Brevet FR3087423A1 — publié le 20200424

SYSTEME DE COUPLAGE/DECOUPLAGE DE BOITIERS D'ACCESSOIRES DOMAINE [1] La présente invention concerne un système de couplage/découplage d'un boitier d'accessoires d'un moteur d'avion à un boitier d'accessoires d'un avion. CONTEXTE [2] La figure 1 est un schéma fonctionnel d'une chaine mécanique 10 d'entrainement d'un boitier d'accessoires 12 d'un avion au moyen d'un moteur 14 de l'avion. Comme cela est connu, un tel système comprend ainsi un moteur 14 dont un arbre entraine en rotation les équipements d'un boitier d'accessoires 16 nécessaires au fonctionnement du moteur 14. Ce boitier d'accessoires 16 du moteur 14 est relié à un premier arbre 18 de transmission de puissance pouvant être couplé ou découplé en rotation d'un second arbre 20 relié en entrée au boitier d'accessoires 12 de l'avion. Lorsque le boitier d'accessoires 12 de l'avion est en position découplée du moteur 14 de l'avion, il peut ainsi être mis en fonctionnement par l'intermédiaire d'un moteur auxiliaire de puissance. [3] La nécessité de pouvoir réaliser un couplage ou un découplage s'explique de la manière suivante. En premier lieu, le couplage est nécessaire pour pouvoir démarrer le moteur puisque le démarreur est relié au boitier d'accessoires de l'avion. Le découplage est quant à lui nécessaire pour des opérations de maintenance du boitier d'accessoires de l'avion puisque l'on peut faire tourner le boitier d'accessoires 12 de l'avion avec le moteur 14 éteint et ainsi contrôler ses paramètres de fonctionnement. Il s'agit ici d'une opération relativement courante puisqu'elle intervient environ tous les dix vols. Egalement, un découplage est nécessaire en cas de panne du moteur en vol, le boitier d'accessoires 12 de l'avion peut continuer à assurer 2 ses fonctions par l'intermédiaire du démarreur couplé alimenté par le moteur auxiliaire de puissance. Heureusement, cet évènement est rare et peut potentiellement se présenter une fois tous les mille vols. [004] Pour résumé, lorsque l'arbre de transmission de puissance 18 ou 5 premier arbre est couplé au second arbre ou arbre d'entrée du boitier d'accessoires 12 de l'avion, la puissance du démarreur peut être transmise à l'avion au démarrage et en vol le moteur peut transmettre de la puissance au boitier d'accessoires 12 de l'avion. En l'absence de couplage du premier arbre 18 et du second arbre, il n'y aucune transmission de puissance. 10 [005] Dans un système connu, il a été proposé de réaliser le couplage et le découplage au moyen d'un mécanisme dont la puissance est fournie par un circuit hydraulique provenant d'un groupe de lubrification dont le fonctionnement est assuré par le boitier d'accessoires 12 de l'avion. Ce type de fonctionnement impose une liaison fluidique de fourniture de puissance 15 provenant du boitier d'accessoires 12 de l'avion, ce qui peut poser des difficultés en cas de défaillance du groupe de lubrification. [006] L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, efficace et économique à ce problème. RESUME DE L'INVENTION 20 [007] Le présent document concerne un système de couplage d'un boitier d'accessoires du moteur d'un avion à un boitier d'accessoires de l'avion, comprenant un premier arbre destiné à être relié au boitier d'accessoires du moteur et autour duquel est monté à coulissement un coulisseau portant des premiers moyens de couplage aptes à coopérer avec des seconds moyens 25 de couplage portés par un second arbre destiné à être relié au boitier d'accessoires de l'avion de manière à coupler le premier et le second arbre en rotation, dans lequel il comprend en outre des moyens électriques de déplacement du coulisseau le long de l'axe du premier arbre entre une première position dans laquelle les premiers moyens de couplage ne sont 3 pas accouplés aux seconds moyens de couplage et une seconde position dans laquelle les premiers moyens de couplage sont accouplés aux seconds moyens de couplage. [8] Ainsi, le boitier d'accessoires de l'avion et le boitier d'accessoires du 5 moteur de l'avion peuvent être couplés et découplés l'un de l'autre indépendamment de toute fourniture de puissance en provenance du boitier d'accessoires de l'avion ou bien du boitier d'accessoires du moteur. Les moyens électriques de déplacement seront reliés au circuit électrique de l'avion et pourront être actionnés depuis un poste de pilotage de l'avion. Ces 10 moyens électriques seront dimensionnés en termes de puissance de manière à permettre un découplage des premier et second arbres alors que ceux-ci sont en prise l'un avec l'autre. [9] Les moyens électriques sont également dimensionnés pour permettre le recouplage à l'arrêt. 