Brevet FR3072427A1 — publié le 20190419

Description Titre de l'invention : Dispositif d'alimentation en énergie hydraulique pour application dans des aéronefs [0001] L'invention concerne un dispositif d'alimentation en énergie hydraulique pour la mise à disposition d'un fluide de travail avec un débit volumique régulé et/ou un niveau de pression constant pur une application dans des aéronefs, comprenant au moins un moteur réglé en vitesse de rotation et au moins une pompe constante, au moins un premier et au moins un deuxième raccord de pompe, le premier raccord de pompe étant adapté pour pouvoir être raccordé à un système de communication de pression de charge et le premier et le deuxième raccord de pompe étant adaptés pour pouvoir être raccordés à au moins un système de communication de signal de commande. [0002] L'invention concerné en outre une unité d'entraînement électrohydraulique avec un dispositif d'alimentation en énergie hydraulique correspondant. [0003] Par cette invention, un « Power Pack » hydraulique est mise en oeuvre de façon telle qu'il puisse alimenter un système hydraulique à une pression constante et un ou plusieurs consommateurs à un débit volumique commandé. [0004] Sont connus de l'état de la technique, des systèmes hydrauliques on plusieurs consommateurs sont alimentés par un « Power Pack » fonctionnant à une pression constante (Référence A). Par cela, plusieurs consommateurs peuvent travailler en même temps par le fait que, par des valves et régulateurs indépendants, la puissance du système hydraulique est transformée en une puissance pour les consommateurs ou en acheminant le fluide de travail de manière appropriée. Lors de la réalisation de ces « Power Pack » selon une première variante, typiquement, des pompes à disque pivotant sont entraînées par un moteur à vitesse de rotation constante et la consommation est réglée par l'angle du disque pivotant et donc par le volume d'absorption. [0005] Une deuxième variante de réalisation est l'utilisation d'une pompe ayant un volume d'absorption constant et un capteur pour mesurer la pression du système, la vitesse de rotation de la pompe étant réglée par un régulateur, si bien que la pression reste constante. [0006] Selon cette solution, pour des questions de redondance ou en raison de la répartition des différents consommateurs, une ou plusieurs pompes peuvent actionner un ou plusieurs consommateurs en même temps. 2 [0007] Ces deux variantes sont représentées, à titre d'exemples, sur les figures 1. et 2, les dispositifs suivants ou les actionneurs correspondants pouvant être les consommateurs : [0008] .Le train d'atterrissage avant et/ou le train d'atterrissage principal, y compris les actionneurs de volets, le système « High-Lift », notamment pour des volets et des becs de bord d'attaque, les portes de chargement et de passagers, l'inversion de poussée, des freins normaux et des freins d'urgence, des dispositifs de contrôle de portance tels que des déporteurs vol (spoilers) et déporteurs sol (ground spoilers), des commandes de vol primaires ou commandes « Primary-Ilight-Controls » telles que la gouverne de profondeur, la gouverne de direction ou les ailerons, les directions, les commandes et/ou des dispositifs semblables. [0009] Comme une alternative aux variantes précitées, il est possible de mettre à la disposition d'un consommateur, par l'utilisation d'une pompe à volume d'absorption fixe et vitesse de rotation variable, le débit hydraulique ou respectivement le fluide de travail (Référence B). La vitesse de rotation détermine le débit et aussi le pas auquel le consommateur se déplace. Par cette solution, il est possible d'alimenter aussi bien un consommateur individuel, comme par exemple dans les actionneurs électrohydrauliques (EHA), que plusieurs consommateurs, comme par exemple dans le système ESTER (ElectroHydraulic Steering, Extension and Retraction System) connu du document DE 10 2017 003 153,3. [0010] Selon cette solution, pour des questions de redondance ou en raison de la répartition des différents consommateurs, une ou plusieurs pompes peuvent actionner un ou plusieurs consommateurs en même temps (si ceux-ci doivent être actionnés dans le même sens) ou de manière séquentielle. Dans cette variante aussi, les dispositifs décrits plus haut ou respectivement les actionneurs correspondants peuvent être utilisés. [0011] Le désavantage de systèmes fonctionnant selon la référence A est que le système hydraulique reste sous pression, ce qui conduit à une consommation d'énergie élevée par des fuites internes qui se transforment en chaleur. Des consommateurs peuvent être surdimensionnés et doivent réduire la pression par une action d'étranglement pour atteindre le taux d'actionnement requis, ce qui accroît de nouveau la consommation d'énergie. Ceci est le cas, par exemple, lorsque les trains d'atterrissage sont en train de sortir, [0012] Dans le cas d'une application d'un système selon la référence B, pour alimenter un consommateur, il est désavantageux que chaque consommateur a besoin de sa propre pompe, ce qui entraîne un poids plus élevé et une plus grande complexité. 