Brevet FR3150780A1 — publié le 20250110

L’invention concerne un dispositif de blocage en rotation d’une roue (1) montée tournante sur un essieu (2) autour d’un axe de rotation (X), comportant un récepteur (4) solidaire de la roue et comportant une face interne présentant des cavités (4e) axiales régulièrement réparties ; une cage (6) s’étendant autour de l’essieu en regard du récepteur et maintenue immobile en rotation, la cage comportant des logements axiaux (6a) recevant des segments (7) mobiles dans la cage selon des directions radiales respectives entre une position de blocage dans laquelle les segments sont engagés dans les réceptacles du récepteur, et une position de libération dans laquelle les segments sont dégagés des réceptacles du récepteur ; un organe poussoir (5) en matériau apte à canaliser un flux magnétique et s’étendant autour de l’essieu pour coopérer avec les segments par des portées obliques, et monté mobile axialement entre une position de verrouillage dans laquelle l’organe poussoir force les segments en position de blocage et une position de déverrouillage dans laquelle l’organe poussoir force les segments en position de libération ; un organe de rappel (12) pour rappeler l’organe poussoir vers sa position de verrouillage et l’y maintenir ; un aimant permanent (14) induisant sur l’organe poussoir un effort électromagnétique adapté à maintenir l’organe poussoir en position de déverrouillage à l’encontre de l’organe de rappel ; un électroaimant (15) alimentable sélectivement pour contrer l’effort de l’aimant permanent pour laisser l’organe poussoir se déplacer de la position de déverrouillage à la position de verrouillage sous l’effet de l’organe de rappel, ou pour augmenter l’effort de l’aimant permanent pour déplacer l’organe poussoir de la position de verrouillage à la position de déverrouillage à l’encontre de l’organe de rappel. Roue et aéronef équipés d’un tel dispositif. FIGURE DE L’ABREGE : Fig. 1 Dispositif de freinage de parc à commande électromagnétique, roue d’aéronef et aéronef équipés d’un tel dispositif. La présente invention concerne le domaine du freinage de parc ou immobilisation des aéronefs au sol. ARRIERE PLAN DE L’INVENTION Le changement climatique est une préoccupation majeure pour de nombreux organes législatifs et de réglementation à travers le monde. En effet, diverses restrictions sur les émissions de carbone ont été, sont ou seront adoptées par divers états. En particulier, une norme ambitieuse s’applique à la fois aux nouveaux types d’avions mais aussi ceux actuellement en circulation nécessitant de devoir mettre en œuvre des solutions technologiques afin de les rendre conformes aux réglementations en vigueur. L’aviation civile se mobilise depuis maintenant plusieurs années pour apporter une contribution à la lutte contre le changement climatique. Les efforts de recherche technologique ont déjà permis d’améliorer de manière très significative les performances environnementales des avions. L'ensemble des acteurs du secteur travaille en permanence à l'amélioration de l’efficacité énergétique. La Déposante prend en considération les facteurs impactant dans toutes les phases de conception et de développement pour obtenir des composants et des produits aéronautiques moins énergivores, plus respectueux de l’environnement et dont l’intégration et l’utilisation dans l’aviation civile ont des impacts environnementaux modérés dans un but d’amélioration de l'efficacité énergétique du transport aérien. Par voie de conséquence, la Déposante travaille en permanence à la réduction de son impact climatique par l’emploi de méthodes et l’exploitation de procédés de développement et de fabrication vertueux et minimisant les émissions de gaz à effet de serre pour réduire l'empreinte environnementale de son activité. Ces travaux de recherche et de développement soutenus portent à la fois sur l’allègement des appareils, notamment par les matériaux employés et les équipements embarqués allégés, et le développement de l’emploi des technologies électriques. En général, l’immobilisation des aéronefs au sol s’obtient en alimentant les freins de l’aéronef