Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
CA 03124781 2021-06-23
WO 2020/136356 PCT/FR2019/053298
1
Dispositif d'application d'effort pour un manche de pilotage d'un aéronef
DOMAINE DE L'INVENTION
L'invention concerne les dispositifs de pilotage utilisés par le pilote dans
un
cockpit d'aéronef. Elle concerne notamment un manche actif comprenant un
retour d'effort intégré pour assister le pilote.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE
Un dispositif de pilotage dans un cockpit d'aéronef comprend, de manière
habituelle, un manche de pilotage avec notamment un levier de commande monté
rotatif selon un axe dit de roulis et un axe dit de tangage, ces deux axes
étant
orthogonaux l'un à l'autre. On rencontre le plus souvent des dispositifs de
type
manche à balai .
En fonction de la position du levier selon ces deux axes, le dispositif de
pilotage transmet des commandes de déplacement à des organes de pilotage de
l'aéronef.
Sur les modèles les plus récents d'aéronef, la commande des mouvements
de l'aéronef est électronique et le dispositif de pilotage intégré dans le
cockpit peut
être de type mini-manche ( side stick en anglais). La position du
levier
selon les deux axes de roulis et de tangage est mesurée par des capteurs et
traduite en commandes de déplacement. Le levier n'est pas directement lié
mécaniquement aux parties mobiles de l'aéronef. Il n'y a pas de retour
mécanique
direct sur le levier pour le pilote.
Or, il est souhaitable pour la sécurité du vol que le pilote perçoive un
retour
mécanique au niveau du levier. Les systèmes de signalisation du cockpit
peuvent
ne pas être suffisants pour provoquer une réaction suffisamment rapide du
pilote
face à des événements imprévus au cours du vol. Les sensations de pilotage
sont
bien meilleures si le mini-manche de pilotage intègre un retour d'effort,
aussi
appelé retour haptique .
Il a été proposé à ce titre d'équiper le mini-manche de systèmes
mécaniques passifs, comme des systèmes à ressort, ou de systèmes
électromécaniques actifs.
CA 03124781 2021-06-23
WO 2020/136356 PCT/FR2019/053298
2
Par ailleurs, il a été proposé dans le document FR 3 011 815 d'utiliser un
dispositif de retour d'effort actif à moteur électrique. Typiquement, dans ce
document, le dispositif de commande de vol d'aéronef comporte un levier de
commande monté sur une platine et relié à un moteur d'axe de roulis et un
moteur
d'axe de tangage par l'intermédiaire d'arbres de transmission. Les deux
moteurs
sont commandés selon une loi d'effort, de sorte à générer un effort résistif
s'opposant à l'effort exercé sur le levier (retour d'effort) lorsqu'un seuil
d'effort est
dépassé par le pilote.
Un tel dispositif s'avère efficace pour restituer les sensations de pilotage
et
accroître la sécurité du vol. Toutefois, en cas de défaillance électrique ou
mécanique au niveau d'un des moteurs ou en cas de panne sur la chaîne de
traitement des signaux de commande des moteurs, le retour d'effort peut être
supprimé.
Dans le domaine de l'aéronautique, les exigences en matière de
disponibilité des dispositifs de pilotage sont élevées. Il n'est donc pas
acceptable
que le pilote passe brutalement à un mode de pilotage sans retour d'effort, en
cas
de défaillance d'un moteur ou de sa chaîne de traitement.
En outre, les systèmes actifs de retour d'effort de l'état de l'art
comprennent
souvent un nombre important de composants, notamment les moteurs de roulis et
de tangage mais aussi des embrayages, des limiteurs de couple, des engrenages,
etc. Ces systèmes peuvent s'avérer coûteux, encombrants et difficiles à
intégrer
dans un cockpit d'aéronef.
RESUME DE L'INVENTION
Au regard de ce qui précède, il existe un besoin pour un manche de
pilotage intégrant une voie de secours mécanique, pour empêcher que la
rotation
du levier ne soit libre et que le pilote ne perde tout retour d'effort, en cas
de
défaillance électrique affectant un moteur de retour d'effort.
