Brevet FR3128199A1 — publié le 20230421

Atterrisseur d'aéronef (0), comportant une pièce mâle (M0, M1, M3) emboîtée dans une pièce femelle (F0, F1, F2, F3) suivant une direction d’emboîtement (D). La surface de contact externe de la pièce mâle (M0, M1, M3), lorsqu’observée suivant ladite direction d’emboîtement (D), est une surface fermée exclusivement convexe et présentant des portions de surface de contact externe en forme de lobes arrondis (L1, L2, L3, L4) formant des obstacles au pivotement de la pièce femelle (F0, F1, F2, F3) par rapport à la pièce mâle (M0, M1, M3) autour de la direction d’emboîtement (D). Aéronef comportant un tel atterrisseur. FIGURE DE L’ABREGE : Fig. 4a Atterrisseur d’aéronef comportant des pièces mâle et femelle emboîtées pour la transmission de couples mécaniques. La présente invention concerne le domaine des atterrisseurs d’aéronef. ARRIERE PLAN DE L’INVENTION Plusieurs solutions techniques ont été développées pour permettre la transmission de couples mécaniques importants entre différentes parties d’un atterrisseur alors que l’atterrisseur est soumis à des charges mécaniques importantes variables tant en intensité qu’en direction ou sens. Chacune de ces solutions techniques est le résultat de compromis entre différents paramètres de conception tels que la résistance mécanique attendue de l’atterrisseur, sa durabilité, sa masse, son coût de fabrication, sa complexité de production, le volume de matière nécessaire à la production. Les zones de l’atterrisseur les plus critiques à développer sont celles qui concentrent des contraintes en torsion, en cisaillement et en flexion. De telles zones doivent être dimensionnées pour supporter les importantes variations de contraintes subies par l’atterrisseur tout au long de son utilisation. La illustre une tige coulissante 1 d’atterrisseur de l’art antérieur du type utilisé dans les atterrisseurs principaux des avions AIRBUS A320 ®. Cette tige coulissante en forme de T présente un essieu 2 destiné à recevoir : - d’une part, une paire de roues montées à rotation autour de l’essieu 2, selon un axe de rotation Rx ; et - d’autre part, une paire de freins adaptés chacun à freiner l’une de ces roues. Les figures 2a et 2b illustrent un autre exemple d’atterrisseur de l’art antérieur présenté dans le document brevet FR 3 070 370. Dans ces exemples des , 2a et 2b, les couples mécaniques importants sont des couples de freinage qui sont respectivement transmis des freins 30 vers la tige 1 via des mains d’essieu 10, 10b. Les mains d’essieu 10, 10b sont situées dans des zones de forte concentration de contraintes mécaniques, en torsion du fait des couples de freinage, en flexion et en cisaillement du fait de la réaction d’appui des roues sur le sol et des efforts de freinage appliqués par ces roues R sur le sol. Dans l’exemple particulier de la , afin de limiter la masse de la tige coulissante 1, la tige est une pièce forgée monobloc, très résistante, les mains d’essieu 10, 10b étant ici obtenues par forgeage puis usinage de l’essieu 2. La fabrication de la pièce monobloc forgée avec ses mains d’essieu 10, 10b implique d’avoir un brut de forge de diamètre surdimensionné à l’endroit des mains d’essieu 10, 10b et de retirer un important volume de matière par usinage autour des mains d’essieu (pour limiter la masse de l’atterrisseur au strict nécessaire). Une telle tige coulissante 1 est par conséquent complexe à réaliser car elle nécessite un brut forgé de grandes dimensions et un temps d’usinage important avec une importante perte de matière. Afin de pallier ces inconvénients, plutôt que de fabriquer une seule pièce forgée monobloc, dans l’exemple illustré par les figures 2a et 2b, il est proposé de réaliser un atterrisseur d'aéronef doté de mains d’essieu rapportées sur l’essieu 2. L’essieu 2 forme une pièce mâle M0 emboîtée dans une pièce femelle F0 qui forme la main d’essieu rapportée 10. Cette pièce mâle M0 présente une surface de contact externe en contact contre une surface de contact interne de la pièce femelle F0, ces surfaces étant agencées pour permettre l’emboîtement de la pièce mâle M0 dans la pièce femelle F0 suivant une direction d’emboîtement D. Ces surfaces de contact interne et externe comportent des cannelures Cx dont des portions de surface sont complémentaires entre elles pour s’opposer à la rotation de la pièce femelle F0 par rapport à la pièce mâle M0 autour de l’axe de rotation de roue Rx. Ainsi, le diamètre du brut forgé utilisé pour fabriquer l’essieu 2 peut être minimisé par rapport à l’essieu de la . Cette solution de transmission de couple mécanique par emboîtement d’une pièce mâle M0 dans une pièce femelle F0 est avantageuse car elle permet un remplacement / échange de la pièce femelle F0 (par exemple pour répondre à un besoin de maintenance ou d’évolution technique de l’atterrisseur). Toutefois, cette solution nécessite un traitement de