Brevet FR3080880A1 — publié le 20191108

L'invention concerne un dispositif de verrouillage à verrou rotatif à commande impulsionnelle pour bloquer deux éléments en mouvement l'un par rapport à l'autre. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION En aéronautique, et en particulier dans le domaine des trains d'atterrissage, de nombreux éléments mobiles relativement l'un à l'autre doivent pouvoir être verrouillés en position. Par exemple, on peut vouloir verrouiller la tige d'un vérin sur son cylindre en position détendue ou rétractée, ou encore verrouiller un pignon monté fou sur un arbre pour permettre une transmission de couple. On a proposé dans le document FR2952414 un dispositif de verrouillage à griffes d'une tige coulissante dans un corps de vérin, dans lequel un manchon verrouilleur est monté rotatif sur le corps du vérin pour présenter une position angulaire verrouilleuse empêchant les griffes de s'écarter, et une position angulaire libératrice autorisant l'écartement des griffes. On a par ailleurs proposé dans le document FR2829206 d'équiper un frein de roue d'aéronef d'un dispositif de blocage de sécurité sous la forme d'un frein à friction à munis de moyens d'actionnement à commande impulsionnelle servant à provoquer le passage du dispositif de blocage de sécurité de l'état de verrouillage à l'état de libération, qui sont stables. Les deux états correspondent à deux positions axiales stables d'un sélecteur faisant partie d'un mécanisme connu sous le nom de « click-pen », puisqu'on le retrouve couramment dans des stylos à pointe rétractable. Dans l'une des positions axiales du sélecteur, les organes de friction du dispositif de blocage sont en contact et bloquent donc le frein, et dans l'autre des positions axiales du 2 sélecteur, les organes de friction du dispositif de blocage sont éloignées et libèrent donc le frein. Ces positions axiales stables correspondent à des positions angulaires successives du sélecteur qui est également 5 mobile en rotation par coopération de surfaces de cames inclinées, ledit sélecteur étant pivoté de l'une vers l'autre des positions par les moyens d'actionnement impulsionnels qui imposent un déplacement axial du sélecteur à l'encontre d'un organe ressort, le 10 déplacement axial du sélecteur provoquant sa rotation. OBJET DE L'INVENTION L'invention vise à proposer un dispositif de verrouillage à commande impulsionnelle pour bloquer deux éléments en mouvement l'un par rapport à l'autre, de 15 constitution très simple. PRESENTATION DE L'INVENTION En vue de la réalisation de ce but, on propose un dispositif de verrouillage pour immobiliser entre eux deux éléments montés mobiles relativement l'un à l'autre, 20 le dispositif de verrouillage comportant un verrou monté rotatif relativement à l'un des éléments pour présenter des positions angulaires successives de verrouillage et de libération dans lesquelles, alternativement, le verrou immobilise les deux éléments et libère les deux éléments, 25 le verrou étant lié en rotation à un sélecteur d'un mécanisme d'indexation angulaire actionné par un actionneur à commande impulsionnelle qui pousse le sélecteur à l'encontre d'un organe ressort pour en provoquer sa rotation à chaque impulsion et ainsi faire 30 passer le verrou d'une position angulaire à l'autre. Contrairement à l'utilisation qui en est faite dans le document FR2829206, on n'exploite pas ici les positions axiales du sélecteur, mais ses positions angulaires, pour faire tourner le verrou rotatif du 35 dispositif de l'invention. La rotation du sélecteur 3 provoque la rotation du verrou, qui se retrouve alternativement dans la position de verrouillage ou dans la position de libération. La commande impulsionnelle peut se résumer à un 5 simple électro-aimant, très fiable et simple à implémenter, dont la fonction est de déplacer le sélecteur axialement à l'encontre de l'organe ressort. On prévoira entre le verrou et le sélecteur toute liaison rotative laissant libre un déplacement axial