Brevet FR3149943A1 — publié le 20241220

L’invention comporte un capteur d’usure (10) d’une pile de disques (2) d’un frein (1) comprenant un corps (11) destiné à être fixé sur une partie fixe du frein en regard des disques, et dans lequel une tige (13) est montée à coulissement, le corps étant adapté à générer un signal représentatif d’une position de la tige dans le corps. Le capteur comporte un organe de rappel de la tige vers les disques de sorte qu’une extrémité (14) de la tige soit maintenue en permanence en contact de la pile de disques (2). Frein, roue freinée et aéronef équipés d’un tel capteur. FIGURE DE L’ABREGE : Fig. 1 Capteur d’usure de disques de frein ; frein de roue et aéronef équipés d’un tel capteur La présente invention concerne le domaine des capteurs, et plus particulièrement les capteurs d’usure des disques d’un frein, notamment un frein d’aéronef. ARRIERE PLAN DE L’INVENTION Les freins de roues d’aéronefs modernes comprennent une pile de disques (également appelée puits de chaleur) comprenant des disques rotors liés en rotation à la roue et des disques stators maintenus immobiles en rotation. Ces disques sont pressés les uns contre les autres au moyen de pistons ou poussoirs reçus ou intégrés dans une partie fixe du frein (également appelée couronne) pour générer par friction un couple de freinage propre à ralentir la roue. Les disques sont susceptibles de s'user à chaque freinage et il importe de connaître leur état d’usure pour prévoir leur remplacement. A cet égard, les freins d’aéronef sont généralement équipés d’au moins un témoin d’usure sous la forme d’une tige qui est montée coulissante dans un œillet solidaire de la couronne et qui est attelée à une portion de la pile de disques en regard du support (appelée plaque de poussée), de sorte que le témoin se déplace dans son œillet au fur et à mesure de l'usure des disques. La position du témoin par rapport à l’œillet est donc indicative de l'état d'usure de la pile de disques. Pour donner un ordre de grandeur, les puits de chaleur sont changés typiquement après 2000 à 4000 atterrissages. Avant remplacement, la pile de disques a perdu cinq à six centimètres d'épaisseur. Les opérateurs chargés de la maintenance vérifient régulièrement la position du témoin d'usure (typiquement chaque jour avant le premier vol) pour vérifier l'état d'usure des disques, et procéder à leur remplacement par des disques neufs lorsque le témoin d'usure atteint une position d'usure maximale. Une telle vérification est fiable, mais elle ne permet pas d'estimer précisément l'usure des disques du frein inspecté et rend difficile tout suivi automatisé de l'usure des disques du frein. En outre, des déplacements parasites entre le support du frein et la pile de disques peuvent survenir. Ces déplacements parasites contraignent le témoin dans l’œillet, ce qui peut conduire à la rupture et la perte du témoin. Pour améliorer le suivi des freins en service, il a été proposé dans le document FR-A-3068098 de réaliser une capture d’une image du témoin d’usure et de procéder à une analyse automatique de l’image acquise pour évaluer l’usure des freins. Un tel procédé requiert cependant de réaliser une capture d’image manuelle du témoin d’usure. Il a par ailleurs été proposé dans le document FR-A-3124856 de remplacer le témoin d’usure par un capteur de position comportant un corps rapporté sur le support de frein et dans lequel une tige magnétique est montée à coulissement en étant attelée à la plaque de poussée. Ainsi, la tige magnétique se déplace relativement au corps du capteur au fur et à mesure de l’usure des disques de freins de sorte que le capteur émet un signal représentatif de ce déplacement, et donc de l’usure du frein. Cependant, des déplacements parasites entre le support du frein et la pile de disques peuvent survenir. Ces déplacements parasites contraignent la tige du capteur dans son logement, ce qui fragilise le capteur. OBJET DE L’INVENTION L’invention a notamment pour but de simplifier, d’améliorer et de fiabiliser les opérations d’évaluation de l’usure d’une pile de disques de frein au cours de sa vie. A cet effet, on prévoit, un capteur d’usure d’une pile de disques d’un frein, comprenant un corps destiné à être fixé sur une partie fixe du frein en regard des disques, et une tige est montée à coulissement dans le corps, le corps étant adapté à générer un signal représentatif d’une position de la tige dans le corps. Selon l’invention, le capteur comporte un organe de rappel de la tige vers les disques de sorte qu’une