la surface externe de la pièce mâle et de la surface interne de la pièce femelle pour limiter l’usure mécanique, les amorces de rupture et la corrosion de ces surfaces. La qualité et l’homogénéité de ces traitements de surfaces est un facteur déterminant pour la durée de vie de l’atterrisseur. OBJET DE L’INVENTION Un objet de la présente invention est de fournir un atterrisseur d’aéronef comportant une pièce mâle emboîtée dans une pièce femelle de manière à faire obstacle au pivotement de la pièce femelle par rapport à la pièce mâle tout en résolvant tout ou partie des inconvénients précités des atterrisseurs de l’art antérieur. A cet effet, l’invention concerne un atterrisseur d'aéronef, comportant une pièce mâle emboîtée dans une pièce femelle suivant une direction d’emboîtement, la pièce mâle présentant une surface de contact externe en contact contre une surface de contact interne de la pièce femelle. L’atterrisseur d’aéronef selon l’invention est essentiellement caractérisé en ce que la surface de contact externe de la pièce mâle, lorsqu’observée suivant ladite direction d’emboîtement, est une surface fermée exclusivement convexe et présentant des portions de surface de contact externe en forme de lobes arrondis formant des obstacles au pivotement de la pièce femelle par rapport à la pièce mâle autour de la direction d’emboîtement. Pour la compréhension de l’invention, par surface de contact externe fermée exclusivement convexe, on entend que la surface de contact externe de la pièce mâle observée suivant la direction d’emboîtement a un profil ayant un contour fermé dépourvu de portions concaves. En éliminant les concavités sur la surface de contact externe de la pièce mâle observée selon la direction d’emboîtement (comme les concavités des cannelures Cx de l’exemple précité des figures 2a et 2b), on supprime les alternances entre formes concaves et formes convexes sur la surface externe de la pièce mâle. Ainsi, on supprime des concavités de pièce mâle qui sont usuellement : - difficiles à usiner pour former la concavité ; - soumises à des concentrations de contraintes mécaniques du fait de sollicitations combinées en flexion et en torsion, les contraintes maximales ayant tendance à apparaitre à l’endroit des alternances entre portion de surface concave et portion de surface convexe ; et - sensibles à la corrosion (elles favorisent l’accumulation d’humidité) et difficiles à traiter de manière parfaitement homogène contre des risques de corrosion (les traitements de surfaces sont plus facilement appliqués sur les surfaces convexes que sur les surfaces concaves ce qui induit une moindre résistance à la corrosion dans les concavités). Grâce à l’emboîtement particulier entre pièce mâle et pièce femelle, l’atterrisseur selon l’invention offre une solution efficace pour transmettre des couples mécaniques, y compris dans les zones de l’atterrisseur qui subissent de fortes concentrations de contraintes en torsion, flexion et cisaillement. Dans un premier mode de réalisation particulier de l’atterrisseur selon l’invention, l’atterrisseur comporte une tige coulissante qui porte en partie basse ladite pièce mâle, ladite pièce mâle appartenant à un essieu destiné à recevoir d'une part une roue à rotation selon un axe de rotation de la roue, et d'autre part un frein associé à la roue pour la freiner. Dans ce premier mode de réalisation particulier, ladite direction d’emboîtement est confondue avec l’axe de rotation de la roue par rapport à ladite pièce mâle et la pièce femelle forme une liaison mécanique entre le frein et la pièce mâle pour transmettre des couples de freinage du frein vers la pièce mâle. Ce premier mode de réalisation particulier est avantageux en ce qu’il permet de transmettre les efforts de freinage vers l’essieu via une pièce femelle couplée sur l’essieu. Cette solution de transmission de couple de freinage vers l’essieu présente les avantages précités de l’invention. Selon un autre mode de réalisation particulier (ci-après nommé troisième mode de réalisation) alternatif du précédent, l’atterrisseur comporte une tige coulissante qui constitue la pièce mâle et qui porte en partie basse un essieu destiné à recevoir d'une part une roue à rotation selon un axe de rotation, et d'autre part un frein associé à la roue pour la freiner, la pièce femelle constitue une couronne de frein appartenant au frein. Dans ce mode de réalisation particulier, ladite direction d’emboîtement est parallèle et confondue avec un axe de rotation de la roue par rapport à l’essieu et la pièce mâle constituant la tige est emboîtée dans la pièce femelle constituant la couronne de frein pour directement transmettre des couples de freinage du frein vers tige coulissante. Ce mode de réalisation est avantageux en ce qu’il permet une transmission directe des couples de freinage de la couronne de frein vers la tige coulissante sans nécessiter de