entre ces 10 deux éléments. Le dispositif de l'invention est particulièrement adapté au verrouillage angulaire de deux éléments rotatifs coaxiaux comme un arbre (ou un entraîneur) et un pignon. Selon un mode de réalisation particulier de 15 l'invention, on prévoit sur l'arbre au moins un obstacle monté coulissant radialement entre une position escamotée dans laquelle le pignon peut tourner librement sur l'arbre, et une position en saillie dans laquelle l'obstacle bloque le pignon sur l'arbre, le verrou 20 rotatif comprenant une douille montée tournante dans l'arbre coaxialement à celui-ci en regard de l'obstacle et présentant des positions angulaires successives dont une position de libération dans laquelle l'obstacle se loge dans un creux de la douille pour être escamoté, et, 25 alternativement, une position de verrouillage dans laquelle l'obstacle est poussé par la douille pour être maintenue en saillie. De préférence, la douille porte des rouleaux disposés pour, dans la position de libération, laisser un 30 espace suffisant à l'obstacle pour qu'il s'escamote entre deux rouleaux, et dans la position de verrouillage, venir directement en regard de l'obstacle pour le maintenir en saillie. 4 De préférence alors, le sélecteur est monté à rotation sur l'arbre coaxialement à celui-ci, tout en étant lié en rotation à la douille. 5 DESCRIPTION DES FIGURES L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit d'un mode particulier de réalisation de l'invention, en référence aux figures des dessins annexés, parmi lesquelles : 10 la figure 1 est une vue schématique du bas d'un atterrisseur équipé d'un dispositif d'orientation comportant un verrou rotatif selon l'invention ; la figure 2 est une vue de dessus de l'atterrisseur de la figure 1 ; 15 la figure 3 est une vue en coupe de l'actionneur électromécanique d'orientation selon la ligne III-III de la figure 2 ; la figure 3A est une vue agrandie du détail A de la figure 3 ; 20 les figures 4 et 5 sont des vues en coupe selon la ligne IV-IV de la figure 3 au niveau du verrou rotatif, illustré respectivement en position de verrouillage et en position de libération ; la figure 6 est une vue éclatée du mécanisme 25 d'indexation angulaire et du verrou rotatif ; les figures 7, 8, 9 sont des vues en perspective de pièces du mécanisme d'indexation angulaire de la figure 6. 30 DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En référence aux figures, l'invention est illustrée ici en application à l'orientation des roues portées par la partie inférieure orientable d'un atterrisseur. Cependant, cette application n'est pas limitative et 5 d'autres applications sont envisageables. En référence aux figures 1 et 2, et conformément à un mode particulier de réalisation de l'invention, l'atterrisseur illustré comporte un caisson 1 dans lequel 5 un tube tournant 2 est monté pour tourner selon un axe longitudinal 21. Un amortisseur télescopique 3 s'étend intérieurement au tube tournant 2. La partie inférieure de l'amortisseur s'étend en saillie du: tube 2 et porte un essieu 4 recevant des roues 5. Un compas 6 s'étend entre 10 le tube tournant 2 et l'amortisseur 3 pour lier en rotation le tube tournant 2 et l'amortisseur 3, tout en permettant à l'aMortisseur de s'enfoncer librement dans le caisson 1 selon l'axe Zi. Le tube tournant 2 porte à son extrémité inférieure une roue dentée 7 (visible à la 15 figure 3) qui est logée dans un logement S db. caisson 1 et qui est rendue solidaire en rotation du tube tournant 2 par des cannelures 9. L'atterrisseur est équipé d'un dispositif d'orientation comportant un actionneur électromécanique 20 d'orientation 10 adapté à coopérer avec la roue dentée 7 pour faire tourner le tube 2, et donc les roues 5 par l'intermédiaire des compas 6. En référence à la figure 3, la roue dentée 7 est attaquée par un pignon de sortie 11 de l'actionneur 25 électromécanique 10 qui e:-.