extrémité de la tige soit maintenue en permanence en contact de la pile de disques. Ainsi, l’usure des disques va provoquer un déplacement de la tige astreinte par l’organe de rappel à rester au contact de la pile de disques. Le corps du capteur va ainsi générer un signal représentatif des positions successives de la tige dans le corps, et donc de l’usure des disques. Le terme « signal » doit être entendu au sens large : il peut être une grandeur électrique, une variation de pression ou un déplacement d’un fluide, un déplacement d’une pièce mécanique… L’organe de rappel supprime le besoin d’atteler la tige à la pile de disques, évitant de contraindre la tige lors de mouvements parasites de la pile de disques relativement au support du frein, et diminuant la possibilité d’échauffement du capteur par conduction lors des freinages. L’invention permet d’augmenter la précision de la mesure de l’usure d’une pile de disques de frein. Ainsi, l’invention permet d’améliorer la sécurité des systèmes de freinage. De plus, la présente invention est réutilisable. Selon une disposition particulière, l’organe de rappel est un ressort monté dans le corps à côté de la tige pour exercer sur celle-ci un effort de traction. Une telle disposition permet de disposer le ressort à côté de la tige en limitant l’encombrement axial du capteur. L’invention concerne également un frein de roue comprenant une pile de disques et un capteur du type précité. L’invention concerne en outre un aéronef comprenant un tel frein. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation particuliers et non limitatifs de l’invention. Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels : la est une vue en perspective d’un frein de roue d’aéronef équipé d’un capteur d’usure selon un premier mode de réalisation de l’invention ; la est une vue schématique en perspective du capteur d’usure équipant le frein de la ; la est une vue schématique en coupe du capteur d’usure de la ; la est une vue en perspective d’un capteur d’usure équipant un frein, selon un deuxième mode de réalisation de l’invention, selon un premier angle de vue ; la est une vue en perspective du capteur d’usure selon le deuxième mode de réalisation de l’invention, ; la est une vue schématique de face d’un aéronef équipé de roues selon l’invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION En référence à la , l’invention est ici décrite en application à un aéronef 100 équipé de roues freinées. Plus précisément, l’invention est relative à un capteur d’usure équipant un frein d’une roue 103 montée à rotation sur un essieu 102 porté par un atterrisseur 101 de l’aéronef 100. La roue 103 comporte un moyeu monté à rotation sur l’essieu 102 au moyen de roulements, et une jante reliée au moyeu par un voile et agencée pour porter un pneumatique. En référence à la , un frein 1 typique de roue d'aéronef comporte une pile de disques (ou puits de chaleur) 2 enfilée sur un tube de torsion 3. La pile de disques 2 comporte des disques stators 2A maintenus immobiles en rotation (par coopération avec des cannelures externes du tube de torsion 3 par exemple) et des disques rotors 2B liés en rotation à la jante de la roue. La pile de disques 2 s'étend entre un support d’actionneurs de freinage, ici une couronne 4 hydraulique (couramment appelée couronne porte-actionneurs) dotée de pistons 5 et fixée à une extrémité du tube de torsion 3, et une plaque arrière 6 fixée à l'autre extrémité du tube de torsion. La pile de disques 2 comporte une plaque de poussée 7, en appui contre le premier disque stator 2A et en regard de la couronne 4, qui répartit la poussée exercée par les pistons 5 sur toute la surface frontale de la pile de disques 2. Cet agencement bien connu ne sera pas décrit plus en détail L’invention porte plus précisément sur un capteur d’usure 10 qui est fixé à la couronne 4 en regard immédiat de la plaque de poussée 7. Comme visible aux figures 2 et 3, et selon le premier mode de réalisation de l’invention, le capteur 10 comporte un corps 11 muni d’une patte 12 pour sa fixation sur la couronne 4 (par exemple ici au moyen de deux vis de fixation). Le capteur 10 comporte une tige 13, montée à coulissement dans le corps 11, avec une extrémité 14 destinée à venir en contact avec la plaque de poussée 7. Selon une disposition particulière de l’invention, la tige 13 est solidaire d’un cavalier 15 auquel est attelé une extrémité d’un ressort 16, ici un ressort hélicoïdal, dont l’autre extrémité est attelée au corps 11 pour exercer sur le cavalier 15 et donc sur