15 [010] Egalement, les premiers moyens de couplage peuvent comprendre des premiers crabots portés par une extrémité du coulisseau et aptes à coopérer avec des seconds crabots des seconds moyens de couplage du second arbre. Les seconds moyens de crabotage peuvent être agencés à une extrémité du second arbre. Pour limiter un découplage des premiers et 20 seconds crabots, il peut être prévu que ceux-ci comprennent des faces en contact assurant une prise constante via un angle de contact introduisant un effort axial dans le sens de la prise. Ainsi, un découplage en vol a lieu en cas de panne du moteur. Dès lors, il y a inversion du couple transmis (le moteur ne transmet plus de couple vers le boitier) entre les moyens de crabotage, 25 ce qui permet d'inverser les efforts sur les formes anti dégagements et ainsi permettre le désengagement. [011] En revanche, la présence de forme complémentaires anti désengagement sur les crabots permet de rendre difficile le désengagement des crabots entre eux si le moteur fonctionne toujours et transmet du couple. Les efforts de l'actionneur électrique doivent vaincre ceux des formes assurant le désengagement qui peuvent être très élevées. 4 [12] Le coulisseau peut être couplé en rotation au premier arbre au moyen de cannelures du premier arbre et de cannelures du coulisseau. [13] Le premier arbre peut comprendre une portée cylindrique centrée à l'intérieur du second arbre. Ce centrage permet de faciliter la mise en prise 5 des premiers et seconds moyens de couplage en assurant une coaxialité entre l'axe du premier arbre et l'axe du second arbre. Le centrage peut être réalisé au moyens de surface cylindriques correspondantes de la portée cylindrique et du second arbre. [14] Dans une réalisation de l'invention, les moyens électriques de 10 déplacement comprennent un actionneur électrique, tels qu'un vérin électrique ou un moteur électrique, relié à une tige sensiblement parallèle à l'axe du premier arbre et reliée à un doigt solidaire en translation le long dudit axe du coulisseau. [15] Dans une variante, une extrémité du doigt peut être reliée fixement à 15 une bague annulaire externe d'un palier de roulement, la bague annulaire interne pouvant être solidaire du coulisseau. [16] Dans une autre variante, une extrémité du doigt peut être engagée à glissement circonférentielle dans une fente circonférentielle du coulisseau. [17] Des moyens de verrouillage passifs du coulisseau dans sa seconde 20 position peuvent être prévus pour éviter un désengagement des premiers et seconds moyens de couplage en l'absence d'apport d'énergie. [18] La tige étant solidaire en translation du doigt, lesdits moyens de verrouillage passifs peuvent comprendre un organe de verrouillage contraint élastiquement sur la tige et apte à venir s'engager dans un logement de la 25 surface externe de la tige dans la seconde position du coulisseau. [19] II peut être prévu des moyens aptes à désengager l'organe de verrouillage du logement de la tige. Ces moyens peuvent comprendre un électroaimant, par exemple. [20] Des moyens de rappel du coulisseau dans sa première position 30 peuvent être prévus. Dans ce cas, ces moyens de rappel peuvent 5 comprendre un ressort entourant la tige et contraint élastiquement entre une butée axiale de l'arbre et un palier de guidage à translation de la tige. [21] La tige peut être montée rotative dans un écrou solidaire du doigt. Le doigt peut alors être soit relié à une bague externe d'un palier ou être monté 5 à glissement circonférentielle dans une fente circonférentielle du coulisseau, comme expliqué précédemment. [22] L'invention concerne également un ensemble comprenant un système selon l'une des revendications précédentes et un boîtier d'accessoires d'un moteur relié au premier arbre et un boîtier d'accessoires d'un avion relié au 10 second arbre. [23] L'invention