dimensionnée pour permettre un débattement de la manette 4 selon l'axe de roulis x et selon l'axe de tangage y. De plus, la pièce de liaison 42 présente un renfoncement 43, sous la forme d'une gorge, propre à recevoir les bords de la paroi 53 délimitant la 20 première ouverture 55 lorsque la manette 4 est entrainée en rotation autour de l'axe de roulis x et autour de l'axe de tangage y. Cette caractéristique permet d'augmenter le débattement de la manette 4, sans augmenter les dimensions de la première ouverture 55. La première paroi 53 présente une surface externe 531 ayant une 25 forme générale sphérique convexe. Le centre O de la sphère est également le point d'intersection de l'axe de roulis x et de l'axe de tangage y. Le premier capot 51 peut être fixé sur le carter 2 au moyen de vis 21 ou de tout autre moyen de fixation approprié. Le deuxième capot 52 comprend une deuxième paroi 54 s'étendant 30 autour de la manette 4. La deuxième paroi 54 présente une surface interne 541 ayant une forme générale sphérique concave. Le centre O de la sphère est également le point d'intersection de l'axe de roulis x et de l'axe de tangage y. De cette manière, la position du centre O de la sphère ne 3045562 6 change pas lorsque la manette 4 est déplacée en rotation par rapport au carter 2. La deuxième paroi 54 s'étend en regard et à distance de la première paroi 53. La première paroi 53 et la deuxième paroi 54 définissent 5 entre elles un interstice el (ou jeu). De cette manière, la deuxième paroi 54 n'est pas en contact avec la première paroi 53, ce qui évite de générer des frottements lors du déplacement de la manette 4 par rapport au carter 2. L'interstice el ménagé entre les deux parois 53 et 54 présente une dimension radiale comprise par exemple entre 2 et 7 millimètres. 10 La deuxième paroi 54 présente en outre une deuxième ouverture 57 pour le passage de connexions électriques entre la partie de préhension 51 et la partie de raccordement 42. Les figures 4 à 6 représentent trois positions de la manette 4 par rapport au carter 2. 15 Sur la figure 4, la manette 4 est en position neutre. Dans cette position, aucune force n'est exercée par le pilote sur la manette. Sur la figure 5, la manette 4 est déplacée en rotation autour de l'axe de roulis x, dans un premier sens, jusqu'à une première position extrême, avec un angle de débattement a. 20 Sur la figure 6, la manette 4 est déplacée en rotation autour de l'axe de roulis x, dans un deuxième sens, opposé au premier sens, jusqu'à une deuxième position extrême, avec un angle de débattement -a. Comme illustré sur les figures 4 à 6, la deuxième paroi 54 recouvre la première ouverture 55, ainsi qu'une partie de la première paroi 53, de 25 sorte que la première ouverture 55 ne soit jamais découverte quelle que soit la position de la manette 4. Cela évite que des débris ou du liquide puisse pénétrer à l'intérieur du carter 2 par la première ouverture 55. L'ensemble de protection 5 peut également comprendre un joint d'étanchéité 56 agencé entre la première paroi 53 et la deuxième paroi 54 30 afin d'éviter la pénétration de débris ou de liquide dans l'interstice ménagé entre les deux parois 53 et 54. Le joint 56 d'étanchéité est de préférence un joint sans contact. 3045562 7 Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 4 à 6, le joint d'étanchéité 56 un joint d'étanchéité à brosse. Le joint à brosse 56 est fixé sur la surface interne 541 de la deuxième paroi 54. Le joint à brosse 56 est disposé sur la deuxième paroi 5 54 de manière à entourer la première ouverture 55 quelle que soit la position de la manette 4 par rapport au carter 2. Plus précisément, le joint à brosse 56 s'étend le long des bords libres de la deuxième paroi 54. Comme illustré plus précisément sur la figure 4, le joint à brosse 56 comprend une semelle 561 et des fibres 562 s'étendant en saillie à partir de 10 la semelle 561. Les fibres 562 s'étendant ainsi en saillie de la surface interne 541 de la deuxième paroi 54. Les extrémités libres des fibres 562 viennent s'appliquer contre la surface externe 531 de la première paroi 53. L'avantage du joint à brosse 56 est qu'il génère des forces de frottement faibles et qui suivent une loi d'évolution linéaire. Ces forces de 15 frottement peuvent donc être facilement prises en compte dans la chaîne d'asservissement des actionneurs. Les figures 7a à 7d représentent de manière schématique d'autres modes de réalisation possibles de l'ensemble de protection. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 7a, l'ensemble de 20 protection 5 comprend un premier rebord 58 et un deuxième rebord 59, disposés tête-bêche. Les rebords 58 et 59 entourent la première ouverture 55. Le premier rebord 58 s'étend radialement à partir de la deuxième paroi 54 et le deuxième rebord 59 s'étend radialement à partir de la première paroi 53. Le premier rebord 58 s'étend vers la première paroi 53 tandis que 25 le deuxième rebord s'étend vers la deuxième paroi 54. Toutefois, le premier rebord 58 n'est pas en contact avec la surface externe 531 de la première paroi 53. De même, le deuxième rebord 59 n'est pas en contact la surface interne 541 de la deuxième paroi 54. Il subsiste un faible interstice e2 (inférieur à l'interstice el) entre les rebords 58, 59 et les parois 53, 54. Ainsi, 30 les rebords 58, 59 ne génèrent aucune force de frottement lorsque la manette 4 est entrainée en rotation par rapport au carter 2. L'interstice e2 ménagé entre le premier rebord 58 et la première paroi 53 présente une dimension radiale comprise entre 0,5 et 1,5 3045562 8 millimètres, par exemple 1 millimètre. De même, un interstice e2 identique est ménagé entre le deuxième rebord 59 et la deuxième paroi 54. Le premier rebord 58 et le deuxième rebord 59 définissent un chemin tortueux ou chicane entre les parois 53 et 54 qui rend difficile la 5 pénétration de polluants entre ces parois. