Brevet FR3117089A1 — publié le 20220610

Ce dispositif de verrouillage pour actionneur électromécanique comprenant un tube cylindrique (3) qui est mobile par rapport à un carter externe (2) fixe, sous l'action de moyens moteurs (4) d'actionnement, et des premiers moyens libérables (8) de verrouillage du tube cylindrique dans le carter externe fixe. Il comporte des deuxièmes moyens libérables (9) de verrouillage complémentaire du tube cylindrique (3) fonctionnant indépendamment des premiers moyens de verrouillage et interposés entre les moyens moteurs et le tube cylindrique, les deuxièmes moyens libérables (9) de verrouillage comprenant un tube intermédiaire (25) apte à être déplacé en translation par les moyens moteurs et à provoquer le déplacement en translation du tube cylindrique (3), un palier dans lequel tourillonne le tube intermédiaire et un ensemble d'au moins un crochet (30) s'engageant dans une empreinte (37), ledit ensemble de crochets et l’empreinte étant placés l'un sur le palier et l'autre sur le carter (2). Figure pour l’abrégé : Fig 1 Dispositif de verrouillage d’un actionneur électromécanique doté de moyens de protection contre les grippages ou blocages perfectionnés La présente invention concerne les actionneurs électromécaniques et concerne plus particulièrement la protection des actionneurs contre les dysfonctionnements. L'invention concerne en particulier un actionneur électromécanique doté de moyens de protection contre les grippages ou blocages, destiné à être utilisé en avionique. Dans une application particulièrement intéressante, l'invention se rapporte à un actionneur électromécanique de train d'atterrissage pour aéronef. On connaît déjà des vérins à verrouillage à griffes susceptibles d'être utilisés pour la manœuvre et le contreventement d'organes équipant les trains d'atterrissage d'avion, et leur verrouillage en position basse. Les trains d'atterrissage escamotables sont en général activés hydrauliquement sous l'effet d'une pression hydraulique. On connaît des architectures de train d'atterrissage comprenant un ou plusieurs verrous externes ou internes à l'actionneur hydraulique. Ces verrous peuvent être couplés à un ou plusieurs indicateurs pour indiquer que le train est en position sortie et verrouillée ou en position rentrée et verrouillée. Il a notamment été développé des dispositifs de verrouillage à griffes adaptés à des architectures comprenant des actionneurs en prise directe sur des trains d'atterrissage hydrauliques et supportant tous les efforts s'appliquant sur les trains. Cependant, le système d'actionnement et de verrouillage des trains hydrauliques présente certains inconvénients, comme de nécessiter des équipements supplémentaires, tels que des pompes et des circuits à haute pression. En outre, le système d'actionnement et de verrouillage des trains d'atterrissage doit respecter une réglementation qui impose un verrouillage par complémentarité de forme, ou « positif », en position de sortie. Les exigences en matière de fiabilité et de sûreté imposent, de surcroît, d'obtenir l’information « train sorti et verrouillé » ou « train rentré et verrouillé » fiable. Les actionneurs électromécaniques tendent ainsi à remplacer les actionneurs hydrauliques. On pourra se référer au document EP 2 149 496 et au document FR 1 756 035 qui décrit un dispositif de verrouillage et un actionneur électromécanique de train d'atterrissage pour aéronef dont la position de sortie constitue une position de verrouillage automatique. Ce dispositif utilise un ensemble de crochets qui s'insèrent dans une empreinte lorsque le train est en position sortie, un verrou escamotable verrouillant les crochets dans l'empreinte. Bien qu'avantageux à maints égards, ce dispositif de verrouillage n'est pas prévu pour fournir un mode de secours pour libérer l'actionneur et permettre la sortie du train par exemple sous l'effet de la gravité, notamment en cas de grippage, lors de l'utilisation d'un actionneur électromécanique. Le but de l'invention et donc de proposer un dispositif de verrouillage pour actionneur électromécanique permettant l’extension de l'actionneur en mode de secours en cas de défaillance d'un ou de plusieurs éléments constitutifs de l'actionneur. L'invention a donc pour objet un dispositif de verrouillage pour actionneur électromécanique, comprenant un tube cylindrique qui est