concerne encore un avion comprenant un système tel que décrit ci-dessus et au moins un moteur à réaction dont un rotor de compresseur est relié au premier arbre. [24] L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques 15 et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES - La figure 1 déjà décrite précédemment est un schéma fonctionnel d'une chaine mécanique d'entrainement d'un boitier d'accessoires d'un avion 20 au moyen d'un moteur de l'avion ; - La figure 2 est une vue schématique en coupe d'un premier mode de réalisation d'un système selon l'invention ; - La figure 3 est une vue schématique en coupe d'un deuxième mode de réalisation d'un système selon l'invention ; 25 - La figure 4 est une vue schématique en coupe d'un troisième mode de réalisation d'un système selon l'invention. 6 DESCRIPTION DETAILLEE [25] On se réfère maintenant aux figures 2, 3 et 4 qui représentent trois réalisations d'un système 22a, 22b, 22c selon l'invention. La première réalisation du système 22a de la figure 2 comprendra les références avec la 5 lettre a, la seconde réalisation du système 22b de la figure 3 comprendra les références avec la lettre b et la troisième réalisation du système 22c de la figure 4 comprendra les références avec la lettre c. [26] Le système 22a, 22b, 22c comprend ainsi un premier arbre 24a, 24b, 24c relié à un boitier d'accessoires 16 du moteur 14 de l'avion et un second 10 arbre 26a, 26b, 26c coaxial au premier arbre 24a, 24b, 24c et relié au boitier d'accessoires 12 de l'avion. Un coulisseau 28a, 28b, 28c est monté autour du premier arbre 24a, 24b, 24c et rendu solidaire en rotation de celui-ci au moyen de cannelures axiales 30a, 30b, 30c formées sur la surface périphérique externe du premier arbre 24a, 24b, 24c et coopérant avec des 15 cannelures axiales 32b, 32c de la surface interne du coulisseau 28a, 28b, 28c. Ces cannelures 30a, 30b, 30c, 32b, 32c interdisent toute rotation du coulisseau 28a, 28b, 28c relativement au premier arbre 24a, 24b, 24c mais autorisent un coulissement axial, c'est-à-dire selon l'axe 34a, 34b, 34c du premier arbre 24a, 24b, 24c. Le coulisseau 28a, 28b, 28c comprend des 20 premiers moyens de couplage formés à une extrémité axiale agencée en vis-à-vis axiale d'une extrémité du second arbre 26a, 26b, 26c qui porte des seconds moyens de couplage. Les premiers et seconds moyens de couplage sont prévus pour s'accoupler lorsque le coulisseau 28a, 28b, 28c se déplace d'une première position à une seconde position comme va apparaitre 25 clairement dans la suite de la description. Les premiers moyens de couplage comprennent des premiers moyens de crabotage 36a, 36b, 36c et les seconds moyens de couplage comprennent des seconds moyens de crabotage 38a, 38b, 38c. [27] Afin d'assurer une coaxialité entre le premier arbre 24a, 24b, 24c et le 30 second arbre 26a, 26b, 26c, le premier arbre 24a, 24b, 24c comprend une 7 portée cylindrique 40a, 40b, 40c engagée à l'intérieur du second arbre 26a, 26b, 26c et centrée à l'intérieur du second arbre 26a, 26b, 26c qui est creux. Plus particulièrement, le second arbre 26a, 26b, 26c comprend une surface cylindrique interne 41a, 41b, 41c sur laquelle est centrée la portée cylindrique 5 40a, 40b, 40c. Encore plus spécifiquement la portée cylindrique 40a, 40b, 40c comprend une surface cylindrique externe 43a, 43b, 43c centrée sur la surface cylindrique interne du second arbre. [28] Afin de déplacer axialement le coulisseau 28a, 28b, 28c, il est prévu des moyens électriques de déplacement du coulisseau 28a, 28b, 28c. 10 L'utilisation de moyens électriques au lieu d'une puissance hydraulique qui pourrait être fournie par l'un des boitiers d'accessoires rend le système autonome. [29] L'actionneur électrique 42a, 42b, 42c comprend une tige 44a, 44b, 44c parallèle à l'axe 34a, 34b, 34c du premier arbre 24a, 24b, 24c et qui est 15 mobile en translation selon l'axe 34a, 34b, 34c et peut transmettre son mouvement au coulisseau 28a, 28b, 28c comme c'est le cas dans les réalisations des figures 2 et 3. Dans une autre réalisation, la tige 44a, 44b, 44c est mobile en rotation et peu et un mécanisme est prévu pour convertir le mouvement de rotation de la tige 44a, 44b, 44c en un déplacement axial 20 du coulisseau 28a, 28b, 28c. [30] Dans