3 [0013] Dans le cas d'une application avec plusieurs consommateurs, il est désavantageux que ceux-ci ne peuvent pas être actionnés en même temps ni indépendamment les uns des autres puisque le sens de rotation de la pompe et la vitesse de rotation déterminent la direction d'actionnement et le taux d'actionnement. [0014] Dans ce contexte, le but de l'invention est de proposer une solution qui permette que la même pompe puisse fonctionner aussi bien comme pompe à pression constante que comme pompe avec un débit volumique commandé, Les consommateurs sont alors répartis de façon que les avantages des deux possibilités (pression constante ou débit volumique commandé ou réglé) puissent être exploités. [0015] Ce but est atteint, selon l'invention, par un dispositif d'alimentation en énergie hydraulique Des modes de réalisation sont avantageux font l'objet de revendications dépendantes. [0016] Ainsi, il est prévu un dispositif d'alimentation en énergie hydraulique pour la mise à disposition d'un fluide de travail sous pression, le fluide de travail pouvant être mis à disposition avec un débit volumique régulé et/ou un niveau de pression constant, pour une application dans des aéronefs. [00]7] Le dispositif d'alimentation en énergie hydraulique comprend au moins un moteur et au moins une pompe, le moteur étant réglé en vitesse de rotation et la pompe étant une pompe constante ou le moteur étant un moteur constant et la pompe étant une pompe variable. Le dispositif d'alimentation en énergie hydraulique comprend en outre au moins un premier et au moins un deuxième raccord de pompe, le premier raccord de pompe étant adapté pour pouvoir être raccordé à au moins un système de communication de pression de charge et le premier et le deuxième raccord de pompe étant adaptés pour pouvoir être raccordés à au moins un système de communication de signal de commande. [0018] Le système de communication de pression de charge comprend au moins un dispositif pour mesurer la pression de sortie de la pompe constante et le système de communication de signal de commande comprend un dispositif pour capter le signal de commande d'au moins un consommateur, la vitesse de rotation de la pompe constante étant réglable en fonction de la pression de sortie et/ou du signal de commande. Le dispositif pour mesurer la pression de sortie peut aussi être prévu directement sur le dispositif d'alimentation en énergie. [0019] Pour régler la vitesse de rotation, une régulation ou commande correspondante peut être prévue qui peut recourir au dispositif pour mesurer la pression de sortie et/ou au dispositif 4 pour capter le signal de commande. Sur la base des informations collectées, la vitesse de rotation de la pompe constante, ou de manière respective la vitesse de rotation du moteur, peut être réglable. [0020] Plus particulièrement, le dispositif d'alimentation en énergie peut être utilisé pour alimenter de manière alternative le système de communication de pression de charge et le système de communication de signal de commande, le réglage de la vitesse de rotation de la pompe constante pouvant être basé sur la pression de sortie de la pompe constante et/ou sur le signal de commande du consommateur. Avantageusement, il est ainsi possible de procéder de manière flexible à la conception de l'architecture du système et d'utiliser le dispositif d'alimentation en énergie hydraulique pour alimenter différentes combinaisons de consommateurs. [0021] Les termes système de communication de pression de charge et système de communication de signal de commande peuvent avoir trait à des systèmes séparés du dispositif d'alimentation en énergie mais hydrauliquement reliés à celui-ci, avec un consommateur pour chacun. Mais ces termes peuvent aussi avoir trait à des systèmes qui sont entièrement intégrés dans le dispositif d'alimentation en énergie, c'est-à-dire non pas juste Ihydrauliquement mais aussi mécaniquement. [0022] Le dispositif d'alimentation en énergie selon l'invention permet un réglage en fonction des phases de fonctionnement, du niveau de pression et du débit -volumique. [0023] Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, il est pensable qu'un dispositif de réglage d'une pression cible soit prévu. Ainsi, il est aussi bien possible, dans le système de communication de pression de charge, de prédéterminer une pression cible que de saisir la pression de sortie de la pompe constante. Les deux pressions peuvent être mises à la disposition de la régulation/commande et peuvent être utilisées pour ajuster la vitesse de rotation de la pompe constante. La pression cible peut être variée, par exemple, manuellement ou automatiquement, en fonction de différents consommateurs ou de déplacements différents de consommateurs. [0024] Selon un autre mode de réalisation préféré de l'invention, il est pensable qu'un réservoir soit prévu qui est relié aux deux raccords de pompe. Les deux raccords de pompe peuvent comprendre chacun un conduit d'amenée de pompe et un conduit de départ de pompe. Le réservoir peut être