mobile par rapport à un carter externe fixe, sous l'action de moyens moteurs d'actionnement, et des premiers moyens libérables de verrouillage du tube cylindrique dans le carter externe fixe. Ce dispositif comporte des deuxièmes moyens libérables de verrouillage complémentaire du tube cylindrique fonctionnant indépendamment des premiers moyens de verrouillage et interposés entre les moyens moteurs et le tube cylindrique, les deuxièmes moyens libérables de verrouillage comprenant un tube intermédiaire apte à être déplacé en translation par les moyens moteurs et à provoquer le déplacement en translation du tube cylindrique, un palier dans lequel tourillonne le tube intermédiaire et un ensemble d'au moins un crochet s'engageant dans une empreinte, ledit ensemble de crochets et l’empreinte étant placés l'un sur le palier et l'autre sur le carter. Ainsi, lorsque les crochets sont placés dans l’empreinte, les deuxièmes moyens de verrouillage assurent la liaison entre les moyens moteurs et le tube cylindrique, lors du fonctionnement normal. En cas de dysfonctionnement, leur déverrouillage permet une libération de l'actionneur en libérant le palier. Les deuxièmes moyens de verrouillage constituent ainsi un dispositif de secours assurant une protection contre les grippages, blocages ou autres dysfonctionnements, les crochets solidarisant le tube intermédiaire et le carter en fonctionnement normal et les désolidarisant à la demande en cas de besoin, en cas de grippage ou de défaillance de l’actionneur, quel que soit sa position. Lorsque le dispositif de verrouillage est utilisé dans un actionneur de train d'atterrissage, le train peut alors être librement sorti, sous l'action de la gravité ou manuellement, même en cas de dysfonctionnement des moyens moteurs, le tube intermédiaire étant libéré de ces derniers. Selon une autre caractéristique, les deuxièmes moyens de verrouillage comportent un verrou coulissant entre une position de verrouillage des crochets dans l'empreinte et une position de déverrouillage dans laquelle les crochets sont libérés de l’empreinte. Avantageusement, un ressort sollicite le verrou en position de verrouillage des crochets, ledit ressort étant interposé entre le palier et le verrou. Dans un mode de réalisation, le tube intermédiaire est monté à l'intérieur du tube cylindrique de manière à être entrainé en rotation par un moteur d'actionnement et un filetage externe coopérant avec le tube cylindrique au moyen d’une vis à bille creuse. Par exemple, les crochets comportent au moins un pan incliné apte à coopérer avec une rampe complémentaire de l’empreinte. Avantageusement, les crochets ont une forme biseautée et comportent deux pans inclinés. Dans un mode de réalisation, les crochets sont fixés sur le carter et l’empreinte est pratiquée dans le palier. Dans divers modes de réalisation, les premiers moyens de verrouillage comprennent un ensemble d'au moins un crochet et une empreinte dans laquelle s'engage ledit ensemble de crochets de manière à verrouiller le tube cylindrique en position de fin de course, ledit ensemble de crochets et l’empreinte étant portés l’un par le carter externe et l’autre par le tube cylindrique mobile, et un verrou coulissant par rapport auxdits crochet et à l'empreinte entre une position de maintien desdits crochets en position de verrouillage et une position de libération des crochets. Par exemple, le verrou est lié en déplacement au tube intermédiaire. L'invention a également pour objet, selon un autre aspect, un actionneur électromécanique comprenant un tube cylindrique mobile par rapport à un carter externe fixe dans lequel est placé le tube mobile, et comprenant dispositif de verrouillage tel que défini ci-dessus. D’autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins indexés sur lesquels : est une vue schématique en coupe d’un actionneur doté d'un dispositif de verrouillage et d'un dispositif d'extension secours selon un mode de réalisation de l'invention ; illustre l'actionneur de la en position de sortie et verrouillée en fonctionnement normal, et ; montre l'actionneur de la en position de sortie et verrouillée, en mode de secours. On a représenté sur la un mode de réalisation d'un actionneur conforme à l'invention, désigné par la référence numérique générale 1. Dans l'exemple de réalisation envisagé, cet actionneur constitue un actionneur de