les première et deuxième réalisations, la tige 44a, 44b est reliée fixement à un doigt 46a, 46b sensiblement perpendiculaire à l'axe 24a, 24b, 34c. [31] Dans la première réalisation, la tige 44a est formée pour partie par la 25 tige d'un vérin électrique 48a et est donc relié à une extrémité radialement externe du doigt 46a ou fourchette. L'extrémité radialement interne du doigt 46a est fixée à une bague externe 50a d'un palier 52a de roulement à billes dont la bague interne 54a est fixée au coulisseau 28a. En fonctionnement, le premier l'arbre 24a est ainsi guidé en rotation par le palier 52a de roulement, 30 ce qui n'est pas le cas dans les réalisations des figures 3 et 4. 8 [32] En fonctionnement, le déplacement axial de la tige 44a du vérin 48a permet le déplacement axial du coulisseau 28a entre une première position dans laquelle les premiers moyens de crabotage 36a ne sont pas accouplés aux seconds moyens 38a de crabotage et une seconde position dans 5 laquelle les premiers moyens 36a de crabotage sont accouplés aux seconds moyens 38a de crabotage. [33] Dans la seconde réalisation, la tige 44b peut n'être reliée à aucun actionneur, ce qui impose une intervention manuelle pour réarmer le système. Dans une variante, la tige peut être reliée à un vérin électrique qui 10 n'a pour vocation que de permettre un réarmement du système. La tige 44b comprend un logement 56b ou renfoncement formé sur sa périphérie externe dans lequel un organe 58b sensiblement perpendiculaire à la tige 44b est apte à venir s'insérer lorsque le coulisseau est dans sa seconde position, bloquant ainsi le déplacement du coulisseau 28b dans sa seconde position. 15 Par ailleurs, des moyens de déverrouillage de l'organe 58b sont prévus et peuvent comprendre un électroaimant 60b apte à retirer l'organe 58b du logement 56b de la tige 44b afin d'autoriser un déplacement de la tige 44b dans sa première position dans laquelle le premier arbre 24b n'est plus en prise avec le second arbre 26b. L'extrémité libre de la tige 44b est guidée en 20 translation dans un palier 62b fixe. Des moyens élastiques 64b sont intercalés entre une butée axiale de la tige 44b et le palier 62b. Cette butée est plus particulièrement formée par le doigt 46b ou fourchette. Ces moyens élastiques 64b sont conformés de manière à exercer une force de rappel de la tige 44b dans sa position. Ces moyens de rappel 64b comprennent ici un 25 ressort hélicoïdal. [34] A la différence de la première réalisation, l'extrémité radialement interne du doigt 46b est engagée à glissement circonférentielle dans une fente 66b ou gorge circonférentielle du coulisseau 28b. L'ajustement de l'extrémité interne du doigt 46b dans la fente 66b est prévu pour assurer un 30 glissement sans jeu axial ou alors avec un jeu faible. 9 [35] Le fonctionnement de cette seconde réalisation est le suivant. L'actionneur électrique permet le déplacement de la tige 44b dans sa seconde position dans laquelle les premiers moyens 36b de crabotage viennent en prise avec les seconds moyens 28b de crabotage autorisant 5 ainsi un accouplement en rotation du premier arbre 24b avec le second arbre 26b. Dans cette seconde position du coulisseau 28b, l'organe 58b est engagé dans le logement 56b de la tige 44bet assure un maintien du coulisseau 28b dans sa seconde position. L'actionnement de l'électroaimant 60b permet de retirer l'organe 58b du logement 56b et les moyens de rappel 10 64b permettent un déplacement du coulisseau 28b dans sa première position. [36] Dans la troisième réalisation représentée en figure 4, on observe que le coulisseau 28c est identique à celui décrit en référence à la figure 3. Cette réalisation diffère des deux réalisations précédentes en ce que le doigt 46c 15 ou fourchette n'est pas relié fixement à la tige 44c. En effet, le doigt 46c est ici relié à son extrémité radialement externe à un écrou 68c dans lequel est montée vissée une partie filetée 70c de la tige 44c laquelle est reliée à un moteur électrique apte à faire tourner la tige 44c de manière à permettre un déplacement du coulisseau 28c entre sa première position et sa seconde 20 position. [37] Dans les réalisations précitées utilisant un vérin, on peut prévoir que la tige de vérin ne travaille que dans le sens de