Brevet FR3068094A1 — publié le 20181228

La présente invention concerne une pièce de liaison pivot destinée à un engin volant ou à un système pour engin volant. Elle concerne également un engin volant ou un système pour engin volant pourvu d'une telle pièce de liaison pivot. Bien que non exclusivement, la présente invention s'applique plus particulièrement à un système d'arme, et en particulier à un engin volant tel qu'un missile par exemple, qui est pourvu d'au moins une telle pièce de liaison pivot. Cette pièce de liaison pivot est destinée à être montée entre deux éléments mécaniques devant prendre deux positions, l'un par rapport à l'autre, au cours du temps, à savoir : - une première position (ou position initiale) fixe ; et - une seconde position (ou position terminale) fixe également. Cette pièce de liaison pivot peut, par exemple, servir d'interface entre une gouverne ou une aile d'un missile et le corps du missile, pour lequel la gouverne ou l'aile se trouve dans une position repliée fixe pendant le stockage et le transport du missile, et est amenée dans une position déployée après le lancement du missile. Cette pièce de liaison pivot doit être apte à mettre en oeuvre, à la fois, les fonctions principales suivantes : - assurer une liaison mécanique dans la position initiale ; - maîtriser un déplacement jusqu'à une position terminale (ou finale) ; et - assurer un blocage dans la position terminale. On connaît des éléments (ou pièces) de liaison mécanique qui sont destinés à assurer ce type de fonctions. De façon usuelle, ces éléments de liaison mécanique comportent une pluralité de composants mécaniques. Cette solution usuelle présente un certain nombre d'inconvénients, et en particulier : - elle nécessite une vérification de la qualité de l'ensemble des composants mécaniques utilisés ; - elle nécessite un assemblage de tous ces composants mécaniques, avec une vérification de la qualité de l'assemblage obtenu ; et - elle requiert l'acceptation fonctionnelle de l'ensemble. Cette solution usuelle nécessite donc un nombre important de 5 composants mécaniques, un temps d'assemblage non négligeable, ainsi qu'une durée de contrôle relativement importante. Cette solution usuelle n'est donc pas complètement satisfaisante pour les applications envisagées. La présente invention concerne une pièce de liaison pivot destinée à 10 un engin volant ou à un système pour engin volant, en particulier un missile, qui a pour objet de remédier à ces inconvénients. Selon l'invention, ladite pièce de liaison pivot est monobloc et comporte : - un premier corps allongé, dit corps interne, défini par rapport à un axe de 15 référence ; - un second corps allongé, dit corps externe, défini par rapport à l'axe de référence, entourant radialement vers l'extérieur ledit corps interne et agencé de façon coaxiale à ce dernier selon ledit axe de référence ; - un ensemble d'éléments de liaison réalisant une continuité de matière entre 20 le corps interne et le corps externe de manière à solidariser les corps interne et externe l'un à l'autre dans une position relative (initiale) dite de fixation, lesdits éléments de liaison étant aptes à être rompus sous l'effet d'une force prédéterminée, la rupture desdits éléments de liaison désolidarisant les corps interne et externe l'un de l'autre et permettant alors une rotation relative entre 25 ces derniers autour dudit axe de référence ; - un premier ensemble de blocage à came, comportant au moins une came et une butée coopérantes, dont l'une fait partie du corps interne et l'autre fait partie du corps externe, ledit premier ensemble de blocage étant apte à bloquer la rotation relative entre lesdits corps interne et externe rapport à un 30 premier sens de rotation dans une position relative (terminale) dite de blocage entre lesdits corps interne et externe ; et - un second ensemble de blocage à cliquet, comportant au moins un cliquet et une lame d'arrêt élastique coopérants, dont l'un fait partie du corps interne et l'autre fait partie du corps externe, ledit second ensemble de blocage étant apte à bloquer la rotation relative entre lesdits corps interne et externe par 5 rapport à un second sens de rotation opposé audit premier sens