train d'atterrissage pour aéronef, dont la position de sortie constitue une position de verrouillage automatique. Bien entendu, on ne sort pas du cadre de l'invention lorsqu'un tel actionneur est destiné à être utilisé dans d'autres applications. Cet actionneur est un actionneur électromécanique. Il comporte un carter externe fixe 2 et un tube cylindrique interne 3 déplaçable dans le carter externe fixe 2 entre une position entièrement déployée, qui correspond une position de sortie du train et une position escamotée, qui correspond à une position de rentrée du train d'atterrissage, sous l'action de moyens moteurs 4 comprenant un arbre d'entrainement en rotation 5, qui peut être un arbre cannelé, par exemple associée à un moteur 6 d'actionnement de l'actionneur 1, illustré de manière schématique. Sur la , le tube cylindrique 3 est représenté dans une position rentrée du train d'atterrissage dans laquelle le tube 3 est escamoté dans le carter externe fixe. Comme on le voit, le carter externe 2 est doté d'un capot d'extrémité 7 qui est pourvu d'un passage central pour le tube cylindrique 3. L'actionneur 1 est doté de premiers moyens de verrouillage 8 qui agissent sur le tube cylindrique 3 pour le verrouiller en fin de course, dans la position de sortie. Dans l'exemple de réalisation de la , les premiers moyens de verrouillage agissent sur le tube cylindrique 3 lorsque celui-ci est en position entièrement déployée. Ces premiers moyens de verrouillage 8 sont activés automatiquement lors de la sortie du tube cylindrique. L'actionneur est en outre doté de deuxièmes moyens de verrouillage 9 qui sont interposés entre les moyens moteurs et le tube cylindrique 3. Ces deuxièmes moyens de verrouillage sont destinés à être déverrouillés en cas de dysfonctionnement des moyens moteurs, notamment en cas de grippage ou en cas de baisse de performances des moyens moteurs, pour libérer l'actionneur et permettre la sortie du train d'atterrissage manuellement ou sous l'action de la gravité. Ils sont par défaut actifs et assurent la liaison entre le tube cylindrique 3 et les moyens moteurs 4, en l'absence de dysfonctionnement. En ce qui concerne les premiers moyens de verrouillage, ceux-ci comportent un ensemble de griffes 10 pourvues chacune d'un pied, ou d'un pied commun, fixé en translation au carter externe 2. Les griffes 10 sont chacune pourvues à leur extrémité libre d'un crochet élastique 11 comprenant un bras élastique 12 et une tête d'extrémité 13 comprenant une face interne, tournée vers le tube cylindrique 3, biseautée de manière à délimiter des surfaces en rampe proximale 14 et distale 15. Le bras élastique 12 est ici fixé sur le capot 7 du carter externe. Le tube cylindrique 3 est quant à lui doté d'une empreinte 16 pratiquée sur la surface périphérique externe du tube 3. Par exemple, cette empreinte 16 est une empreinte annulaire. Elle forme un logement de forme complémentaire de celle de la tête 13 des griffes. Elle est pratiquée au voisinage de l'extrémité proximale 17 du tube 3, par laquelle ce tube s’insère dans le carter externe 2. Du côté distal, elle est bordée par une rampe 18 pour l’encliquetage de la tête d'extrémité 13 des griffes et, du côté proximal, d'une surface cylindrique plane 19. L'actionneur est par ailleurs doté de premiers moyens 20 de déverrouillage des premiers moyens de verrouillage 8 qui comportent un verrou 21 coulissant sur la surface cylindrique 19 de l'extrémité proximale du tube cylindrique 3, ce verrou 21 comprenant un prolongement cylindrique 22. Un ressort 23 est interposé entre un épaulement d'extrémité 24 de l'extrémité proximale du tube 3 et le verrou 21. En ce qui concerne les deuxièmes moyens de verrouillage, ceux-ci comportent un tube intermédiaire 25 cylindrique, comprenant une extrémité proximale 26 et une extrémité distale 27. Ce tube intermédiaire 25 est placé dans le carter externe 2 et s’étend majoritairement dans le tube cylindrique 3. Le tube intermédiaire 25 est placé autour de l'arbre d'entrainement 5. Il est lié en rotation à l'arbre d'entrainement en rotation 5 mais peut translater librement sur cet arbre. Il constitue une vis creuse qui comporte extérieurement un filetage 28 qui coopèrent avec un manchon à vis à billes creuses 29 fixé sur l'extrémité proximale du tube cylindrique de sorte que la rotation de la vis d'entrainement 5 et la rotation consécutive