Brevet FR3043748A1 — publié le 20170519

La présente invention concerne un actionneur électromécanique linéaire. Un tel actionneur a pour but de fournir un mouvement rectiligne. Un tel dispositif est en fait un dispositif permettant de transformer un mouvement de rotation en un mouvement de translation rectiligne car les moteurs les plus courants sont des moteurs fournissant un mouvement rotatif. La transformation est réalisée le plus souvent à l'aide d'un système vis-écrou. Comme il est connu de l'homme du métier, si une vis est en prise dans un écrou, on peut transformer un mouvement de translation linéaire de la vis ou de l'écrou en un mouvement de rotation de l'écrou ou de la vis. Cette transformation de mouvement de rotation en un mouvement de translation permet de démultiplier l'effort appliqué en entrée sur l'actionneur par un moteur électrique par exemple. La transformation de mouvement est classiquement réalisée par une vis à billes ou une vis à rouleaux comme illustré sur la figure 1 qui montre un actionneur électromécanique 2 de l'art antérieur. Cet actionneur est montré en coupe et on remarque à l'intérieur de celui-ci une vis 4 d'un système vis à billes qui peut se déplacer en translation et qui coopère avec un écrou 6 qui est uniquement mobile en rotation par rapport à un corps 8 de l'actionneur. Pour assurer le guidage de l'écrou 6 dans son mouvement de rotation, il est prévu d'utiliser deux roulements à billes 10. Des actionneurs de ce type sont par exemple utilisés pour asservir la position d'un organe. Il peut s'agir par exemple de l'asservissement de position d'un organe de commande dans un poste de pilotage, d'un aéronef ou autre. La présente invention a pour but d'optimiser un actionneur de ce type pour le rendre notamment moins encombrant. De préférence, le système obtenu permettra de réaliser également un gain de masse et/ou un gain de prix de revient. Bien entendu, les performances mécaniques du dispositif ne seront de préférence pas dégradées, voire améliorées. À cet effet, la présente invention propose un actionneur électromécanique linéaire comportant, d'une part, une tige filetée et, d'autre part, un écrou en prise sur la tige filetée, la tige filetée ou bien l'écrou étant mobile en rotation et guidé par au moins un roulement tandis que l'autre 3043748 2 élément est mobile en translation. Selon la présente invention, l'élément mobile en rotation comporte au moins une piste de roulement pour recevoir les éléments roulants de l'au moins un roulement. 5 Dans la structure proposée, il est proposé d'intégrer directement un roulement sur l'écrou ou la vis du système. Cette conception permet ainsi un gain en encombrement (diamètre moindre) mais aussi en masse (moins de pièces) et aussi en prix de revient. Pour un meilleur guidage de l'élément mobile en rotation, ce dernier est 10 avantageusement guidé par deux roulements. Afin de reprendre les efforts axiaux exercés sur l'élément mobile en translation linéaire, chaque roulement de l'actionneur électromécanique utilisé est un roulement à contact oblique. Pour limiter les frottements et permettre d'avoir une réversibilité du 15 système, l'ensemble formé par la tige filetée et l'écrou est avantageusement une vis à billes ou une vis à rouleaux. Une forme de réalisation préférée prévoit que la piste de roulement de l'élément mobile loge partiellement des éléments roulants, et que lesdits éléments roulants sont maintenus dans la piste de roulement par deux demi- 20 bagues maintenues par un dispositif périphérique exerçant un serrage. La présente invention concerne en outre un dispositif d'asservissement d'un organe de pilotage tel un mini-manche, caractérisé en ce qu'il comporte un actionneur électromécanique tel que décrit ci-dessus. Des détails et avantages de la présente invention apparaitront mieux 25 de la description qui suit, faite en référence au dessin schématique annexé sur lequel - La figure 1 illustre un dispositif de l'art antérieur, et La figure 2 illustre en coupe longitudinale un actionneur électromécanique linéaire selon la présente invention. 30 Sur la figure 2, les éléments similaires à ceux déjà décrits au préambule en référence à la figure 1 reprennent les numéros de référence de cette figure mais augmentés de 10. La figure 2 illustre ainsi un actionneur électromécanique 12 en coupe 3043748 3 longitudinale. Ce dispositif a pour but, à partir d'un mouvement de rotation fourni à un écrou 16, de provoquer un déplacement en translation linéaire d'une pièce, ici une vis 14. La transformation du mouvement rotatif en un mouvement linéaire est 5 réalisée ici par un système connu de l'homme du métier sous le nom de vis à billes intégrant la vis 14, l'écrou 16 et à l'intérieur de ce dernier un système à billes 22. Plusieurs systèmes de vis à billes existent et l'homme du métier choisira le système convenant le mieux à son application. De manière classique, dans un système à billes 22, des billes sont emprisonnées et 10 maintenues entre la vis 14 et l'écrou 16 et permettent de limiter de manière connue les frottements entre ces deux pièces. Le système de vis à billes est destiné à améliorer le rendement de l'actionneur. Il est de ce fait optionnel et pourrait aussi être remplacé par d'autres dispositifs équivalents, par exemple un système de vis à rouleaux. 15 Le corps 18 contient un moteur électrique 26 dont le rotor 28 est relié à l'écrou 16. Un dispositif de contrôle et de gestion 30 du moteur électrique 26 est prévu afin de commander la rotation du moteur électrique 26 et de connaitre sa position (angulaire) qui permet aussi de connaitre la position précise de la vis 14. 