de rotation dans ladite position de blocage. Ainsi, la pièce de liaison est configurée pour pouvoir se trouver dans l'un de deux états : - un état initial, dans lequel les deux corps interne et externe présentent une 10 position relative initiale (dite de fixation), qui est maintenue par ledit ensemble d'éléments de liaison ; et - un état terminal ultérieur, dans lequel les deux corps interne et externe présentent une position relative terminale (dite de blocage), qui est atteinte suite à une rotation relative entre les corps interne et externe de ladite position 15 de fixation à ladite position de blocage, après la rupture des éléments de liaison, et qui est maintenue par lesdits premier et second ensembles de blocage. La pièce de liaison initialement dans ledit état initial peut donc être amenée dans l'état terminal qui est définitif, un retour dans l'état initial n'étant 20 plus possible. Ainsi, grâce à l'invention, on obtient une pièce monobloc (ou unitaire) qui est réalisée, de préférence, par un procédé de type additif par ajout de matière, comme préciséci-dessous. En plus de pouvoir réaliser les fonctions précitées, cette pièce de 25 liaison pivot monobloc comprend donc une seule pièce et non pas une pluralité de pièces à la différence des solutions usuelles précitées. Ainsi, il n'est pas nécessaire de réaliser d'assemblage. De plus, la durée de contrôle de la pièce obtenue est réduite. Avantageusement, ledit premier ensemble de blocage comprend, de 30 plus, un guide configuré pour guider ladite au moins une came en rotation, la 4 came faisant partie de l'un desdits corps interne et externe et le guide faisant partie de l'autre desdits corps interne et externe. De plus, de façon avantageuse, ladite au moins une came est agencée selon un arc de cercle autour d'une partie périphérique du corps 5 interne dont elle fait partie, et elle présente une épaisseur radiale croissante le long de l'arc de cercle. De préférence, ledit premier ensemble de blocage comporte au moins trois paires de came et butée coopérantes. Dans un mode de réalisation préféré, ladite au moins une lame d'arrêt élastique flexible dudit second ensemble de blocage est une excroissance en 10 arc de cercle liée par une première extrémité à une face radialement interne du corps externe et présentant une seconde extrémité libre, destinée à venir au contact au moins partiellement d'une extrémité libre du cliquet coopérant. De préférence, le bord transversal de l'extrémité libre de la lame d'arrêt élastique présente un angle non nul par rapport au bord transversal de 15 l'extrémité libre du cliquet coopérant lors d'un contact des deux extrémités libres, cet angle étant aigu vers l'axe de référence. Par ailleurs, de façon avantageuse, ledit second ensemble de blocage comporte au moins trois paires de cliquet et de lame d'arrêt élastique coopérants. 20 Par ailleurs, dans un mode de réalisation particulier, les éléments de liaison sont agencés radialement par rapport à l'axe de référence et sont répartis uniformément autour de cet axe de référence. La présente invention concerne également un engin volant, en particulier un missile, ou un système pour engin volant, notamment un 25 système d'arme, qui comporte au moins une pièce de liaison pivot monobloc telle que celle décrite ci-dessus. La présente invention concerne, en outre, un procédé de fabrication d'une telle pièce de liaison pivot monobloc, qui est remarquable en ce qu'il est de type additif (ou ALM pour « Additive Layer Manufacturing ») par ajout de 30 matière, c'est-à-dire qu'il réalise une impression 3D. La pièce de liaison pivot 5 monobloc est fabriquée, de préférence, en un matériau métallique ou plastique. Par ailleurs, la présente invention concerne également un procédé de pivotement d'une telle pièce de liaison pivot monobloc, ledit procédé 5 comportant : - une étape de rupture consistant à générer une force de rotation entre les corps interne et externe de la pièce de liaison pivot se trouvant dans la position de fixation représentant la position relative initiale, de manière à rompre l'ensemble des éléments de liaison ; 10 - une étape de mise en rotation consistant à générer une rotation relative entre les corps interne