du tube intermédiaire 25 provoque le déplacement en translation du tube cylindrique 3. Le dispositif de verrouillage est par ailleurs doté d'un palier 30 dans lequel tourbillonne le tube intermédiaire 25, par l'intermédiaire d'un rouleau ou de roulements 31. En fonctionnement normal, c'est-à-dire en l'absence de grippage des moyens moteurs ou en l'absence de baisse de rendement de l'actionneur, le palier 30 est lié au carter 2. Pour ce faire, les deuxièmes moyens de verrouillage comportent un ensemble de griffes 32 similaires aux griffes 10 des premiers moyens de verrouillage, comportent chacune à leur extrémité libre un crochet élastique 33 comprenant un bras élastique 34 fixé sur le carter 2 et une tête d'extrémité 35 comprenant une face radialement interne biseautée délimitant deux surfaces en rampe proximale 36 et distale 37. La surface périphérique du palier 30 comporte quant à elle une empreinte 38 annulaire ( ), de forme complémentaire de la tête d'extrémité 35 qui forme un logement de réception de la tête des griffes. En fonctionnement normal, c'est-à-dire en l'absence de dysfonctionnement des moyens moteurs, les griffes s'insèrent dans l'empreinte annulaire 38. Des deuxièmes moyens de verrouillage 40, constitués par un verrou coulissant maintiennent les griffes dans l’empreinte. Alors que le premier verrou 21 est activé et désactivé sous l'action de l'arbre d'entrainement en rotation 5, les deuxièmes moyens de déverrouillage sont activés par un actionneur externe (non représenté), par exemple un actionneur à câble, ou par tout autre moyen approprié, tel qu’un moteur ou un électro-aimant. Un ressort 41 est interposé entre le palier 30 et le verrou 40 pour solliciter ce dernier dans une position de verrouillage des griffes dans l'empreinte. Ce mode de réalisation fonctionne de la façon suivante. Comme le montre la , lorsque la vis motorisée 5 est actionnée, le tube intermédiaire 25 est entrainé en rotation, provoquant un déplacement consécutif en translation du tube cylindrique 3 jusqu'à sa position de sortie. Dans cette position, les premiers moyens de verrouillage s’encliquettent dans l'empreinte 16. La position déployée de l'actionneur est verrouillée par le verrou 21. Lorsque l'actionneur doit être rentré, la vis motorisée 5 est actionnée en sens inverse. Le verrou 21 est en premier lieu déverrouillé de manière à permettre la sortie des crochets élastiques 10 sous l'action de la rampe distale 15. Lorsqu'un dysfonctionnement apparaît, tel qu’un grippage, le verrou 40 est escamoté. Lorsque les griffes 32 sont libérées du verrou 40, celles-ci sont spontanément libérées de l'empreinte 38 sous l'action de la rampe ou pan 36 et de la forme complémentaire de l'empreinte. Le tube cylindrique 3 est alors libéré, autorisant la sortie du tube cylindrique 3 sous l'action de la gravité ou manuellement. En fin de course du tube cylindrique 3, les premiers moyens de verrouillage sont activés. L'actionneur comporte ainsi deux paliers de maintien du coté proximal, à savoir un palier principal toujours accroché au carter, et un palier secondaire qui est maintenu lié au carter par une griffe. C'est la libération de cette griffe en mode secours, qui libère l'ensemble comprenant ce palier secondaire, le tube cylindrique 3 et le tube intermédiaire 25, avec son palier secondaire et la vis à bille complète 29. Ceci est rendu possible par la vis à bille creuse et l'arbre d'entrainement 5 qui autorise la transalation de tout cet équipage. Dans le mode de réalisation qui vient d’être décrit, le tiroir peut être associé à un commutateur indiquant l’état déverrouillé du deuxième dispositif de verrouillage et, par conséquent, fournissant une indication qu’un mode de secours a été mis en œuvre, Par ailleurs, grâce à la forme biseautée des griffes et à la forme correspondante des empreintes, lorsque le tiroir des deuxièmes moyens de verrouillage est déplacé, les griffes sont automatiquement libérées. Le verrouillage peut à nouveau être automatiquement effectué en entrainant en rotation l'arbre d'entrainement en rotation 5 jusqu’à ce que le tube intermédiaire rejoigne le tube cylindrique 3 et les griffes 30 s’encliquettent dans l’empreinte correspondante. Le dispositif de verrouillage qui vient d’être décrit, qui comporte des moyens libérables de verrouillage assurant un couplage débrayable du tube cylindrique permet de