pièce intermédiaire entre la couronne de frein et la tige coulissante. Dans un autre mode de réalisation particulier, alternatif aux précédents modes de réalisation particuliers dudit atterrisseur selon l’invention, ladite pièce femelle constitue une tige coulissante de l’atterrisseur qui porte en partie basse de la tige coulissante ladite pièce mâle, ladite pièce mâle constituant un essieu de l’atterrisseur destiné à recevoir d'une part une roue à rotation selon un axe de rotation et d'autre part un frein associé à la roue, ladite direction d’emboîtement étant parallèle et confondue avec l’axe de rotation de la roue. Dans ce mode de réalisation, les portions de la surface de contact externe qui sont en formes de lobes constituent des obstacles au pivotement de l’essieu par rapport à la tige coulissante. Pour les raisons indiquées précédemment, cet assemblage présente une forte résistance mécanique particulièrement adaptée à la jonction entre la tige coulissante et l’essieu. Dans un autre mode de réalisation particulier de l’atterrisseur selon l’invention (ci-après nommé quatrième mode de réalisation), celui-ci comporte un caisson et une tige coulissante qui porte un essieu en partie basse de la tige coulissante, la tige coulissante étant montée coulissante vis-à-vis du caisson, à l’intérieur du caisson. Cet atterrisseur comporte également un manchon emboîté sur le caisson suivant la direction d’emboîtement, le caisson constituant la pièce mâle et le manchon constituant la pièce femelle, lesdits lobes arrondis étant formés sur le caisson pour former obstacle à la rotation du manchon autour de la direction d’emboîtement. Cet atterrisseur comportant également un compas doté de premier et second bras articulés entre eux via un axe de compas, le premier bras étant articulé sur la tige coulissante et le second bras étant articulé sur le manchon, ce compas étant agencé pour s’opposer à la rotation de la tige coulissante vis-à-vis du caisson tout en autorisant le coulissement de la tige coulissante dans le caisson. Ce mode de réalisation est avantageux car il permet de facilement installer une articulation de compas sur un caisson sans avoir à forger cette articulation sur le caisson. Les contraintes de fabrication du caisson sont ainsi minimisées tout en permettant une meilleure répartition des couples mécaniques sur le caisson. L’invention concerne également un aéronef équipé d’un tel atterrisseur. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui suit de plusieurs modes de réalisation particuliers non limitatifs de l’invention. Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels : la est vue schématique partielle d’un atterrisseur selon l’art antérieur ; la présente une vue en coupe d’une partie d’un atterrisseur d’aéronef de l’art antérieur ; la présente une vue en perspective de la tige d’atterrisseur de la ; la présente une vue en perspective d’une partie d’un atterrisseur d’aéronef selon un premier mode de réalisation de l’invention ; la présente une vue en perspective de détail de l’extrémité inférieure de la partie d’atterrisseur illustrée à la ; la est une vue de côté de cette extrémité inférieure, suivant une direction d’observation Y d’un repère XYZ représenté sur la ; la est une vue en coupe, selon un plan Y-Z, d’un atterrisseur d’aéronef selon un deuxième mode de réalisation particulier de l’invention ; la est une vue en coupe dans un plan Y-Z de l’atterrisseur d’aéronef illustré à la ; la est une vue en perspective d’une extrémité de tige coulissante d’un atterrisseur d’aéronef selon un troisième mode de réalisation particulier de l’invention ; la est une vue de côté de ladite extrémité représentée à la suivant la direction d’observation Y du repère XYZ de la ; la est une vue en perspective d’une partie d’atterrisseur d’aéronef selon un quatrième mode de réalisation particulier de l’invention ; la est une vue partielle en coupe transversale (selon un plan parallèle au plan XY) de la partie d’atterrisseur d’aéronef représentée à la ; la est une vue de face d’un aéronef 100 selon l’invention doté d’un atterrisseur 0 selon l’invention. Atterrisseur d'aéronef (0), comportant une pièce mâle (M0, M1, M3) emboîtée dans une pièce femelle (F0, F1, F2, F3) suivant une direction d’emboîtement (D), la pièce mâle présentant une surface de contact externe en contact contre une surface de contact interne de la pièce femelle, caractérisé en ce que la surface de contact externe de la pièce mâle (M0, M1, M3), lorsqu’observée suivant ladite direction d’emboîtement (D) est une surface fermée exclusivement convexe et présentant des portions de surface de contact externe en forme de lobes arrondis (L1, L2, L3, L4) formant des obstacles au pivotement de la pièce femelle (F0, F1, F2, F3) par rapport à la pièce mâle (M0, M1, M3) autour de la direction d’emboîtement (D). Atterrisseur d'aéronef selon la revendication 1, dans lequel