Le manche recherché ne doit pas pouvoir basculer, en cas de panne
affectant ledit moteur, dans un mode où le pilote pivote librement le levier.
Il existe un besoin secondaire pour un manche de pilotage dans lequel, en
cas de panne affectant ledit moteur, le levier n'est pas complètement
immobilisé.
CA 03124781 2021-06-23
WO 2020/136356 PCT/FR2019/053298
3
De préférence, la voie de secours mécanique recherchée fournit un effort
résistif variable en fonction de la position du levier par rapport à un point
neutre,
en cas de panne affectant le moteur de retour d'effort.
On recherche également un mini-manche de masse, d'encombrement et de
consommation électrique moindres par rapport à l'existant.
A ce titre, selon un premier aspect, l'invention concerne un dispositif
d'application d'effort pour un manche de pilotage d'un aéronef, dans lequel le
manche de pilotage comprend un levier de commande relié à au moins un moteur
comprenant un arbre d'entraînement mobile en rotation autour d'un axe, le
dispositif d'application d'effort comprenant :
un premier pion, relié à l'arbre,
un carter, configuré pour être fixe par rapport à l'aéronef,
un deuxième pion, fixé sur le carter,
un électro-aimant, fixe par rapport au carter,
un actionneur mobile par rapport au carter, ledit actionneur comprenant un
matériau magnétique,
des moyens de serrage du premier pion et du deuxième pion, comprenant
une première dent et une deuxième dent, la première dent et la deuxième dent
étant mobiles par rapport au premier pion et au deuxième pion,
le dispositif d'application d'effort présentant une configuration de
fonctionnement, dans laquelle l'électro-aimant est actif et l'actionneur est
positionné entre la première dent et la deuxième dent de sorte que la première
dent et la deuxième dent sont séparées à distance du premier pion et du
deuxième pion, et une configuration de blocage dans laquelle l'électro-aimant
est
inactif et l'actionneur est escamoté, de sorte que la première dent et la
deuxième
dent sont en contact avec le premier pion et le deuxième pion.
Un premier avantage de l'invention est de fournir une voie de secours
mécanique pour empêcher que le levier ne soit complètement libre dans son
mouvement de pivotement. En cas de défaillance affectant le moteur, l'électro-
aimant n'est plus actif et le dispositif d'application d'effort adopte une
configuration
de blocage.
CA 03124781 2021-06-23
WO 2020/136356 PCT/FR2019/053298
4
Un couple résistant, s'opposant à une rotation du premier pion par rapport
au carter, est exercé sur le premier pion lorsque le dispositif d'application
d'effort
est en configuration de blocage. En effet, les moyens de serrage comprennent
des
dents qui viennent serrer le premier pion et le deuxième pion, le deuxième
pion
étant solidaire en rotation par rapport au carter. L'arbre d'entraînement est
alors
freiné dans son mouvement de rotation.
Un avantage de l'invention est que la voie de secours mécanique fournie
par le dispositif d'application d'effort est réversible, le dispositif
d'application
d'effort pouvant adopter à nouveau une configuration de fonctionnement lorsque
l'électro-aimant est à nouveau actif.
Un deuxième avantage est d'éviter une immobilisation complète de l'arbre
d'entraînement associé au moteur, lorsqu'une panne électrique affecte le
moteur
et lorsque l'électro-aimant n'est plus actif. En effet, les moyens de serrage
ne
bloquent pas nécessairement totalement une rotation du premier pion par
rapport
.. au deuxième pion.
On notera que le dispositif d'application d'effort de l'invention tend à
ramener, lorsqu'il est dans la configuration de blocage, le levier de pilotage
vers
un point neutre fixe. Le deuxième pion étant fixe par rapport au carter, le
point
neutre ne dépend pas de la position du premier pion lors du passage du
dispositif
à la configuration de blocage.