de façon permanente pour qu’ils empêchent les roues freinées de tourner. Dans le cas d’aéronefs équipés de freins hydrauliques, on relie les freins à un accumulateur fournissant la pression nécessaire à l’actionnement des freins. L’aéronef est ainsi immobilisé tant que l’accumulateur est maintenu en liaison hydraulique avec les freins. Dans le cas d’aéronefs équipés de freins électriques, on a proposé, par exemple dans le document FR2880602, de maintenir les actionneurs de freinage en position de freinage au moyen d’un organe de blocage bistable bloquant les actionneurs de freinage en position de freinage sans qu’il soit nécessaire d’alimenter les actionneurs de freinage. Cependant, ces modes de blocage sollicitent en permanence les freins et les organes de friction des freins, ce qui peut conduire à une fatigue accélérée. OBJET DE L’INVENTION L’invention a pour but de proposer un moyen de bloquer une roue d’aéronef sans solliciter les freins de l’aéronef. A cet effet, on prévoit selon l’invention un dispositif de blocage en rotation d’une roue montée tournante sur un essieu autour d’un axe de rotation, le dispositif comportant : un récepteur solidaire de la roue et comportant une face interne présentant des cavités axiales régulièrement réparties tournées vers l’essieu ; une cage s’étendant autour de l’essieu en regard du récepteur et maintenue immobile en rotation, la cage comportant des logements axiaux recevant des segments mobiles dans la cage selon des directions radiales respectives entre une position de blocage dans laquelle les segments sont engagés dans les réceptacles du récepteur, et une position de libération dans laquelle les segments sont dégagés des réceptacles du récepteur ; un organe poussoir en matériau apte à canaliser un flux magnétique et s’étendant autour de l’essieu pour coopérer avec les segments par des portées obliques, et monté mobile axialement entre une position de verrouillage dans laquelle l’organe poussoir force les segments en position de blocage et une position de déverrouillage dans laquelle l’organe poussoir force les segments en position de libération ; un organe de rappel pour rappeler l’organe poussoir vers sa position de verrouillage et l’y maintenir ; un aimant permanent induisant sur l’organe poussoir un effort électromagnétique adapté à maintenir l’organe poussoir en position de déverrouillage à l’encontre de l’organe de rappel ; un électroaimant alimentable sélectivement pour contrer l’effort de l’aimant permanent pour laisser l’organe poussoir se déplacer de la position de déverrouillage à la position de verrouillage sous l’effet de l’organe de rappel, ou pour augmenter l’effort de l’aimant permanent pour déplacer l’organe poussoir de la position de verrouillage à la position de déverrouillage à l’encontre de l’organe de rappel. Le dispositif de l’invention permet donc le blocage de la roue sans usage du frein. Il peut donc équiper des roues non freinées. Bien entendu, si lors du verrouillage les segments ne sont pas en face des réceptacles, il suffira de provoquer une légère rotation de la roue pour les y amener et ainsi permettre le blocage de la roue. L’alimentation de l’électroaimant peut être interrompue dès que l’organe poussoir a atteint l’une ou l’autre de ses positions, chacune des positions étant stable. Ainsi, le dispositif de blocage ne nécessitant pas d’être constamment alimenté, la consommation électrique du dispositif de blocage de l’invention est très faible. En outre, le dispositif de l’invention est compact, léger, indépendant, et peut être mis en œuvre facilement et directement avec peu de modifications à apporter à la roue. Selon un aspect particulier de l’invention, l’organe poussoir comporte une partie extérieure présentant des lumières au travers desquelles les segments s’étendent, les lumières ayant des flancs distaux obliques formant des portées obliques coopérant avec des surfaces obliques distales des segments pour amener ceux-ci de la position de blocage à la position de libération. Selon un autre aspect particulier de l’invention, l’organe poussoir comporte une jupe ayant une surface tronconique formant