et externe pour les amener de ladite position de fixation dans la position relative terminale ; et - une étape de blocage consistant à bloquer lesdits corps interne et externe dans ladite position relative terminale, à l'aide desdits premier et second 15 ensembles de blocage, simultanément dans les deux sens de rotation. Les figures annexées feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 est une vue en perspective, partiellement ouverte, d'une 20 pièce de liaison pivot. La figure 2 est une vue en perspective de la pièce de liaison pivot de la figure I. Les figures 3A, 3B, et 3C sont des vues schématiques respectivement d'un ensemble d'éléments de liaison, d'un ensemble de blocage à came et 25 d'un ensemble de blocage à cliquet, dans une position relative initiale entre les corps interne et externe. Les figures 4A, 4B, et 4C sont des vues schématiques respectivement de l'ensemble d'éléments de liaison, de l'ensemble de blocage à came et de l'ensemble de blocage à cliquet, lors d'une rotation relative entre les corps 30 interne et externe. 6 Les figures 5A, 5B, et 5C sont des vues schématiques respectivement de l'ensemble d'éléments de liaison, de l'ensemble de blocage à came et de l'ensemble de blocage à cliquet, dans une position relative terminale entre les corps interne et externe. 5 La figure 6 montre schématiquement un angle non nul entre les extrémités libres d'un cliquet et d'une lame d'arrêt élastique coopérants. La pièce 1 permettant d'illustrer l'invention et représentée dans un mode de réalisation particulier sur la figure 1, est une pièce de liaison pivot (ci-après ( entre le corps interne 2 et le corps externe 3, une rotation de l'un part rapport à l'autre autour de l'axe de référence X-X, cette rotation pouvant être obtenue : - par une action (de rotation) générée (par tout moyen usuel) sur le 5 corps interne 2 de sorte que ce corps interne 2 tourne autour de l'axe de référence X-X alors que le corps externe 3 reste immobile, comme dans l'exemple des figures 4A, 4B et 4C (flèche F) ; ou - par une action (de rotation) générée (par tout moyen usuel) sur le corps externe 3 de sorte que ce corps externe 3 tourne autour de l'axe 10 de référence X-X alors que le corps interne 2 reste immobile ; ou - par des actions de rotation générées simultanément sur les deux corps interne 2 et externe 3; - par « position relative » entre le corps interne 2 et le corps externe 3, une position angulaire donnée entre ces deux corps interne 2 et externe 3, l'un par 15 rapport à l'autre, autour de l'axe de référence X-X, comme précisé ci-dessous. Par ailleurs, la pièce 1 comporte également un ensemble de blocage 5 à came. Cet ensemble de blocage 5 comporte au moins une paire 6, mais de préférence une pluralité de paires 6 formées, chacune, d'une came 7 et d'une butée 8 coopérantes, comme représenté notamment sur les figures 4B et 5B. 20 L'un de ces deux éléments (came 7 ou butée 8) fait partie du corps interne 2 et l'autre de ces deux éléments (came 7 ou butée 8) fait partie du corps externe 3. Dans le mode de réalisation préféré, représenté sur les figures, pour chaque paire 6, la came 7 fait partie du corps interne 2 et la butée 8 fait partie 25 du corps externe 3. Dans une variante de réalisation non représentée, la came 7 peut faire partie du corps externe 3 et la butée 8 peut faire partie du corps interne 2. Cet ensemble de blocage 5 est apte à bloquer la rotation relative entre lesdits corps interne 2 et externe 3 rapport à un premier sens de rotation du 30 corps interne 2 par rapport au corps externe 3, illustré par la flèche B1 sur les figures 4B et 5B. L'ensemble de blocage 5 est configuré pour que ce blocage 9 soit obtenu pour une position relative dite de blocage P2 entre lesdits corps interne 2 et externe 3. En outre, la pièce 1 comporte également un second ensemble de blocage 9 à cliquet. Cet ensemble de blocage 9 comporte, comme représenté 5 sur la figure 1, au moins une paire 10 mais de, préférence une pluralité de paires 10 formées, chacune, d'un cliquet 11 et d'une lame d'arrêt élastique 12 coopérants. Pour chaque paire 10, l'un des éléments (cliquet 11 ou lame d'arrêt élastique 12) fait partie du corps interne 2 et l'autre de ces éléments (cliquet 11 ou lame d'arrêt élastique 12) fait partie du corps externe 3. 