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 7b, l'ensemble de protection 5 comprend deux joints d'étanchéité à brosse 56 et 57. Le premier joint à brosse 56 est fixé sur la surface interne 541 de la deuxième paroi 54. Le premier joint à brosse 56 s'étend le long des bords 10 libres de la deuxième paroi 54. Le premier joint à brosse 56 comprend une semelle 561 et des fibres 562 s'étendant en saillie à partir de la semelle 561. Les fibres 562 s'étendant ainsi en saillie de la surface interne 541 de la deuxième paroi 54. Les extrémités libres des fibres 562 viennent s'appliquer contre la surface externe 531 de la première paroi 53. 15 Le deuxième joint à brosse 57 est fixé sur la surface externe 531 de la première paroi 53. Le deuxième joint à brosse 57 s'étend le long des bords libres de la première paroi 53, ces bords libres délimitant l'ouverture 55. Le deuxième joint à brosse 57 est identique au premier joint à brosse 56. Il comprend une semelle 571 et des fibres 572 s'étendant en saillie à 20 partir de la semelle 571. Les fibres 572 s'étendant ainsi en saillie de la surface externe 541 de la première paroi 53. Les extrémités libres des fibres 572 viennent s'appliquer contre la surface interne 541 de la deuxième paroi 54. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 7c, l'ensemble de 25 protection 5 comprend à la fois un joint d'étanchéité à brosse 56 et un rebord 59. Le joint d'étanchéité à brosse 56 est identique au premier joint d'étanchéité à brosse 56 de la figure 7b et le rebord 59 est identique au deuxième rebord de la figure 7a. 30 Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 7d, l'ensemble de protection 5 comprend un rebord 58 et un joint d'étanchéité à brosse 57. 3045562 9 Le joint d'étanchéité à brosse 57 est identique au deuxième joint d'étanchéité à brosse 57 de la figure 7b et le rebord 59 est identique au deuxième rebord 59 de la figure 7a. 5 REVENDICATIONS1. Dispositif de commande de vol (1) pour aéronef comprenant : - un carter (2), - une manette (4), montée rotative par rapport au carter (2) selon au moins un axe de rotation, - un ensemble de protection (5) comprenant une première paroi de protection (53) montée fixe par rapport au carter (2), la première paroi de protection (53) présentant une surface externe (531) de forme convexe et présentant une ouverture (55) à travers laquelle s'étend la manette (4), et une deuxième paroi de protection (54) montée fixe par rapport à la manette (4), la deuxième paroi de protection (54) présentant une surface interne (541) de forme concave agencée en regard et à distance de la première surface (531) de manière à recouvrir l'ouverture (55) lorsque la manette (4) est entrainée en rotation par rapport au carter (2). 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la surface externe (531) présente une forme sensiblement sphérique. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel la surface interne (541) présente une forme sensiblement sphérique. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel l'ensemble de protection (5) comprend en outre un joint (56) interposé entre la première 25 paroi (53) et la deuxième paroi (54). 5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel le joint (56) est fixé sur la deuxième paroi de protection (54). 30 6. Dispositif selon l'une des revendications 4 et 5, dans lequel le joint (56) est un joint à brosse. 3045562 11 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel l'ensemble de protection (5) comprend au moins un rebord (58, 59) s'étendant radialement à partir de l'une de la première paroi et de la deuxième paroi (53, 54) vers l'autre de la première paroi et de la deuxième paroi (53, 54), définissant un 5 chemin tortueux entre les parois (53, 54). 8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel le rebord (58, 59) entoure l'ouverture (55). 10 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel la manette (4) est montée rotative par rapport au carter (2) selon deux axes (x, y) ou trois axes de rotation (x, y, z). 10. Dispositif selon la revendication 9, comprenant un ensemble mécanique 15 de liaison (3) logé à l'intérieur du carter (2) pour lier la manette (4) au carter (2) en autorisant une rotation de la manette (4) par rapport au carter (2) selon les axes de rotation, l'ensemble mécanique de liaison (3) comprenant au moins deux arbres de transmission coaxiaux, chaque arbre de transmission étant relié à un moteur respectif pour générer un retour d'effort 20 sur la manette (4) selon chacun des axes de rotation.