des portées obliques coopérant avec des surfaces obliques proximales des segments pour amener ceux-ci de la position de libération à la position de blocage. Selon encore un autre aspect particulier, le dispositif de l’invention comporte un tube de torsion enfilé sur l’essieu et arrêté en rotation par rapport à l’essieu, le tube de torsion ayant une partie tubulaire présentant une surface externe cannelée coopérant avec des surfaces internes homologues de l’organe poussoir et de la cage. De préférence alors, le tube de torsion comporte un plateau contre lequel s’appuie l’organe de rappel. Selon une disposition particulière de l’invention, l’aimant permanent et l’électroaimant font partie d’un actionneur électromagnétique s’étendant autour de l’organe poussoir. De préférence alors, l’actionneur électromagnétique comporte un capot et un couvercle aptes à canaliser un flux magnétique, le couvercle s’étendant en regard d’une face proximale de l’organe poussoir venant en butée contre le couvercle en position de déverrouillage. Selon encore une autre disposition particulière, les segments comportent une portion de blocage pénétrant dans les réceptacles du récepteur, chaque portion de blocage comportant des flancs obliques coopérant avec des flancs homologues des réceptacles, de sorte que les segments soient repoussés de la position de blocage à la position de libération si la roue subit un couple supérieur à un seuil déterminé. L’invention concerne également une roue d’aéronef équipée d’un tel dispositif et un aéronef comportant au moins une telle roue. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui suit d’un mode de réalisation particulier et non limitatif de l’invention. Il sera fait référence aux figures des dessins annexés, parmi lesquels : la est une vue en perspective du dispositif de blocage selon un mode particulier de réalisation de l’invention ; la est une vue en coupe du dispositif de blocage de la installé autour d’un essieu portant une roue à bloquer, le dispositif étant ici représenté en position de déverrouillage ; la est une vue en coupe analogue à celle de la , le dispositif étant ici représenté en position de verrouillage ; la est une vue de côté agrandie au niveau de l’un des segments illustré en position de blocage ; la est une vue de face agrandie au niveau de l’un des segments illustré en position de blocage. DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION En référence aux figures 1 à 3, le dispositif de blocage de l’invention est destiné à être interposé entre une roue 1 et un essieu 2 sur laquelle elle est montée à rotation au moyen de roulements à rouleaux 3 selon un axe de rotation X. Pour la suite, la face des pièces tournée vers l’essieu sera appelée face interne, tandis que la face des pièces tournée vers la roue sera appelée face externe. Le dispositif comporte ici un tube de torsion 9 enfilé sur l’essieu 2 et comprenant une partie tubulaire 9a ayant une surface externe cannelée, et un plateau 9b servant à son arrêt en rotation (par exemple fixé à une main de l’essieu, ou encore empêché de tourner par une barre de frein attelée à l’atterrisseur portant l’essieu). Le dispositif comporte un récepteur 4 solidarisé à la roue 1 et comportant une surface externe cylindrique 4a reçue à ajustage dans un alésage conforme de la roue 1, et présentant une série d’obstacles 4b reçus dans des cavités homologues de la roue 1 pour immobiliser le récepteur 4 en rotation avec la roue 1. Le récepteur 4 comporte une surface interne 4c présentant des protrusions 4d définissant entre elles des réceptacles axiaux à flancs obliques 4e tournés vers l’essieu 2. En regard du récepteur 4 s’étend une cage 6 ayant une surface interne cannelée coopérant avec la surface externe cannelée du tube de torsion 9 en regard pour son arrêt en rotation. La cage 6 comporte une série de logements axiaux 6a traversant destinés à recevoir chacun un segment 7. Les segments 7 sont reçus dans les logements axiaux 6a pour être mobiles selon des directions radiales respectives entre une position de libération dans laquelle les segments 7 sont dégagés des réceptacles 4e du récepteur 4 comme