10 Dans le mode de réalisation préféré, représenté sur les figures, pour chaque paire 10, le cliquet 11 fait partie du corps interne 2 et la lame d'arrêt élastique 12 fait partie du corps externe 3. Dans une variante de réalisation non représentée, le cliquet 11 peut faire partie du corps externe 3 et la lame d'arrêt élastique 12 peut faire partie du corps interne 2. 15 Cet ensemble de blocage 9 est apte à bloquer la rotation relative entre les corps interne 2 et externe 3 par rapport à un second sens de rotation (du corps interne 2 par rapport au corps externe 3). Ce second sens de rotation qui est opposé audit premier sens de rotation Bl, est illustré par des flèches B2 sur les figures 4C et 5C. L'ensemble de blocage 9 est configuré pour que 20 ce blocage soit obtenu également lorsque les corps interne 2 et externe 3 se trouvent dans une position relative correspondant à la position de blocage P2. Ainsi, la pièce de liaison 1 est configurée pour pouvoir se trouver dans l'un de deux états : - un état initial, dans lequel les deux corps interne 2 et externe 3 présentent la 25 position (relative) de fixation P1 représentée sur les figures 3A, 3B et 3C, qui est maintenue par les éléments de liaison 4 ; et - un état terminal ultérieur, dans lequel les deux corps interne 2 et externe 3 présentent la position (relative) de blocage P2 (représentée sur les figures 5A, 5B et 5C), qui est obtenue suite à une rotation relative entre les corps interne 30 2 et externe 3 de la position de fixation P1 à la position de blocage P2 après 10 la rupture des éléments de liaison 4 et qui est maintenue par les ensembles de blocage 5 et 9, chacun empêchant la rotation dans un sens B1, B2. Plus précisément, à titre d'illustration : - dans la position (relative) initiale P1 entre le corps interne 2 et le corps 5 externe 3, un trait de référence R1 donné du corps interne 2 se trouve angulairement au niveau d'un trait de référence R2 donné du corps interne 3, c'est-à-dire que les deux traits de référence R1 et R2 sont alignés rad ialement, comme illustré sur la figure 3G; - en revanche, dans la position (relative) terminale P2, les corps interne 2 et 10 externe 3 ont tourné l'un par rapport à l'autre de sorte que les traits de référence R1 et R2 forment un angle [3 (non nul) par rapport au centre 0 (où passe l'axe de référence X-X), comme illustré sur la figure 5C. La pièce de liaison 1, initialement dans l'état initial (position de fixation P1), peut ainsi être amenée (de façon irréversible) dans l'état terminal 15 (position de blocage P2) qui est définitif, un retour dans l'état initial n'étant plus possible à partir de l'état terminal. La pièce 1 est donc configurée pour permettre un seul et unique déplacement de la position initiale P1 à la position terminale P2. Bien entendu, les ensembles de blocage 5 et 9 sont configurés par un 20 nombre et un positionnement adéquat des paires 6 et 10 pour que les deux blocages (selon B1 et B2) aient lieu simultanément pour la même position relative (de blocage). Dans l'exemple représenté sur les figures 1 et 2, le corps externe 2 est globalement cylindrique et le corps externe 3 correspond à une enveloppe 25 globalement cylindrique entourant le corps interne 2. L'axe de référence X-X est l'axe longitudinal commun de ce cylindre et de cette enveloppe cylindrique. Dans une variante de réalisation (non représentée), le corps interne 2, au lieu d'être globalement cylindrique, peut comporter uniquement des 30 tronçons longitudinaux cylindriques au niveau desquels sont agencées les paires 6 et les paires 10, ces tronçons cylindriques étant liés entre eux de 11 manière quelconque, par exemple par des tronçons longitudinaux non cylindriques, ou cylindriques mais à plus faible diamètre. Par ailleurs, l'ensemble de blocage 5 comprend, de plus, comme représenté sur la figure 1, associé à chaque came 7, un guide 13. Chaque 5 guide 13 est configuré pour guider la came 7 associée en rotation, c'est-à-dire pour éviter un déplacement longitudinal (illustré par une double flèche L) du corps interne 2 par rapport au corps externe 3. La came 7 fait partie de l'un desdits corps interne 2 et externe 3, de préférence du corps interne 2, et le guide 13 fait partie de l'autre desdits corps interne 2 et externe 3. 