Brevet FR3080363A1 — publié le 20191025

L'invention concerne un atterrisseur d'aéronef comportant une partie inférieure orientable portant une ou des roues et équipé d'un dispositif d'orientation adapté à faire tourner la partie inférieure orientable en réponse à un ordre d'orientation. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION Les atterrisseurs auxiliaires d'aéronef d'une certaine taille sont en général équipés d'un dispositif d'orientation des roues pour faciliter le déplacement de l'aéronef au sol et lui permettre d'effectuer des virages. La fonction d'orientation est très utile pour la manoeuvre de l'aéronef, mais n'est pas considérée comme critique, puisque sa perte peut, au moins momentanément, être supplée par l'application de freinage différentiel pour diriger l'aéronef. Il convient cependant que, même en cas de perte de la fonction d'orientation, les roues ne soient pas bloquées en position et puissent librement s'orienter. Enfin, il convient que le dispositif d'orientation soit compatible avec le remorquage de l'aéronef au moyen d'une barre de remorquage attelée à la partie inférieure orientable de l'atterrisseur. Pour répondre à ces contraintes, on a proposé dans le document EP1845016 un atterrisseur à partie inférieure orientable dont le dispositif d'orientation comprend une pluralité d'actionneurs électromécaniques d'orientation comportant chacun un moteur électrique d'orientation et disposés sur l'atterrisseur pour coopérer tous simultanément avec la partie inférieure orientable en vue d'en provoquer son orientation, chacun des actionneurs électromécaniques d'orientation incluant des moyens d'accouplement commandables pour placer sélectivement l'actionneur soit dans un état accouplé avec la partie inférieure orientable dans lequel le moteur électrique de l'actionneur est apte à faire tourner la partie inférieure orientable, soit dans un état désaccouplé avec 2 la partie inférieure orientable dans lequel le moteur électrique de l'actionneur est isolé de la partie inférieure orientable. L'utilisation d'un tel dispositif d'orientation 5 présente plusieurs avantages: en fonctionnement normal, les actionneurs électromécaniques d'orientation travaillent en parallèle conférant à la commande d'orientation une rapidité de réaction appréciable; 10 si l'un des actionneurs électromécaniques d'orientation tombe en panne, celui-ci peut être désaccouplé, ce qui permet d'éviter un blocage de la partie inférieure orientable de l'atterrisseur en cas de blocage en rotation de l'actionneur électromécanique 15 d'orientation défaillant. Dès lors, et à condition que chacun des actionneurs électromécaniques d'orientation ait une puissance suffisante pour assurer seul la commande d'orientation, l'orientation peut encore être assurée au moyen de l'actionneur électromécanique 20 d'orientation valide, au prix bien sûr de performances d'orientation moindres. La possibilité de désaccouplement permet l'utilisation de forts rapports de réduction qui présentent l'avantage d'utiliser des moteurs plus petits 25 mais rendent les actionneurs irréversibles. L'irréversibilité, qui risque de bloquer toute la commande d'orientation en cas de défaillance de l'un des actionneurs, est ici neutralisée par la possibilité de désaccouplement. Il convient dès lors de prévoir une 30 possibilité de commande du désaccouplement par le personnel au sol afin que celui-ci puisse effectuer le remorquage de l'aéronef sans endommager les actionneurs électromécaniques d'orientation. Un tel dispositif d'orientation, s'il est adapté à 35 des aéronefs commerciaux de taille certaine tels que 3 l'A320 ou le B737, se révèle néanmoins complexe et onéreux, notamment pour des aéronefs plus petits tels que des avions d'affaire. OBJET DE L'INVENTION 5 L'invention vise à proposer un atterrisseur équipé d'un dispositif d'orientation simplifié, mais répondant néanmoins aux critères opérationnels précités. PRESENTATION DE L'INVENTION En vue de la réalisation de ce but, on propose un 10 atterrisseur d'aéronef comportant une partie inférieure orientable portant une ou des roues et équipé d'un dispositif d'orientation adapté à faire tourner la partie inférieure orientable en réponse à un ordre d'orientation. Selon l'invention, le dispositif 15 d'orientation comprend un unique actionneur électromécanique d'orientation comportant un moteur électrique entraînant un pignon de sortie coaxial par l'intermédiaire d'un réducteur de type à cloche déformable (ou « harmonic drive »), le pignon de sortie 20 coopérant avec une couronne dentée solidaire de la partie inférieur orientable, la liaison entre le moteur électrique et la partie inférieure orientable étant réversible, et l'actionneur étant équipé de moyens de surveillance d'au moins un paramètre de fonctionnement du 25 