illustré à la et une position de blocage dans laquelle les segments 7 sont engagés dans les réceptacles 4e du récepteur 4 comme illustré à la . Une cale 8 est interposée entre l’un des roulements 3 et la cage 6 pour arrêter celle-ci axialement. Pour déplacer les segments 7 entre ces deux positions, le dispositif de blocage comporte un organe poussoir 5, en un matériau apte à canaliser un flux magnétique, ici réalisé en deux parties dont une partie intérieure 5a et une partie extérieure 5b pour les besoins du montage du dispositif, mais solidarisées entre elles en service comme illustré sur les figures 2 et 3. La partie intérieure 5a comporte une surface interne cannelée coopérant avec la surface externe cannelée du tube de torsion 9 pour son arrêt en rotation sur celui-ci tout en permettant le mouvement axial de l’organe poussoir 5. La partie extérieure 5b a une forme de manchon cylindrique qui coiffe en service la cage 6 et qui présente des lumières 5d à l’aplomb des logements de la cage 6 pour laisser les segments 7 saillir de l’organe poussoir 5 et s’engager dans les réceptacles 4e du récepteur 4 lorsqu’ils sont amenés en position de blocage. Les flancs distaux 5e des lumières 5d forment des portées obliques adaptées à coopérer avec des surfaces obliques distales 7a des segments 7. La partie intérieure 5a comporte quant à elle une jupe 5c ayant une surface tronconique formant des portées obliques adaptées à coopérer avec des surfaces obliques proximales 7b des segments 7. Dans la situation illustrée à la , l’organe poussoir 5 est dans une position axiale de déverrouillage dans laquelle les flancs distaux obliques 5e des lumières 5d coopèrent avec les surfaces obliques en regard des segments 7 pour les pousser et les maintenir en position de libération dans laquelle les segments 7 sont rétractés dans les logements de la cage 6 et donc dégagés des réceptacles 4e. Dans la situation illustrée à la , l’organe poussoir 5 est dans une position axiale de verrouillage dans laquelle la jupe 5c coopère avec les surfaces obliques en regard des segments 7 pour les pousser et les maintenir en position de blocage dans laquelle les segments 7 saillent radialement de l’organe poussoir 5 par les lumières 5d et sont engagés dans les réceptacles 4e. Le dispositif de blocage comporte enfin des éléments pour le déplacement et le maintien de l’organe poussoir 5 dans l’une ou l’autre de ses positions, comprenant : un organe de rappel comprenant ici une pluralité de ressorts hélicoïdaux 12 montés entre le plateau 9b du tube de torsion 9 et la partie intérieure 5a de l’organe poussoir 5 pour rappeler ce dernier vers la position de verrouillage ; un actionneur électromagnétique 13 s’étendant autour de l’organe poussoir 5 et comportant un capot 13a solidaire d’un couvercle 13b, tous deux en matériau apte à canaliser un flux magnétique, le couvercle 13b s’étendant contre le plateau 9b du tube de torsion en regard d’une face proximale 5f de l’organe poussoir 5 qui bute contre le couvercle 13b en position de déverrouillage. L’actionneur électromagnétique 13 renferme un aimant permanent 14 et un électroaimant 15 alimentable sélectivement pour contrer le flux de l’aimant permanent 14 ou au contraire pour augmenter le flux de l’aimant permanent 14. Le fonctionnement du dispositif de blocage de l’invention est le suivant. Dans la position illustrée à la , l’organe poussoir est dans la position de déverrouillage, en appui contre le couvercle 13b de l’actionneur électromagnétique 13. Dans cette position, le flux magnétique de l’aimant permanent 14 boucle en passant par le capot 13a, le couvercle 13b, puis, franchissant le faible entrefer entre le couvercle 13b et l’organe poussoir 5, par l’organe poussoir 5 pour revenir vers l’aimant permanent 14. Ainsi bouclé, le flux magnétique exerce sur l’organe poussoir 5 un effort magnétique tendant à maintenir ce dernier dans la position de déverrouillage à l’encontre de l’effort de l’organe de rappel 12. Les segments 7 sont rétractés et dégagés des réceptacles 4e, de sorte que la roue 1 est libre de tourner. Pour déplacer l’organe poussoir 5 de la position de déverrouillage