10 De préférence, chaque guide 13 comprend un évidement pratiqué dans la face interne du corps externe 3, qui présente une longueur (parallèlement à l'axe X-X) et une épaisseur (radialement à l'axe X-X) légèrement supérieures aux dimensions correspondantes de la came 7 associée, pour permettre le passage de la came 7 dans l'évidement tout en 15 empêchant un déplacement longitudinal. Par ailleurs, chaque came 7 est agencée selon un arc de cercle autour d'une partie périphérique du corps interne 2, dont elle fait partie, et elle présente une épaisseur radiale croissante le long de l'arc de cercle dans le sens illustré par une flèche C sur la figure 1. 20 Par ailleurs, dans un mode de réalisation préféré, chaque lame d'arrêt élastique (flexible) 12 de l'ensemble de blocage 10 est une excroissance en arc de cercle. Cette excroissance en arc de cercle est liée par une première extrémité 12A à une face radialement interne du corps externe 3 et présente une seconde extrémité 12B qui est libre, comme représenté notamment sur 25 les figures 3C et 5C. L'extrémité libre 12B est destinée à venir en contact, au moins partiellement, d'une extrémité libre 11A du cliquet 11 coopérant lors d'une mise en contact des deux extrémités libres 11A et 12B, comme représenté sur les figures 5C et 6. De préférence, le bord transversal de l'extrémité libre 12B de la lame 30 d'arrêt élastique 12 présente un angle a non nul par rapport au bord transversal de l'extrémité libre 11A du cliquet 11 coopérant, comme 12 représenté sur la figure 6. Cet angle a est aigu vers l'axe de référence X-X. Il permet de faciliter le blocage. Bien que la pièce 1 puisse remplir ses fonctions avec une seule paire 6 et une seule paire 10, la pièce 1 comprend, de préférence, une pluralité de 5 paires 6 et 10 réparties uniformément (d'un point de vue angulaire) autour de l'axe de référence X-X. Dans un mode de réalisation préféré, permettant de bénéficier d'une bonne stabilité en rotation : - l'ensemble de blocage 5 comporte trois paires 6 de came et butée 10 coopérantes ; et - l'ensemble de blocage 9 comporte trois paires 10 de cliquet et de lame d'arrêt élastique coopérants. Toutefois, en fonction notamment de l'angle 13 envisagé de rotation relative entre les corps interne 2 et externe 3 pour passer de la position initiale 15 P1 à la position terminale P2, on peut prévoir un nombre différent de paires 6 et 10, et notamment un nombre supérieur à trois si l'angle de rotation 13 est réduit. Par ailleurs, dans un mode de réalisation préféré, les éléments de liaison 4 sont agencés radialement par rapport à l'axe de référence X-X et 20 sont répartis uniformément autour de cet axe de référence X-X. Dans le mode de réalisation préféré, représenté sur la figure 1, la pièce 1 comprend : - deux ensembles de blocage 9 (avec trois paires 10) agencés, respectivement, longitudinalement vers chaque extrémité longitudinale Al et 25 A2 (c'est-à-dire selon l'axe de référence X-X) de la pièce 1; - un seul ensemble de blocage 5 (avec trois paires 6) agencé longitudinalement sensiblement au milieu de la pièce 1; et - deux ensembles d'éléments de liaison 4 agencés, respectivement, longitudinalement vers chaque extrémité longitudinale Al et A2, à chaque fois 30 entre un ensemble de blocage 9 et l'ensemble de blocage 5. 13 La pièce 1, telle que décrite ci-dessus, est apte à mettre en oeuvre, à la fois, les fonctions principales suivantes : - assurer la liaison mécanique dans la position initiale (de fixation) P1, à l'aide des éléments de liaison 4; 5 - maîtriser le déplacement de la position initiale P1 jusqu'à la position terminale P2, à l'aide notamment des cames 7 et des guides 13 associés ; et - assurer le blocage dans la position terminale P2, à l'aide des ensembles de blocage 5 et 9. Cette pièce 1 est de type monobloc. Ainsi, il n'est pas nécessaire de 10 réaliser un assemblage de composants mécaniques. De plus, la durée de contrôle de la pièce 1 est réduite. Cette pièce 1 monobloc est fabriquée, de préférence, par un procédé usuel de fabrication de type additif (ou ALM pour (