Ët monté pour tourner sur celui- cl selon un axe Z2 parallèle à l'axe Zl de l'atterrisseur sur un carter 100 de l'actionneur 10 au moyen de roulements 105,106. Le pignon 11 est sélectivement entraîné .en rotation par un arbre tu entraîneur 12 monté 30 tournant sur le carter 100 de l'actionneur 10 au moyen d'un roulement 102. La liaison sélective entre le pignon 6 11 et l'entraîneur 12, qui fait l'objet de l'invention, sera explicitée en détail plus loin. L'entraîneur 12 est solidaire de l'organe de sortie 13 d'un réducteur 14 du type « harmonic drive » illustré 5 notamment dans le document US2906143. L'organe de sortie 13 comporte une paroi circulaire en cloche déformable 18 portant sur sa face externe des dents qui coopèrent avec des dents en regard d'une couronne 17 solidaire du carter 100, en nombre légèrement plus important. La coopération 10 des dents de l'organe de sortie 13 et de la couronne 17 est assurée par déformation de la paroi circulaire 18 provoquée par un organe d'entrée 15 du réducteur (connu sous le nom de « wave generator »), forçant la coopération des dents en deux portions diamétralement 15 opposées. On remarquera que la couronne 17 forme ici une partie du carter de l'actionneur électromécanique d'orientation. L'organe d'entrée 15 du réducteur 14 est entraîné en rotation par un moteur électrique 20 comportant un stator 20 21 porté par une partie 103 du carter 100 solidarisée à la couronne 17, et un rotor 22 monté tournant sur la partie de carter 103 au moyen de roulements 104. Le rotor 22 comporte un arbre de sortie 24 cannelé engagé dans un orifice cannelé conforme de l'organe d'entrée 15 pour son 25 entraînement en rotation. Une rotation commandée du rotor 22 provoque la rotation du pignon 11 via le réducteur 14 et, partant provoque la rotation de la roue dentée 7 et donc une orientation des roues 5. On détaille maintenant, en référence aux figures 3A, 30 4,5,6, le coeur de l'invention, a savoir la liaison sélective entre l'entraîneur 12 et le pignon 11. 7 Le pignon 11 peut être verrouillé en rotation sur l'entraîneur 12 pour permettre son entraînement par le moteur 20, ou au contraire libéré en rotation, pour par exemple permettre la libre orientation des roues de 5 l'atterrisseur si le moteur 20 venait à se bloquer. Pour ce faire, et comme cela est plus visible aux figures 4 et 5, L'entraîneur 12 comporte des fentes radiales dans lesquelles sont logés des obstacles, en l'occurrence des couteaux 30 montés mobiles radialement sur l'entraîneur 10 12 entre une position en saillie illustrée à la figure 4 dans laquelle une extrémité pointue des couteaux 30 pénètre dans un réceptacle conforme du pignon 11 pour verrouiller en rotation le pignon 11 sur l'entraîneur 12, et une position escamotée illustrée à la figure 5 dans 15 lesquels les couteaux 30 ne dépassent pas de la paroi externe de l'entraîneur 12 et permettent la libre rotation du pignon 11 sur l'entraîneur 12. Les couteaux sont rappelés dans la position escamotée par un jonc élastique 34 visible à la figure 3A. 20 Un verrou rotatif 31, prenant ici la forme d'une douille 32 portant une pluralité de rouleaux 33 parallèles, est monté rotatif à l'intérieur de l'entraîneur 12 coaxialement à celui-ci pour présenter des positions angulaires successives, dont des positions 25 de verrouillage dans chacune desquelles certains des rouleaux 33 sont directement en regard des couteaux 30 pour les maintenir en saillie et les empêcher de s'escamoter comme illustré à la figure 4, et, alternativement, des positions de libération dans chacune 30 desquelles les rouleaux 33 sont décalés des couteaux 30 de sorte que ceux-ci peuvent s'escamoter dans un creux de 8 la douille entre deux rouleaux 33, comme illustré à la figure 5. Le verrou rotatif 31 est tourné d'une position à la suivante au moyen d'un mécanisme d'indexation angulaire 5 50 détaillé à la figure 6 comprenant les éléments suivants, tous centrés sur l'axe Z2: une bague 51, détaillée figure 7, rapportée sur l'extrémité inférieure de l'entraîneur 12. La bague 51 définit Un alésage 52 duquel s'étend en saillie interne 10 trois guides 