de la à la position de verrouillage de la , on alimente l’électroaimant 15 de sorte à contrer le flux de l’aimant permanent 14. L’effort magnétique généré par l’aimant permanent 14 diminue jusqu’à ce qu’il ne puisse plus contrer l’effort de rappel exercé par l’organe de rappel 12 qui déplace alors l’organe poussoir 5 jusqu’à la position de verrouillage et l’y maintient. On peut alors arrêter d’alimenter l’électroaimant 15. Si les segments 7 n’étaient pas strictement en face des réceptacles 4e, une légère rotation de la roue (par exemple sous l’action d’une poussée du moteur de l’aéronef) permet d’amener les segments 7 en regard des réceptacles et d’y pénétrer sous la poussée de l’organe poussoir 5, lui-même poussé par l’organe de rappel 12. Pour déplacer l’organe poussoir 5 de la position de verrouillage de la à la position de déverrouillage de la , on alimente l’électroaimant 15 dans le sens contraire pour augmenter le flux de l’aimant permanent 14 et ainsi générer un effort électromagnétique capable de faire bouger l’organe poussoir 5 à l’encontre de l’organe de rappel 12 de sorte à réduire l’entrefer entre ce dernier et le couvercle 13b, jusqu’à ce que l’organe poussoir 5 vienne en butée contre ce dernier. Le flux de l’aimant permanent 14 est alors suffisant pour maintenir l’organe poussoir 5 en position de déverrouillage à l’encontre de l’organe de rappel 12. On peut alors arrêter d’alimenter l’électroaimant 15. Selon un aspect particulier de l’invention plus particulièrement visible sur les figures 4 et 5 sur lesquels les jeux ont été exagérés, les segments 7 comportent une portion de guidage 7c présentant des flancs latéraux 7d parallèles coopérant à ajustement avec des flancs latéraux 6d parallèles des logements 6a de la cage 6 pour assurer le guidage radial des segments 7 lors de leur déplacement entre la position de libération et la position de blocage. Selon un autre aspect particulier de l’invention, les segments 7 comportent une portion de blocage 7e présentant des flancs latéraux obliques 7f destinés à coopérer avec des flancs obliques 4f homologues des réceptacles 4e. La pente des flancs latéraux obliques 7f des segments 7 (et donc celle des flancs obliques 4f des réceptacles 4e) ainsi que la pente de la surface oblique proximale 7b des segments 7 (et donc celle de la jupe 5c de l’organe poussoir 5) sont choisies pour provoquer la rétraction des segments 7 dans les logements 6a de la cage 6 si le couple exercé sur la roue 1 dépasse un seuil déterminé fixé par les pentes des flancs et surfaces obliques. Cette disposition permet un déverrouillage automatique du dispositif de blocage de l’invention sous l’effet de la poussée du ou des moteurs de l’aéronef, ou encore sous l’effet d’un couple imposé à la roue 1 par un moteur. Bien entendu, l’invention n’est pas limitée au mode de réalisation décrit mais englobe toute variante entrant dans le champ de l’invention telle que définie par les revendications. En particulier, bien qu’ici l’organe de rappel soit constitué par une pluralité de ressorts 12, on pourra remplacer ceux-ci par un organe de rappel sous la forme d’un unique ressort ou d’ensemble de rondelles ressorts disposées en série entre le plateau 9b du tube de torsion 9 et la partie intérieure 5a de l’organe poussoir 5. Bien qu’ici le dispositif de blocage comporte un tube de torsion arrêté en rotation avec une partie tubulaire cannelée pour arrêter en rotation l’organe poussoir 5 et la cage 6 tout en permettant le déplacement axial de l’organe poussoir 5, on pourra utiliser d’autres moyens pour arrêter en rotation la cage et l’organe poussoir, comme l’utilisation de clavettes, ou encore de cannelures directement réalisées sur l’essieu. Il est possible d’utiliser tout type d’actionneur linéaire bistable et par exemple des actionneurs de type hydraulique, électrohydraulique, électromécanique… L’invention est applicable à tout système dans lequel la rotation d'une pièce (qu’on appellera roue de manière générale) tournant autour d'un axe (qu’on appellera essieu de manière générale) doit être bloquée. Dispositif de blocage en rotation d’une roue (1) montée