la tige 13, un effort de traction tendant à faire sortir la tige 13 du corps 11 et ainsi maintenir son extrémité 14 au contact de la plaque de poussée 7. Le ressort 16 s’étend ici dans un logement cylindrique s’étendant à côté d’un logement cylindrique recevant à coulissement la tige 13, le cavalier 15 s’étendant dans une rainure qui relie les deux logements et qui reçoit le cavalier 15 à coulissement parallèlement aux axes centraux des logements cylindriques. La tige 13 agit donc comme un palpeur. A cet égard, son extrémité 14 comporte un embout sphérique pour assurer un contact quasi-ponctuel avec la plaque de poussée 7. Ainsi, grâce au rappel exercé par le ressort 16 selon l’invention, la tige 13 est maintenue en permanence au contact de la plaque de poussée 7 et se déplace dans le corps 11 au fur et à mesure de l’usure de la pile de disques 2. La position de la tige 13 dans le corps 11 est donc représentative de l’usure de la pile de disques 2. Ici, et selon une disposition particulière, le ressort 16 est disposé à côté de la tige 13, parallèlement à celle-ci, ce qui permet de diminuer la longueur, et donc l’encombrement du capteur d’usure 10. De préférence, le ressort 16 est choisi de sorte que l’effort qu’applique la tige sur la plaque de poussée est supérieur et suffisant pour éviter qu’elle ne bouge dans son logement sous l’effet des vibrations en service. L’effort du ressort 16 dépend en particulier de la masse de la tige et doit être suffisant pour éviter que la tige ne se coince sous l’action de poussières éventuelles venant s’insinuer entre la tige et son logement. Le corps 11 renferme un dispositif de mesure 17, ici un circuit de détection magnétique par effet Hall, adapté à émettre un signal électrique représentatif de la position de la tige 13 dans le corps 11. Par exemple, on pourra utiliser une tige magnétique et un dispositif de mesure similaires à ceux décrits dans le document FR-A-3124856. Ce signal peut être transmis au moyen d’un connecteur 18 visible à la . Ce connecteur permet par exemple la connexion du capteur d’usure 10 à un module de commande de freinage pour surveiller en permanence l’usure de la pile de disques 2. Il permet également le raccordement du capteur d’usure 10 à un terminal porté par un opérateur de maintenance venu inspecter l’état du frein, pour connaître la position de la tige 13, et donc l’usure de la pile de disques 2. De préférence, comme illustré sur les figures 4 et 5 illustrant le deuxième mode de réalisation de l’invention, les moyens de fixation du capteur d’usure 10 sont agencés de manière à pouvoir permettre sa mise en place sur les couronnes 4 existantes, sans modification de celles-ci. Ces couronnes comportent un œillet 4’ (c’est-à-dire un perçage ayant un axe parallèle à l’axe central de la pile de disques 2) destiné classiquement à recevoir à coulissement un témoin d’usure attelé à la plaque de poussée. Selon l’invention, il n’y a pas de témoin d’usure. L’idée à la base du deuxième mode de réalisation est d’exploiter cet œillet 4’ pour y fixer le capteur d’usure 10. Il est donc possible d’équiper des couronnes existantes avec le capteur du deuxième mode de réalisation de l’invention sans aucune modification desdites couronnes. Selon le deuxième mode de réalisation, le corps 11 comprend une portion filetée 11’, coaxiale à la tige 13, agencée pour être engagée dans l’œillet 4’ depuis la face de la couronne 4 opposée à la plaque de poussée 7 et saillir de l’œillet 4’ en direction de la plaque de poussée 7. Un écrou 21’ engagé sur ladite portion filetée 11’ permet de fixer le capteur d’usure 10 à la couronne 4. De préférence, une rondelle anti-rotation 22’ est intercalée entre l’écrou 21’ et la couronne 4 pour bloquer la rotation de l’écrou 21’ après serrage de celui-ci. Bien entendu, l’invention n’est pas limitée au mode de réalisation décrit mais englobe toute variante entrant dans le champ de l’invention. En particulier, bien qu’ici le support d’actionneurs de freinage soit une couronne hydraulique portant des pistons, l’invention est également applicable à un frein électromécanique dans lequel la couronne 4 est remplacée par un support portant des actionneurs électromagnétiques comportant des poussoirs pour exercer une poussée sur la plaque de poussée 7. Le capteur peut être solidaire de toute partie fixe du frein par rapport à laquelle la partie frontale de la pile de disques se déplace axialement lors du freinage. La partie fixe peut être le corps d’un actionneur ou une main solidaire du tube de torsion. Il peut