53 parallèles terminés par des pentes 54 ; un sélecteur 55, détaillé à la figure 8, comportant une cloche 56 dont le bord terminal est découpé pour présenter des pentes successives 57. La cloche 56 est solidaire d'une tige qui Vient en service 15 se Loger dans un puits Central 35 de la douille 32 pour assurer le guidage axial et rotatif du sélecteur 55 selon l'axe Z2. En outre, le sélecteur 55 comporte un doigt 59 qui est reçu dans un orifice 36 de la base de la douille 32 pour solidariser le sélecteur 55 et la douille 32: en 20 rotation, tout en permettant un déplacement axial du sélecteur 55 un ressort de rappel 5.8 logé : dans le puits central 35 de la douille 32 pour repousser le sélecteur 55 vers la bague 51 de sorte que les pentes 57 du 25 sélecteur viennent en appui contre les pentes 54 des guides 53 de la bague 51; enfin un poussoir 60, détaillé figure 9, monté à l'extrémité d'un doigt 71 d'un électroaimant 70 disposé dans la partie inférieure du carter 100 pour être déplacé 30 axialement Selon l'axe Z2 en repoussant le sélecteur 55 à l'encontre du ressort 58. Le poussoir 60 comporte une 9 surface externe circulaire qui coopère avec l'alésage 52 de la bague 51 pour son guidage axial. Le poussoir 60 comporte trois encoches 62 pour recevoir les guides 53 de la bague 51 de sorte à lier en rotation le poussoir 60 et 5 la bague 51, tout en permettant le déplacement axial du poussoir 60. Le poussoir 60 comporte par ailleurs trois pentes 63 qui s'étendent en regard des pentes 57 du sélecteur 55. L'ensemble de l'électro-aimant 70, du mécanisme 10 d'indexation angulaire 50 et du verrou rotatif 32 forme le dispositif de verrouillage à commande impulsionnelle selon l'invention. Son fonctionnement est le suivant. Lorsque l'éléctro-aimant 70 n'est pas alimenté, le poussoir 60 est légèrement dégagé des pentes 57 du 15 sélecteur 55, qui reposent sur les extrémités des guides 54, définissant ainsi une position angulaire du sélecteur 55, et partant, une position angulaire du verrou rotatif 32 (par exemple la position de verrouillage). Pour faire passer le verrou rotatif 31 à son autre position (en 20 l'occurrence la position de libération), il suffit d'alimenter brièvement l'électro-aimant 70 pour que le doigt 71 pousse le poussoir 60 et donc le sélecteur 55 à l'encontre du ressort 58. Lorsque les pentes 57 du sélecteur sont entièrement dégagées des pentes 54 des 25 guides 53 de la bague 51, les pentes 57 du sélecteur glissent sur les pentes 63 du poussoir 60, provoquant la rotation du sélecteur 55. Lorsque l'électro-aimant 70 n'est plus alimenté, le doigt 71 se rétracte et le ressort 58 repousse le sélecteur 55 vers la bague 51 de 30 sorte que le sélecteur 55 vienne reposer contre les guides 53, les pointes des guides 53 venant se loger dans 10 les creux des pentes 57 du sélecteur 55, définissant ainsi une nouvelle position angulaire qui correspond à la position de libération du verrou rotatif 32. Le fonctionnement du mécanisme d'indexation 5 angulaire 50 ressemble celui d'un mécanisme dit « click pen » d'un stylo à pointe escamotable, si ce n'est que le sélecteur 55 du mécanisme d'indexation angulaire de l'invention ne comporte pas deux positions axiales distinctes, et que l'on exploite ici plutôt les 10 positions angulaires successives du sélecteur 55. Une simple impulsion électrique permet ainsi l'actionnement du verrou rotatif grâce à l'électro-aimant 70. On notera que la bague 51 est solidaire de l'entraîneur 12 et tourne donc avec lui, ainsi que le 15 poussoir 60 puisque celui-ci est indexé en rotation sur la bague 51. Par contre, l'électro-aimant 70 est solidaire du carter 100 et donc fixe. L'invention n'est pas limitée à ce qui vient d'être décrit, mais englobe au contraire toute variante entrant 20 dans le cadre défini par les revendications. En particulier, bien que l'on ait décrit ici une disposition dans lequel le sélecteur du mécanisme d'indexation angulaire est coaxial avec le verrou rotatif, on pourra disposer le mécanisme