De façon avantageuse, l'actionneur dudit dispositif d'application d'effort est
déplaçable en fonction d'une alimentation en courant de l'électro-aimant.
Des caractéristiques optionnelles et non limitatives du dispositif
d'application d'effort défini ci-avant sont les suivantes, prises seules ou en
l'une
quelconque des combinaisons techniquement possibles :
- l'actionneur comprend un piston magnétique.
- une direction de déplacement du piston magnétique appartient à un plan
orthogonal à une direction longitudinale du premier pion et orthogonal à une
direction longitudinale du deuxième pion.
- les moyens de serrage comportent une première mâchoire et une deuxième
mâchoire, et une extrémité de la première mâchoire et une extrémité de la
deuxième mâchoire sont liées au carter par des moyens de rappel.
CA 03124781 2021-06-23
WO 2020/136356 PCT/FR2019/053298
- le dispositif d'application d'effort comprend en outre un capteur de
déplacement angulaire configuré pour acquérir une mesure de déplacement
angulaire de l'arbre d'entraînement.
- le dispositif d'application d'effort comprend en outre une pièce
5 d'amortissement s'étendant sur une surface de contact entre le premier
pion et le
deuxième pion.
Selon un autre aspect, l'invention concerne un manche de pilotage d'un
aéronef comprenant un levier de commande, comprenant au moins un moteur qui
1.0 présente un arbre d'entraînement, l'arbre d'entraînement étant mobile
en rotation
autour d'un axe, et le manche comprenant en outre un dispositif d'application
d'effort (tel que défini ci-avant) par moteur.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention
apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée qui va suivre,
accompagnée des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et
sur
lesquels :
La figure 1 représente de façon fonctionnelle l'architecture d'ensemble d'un
système de pilotage comprenant un manche de pilotage ;
La figure 2 est une vue en perspective du levier de commande d'aéronef et
du joint mécanique du système de la Figure 1 ;
La figure 3 est une vue de côté du levier de la Figure 1 intégrant un
dispositif de retour d'effort ;
La figure 4 est une vue schématique de côté d'une interface entre un arbre
moteur et un carter comprenant un dispositif de retour d'effort selon un mode
de
réalisation de l'invention, vu dans une configuration de fonctionnement hors
panne
électrique ;
La figure 5 est une vue schématique de dessus de l'interface moteur/carter
de la Figure 4 dans la configuration de fonctionnement ;
La figure 6 est une vue schématique de côté de l'interface moteur/carter
comprenant le dispositif de retour d'effort de la Figure 4, vu dans une
configuration
de blocage en cas de panne électrique ;
CA 03124781 2021-06-23
WO 2020/136356 PCT/FR2019/053298
6
La figure 7 est une vue schématique de dessus de l'interface moteur/carter
de la Figure 4 dans la configuration de blocage.
DESCRIPTION DETAILLEE DE MODES DE REALISATION
Les exemples ci-après concernent un dispositif d'application d'effort destiné
à fonctionner avec un levier de pilotage rotatif selon des axes de roulis et
de
tangage. L'invention s'applique toutefois avec les mêmes avantages à un levier
rotatif selon un seul axe ou encore selon un nombre quelconque d'axes.
Dans la description ci-après et sur les figures annexées, des éléments
1.0 similaires sont associés aux mêmes références alphanumériques.
Architecture d'ensemble du système de pilotage
Les Figures 1 à 3 représentent un système de pilotage d'un aéronef,
comprenant un manche de pilotage, selon un exemple de réalisation.
Le manche se trouve typiquement dans le cockpit de l'aéronef. Le manche
est utilisable par le pilote de l'aéronef pour commander des parties mobiles
de
l'aéronef de manière électronique.
Sur la Figure 1, les traits pleins épais entre deux unités fonctionnelles
correspondent à des liaisons mécaniques, les liaisons fléchées à trait épais
représentent un accouplement mécanique ou magnétique de deux unités (avec
désaccouplement possible) et les liaisons fléchées à trait fin sont des
liaisons
électroniques permettant une transmission de données.