20 L'écrou 16 est réalisé dans un acier appelé acier de haute résistance (par exemple de type 10006 ou XC70). Il présente une face intérieure orientée vers la vis 14 et une face extérieure 32 opposée à la face intérieure. Dans la forme de réalisation de la figure 2, il est proposé de réaliser au moins une piste de roulement 34 dans la face extérieure 32 de l'écrou 16. Ainsi, on aperçoit 25 deux pistes de roulement 34 sur la figure 2. Il s'agit de pistes périphériques réalisées en creux sur le pourtour de l'écrou 16 et qui présentent chacune une section en forme d'arc de cercle. Chaque piste de roulement 34 reçoit des billes 36 qui sont logées dans ladite piste de roulement 34 et maintenues dans la piste de roulement 34 à 30 l'aide de deux demi-bagues extérieures 38. Ces dernières sont maintenues dans le corps par un système de bridage 40 venant enserrer les demi-bagues extérieures 38. Selon une forme de réalisation avantageuse, les demi-bagues 3043748 4 extérieures 38 sont usinées de manière à former avec les pistes de roulement 34 et les billes 36 un roulement à billes à contact oblique de manière à permettre de reprendre également les efforts axiaux de la vis 14. En fonctionnement, un organe à piloter, par exemple un mini-manche 5 de commande pour un avion ou un hélicoptère, est relié à la vis 14 à l'aide d'une tête 42 réalisée à une extrémité de la vis 14 en saillie à l'extérieur du corps 18 de l'actionneur électromécanique 12. La configuration de cette tête 42 est illustrée à titre d'exemple sur les figures mais bien entendu d'autres têtes pourraient être utilisées pour assurer la liaison entre un organe piloté et 10 l'actionneur en fonction de la configuration notamment de l'organe à relier. Pour protéger l'extrémité de la vis 14 en saillie hors du corps 18, un soufflet d'étanchéité 44 est prévu entre le corps 18 et la tête 42. Lorsqu'un mouvement est commandé, le moteur 26 est mis en marche et entraine l'écrou 16. Celui-ci est directement guidé par les billes 36 logées 15 partiellement dans ses deux pistes de roulement 34 et vient entrainer en translation la vis 14 par l'intermédiaire du système à billes 22. Ainsi, la forme de réalisation de la figure 2 réalise une intégration directe des roulements (de préférence deux roulements mais un seul roulement est également concevable de même que plus de deux roulements) au niveau 20 de l'écrou de la vis à billes. Par rapport à la forme de réalisation de la figure 1 (art antérieur), on remarque que des bagues intérieures (référence 11) des roulements à billes 10 de cet art antérieur sont supprimées. La suppression de ces bagues permet aussi de supprimer les pièces permettant de maintenir ces bagues dans le corps de l'actionneur. 25 On remarque que le diamètre des roulements de l'écrou 16 de la figure 2, avec les billes 36, est inférieur au diamètre des roulements à billes 10 de la figure 1. Un premier avantage lié à ce diamètre inférieur est la compacité du dispositif et donc un gain en encombrement. Un autre avantage est que, du fait de ce diamètre réduit, les frottements sont encore limités, permettant une 30 meilleure efficacité de l'actionneur. Enfin, ces dimensions réduites conduisent aussi à une raideur plus importante de l'actionneur électromécanique 12 de la figure 2 par rapport à l'actionneur électromécanique 2 de la figure 1. Du fait de la suppression de pièces, on réalise aussi un gain de masse 3043748 5 de l'ensemble de l'actionneur. L'inertie est de ce fait moins grande. En variante de réalisation, on pourrait avoir un actionneur électromécanique linéaire dans lequel la pièce en rotation n'est plus l'écrou d'une vis à billes, ou d'une vis à rouleaux, mais la vis de cette vis à billes (ou à 5 rouleaux). Dans ce cas, il est possible de prévoir des pistes de roulement réalisées directement sur la vis de la vis à billes. On retrouve alors les mêmes avantages que ceux décrits plus haut. On ne sortirait pas non plus du cadre de l'invention si le système de vis à billes décrit ci-dessus était remplacé par un simple système vis/écrou. 10 L'intercalage de billes ou de rouleaux pour former un système dit vis à billes ou vis à rouleaux a pour but d'augmenter le rendement du système mais ne change pas le principe de fonctionnement. Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à la forme de réalisation préférée décrite ci-dessus et illustrée au dessin ainsi qu'aux 15 variantes évoquées mais concerne toute forme de réalisation à la portée de l'homme du métier dans le cadre des revendications ci-après. REVENDICATIONS1. Actionneur électromécanique (12) linéaire comportant, d'une part, une tige filetée (14) et, d'autre part, un écrou (16) en prise sur la tige filetée (14), la tige filetée (14) ou bien l'écrou (16) étant mobile en rotation et guidé par au moins un roulement tandis que l'autre élément est mobile en translation, caractérisé en ce que l'élément mobile en rotation comporte au moins une piste de roulement (34) pour recevoir les éléments roulants (36) de l'au moins un roulement. 2. Actionneur électromécanique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément mobile en rotation est guidé par deux roulements. 3. Actionneur électromécanique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque roulement utilisé est un roulement à contact oblique. 4. Actionneur électromécanique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'ensemble formé par la tige filetée (14) et l'écrou (16) forment une vis à billes (22) ou une vis à rouleaux. 5. Actionneur électromécanique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la piste de roulement (34) de l'élément mobile loge partiellement des éléments roulants (36), et en ce que lesdits éléments roulants (36) sont maintenus dans la piste de roulement (34) par deux demi-bagues (38) maintenues par un dispositif périphérique (40) exerçant un serrage. 6. Dispositif d'asservissement d'un organe de pilotage tel un minimanche, caractérisé en ce qu'il comporte un actionneur électromécanique (12) selon l'une des revendications 1 à 5.