d'indexation angulaire selon un 25 autre axe que l'axe de rotation du verrou rotatif, par exemple un axe parallèle avec celui-ci, du moment que soit assurée une liaison en rotation entre le sélecteur et le verrou rotatif. Bien que l'on ait décrit ici l'application de 30 l'invention à un verrouillage en rotation d'un pignon sur un entraîneur ou un arbre, l'invention s'applique plus 11 généralement à tout type de verrouillage de deux éléments mobiles l'un par rapport à l'autre, que ce soit en rotation ou en translation. Par exemple, on peut tout à fait appliquer l'invention un verrouillage de deux 5 éléments coulissants l'un par rapport à l'autre au moyen d'un verrouillage à griffes équipé d'un manchon verrouilleur rotatif tel que décrit dans le document FR2952414. Il suffit de lier la rotation du manchon verrouilleur rotatif avec la rotation du sélecteur du 10 mécanisme d'indexation angulaire de l'invention. REVENDICATIONS1. Dispositif de verrouillage pour immobiliser entre eux deux éléments (11,12) montés mobiles relativement l'un à l'autre, caractérisé en ce que le dispositif de verrouillage comporte un verrou (31) monté rotatif relativement à l'un des éléments pour présenter des positions angulaires successives de verrouillage et de libération dans lesquelles, alternativement, le verrou immobilise les deux éléments et libère les deux éléments, le verrou étant lié en rotation à un sélecteur (55) d'un mécanisme d'indexation angulaire (50) actionné par un actionneur à commande impulsionnelle (70,71) qui pousse le sélecteur à l'encontre d'un organe ressort (58) pour en provoquer sa rotation à chaque impulsion et ainsi faire passer le verrou d'une position angulaire à l'autre. 2. Dispositif de verrouillage selon la revendication 1, dans lequel le mécanisme d'indexation angulaire comprend, centrés sur un axe central (Z2): une bague (51) qui définit un alésage (52) duquel s'étend en saillie interne des guides (53) parallèles terminés par des pentes (54) ; le sélecteur (55), comportant une cloche 56 dont le bord libre de la paroi est découpée pour présenter des pentes successives (57), le sélecteur étant mobile à la fois en rotation et en translation, et comportant des moyens (59) de sa liaison en rotation avec le verrou rotatif, un ressort de rappel (58) étant disposé pour repousser le sélecteur (55) vers la bague (51) de sorte que les pentes (57) du sélecteur viennent en appui contre les pentes (54) des guides (53) de la bague (51); un poussoir (60) disposé pour être déplacé 13 axialement par l'actionneur à commande impulsionnelle en repoussant le sélecteur (55) à l'encontre du ressort (58), le poussoir (60) comportant une surface externe circulaire qui coopère avec l'alésage (52) de la bague 5 (51) pour son guidage axial, ainsi que des encoches (62) pour recevoir les guides (53) de la bague (51) de sorte à lier en rotation le poussoir (60) et la bague (51), tout en permettant le déplacement axial du poussoir (60) ; le poussoir (60) présentant des pentes (63) qui s'étendent 10 en regard des pentes (57) du sélecteur (55). 3. Dispositif de verrouillage selon la revendication 1, dans lequel le verrou rotatif (31) et le sélecteur (55) sont coaxiaux. 4. Ensemble comportant deux éléments rotatifs coaxiaux, 15 comme un arbre (12) et un pignon (11) montés libres en rotation, et muni d'un dispositif de verrouillage selon la revendication 1, l'arbre comportant au moins un obstacle (30) monté coulissant radialement entre une position escamotée dans laquelle le pignon (11) peut 20 tourner librement sur l'arbre, et une position en saillie dans laquelle l'obstacle bloque le pignon sur l'arbre, le verrou rotatif (31) comprenant une douille (32) montée tournante dans l'arbre coaxialement à celui-ci en regard de l'obstacle et présentant une position de libération 25 dans laquelle l'obstacle se loge dans un creux de la douille pour être escamoté, et une position de verrouillage dans laquelle l'obstacle est poussé par la douille pour être maintenue en saillie.