tournante sur un essieu (2) autour d’un axe de rotation (X), le dispositif comportant : un récepteur (4) solidaire de la roue et comportant une face interne présentant des cavités (4e) axiales régulièrement réparties tournées vers l’essieu ; une cage (6) s’étendant autour de l’essieu en regard du récepteur et maintenue immobile en rotation, la cage comportant des logements axiaux (6a) recevant des segments (7) mobiles dans la cage selon des directions radiales respectives entre une position de blocage dans laquelle les segments sont engagés dans les réceptacles du récepteur, et une position de libération dans laquelle les segments sont dégagés des réceptacles du récepteur ; un organe poussoir (5) en matériau apte à canaliser un flux magnétique, qui s’étend autour de l’essieu pour coopérer avec les segments par des portées obliques et qui est monté mobile axialement entre une position de verrouillage dans laquelle l’organe poussoir force les segments en position de blocage et une position de déverrouillage dans laquelle l’organe poussoir force les segments en position de libération ; un organe de rappel (12) pour rappeler l’organe poussoir vers sa position de verrouillage et l’y maintenir ; un aimant permanent (14) induisant sur l’organe poussoir un effort électromagnétique adapté à maintenir l’organe poussoir en position de déverrouillage à l’encontre de l’organe de rappel ; un électroaimant (15) alimentable sélectivement pour contrer l’effort de l’aimant permanent pour laisser l’organe poussoir se déplacer de la position de déverrouillage à la position de verrouillage sous l’effet de l’organe de rappel, ou pour augmenter l’effort de l’aimant permanent pour déplacer l’organe poussoir de la position de verrouillage à la position de déverrouillage à l’encontre de l’organe de rappel. Dispositif de blocage selon la revendication 1, dans lequel l’organe poussoir (5) comporte une partie extérieure (5b) présentant des lumières (5d) au travers desquelles les segments (7) s’étendent, les lumières ayant des flancs distaux (5e) obliques formant des portées obliques coopérant avec des surfaces obliques distales (7a) des segments pour amener ceux-ci de la position de blocage à la position de libération. Dispositif de blocage selon la revendication 1, dans lequel l’organe poussoir (5) comporte une jupe (5c) ayant une surface tronconique formant des portées obliques coopérant avec des surfaces obliques proximales (7b) des segments (7) pour amener ceux-ci de la position de libération à la position de blocage. Dispositif de blocage selon la revendication 1, comportant en outre un tube de torsion (9) enfilé sur l’essieu (2) et arrêté en rotation par rapport à l’essieu, le tube de torsion ayant une partie tubulaire (9a) présentant une surface externe cannelée coopérant avec des surfaces internes homologues de l’organe poussoir (5) et de la cage (6). Dispositif selon la revendication 4, dans lequel le tube de torsion comporte un plateau (9b) contre lequel s’appuie l’organe de rappel (12). Dispositif selon la revendication 1, dans lequel l’aimant permanent (14) et l’électroaimant (15) font partie d’un actionneur électromagnétique (13) s’étendant autour de l’organe poussoir (5). Dispositif de blocage selon la revendication 6, dans lequel l’actionneur électromagnétique (13) comporte un capot (13a) et un couvercle (13b) aptes à canaliser un flux magnétique, le couvercle s’étendant en regard d’une face proximale (5f) de l’organe poussoir (5) venant en butée contre le couvercle en position de déverrouillage. Dispositif de blocage selon la revendication 1, dans lequel les segments (7) comportent une portion de blocage (7e) pénétrant dans les réceptacles (4e) du récepteur (4), chaque portion de blocage comportant des flancs obliques (7f) coopérant avec des flancs homologues (4f) des réceptacles (4e), de sorte que les segments soient repoussés de la position de blocage à la position de libération si la roue (1) subit un couple supérieur à un seuil déterminé. Roue (1) d’aéronef équipé d’un dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes. Aéronef comportant au moins une roue (1) selon la revendication 9.