la surface de contact interne de la pièce femelle (F0, F1, F2, F3) est également une surface fermée et a forme complémentaire de la surface de contact externe de la pièce mâle. Atterrisseur d'aéronef selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel la surface de contact externe de la pièce mâle (M0, M1, M3) est symétrique par rapport à un plan longitudinal médian (Y-Z) de la pièce mâle. Atterrisseur d'aéronef selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, comportant une tige coulissante (1) qui porte en partie basse ladite pièce mâle (M0), ladite pièce mâle (M0) appartenant à un essieu (2) destiné à recevoir d'une part une roue (R) à rotation selon un axe de rotation (Rx) de la roue, et d'autre part un frein (30) associé à la roue (R) pour la freiner, ladite direction d’emboîtement étant confondue avec l’axe de rotation (Rx) de la roue (R) par rapport à ladite pièce mâle (M0) et la pièce femelle (F0, F1) formant une liaison mécanique entre le frein (30) et la pièce mâle (M0) pour transmettre des couples de freinage du frein (30) vers la pièce mâle (2). Atterrisseur selon la revendication 4, dans lequel : - la pièce femelle (F0) est une main d’essieu (10) sur laquelle le frein (30) est solidarisé, la main d'essieu (10) étant rapportée et enfilée sur la pièce mâle (M0) de sorte que la surface de contact interne de la pièce femelle (F0) soit reçue à ajustement sur la surface de contact externe de la pièce mâle (M0) qui forme une portée non circulaire pour immobiliser en rotation la pièce femelle (F0) sur la pièce mâle (M0) ; - des moyens de serrage (44) maintenant la pièce femelle contre des moyens d'arrêt axial (38) formés sur la pièce mâle pour immobiliser axialement la pièce femelle (F0) sur la pièce mâle (M0). Atterrisseur selon l’une quelconque des revendications 4 ou 5, dans lequel la pièce mâle (M0) est emboîtée dans un alésage (11) traversant une zone inférieure de la tige coulissante (1) et formant une portée non circulaire contre laquelle la pièce mâle est en appui pour immobiliser en rotation la pièce mâle par rapport à la tige coulissante (1). Atterrisseur selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, comportant une tige coulissante (1) qui constitue la pièce mâle (M1) et qui porte en partie basse un essieu (2) destiné à recevoir d'une part une roue (R) à rotation selon un axe de rotation (Rx), et d'autre part un frein (30) associé à la roue (R) pour la freiner, la pièce femelle (F1) constituant une couronne de frein (30a) appartenant au frein (30), ladite direction d’emboîtement (D) étant parallèle et confondue avec un axe de rotation (Rx) de la roue (R) par rapport à l’essieu (2) et la pièce mâle (M1) constituant la tige (1) étant emboîtée dans la pièce femelle (F1) constituant la couronne de frein pour directement transmettre des couples de freinage du frein (30) vers tige coulissante (1). Atterrisseur selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel ladite pièce femelle (F2) constitue une tige coulissante (1) de l’atterrisseur qui porte en partie basse de la tige coulissante ladite pièce mâle (M0), ladite pièce mâle (M0) constituant un essieu (2) de l’atterrisseur destiné à recevoir d'une part une roue (R) à rotation selon un axe de rotation (Rx), et d'autre part un frein (30) associé à la roue (R), ladite direction d’emboîtement (D) étant parallèle et confondue avec l’axe de rotation (Rx) de la roue (R) et les potions de surface en forme de lobes (L1, L2, L3, L4) de la surface de contact externe de la pièce mâle (M0) formant des obstacles au pivotement de l’essieu (2) par rapport à la tige coulissante (1) autour de la direction d’emboîtement (D). Atterrisseur selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, comportant un caisson (5) et une tige coulissante (1) qui porte un essieu (2) en partie basse de la tige coulissante (2), la tige coulissante (1) étant montée coulissante vis-à-vis du caisson (5) à l’intérieur du caisson (5), l’atterrisseur comportant également un manchon (F3) emboîté sur le caisson (5) suivant la direction d’emboîtement (D), le caisson (5) constituant la pièce mâle (M3) et le manchon (F3) constituant la pièce femelle (F3), lesdits lobes arrondis (L1, L2, L3, L4) formés sur le caisson (5) formant obstacle à la rotation du manchon (F3) autour de la direction d’emboîtement, l’atterrisseur comportant également un compas (6) doté de premier et second bras (6a, 6b) articulés entre eux via un axe de compas (6x) le premier bras (6a) étant articulé sur la tige coulissante (1) et le second bras (6b) étant articulé sur le manchon (F3), ce compas étant agencé pour s’opposer à la rotation de la tige coulissante (1) vis-à-vis du caisson (5) tout en autorisant le coulissement de la tige coulissante (1) dans le caisson (5). Aéronef (100) comportant une structure portant au moins un atterrisseur (0) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9.