l'accouplement des premiers moyens de crabotage avec les seconds moyens de crabotage. Ainsi, REVENDICATIONS1. Système (22a, 22b, 22c) de couplage d'un boitier d'accessoires (16) du moteur (14) d'un avion à un boitier d'accessoires (12) de l'avion, comprenant un premier arbre (24a, 24b, 24c) destiné à être relié au boitier d'accessoires du moteur et autour duquel est monté à coulissement un coulisseau (28a, 28b, 28c) portant des premiers moyens de couplage (36a) aptes à coopérer avec des seconds moyens de couplage (38a) portés par un second arbre (26a, 26b, 26c) destiné à être relié au boitier d'accessoires (14) de l'avion de manière à coupler le premier arbre (24a, 24b, 24c) et le second arbre (26a, 26b, 26c) en rotation, dans lequel il comprend en outre des moyens électriques (42a, 42c) de déplacement du coulisseau (28a, 28b, 28c) le long de l'axe (34a, 34b, 34c) du premier arbre (24a, 24b, 24c) entre une première position dans laquelle les premiers moyens de couplage (36a, 36b, 36c) ne sont pas accouplés aux seconds moyens de couplage (38a, 38b, 38c) et une seconde position dans laquelle les premiers moyens (36a, 36b, 36c) de couplage sont accouplés aux seconds moyens de couplage (38a, 38b, 38c). 2. Système selon la revendication 1, dans lequel les premiers moyens de couplage comprennent des premiers crabots (36a, 36b, 36c) portés par une extrémité du coulisseau (28a, 28b, 28c) et aptes à coopérer avec des seconds crabots (38a, 38b, 38c) des seconds moyens de couplage du second arbre (26a, 26b, 26c). 3. Système selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le premier arbre comprend une portée cylindrique (40a, 40b, 40c) centrée à l'intérieur du second arbre (26a, 26b, 26c). 4. Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les moyens électriques de déplacement comprennent un actionneur électrique relié à une tige (44a, 44b, 44c) sensiblement parallèle à l'axe (34a, 34b, 34c) du premier arbre (24a, 24b, 24c) et reliée à un doigt (46a, 46b, 46c) solidaire du coulisseau (28a, 28b, 28c) en translation le long dudit axe (34a, 34b, 34c) du premier arbre (24a, 24b, 24c). 11 5. Système selon la revendication 4, dans lequel une extrémité du doigt (46a) est reliée fixement à une bague annulaire externe (50a) d'un palier (52a) de roulement, la bague annulaire interne (54a) étant solidaire du coulisseau (28a). 5 6. Système selon la revendication 4, dans lequel une extrémité du doigt (46b, 46c) est engagée à glissement circonférentielle dans une fente (66b, 66c) circonférentielle du coulisseau (28b, 28c). 7. Système selon l'une des revendications précédentes, comprenant des moyens de verrouillage passifs du coulisseau (28a, 28b, 28c) dans sa 10 seconde position. 8. Système selon les revendications 4 et 7, dans lequel la tige (44b) étant solidaire en translation du doigt (46b), lesdits moyens de verrouillage passifs comprennent un organe (58b) de verrouillage contraint élastiquement sur la tige (44b) et apte à venir s'engager dans un logement (56b) de la surface 15 externe de la tige (44b) dans la seconde position du coulisseau (44b). 9. Système selon la revendication 8, comprenant des moyens (60b) aptes à désengager l'organe (58b) de verrouillage du logement de la tige (44b). 10. Système selon l'une des revendications précédentes, comprenant des moyens de rappel du coulisseau (28b) dans sa première position. 20 11. Système selon la revendication 4 et la revendication 10, dans lequel lesdits moyens de rappel comprennent un ressort (64b) entourant la tige (44b) et contraint élastiquement entre une butée axiale de l'arbre et un palier de guidage à translation de la tige (44b). 12. Système selon l'une des revendications précédentes et la revendication 25 4, dans lequel la tige (44c) est montée rotative dans un écrou (68c) solidaire du doigt (46c). 13. Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le coulisseau (28a, 28b, 28c) est couplé en rotation au premier arbre au moyen de cannelures du premier arbre (24a, 24b, 24c) et de cannelures du 30 coulisseau (28a, 28b, 28c). 12 14. Ensemble comprenant un système selon l'une des revendications précédentes et un boîtier d'accessoires d'un moteur relié au premier arbre (24a, 24b, 24c) et un boîtier d'accessoires d'un avion relié au second arbre. 5