Le manche de pilotage comprend un levier 1 de commande, monté rotatif
par rapport à un bâti 2. Le dispositif d'application d'effort comprend un
joint
mécanique 10. Le levier 1 est rotatif selon un axe X de roulis et un axe Y de
tangage, les deux axes étant orthogonaux. Le joint mécanique 10 est fixé à un
bâti
2 solidaire du plancher du cockpit de l'aéronef.
Dans le présent exemple, le manche de pilotage comprend un moteur
électrique 3a comprenant un arbre d'entraînement d'axe A lié à l'axe X de
roulis
du levier. Par lié à l'axe on entend qu'un mécanisme de liaison existe
entre
l'arbre d'axe A et un élément du joint 2 mis en mouvement lorsque le levier
pivote
CA 03124781 2021-06-23
WO 2020/136356 PCT/FR2019/053298
7
selon l'axe X. De même, le manche comprend un moteur électrique 3b
comprenant un arbre d'entraînement d'axe B lié à l'axe Y de tangage du levier.
En alternative, le moteur 3a pourrait être agencé pour agir directement sur
l'axe X via un arbre tournant lié au joint 10 et le moteur 3b pourrait être
agencé
pour agir directement sur l'axe Y via un arbre tournant lié au joint 10.
Les moteurs 3a et 3b sont configurés pour appliquer un effort sur leur arbre
d'entraînement respectif. De préférence, l'effort appliqué par les moteurs est
calculé selon une loi d'effort, en fonction de la position du levier.
Pour acquérir l'information de position du levier, le manche comprend de
façon préférentielle des capteurs de déplacement angulaire du levier. Lesdits
capteurs comprennent de préférence un capteur lia associé à l'axe de roulis et
un capteur 11 b associé à l'axe de tangage. Lesdits capteurs communiquent des
signaux électroniques de position à un calculateur 12.
Selon un exemple, les capteurs lia et llb acquièrent une position rotative
des arbres d'entraînement, respectivement selon les axes A et B.
Le calculateur 12 comprend une interface électronique avec les capteurs. Il
peut ainsi recevoir des données acquises de déplacement angulaire du levier.
De
façon optionnelle, les capteurs 1 1 a et 1 1 b sont également configurés pour
communiquer au calculateur 12 des informations de vitesse de rotation du
levier 1
selon leurs axes associés.
Les informations de position/vitesse du levier sont traduites en signaux de
commande de pilotage de parties mobiles de l'aéronef par une unité 13 de
commande de vol, ou FCS pour Flight Control System , de l'aéronef.
En option, le manche de pilotage comprend des capteurs d'effort 15a et 15b
associés respectivement à l'axe de roulis X et à l'axe de tangage Y du levier.
Lesdits capteurs sont configurés pour mesurer le couple exercé sur le levier
en
pivotement selon l'axe X et selon l'axe Y. Les capteurs d'effort 15a et 15b
sont
typiquement des jauges de contraintes, par exemple de type capacitif ou
piézoélectrique.
De tels capteurs d'effort sont notamment utiles si le système comprend un
mode de pilotage en effort, en complément d'un mode de pilotage en déplacement
dont des exemples de fonctionnement seront décrits en relation aux modes de
réalisation ci-après. Dans un mode de pilotage en effort, le levier 1 est
immobilisé
CA 03124781 2021-06-23
WO 2020/136356 PCT/FR2019/053298
8
et l'unité de commande 8 détermine des signaux de commande des parties
mobiles de l'aéronef en fonction des efforts appliqués sur le levier 1 par le
pilote.
La vue de la Figure 1 illustre, en sus des éléments ci-avant décrits, une
pluralité d'éléments de dispositifs d'application d'effort, qui seront décrits
ci-après.
Dans une forme de réalisation, illustrée sur les figures annexées, chacun
des moteurs 3a et 3b d'application d'effort comprend un dispositif
d'application
d'effort qui lui est propre, constituant une voie de secours mécanique pour ce
moteur.