dispositif d'orientation adaptés à détecter une baisse de performance de l'actionneur. L'unique actionneur d'orientation ne comporte plus de moyens d'accouplement/désaccouplement, de sorte qu'il est bien plus simple que les actionneurs d'orientation de 30 l'art antérieur précité. Il reste donc en permanence connecté à la partie inférieure orientable de l'atterrisseur, ce qui ne gêne pas sa libre rotation lors d'un remorquage ou en cas de défaut du moteur car la liaison entre le moteur électrique et la partie 35 inférieure orientable est réversible, même si le moteur 4 n'est pas alimenté ou est défaillant. La chaîne cinématique entre le pignon de sortie et le moteur est réduite à sa plus simple expression et le réducteur utilisé est très peu susceptible de blocage, de sorte que 5 les risques d'un blocage de l'actionneur sont minimisés par construction. Cependant, et pour prévenir encore plus ce risque, les moyens de surveillance permettent d'anticiper une possible panne de l'actionneur et de le remplacer avant que cette panne n'ait lieu, rendant 10 l'occurrence d'un blocage extrêmement improbable. Ces options technologiques permettent d'assurer la fonction d'orientation avec un seul actionneur, très simple, tout en remplissant les critères fonctionnels attendus. 15 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 : 20 la figure 1 est une vue schématique du bas d'un atterrisseur équipé d'un dispositif d'orientation à un seul actionneur électromécanique d'orientation selon l'invention ; la figure 2 est une vue de dessus de l'atterrisseur 25 de la figure 1 ; la figure 3 est une vue en coupe de l'actionneur électromécanique d'orientation selon la ligne III-III de la figure 2. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION 30 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 un tube tournant 2 est monté pour tourner selon un axe longitudinal Z1. Un amortisseur télescopique 3 s'étend 35 intérieurement au tube tournant 2. La partie inférieure 5 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 le tube tournant 2 et l'amortisseur 3 pour lier en rotation le tube tournant 2 et l'amortisseur 3, tout en 5 permettant à l'amortisseur de s'enfoncer librement dans le caisson 1 selon l'axe Zl. Le tube tournant 2 porte à son extrémité inférieure une roue dentée 7 (visible à la figure 3) qui est logée dans un logement 8 du caisson 1 et qui est rendue solidaire en rotation du tube tournant 10 2 par des cannelures 9. Selon l'invention, l'atterrisseur est équipé d'un dispositif d'orientation comportant un unique actionneur électromécanique d'orientation 10 adapté à coopérer avec la roue dentée 7 pour faire tourner le tube 2, et donc 15 les roues 5 par l'intermédiaire des compas 6. Ici, l'actionneur électromécanique 10 forme un module unitaire et est rapporté sur le logement 8 du caisson 1 de façon à pouvoir en être facilement démonté. En référence à la figure 3, la roue dentée 7 est 20 attaquée par un pignon de sortie 11 de l'actionneur électromécanique 10 qui est monté pour tourner sur celui-ci selon un axe Z2 parallèle à l'axe Z1 de l'atterrisseur. Le pignon 11 est ici venu de matière avec un entraîneur 12 monté tournant sur un carter 100 de 25 l'actionneur 10 au moyen de roulements 101, 102. L'entraîneur 12 est solidaire de l'organe de sortie 13 d'un réducteur 14 du type « harmonic drive » illustré notamment dans le document U52906143. L'organe de sortie 13 comporte une paroi circulaire en cloche déformable 18 30 portant sur sa face externe des dents qui coopèrent avec des dents en regard d'une couronne 17 solidaire du carter 6 100, en nombre légèrement plus important. La coopération 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 5 sous le nom de « wave generator »), forçant la coopération des dents en deux portions diamétralement opposées. On remarquera que la couronne 17 forme ici une partie du carter de l'actionneur électromécanique d'orientation. 10 L'organe d'entrée 15 du réducteur 14 est entraîné en rotation par un moteur électrique 20 comportant un stator 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 15 22 comporte un arbre de sortie 24 cannelé engagé dans un orifice cannelé conforme de l'organe d'entrée 15 pour son 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 20 donc une orientation des roues 5. A titre d'illustration, le rapport de réduction entre le pignon 11 et la couronnée dentée 7 est de l'ordre de 5, tandis que le rapport de réduction du réducteur 14 est de l'ordre de 100, induisant un rapport 25 de réduction total de l'ordre de 500. Cependant, et selon un aspect essentiel de l'invention, cette liaison est réversible. Pour ce faire, il convient de veiller à ce que le couple résiduel du moteur électrique 20 soit particulièrement bas, et à minimiser tous les frottements 30 internes de