relié, ou être adapté pour pouvoir être couplé, au conduit d'amenée de pompe et/ou au conduit de départ de pompe. [0025] Selon un autre mode de réalisation préféré de l'invention, il est pensable que le système de communication de pression de charge soit adapté pour pouvoir être couplé, en plus du premier raccord de pompe, au dispositif d'alimentation en énergie via un premier conduit supplémentaire et/ou que le système dé communication de signal de commande soit adapté pour pouvoir être couplé, en plus du deuxième raccord de pompe, au dispositif d'alimentation en énergie via un deuxième conduit supplémentaire. Dans le cas du premier raccord de pompe, il est pensable que celui-ci comprenne un seul conduit d'amenée de pompe ou conduit de départ de pompé ou encore soit un conduit d'amenée dé pompe soit un conduit de départ de pompe, et que l'autre fonction respective ou l'autre conduit respectif soit constitué par le premier conduit supplémentaire. :Par conséquence, le premier conduit supplémentaire peut fonctionner au moins partiellement comme conduit d'amenée de pompe ou conduit de départ de pompe. [0026] Selon un autre mode de réalisation préféré de l'invention, il est pensable qu'au moins un des conduits supplémentaires est adapté pour pouvoir être couplé au réservoir. [0027] Selon un autre mode de réalisation préféré de l'invention, il est pensable qu'au moins un des conduits supplémentaires soit adapté pour pouvoir être couplé à un conduit de pompe via une valve, notamment une valve a.nti-cavitation et/ou une valve de ré-aspiration etlou une valve anti-retour. Le terme conduit de pompe fait référence à un conduit qui conduit vers la pompe ou qui en provient. [0028] Selon un autre mode de réalisation préféré de l'invention, il est pensable que les deux conduits supplémentaires sont adaptés pour pouvoir être couplés à des conduits de pompe différents. Lorsque les deux conduits supplémentaires sont couplés aux conduits de pompé, un conduit supplémentaire peut être couplé au conduit d'amenée de pompe et l'autre conduit supplémentaire peut être couplé au conduit de départ de pompe. [0029] Selon un autre mode de réalisation préféré de l'invention, il est pensable qu'un dispositif pour mesurer la pression de sortie soit prévu directement dans la zone d'une sortie de pompe. [0030] L'invention a par ailleurs trait à une unité d'entraînement électrohydraulique, ou respectivement à un actionneur électrohydraulique, avec au moins un dispositif d'alimentation en énergie hydraulique tel que décrit jusqu'ici. L'unité d'entraînement électrohydraulique comprend au moins un système de communication de pression de charge et au moins un système de communication de signal dé commande. Les deux systèmes 6 peuvent être réalisés comme cela a été décrit plus haut dans le contexte du dispositif d'alimentation en énergie hydraulique. [0031] Selon un mode de réalisation particulièrement préféré, il est pensable que le système de communication de pression de charge et le système de communication de signal de commande soient couplés à des consommateurs différents. Dans ce cas, chacun des systèmes peut coupler un ou plusieurs consommateurs au dispositif d'alimentation en énergie hydraulique, [0032] D'autres détails et avantages de l'invention seront expliqués en référence aux réalisations représentées sur les figures. Elles représentent : [0033] [Fig. 1] [0034] [Fig,. 2] [0035] [Fig. 3] [0036] [Fig. 4] Figures 1 à 4 : dispositif d'alimentation en énergie hydraulique selon l'état de la technique ; et [0037] [Fig. 5] Figure 5 : dispositif d'alimentation en énergie hydraulique selon l'invention. [0038] Les figures 1 à 4 représentent des dispositifs d'alimentation en énergie hydraulique connus de l'état de la technique en différentes variantes. [0039] La figure 1 représente une réalisation dans laquelle un moteur asynchrone entraîne une pompe variable pour la mise à disposition d'un fluide sous pression ou fluide de travail. Le moteur asynchrone peut être alimenté en énergie électrique via une ligne bus à courant alternatif. La pompe variable peut engendrer une pression de sortie de, par exemple, 3000 psig ou environ 207 bar. La sortie de pompe peut être reliée à l'entrée de pompe via un clapet de surpression ou une valve de sécurité. Entre la pompe et un consommateur, un filtre et/ou une valve anti-retour de sortie peut (ou peuvent) être prévu(s). Le conduit entre la pompe et le consommateur peut en outre être relié à un accumulateur à haute pression ou un accumulateur. L'accumulateur peut être relié au conduit correspondant entre la valve antiretour de sortie et le consommateur, Peuvent être des consommateurs, par exemple, le train d'atterrissage, le système « », les portes de chargement et de passagers, l'inversion de poussée, des freins, des déporteurs vol (spoilers), des commandes de vol primaires ou commandes « 1?-1-itriary-Flight-Controls », les directions, les commandes et/ou des dispositifs semblables ou des actionneurs correspondants. 