Pour simplifier, seul un premier dispositif d'application d'effort sera décrit
et
illustré dans les Figures 4 à 8, le deuxième dispositif étant identique.
Sur la Figure 1, les références alphanumériques se terminant par la lettre
'a' correspondent à l'axe X de roulis. Les références se terminant par la
lettre 'ID'
sont les mêmes, transposées à l'axe Y de tangage.
La Figure 2 représente un exemple structurel de réalisation du levier 1
monté sur le joint mécanique 10. Le joint 10 est monté sur le bâti 2 qui est
solidarisé à un châssis de l'aéronef. Les moteurs 3a et 3b d'application
d'effort
(non visibles) sont ici déportés par rapport au levier.
Le levier 1 est libre à une extrémité et fixé à une première platine 101 à
l'autre extrémité. La première platine 101 est mobile en rotation selon l'axe
X et
selon l'axe Y et est liée à une deuxième platine 102 du joint 2. L'axe X est
lié à la
première platine 101, de sorte qu'un pivotement de la première platine 101
autour
de l'axe Y fait pivoter l'axe X autour de l'axe Y.
Deux transmissions, comprenant chacune un joint de Cardan, traduisent un
mouvement de rotation du levier selon l'axe X, respectivement selon l'axe Y,
en un
mouvement de rotation de l'arbre d'entraînement associé (non représenté)
s'étendant selon l'axe A, respectivement selon l'axe B.
Les arbres d'entraînement des moteurs sont ainsi liés mécaniquement au
levier. Les moteurs 3a et 3b sont en prise directe sur le joint mécanique 10
et
peuvent transmettre un effort résistif ou moteur en réponse aux mouvements de
pivotement du levier 1 par le pilote, selon une loi d'effort ou une loi
d'amortissement prédéterminée.
CA 03124781 2021-06-23
WO 2020/136356 PCT/FR2019/053298
9
Sur la Figure 3, on a représenté le levier de pilotage et le dispositif
d'application d'effort en vue de côté. Le levier 1 est ici dans une position
neutre.
La position neutre correspond à une position où les commandes de pilotage
n'agissent ni en roulis, ni en tangage sur les parties mobiles de l'aéronef.
Le levier
1 est monté sur la cabine du cockpit au niveau d'un socle présentant un
soufflet
16. Les moteurs 3a et 3b sont donc cachés par les parois de l'habitacle de
l'aéronef.
Le moteur 3a de roulis et le moteur 3b de tangage sont, dans cet exemple,
de dimensions identiques. Les éléments réalisant la voie de secours mécanique
des moteurs sont ici situés sous les moteurs, à l'intérieur du boîtier 50. Les
arbres
d'entraînement associés aux moteurs se prolongent à l'intérieur du boîtier 50.
Ce
dernier est fixe par rapport au carter 4.
Pour plus de détails sur la structure du joint mécanique 10 et sur la liaison
mécanique avec les moteurs 3a et 3b, on pourra se référer à la Figure 1 du
document FR 3 011 815 et à la description y afférente.
Dispositif d'application d'effort
Le système de pilotage comprend une voie de secours mécanique pour au
moins l'un des moteurs de retour d'effort 3a et 3b (et, de préférence, pour
chacun
de ces moteurs), afin d'empêcher que la rotation du levier 1 ne soit
complètement
libre en cas de défaillance électrique affectant ledit moteur. Dans toute la
suite, on
décrira la voie de secours mécanique pour le moteur 3a de roulis entraînant
l'arbre
41a d'axe A. Grâce au secours mécanique, le pilote conserver en cas de
défaillance un retour d'effort ou retour haptique .