l'actionneur 10. La réversibilité permet la libre orientation de la partie inférieure de 7 l'atterrisseur sous l'action d'une barre de remorquage, sans avoir à déconnecter le dispositif d'orientation. Elle permet également la libre orientation de la partie inférieure de l'atterrisseur lorsque le moteur de 5 l'actionneur est défaillant ou n'est plus alimenté, le pilote pouvant encore diriger l'aéronef au sol par freinage différentiel. La structure de l'actionneur selon l'invention est particulièrement simple mécaniquement et très peu 10 susceptible de blocage. Cependant, pour garantir un taux d'occurrence de blocage très faible, et selon un autre aspect essentiel de l'invention, l'actionneur électromécanique 10 est équipé de moyens de surveillance d'au moins un paramètre de fonctionnement du dispositif 15 d'orientation adaptés détecter une baisse de performance de l'actionneur. Ces moyens de surveillance permettent d'anticiper une possible défaillance de l'actionneur, pour permettre son remplacement préventif, ce qui diminue drastiquement tout risque de blocage de 20 l'actionneur et donc le blocage de la partie inférieure. Ces moyens de surveillance comprennent des moyens de mesure d'un couple transmis par le réducteur 14 et des moyens de génération d'une alerte en réponse à la détection d'une augmentation dudit couple pour une 25 consigne d'orientation donnée au-delà d'un seuil donné. Comme cela est visible à la figure 3, l'organe d'entrée 15 est monté coulissant sur l'arbre de sortie 24 cannelé du moteur 20 à l'encontre d'une rondelle ressort 25 qui rappelle l'organe d'entrée vers le rotor 22. On sait en 30 effet que la transmission d'un couple par le réducteur 14 génère sur l'organe d'entrée 15 un effort axial 8 proportionnel à ce couple, de sorte que l'organe d'entrée 15 se déplace axialement à l'encontre de l'effort de rappel de la rondelle ressort 25. Un capteur de déplacement axial 26, par exemple un capteur à courants 5 de Foucault s'étendant en regard de l'organe d'entrée 15 et permet de mesurer le déplacement axial de l'organe d'entrée 15, et donc d'en déduire le couple transmis par le réducteur 14. Le capteur 26 est associé à des moyens de calcul aptes à estimer le couple transmis à partir de 10 la mesure du déplacement axial de l'organe d'entrée 15 et de générer une alerte en réponse à la détection d'une augmentation dudit couple au-delà d'un seuil donné, ce qui est un signe de baisse de performance de l'actionneur électromécanique 10. L'alerte est donnée suffisamment têt 15 pour que les équipes de maintenance aient le temps matériel de procéder au remplacement de l'actionneur électromécanique 10 avant que celui-ci ne défaille. 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, les moyens de surveillance pourront surveiller tout autre paramètre de fonctionnement du dispositif d'orientation, comme par exemple des moyens de surveillance de l'intensité du courant appelé par le 25 moteur 20 de l'actionneur REVENDICATIONS1. Atterrisseur d'aéronef comportant une partie inférieure orientable (3,4,5) portant une ou des roues (5) et équipé d'un dispositif d'orientation adapté à faire tourner la partie inférieure orientable en réponse à un ordre d'orientation, caractérisé en ce que le dispositif d'orientation comprend un unique actionneur électromécanique d'orientation (10) comportant un moteur électrique d'orientation (20) entraînant un pignon de sortie (7) coaxial par l'intermédiaire d'un réducteur (14) de type à cloche déformable (dit « harmonic drive »), le pignon de sortie coopérant avec une couronne dentée (7) solidaire de la partie inférieur orientable, la liaison entre le moteur électrique et la partie inférieure orientable étant réversible, et l'actionneur étant équipé de moyens de surveillance (26) d'au moins un paramètre de fonctionnement du dispositif d'orientation adaptés à détecter une baisse de performance de l'actionneur. 2. Atterrisseur selon la revendication 1, dans lequel les moyens de surveillance comportent des moyens de mesure (26) d'un couple transmis par le réducteur 14. 3. Atterrisseur selon la revendication 2, dans lequel le réducteur a un organe d'entrée (15) entraîné 25 par un rotor (22) du moteur électrique et monté à coulissement sur ledit rotor à l'encontre d'un organe de rappel élastique (25), les moyens de mesure de couple comportant un capteur (26) adapté à mesurer un déplacement axial de l'organe d'entrée provoqué par la 30 transmission de couple et des moyens de calcul aptes à estimer le couple transmis à partir de la mesure du déplacement axial de l'organe d'entrée (15) et de générer une alerte en réponse à la détection d'une augmentation dudit couple au-delà d'un seuil donné. 10 4. Atterrisseur selon la revendication 3, dans lequel le capteur (26) est du type à courants de Foucault.