libérer la tige de sortie de l’actionneur en cas de grippage ou en cas de perte importante du rendement de l’actionneur. En d’autres termes, ce dispositif permet de libérer totalement la tige de sortie lorsqu’un fonctionnement manuel ou secours est nécessaire sans que le grippage ou une perte importante de rendement de l’actionneur ne puisse avoir de conséquences. Par ailleurs, le verrouillage du tube cylindrique sur le tube intermédiaire par crochet et tiroir actionné par un ressort permet un verrouillage automatique fiable et robuste, la force du ressort s’exerçant sur le tiroir étant telle que le maintien en position est garanti quelles que soient les conditions d’environnement (vibration, chocs, facteur de charge,…) Il présente en outre les avantages suivants : faible friction après déverrouillage ; pas de risque de panne ; très haute disponibilité du dispositif de déverrouillage ; très haute résistance mécanique du dispositif de déverrouillage. Dispositif de verrouillage pour actionneur électromécanique comprenant un tube cylindrique (3) qui est mobile par rapport à un carter externe (2) fixe, sous l'action de moyens moteurs (4) d'actionnement, et des premiers moyens libérables (8) de verrouillage du tube cylindrique dans le carter externe fixe, caractérisé en ce qu'il comporte des deuxièmes moyens libérables (9) de verrouillage complémentaire du tube cylindrique (3) fonctionnant indépendamment des premiers moyens de verrouillage et interposés entre les moyens moteurs et le tube cylindrique, les deuxièmes moyens libérables (9) de verrouillage comprenant un tube intermédiaire (25) apte à être entrainé en rotation par les moyens moteurs et à provoquer le déplacement en translation du tube cylindrique (3), un palier dans lequel tourillonne le tube intermédiaire et un ensemble d'au moins un crochet (30) s'engageant dans une empreinte (38), ledit ensemble de crochets et l’empreinte étant placés l'un sur le palier et l'autre sur le carter (2). Dispositif de verrouillage selon la revendication 1, dans lequel les deuxièmes moyens de verrouillage comportent un verrou (38) coulissant entre une position de verrouillage des crochets (30) dans l'empreinte et une position de déverrouillage dans laquelle les crochets sont libérés de l’empreinte. Dispositif de verrouillage selon la revendication 2, comprenant un ressort (41) sollicitant le verrou en position de verrouillage des crochets, ledit ressort étant interposé entre le palier et le verrou (38). Dispositif de verrouillage selon l’une quelconque des revendication 1 à 3, dans lequel le tube intermédiaire (25) est monté à l'intérieur du tube cylindrique de manière à être entrainé en rotation par un moteur d'actionnement et un filetage externe coopérant avec le tube cylindrique (3) au moyen d’une vis à bille creuse. Dispositif de verrouillage selon une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel les crochets (30) comprennent au moins un pan incliné apte à coopérer avec une rampe complémentaire de l’empreinte. Dispositif de verrouillage selon la revendication 5, dans lequel les crochets ont une forme biseautée et comportent deux pans inclinés. Dispositif de verrouillage selon l’une quelconque des revendication 1 à 6, dans lequel les crochets sont fixés sur le carter et l’empreinte est pratiquée dans le palier. Dispositif de verrouillage selon une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel les premiers moyens de verrouillage comprennent un ensemble d'au moins un crochet (11) et une empreinte (16) dans laquelle s'engage ledit ensemble de crochets (11) de manière à verrouiller le tube cylindrique (3) en position de fin de course, ledit ensemble de crochets (11) et l’empreinte (16) étant portés l’un par le carter externe et l’autre par le tube cylindrique (3) mobile, et un verrou (21) coulissant par rapport auxdits crochets et à l'empreinte entre une position de maintien desdits crochets en position de verrouillage et une position de libération des crochets. Dispositif de verrouillage selon la revendication 8, dans lequel le verrou (21) est lié en déplacement au tube intermédiaire. Actionneur électromécanique, comprenant un tube cylindrique (3) mobile par rapport à un carter externe fixe, dans lequel est placé le tube mobile, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de verrouillage (1) selon une quelconque des revendications 1 à 9.