Brevet FR3117090A1 — publié le 20220610

Ce dispositif de verrouillage pour actionneur électromécanique comprenant un tube cylindrique (3) qui est mobile par rapport à un cylindre externe (2) fixe, sous l'action de moyens moteurs d'actionnement, et des premiers moyens libérables (8) de verrouillage du tube cylindrique dans le cylindre 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 entraîné par les moyens moteurs et un ensemble d'au moins un crochet (30) s'engageant dans une empreinte. Ledit ensemble de crochets et l’empreinte sont placés l'un sur le tube intermédiaire et l'autre sur le tube cylindrique. Figure pour l’abrégé : Fig 1 Dispositif de verrouillage d’un actionneur électromécanique doté de moyens de protection contre les grippages ou blocages 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 est 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 cylindre externe fixe, sous l'action de moyens moteurs d'actionnement, et des premiers moyens libérables de verrouillage du tube cylindrique dans le cylindre 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 entraîné par les moyens moteurs 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 tube intermédiaire et l'autre sur le tube cylindrique. Ainsi, lorsque les griffes sont placées 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. Les deuxièmes moyens de verrouillage constituent ainsi un dispositif de secours assurant une protection contre les grippages, blocages ou autres dysfonctionnements, les griffes solidarisant le tube intermédiaire et le tube cylindrique extérieur 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. Dans un mode de réalisation, le tube intermédiaire est placé à l'intérieur du tube cylindrique et comprend une première extrémité dotée d'un filetage coopérant avec une tige filetée entraînée par un moteur d'actionnement et une deuxième extrémité opposée s'insérant dans le tube cylindrique. Avantageusement, ledit ensemble de crochets est fixé sur la deuxième extrémité du tube intermédiaire et le tube cylindrique comprend intérieurement une tête axiale comprenant une empreinte périphérique dans laquelle s'engage ledit ensemble de crochets. Dans un autre mode de réalisation, ledit ensemble de crochets est fixé sur la première extrémité du tube cylindrique, le tube intermédiaire comprenant une empreinte périphérique dans laquelle s'engage ledit ensemble de crochets. Par exemple, les crochets comportent au moins un pan incliné apte à coopérer avec une rampe complémentaire de l’empreinte. 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 cylindre 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 cylindre 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 de secours selon un premier mode de réalisation de l'invention ; illustre l'actionneur de la en position de sortie et verrouillée en fonctionnement normal ; montre l'actionneur de la en position de sortie et verrouillée en mode de secours; illustre un autre mode de réalisation d'un dispositif de verrouillage conforme invention; montre l'actionneur de la en position de sortie et verrouillé en mode normal ; montre l'actionneur de la en position de sortie et verrouillée, en mode de secours. On a représenté sur la un premier 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 cylindre externe fixe 2 et un tube cylindrique interne 3 déplaçable dans le cylindre 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 une vis motorisée 5, 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 cylindre externe fixe. Comme on le voit, le cylindre 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 cylindre 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 cylindre 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 cylindre 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 cylindre externe 2 et s’tend majoritairement dans le tube cylindrique 3. L'extrémité proximale 26 du tube intermédiaire 25 comporte un filetage 28 qui coopère avec la vis motorisée 5 et un épaulement annulaire 20 sur lequel s'appuie l'extrémité proximale 17 du tube cylindrique 3. En variante, le tube intermédiaire est entrainé par la vis 5 par un mécanisme à vis à bille creuse. L'extrémité distale 27 du tube intermédiaire 25 est dotée d'un ensemble de griffes d'extrémité 29 similaires aux griffes 10 des premiers moyens de verrouillage. Elles comportent chacune à leur extrémité libre un crochet élastique 30 comprenant un bras élastique 31 fixé sur l'extrémité distale du tube intermédiaire 25 et une tête d'extrémité 32 comprenant une face radialement interne biseautée délimitant deux surfaces en rampe proximale 33 et distale 34. L'extrémité distale du tube cylindrique 3 est quant à elle dotée intérieurement d'une tête axiale 36 dotée d'une empreinte annulaire 37 qui forme un logement de forme complémentaire de celle de la tête 32 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 37. Des deuxièmes moyens de verrouillage 38, 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 la vis motorisée 5, les deuxièmes moyens de déverrouillage sont activés par un actionneur externe, par exemple un actionneur à câble 39, ou par tout autre moyen approprié, tel