7 [0040] Lorsque le 'fluide de travail est passé par le consommateur, il peut être reconduit, en passant par un réservoir, vers la pompe. Entre le réservoir et la pompe, un raccord de la valve de sécurité peut être prévu. [0041] La figure 2 représente une deuxième variante du système à pression constante représenté sur la figure L A la différence de la réalisation représentée sur la figure 1, le moteur de la réalisation représentée sur a figure 2 est un moteur synchrone à aimant permanent et la pompe est une pompe constante. Le moteur synchrone à aimant permanent est réglé par une électronique de moteur (NICE) correspondante qui fait varier la vitesse du moteur sur la base de la pression de sortie de la pompe, saisie par le capteur. [0042] Les figures 3 et 4 représentent des systèmes électrohydraul igues connus de l'état de la technique. Ici, un moteur synchrone à aimant permanent est couplé à une pompe constante bidirectionnelle respective. Dans l'exemple de réalisation de la figure 3, trois conduits mènent à un consommateur qui peut être des actionneurs de train d'atterrissage, des portes de chargement et de passagers et/ou des dispositifs pour une inversion de poussée. [0043] Dans l'exemple de réalisation de la figure 4, il n'y a que deux conduits allant du «. Power Pack » à un consommateur qui peut être un système REVENDICATIONS[Revendication if 1. Dispositif d'alimentation en énergie hydraulique (1) pour la mise à disposition d'un fluide de travail avec un débit volumique régulé et/ou un niveau de pression constant, comprenant au moins un moteur (2) et au moins une pompe (3), le moteur (2) étant réglé en vitesse de rotation et la pompe (3) étant une pompe constante ou le moteur (2) étant un moteur constant et la pompe (3) étant une pompe variable, au moins un premier ( 1 1) et au moins un deuxième (12) raccord de pompe, le premier raccord de pompe (11) étant adapté pour pouvoir être raccordé à au moins un système de communication de pression de charge (100) et le premier et le deuxième raccord de pompe (11, 12) étant adaptés pour pouvoir être raccordés à au moins un système de communication de signal de commande (200), caractérisé en ce que le système de communication de pression de charge (100) comprend un dispositif pouf mesurer la pression de sortie de la pompe constante (3) et en ce que le système de communication de signal de commande (200) comprend un dispositif pour capter le signal de commande d'au moins un consommateur, la. vitesse de rotation de la pompe constante (3) étant réglable en fonction de la pression de sortie et/ou du signal de commande. [Revendication 2] 2. Dispositif d'alimentation en énergie hydraulique selon la. revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu un dispositif de réglage d'une pression cible. [Revendication 3] 3. Dispositif d'alimentation en énergie hydraulique selon la. revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est prévu un réservoir (4) qui est relié aux deux raccords de pompe (11, :1.2). [Revendication 4]. 4. Dispositif d'alimentation en énergie hydraulique selon la. revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le système de communication de pression de charge (100) est adapté pour pouvoir être couplé au dispositif d'alimentation en énergie (1) via un premier conduit supplémentaire (13) etlou en ce que le système de communication de signal de commande (200) est adapté pour pouvoir être couplé au dispositif d'alimentation en énergie (1) via un deuxième conduit supplémentaire (14). [Revendication 5]. 5. Dispositif d'alimentation en énergie hydraulique au moins selon la revendication 3 et 4, caractérisé en ce qu'au moins un des conduits supplémentaires (13, 14) est adapté pour pouvoir être couplé au réservoir (4). [Revendication 61. 6. Dispositif d'alimentation en énergie hydraulique selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce qu'au moins un des conduits supplémentaires (13, 14) est adapté pour pouvoir être couplé à un conduit de pompe via une valve, notamment une valve anti.- cavitation et/ou une valve de ré-aspiration et/ou une valve mai-- retour. [Revendication 71. 7. Dispositif d'alimentation en énergie hydraulique selon la revendication 4, 5 ou 6, caractérisé en ce que les deux conduits supplémentaires (13, 14) sont adaptés pour pouvoir être couplés à des conduits de pompe différents (31, 32). [Revendication 81. 8. Dispositif d'alimentation en énergie hydraulique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est prévu un dispositif pour mesurer la pression de sortie directement dans la zone d'une sortie de pompe. [Revendication 9], 9. Unité d'entraînement électrohydraulique avec au moins un dispositif d'alimentation en énergie hydraulique selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un système de communication de pression de charge (100) et au moins un système de communication de signal de commande (200). [Revendication 10]. 10. Unité d'entraînement élech-ohydrauhque selon la revendication 9, caractérisée en ce que le système de it 2 communication de pression de charge (100) et le système de communication de signal de commande (200) sont couplés à des consommateurs différents.