y être fixé par tout moyen (vissage, boulonnage, sertissage, collage, bridage…). Bien qu’ici le capteur comporte un corps muni d’une patte pour sa fixation sur la couronne 4 par exemple ici au moyen de deux vis de fixation, il peut être fixé sur la couronne par tout autre moyen pouvant assurer cette fonction. Bien qu’ici l’organe de rappel soit un ressort hélicoïdal disposé à côté de la tige pour limiter l’encombrement du capteur, on pourra également disposer le ressort dans l’axe de la tige, soit en arrière de celle-ci soit autour de celle-ci, et/ou agencer le ressort pour qu’il travaille non plus en traction, mais en compression. Le capteur avec un ressort dans l’axe de la tige en arrière de celle-ci sera plus fin, mais plus long. Bien qu’ici l’organe de rappel soit un organe élastique de type ressort mécanique, on pourra utiliser d’autres organes de rappel comme des moyens magnétiques. Bien qu’ici la tige 13 soit cylindrique, elle pourra également être conique en combinaison en particulier avec un dispositif de mesure inductif. L’extrémité 14 de la tige est de préférence agencée pour offrir une surface de contact la plus faible possible avec la plaque de poussée 7 avec un coefficient de friction le plus faible possible. L’extrémité 14 peut avoir une forme de calotte sphérique autorisant un contact quasi-ponctuel avec la plaque de poussée 7 et être en acier inoxydable. En variante, elle peut être revêtue d’un revêtement antifriction par exemple à base de bronze ou de graphite. Bien qu’ici l’extrémité de la tige vienne en appui contre une plaque de poussée interposée entre les actionneurs de freinage et les disques, la tige pourra venir en appui contre le premier disque stator de la pile de disques si celle-ci n’est pas équipée d’une plaque de poussée. Bien qu’ici le dispositif de mesure 17 est du type à Effet Hall, le dispositif de mesure 17 pourra être de tout type et par exemple de type capacitif, magnétique, inductif, ou encore optique… En variante encore, le dispositif de mesure peut être purement mécanique, le signal correspondant au déplacement d’une pièce mécanique. Ainsi, la tige 13 peut actionner l’aiguille d’un indicateur à aiguille monté à l’extrémité du corps 11 opposée à la plaque de poussée pour y lire le déplacement de la tige par rapport au corps. L’invention est utilisable sur tout type de véhicule, aérien ou terrestre ou amphibie. L’invention est utilisable pour d’autres applications qu’un véhicule et par exemple pour tout équipement industriel ou personnel requérant un freinage. Capteur d’usure (10) d’une pile de disques (2) d’un frein (1), comprenant un corps (11) agencé pour être fixé sur une partie fixe du frein en regard des disques, et une tige (13) montée à coulissement dans le corps, le corps étant adapté à générer un signal représentatif d’une position de la tige dans le corps, caractérisé en ce que le capteur comporte un organe de rappel (16) de la tige vers les disques de sorte qu’une extrémité (14) de la tige soit maintenue en permanence en contact avec la pile de disques (2). Capteur selon la revendication 1, dans lequel l’organe de rappel (16) est un ressort monté dans le corps à côté de la tige (13) pour exercer sur celle-ci un effort de traction. Capteur selon la revendication 1, dans lequel la tige (13) est du type magnétique. Capteur selon la revendication 1, comprenant un dispositif de mesure (17) inductif et dans lequel la tige (13) est conique. Frein (1) de roue d’aéronef comportant une pile de disques (2), une partie fixe, et un capteur (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes fixé à la partie fixe de telle manière que la tige (13) soit appliquée contre la partie frontale de la pile de disques. Frein selon la revendication 5, dans lequel la partie fixe est un support porte-actionneurs (4). Frein selon la revendication 6, dans lequel le support porte-actionneurs (4) est pourvu d’un œillet (4’) et le corps (11) du capteur (10) comprend une partie (11’) engagée dans l’œillet pour fixer le capteur au support porte-actionneurs. Roue (103) freinée de véhicule, comprenant une jante, un moyeu relié à la jante par un voile, et un frein (1) selon l’une quelconque des revendications 5 à 7 logé entre le moyeu et la jante, la pile de disques (2) comprenant des disques stators (2A) liés en rotation à un tube de torsion (3) immobile par rapport à un axe de la roue et des disques rotors (2B) liés en rotation à la jante de la roue. Aéronef (100) comprenant un atterrisseur (101) ayant au moins une roue (103) selon la revendication 8.