qu’un moteur ou un électro-aimant. Un ressort R est interposé entre l'extrémité distale du tube cylindrique 3 et le verrou 38 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 déplacé en translation. Le tube cylindrique 3, qui est lié au tube intermédiaire 25 sous l'action des griffes insérées dans l'empreinte 37, est verrouillé par le verrou 38 et simultanément déplacé en translation 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 38 est escamoté. Lorsque les griffes 30 sont libérées du verrou 38, celles-ci sont spontanément libérées de l'empreinte 37 sous l'action de la rampe ou pan 34 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. Dans le mode de réalisation décrit en référence aux figures 1 à 3, les deuxièmes moyens de verrouillage sont portés par l'extrémité distale du tube intermédiaire 25. On a présenté sur les figures 4 à 6 un autre mode de réalisation d'un actionneur conforme à l'invention. Sur ces figures, sur lesquelles des éléments identiques à ceux décrits précédemment portent les mêmes références numériques, on reconnaît le cylindre externe 2, le tube cylindrique 3, les premiers moyens de verrouillage, les premiers moyens de déverrouillage, les deuxièmes moyens de verrouillage, les deuxièmes moyens de déverrouillage ainsi que le tube intermédiaire 25. Dans ce mode de réalisation, les deuxièmes moyens de verrouillage comprennent un ensemble de griffes 30 identiques aux griffes décrites précédemment en référence aux figures 1 à 3. Ces griffes comportent également un crochet élastique 31 comprenant un bras élastique 32 et une tête d'extrémité 33 comprenant une face interne biseauté de manière à délimiter deux surfaces en rampe proximale et distale, respectivement 34 et 35. La face interne biseautée est tournée vers l'extrémité proximale du tube cylindrique 3. La surface cylindrique externe de la partie proximale du tube intermédiaire 25 comporte quant à elle une empreinte 40 qui forme un logement de forme complémentaire de celle de la tête des griffes. Lors du fonctionnement normal de l'actionneur, les têtes viennent s'encliqueter dans l'empreinte de l'extrémité proximale du tube intermédiaire. L'empreinte 40 est bordée, du côté proximal, par une surface cylindrique 41 et du côté distal par une rampe d’encliquetage 42. Le verrou 38 comporte un prolongement cylindrique 43 qui vient recouvrir les griffes et les maintenir dans l'empreinte 40. Un ressort 44 sollicite le verrou dans cette position de déverrouillage. Un actionneur externe, par exemple à câble (non représenté), permet de déverrouiller les griffes. En référence aux figures 5 et 6, ce deuxième mode de réalisation comporte un fonctionnement similaire à celui décrit précédemment. En effet, en référence à la , en fonctionnement normal, le tube cylindrique 3 est verrouillé en translation sur le tube intermédiaire 25. La rotation de la vis motorisée 5 provoque le déplacement en translation simultané du tube intermédiaire et du tube cylindrique 3. En fin de course, les premiers moyens de verrouillage sont activés. En référence à la , en cas de dysfonctionnement, les deuxièmes moyens de déverrouillage sont activés de manière à désolidariser en translation le tube cylindrique 3 et le tube intermédiaire 25 provoquant la libération du tube cylindrique 3 sous l'action de la gravité, voire manuellement. Dans les modes de réalisation qui viennent d’être décrits, 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 la vis motorisée 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 cylindre 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 cylindre 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 entraîné par les moyens moteurs 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 tube intermédiaire et l'autre sur le tube cylindrique. 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 (40) sollicitant le verrou en position de verrouillage des crochets. Dispositif de verrouillage selon l’une quelconque des revendication 1 à 3, dans lequel le tube intermédiaire (25) est placé à l'intérieur du tube cylindrique et comprend une première extrémité dotée d'un filetage coopérant avec une tige filetée entraînée par un moteur d'actionnement et une deuxième extrémité opposée s'insérant dans le tube cylindrique. Dispositif de verrouillage selon la revendication 4, dans lequel ledit ensemble de crochets (30) est fixé sur la deuxième extrémité du tube intermédiaire (25) et le tube cylindrique comprend intérieurement une tête axiale (36) comprenant une empreinte périphérique dans laquelle s'engage ledit ensemble de crochets. Dispositif de verrouillage selon la revendication 4, dans lequel ledit ensemble de crochets (30) est fixé sur la première extrémité du tube cylindrique, le tube intermédiaire comprenant une empreinte périphérique (37) dans laquelle s'engage ledit ensemble de crochets. Dispositif de verrouillage selon une quelconque des revendications 1 à 6, 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 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 cylindre 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 cylindre 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.