La voie de secours est réalisée par le dispositif d'application d'effort qui
comprend un premier pion 30a, un deuxième pion 40a, des moyens 7a de serrage
du premier pion et du deuxième pion, un électro-aimant 5a, un actionneur 6a
comprenant un matériau magnétique et un carter 4. Le carter est solidaire d'un
bâti de l'aéronef. Le dispositif d'application d'effort présente deux
configurations
distinctes :
CA 03124781 2021-06-23
WO 2020/136356 PCT/FR2019/053298
- une configuration de fonctionnement, dans laquelle l'actionneur 6a se
trouve dans une position portant la référence 6-2 sur les figures, dans
laquelle
l'électro-aimant 5a est actif et sollicite l'actionneur 6a,
- une configuration de blocage, dans laquelle l'électro-aimant est inactif
et
5 dans laquelle l'actionneur 6a se trouve dans une position escamotée
portant la
référence 6-1 sur les figures. Le premier pion 30a subit alors un effort
résistif
s'opposant à des mouvements de rotation du premier pion 30a par rapport au
carter 4 autour de l'axe A, une première dent 71 et une deuxième dent 74 des
moyens de serrage 7a serrant ensemble le premier pion 30a et le deuxième pion
10 40a.
Ainsi, le fait d'alimenter en courant l'électro-aimant 5a, ou de couper le
courant, provoque un déplacement de l'actionneur 6a et un changement de
configuration du dispositif d'application d'effort.
Le carter 4 étant fixe par rapport au bâti 2 et le premier pion 30a étant
relié
à l'arbre 41a d'entraînement du moteur 3a, le pilote ressent un effort
résistif
lorsqu'il essaie de déplacer le levier 1 dans la direction de roulis, alors
que le
dispositif d'application d'effort est dans la configuration de blocage -
malgré la
défaillance du moteur électrique 3a de roulis.
Un exemple de structure du dispositif d'application d'effort est donné ci-
après.
Premier pion et deuxième pion
Le premier pion 30a est monté sur l'arbre d'entraînement d'axe A, c'est-à-
dire que le premier pion 30a est solidaire du mouvement de rotation de l'arbre
autour de l'axe A.
Dans cet exemple, le premier pion est un téton. Le téton est de forme
cylindrique et fait saillie d'une pièce de surface 42a solidaire du mouvement
rotatif
de l'arbre. Le premier pion peut tourner par rapport au carter 4.
Le deuxième pion 40a est, dans la position neutre représentée en Figure 4,
coaxial au premier pion 30a. Un écart axial 31 existe entre le premier pion
30a et
le deuxième pion 40a.
Le deuxième pion 40a est également un téton de forme cylindrique.
CA 03124781 2021-06-23
WO 2020/136356 PCT/FR2019/053298
11
De façon avantageuse, le dispositif d'application d'effort comprend en outre
une pièce d'amortissement, de préférence une pièce d'amortissement visqueux
14a, s'étendant transversalement dans l'écart axial 31 entre le premier pion
30a et
le deuxième pion 40a.
Le deuxième pion 40a fait saillie d'une surface supérieure d'une pièce
annulaire 79, la pièce 79 étant fixée sur le carter 4.
Electro-aimant et actionneur
1.0
L'électro-aimant 5a est alimenté électriquement par une source de courant
du système de pilotage de l'aéronef. Si ledit système est éteint ou
défaillant,
l'électro-aimant ne produit pas de champ magnétique particulier.
Dans les deux modes ci-après, et de manière préférée, l'électro-aimant et le
moteur de roulis 3a sont alimentés par la même source de courant électrique.
Ainsi, lorsque le moteur est fonctionnel, l'électro-aimant transforme le
courant
électrique en champ magnétique, et en cas de panne électrique affectant le
moteur de roulis 3a, l'électro-aimant est également affecté par la panne et ne
produit pas de champ magnétique.
La perte d'action de l'électro-aimant est ainsi automatique et immédiate en
cas de porte de courant du moteur de roulis 3a.
L'électro-aimant 5a est associé à un actionneur 6a.
L'actionneur 6a est passif dans l'exemple ci-après. Son déplacement et
son action mécanique sur les pions dépendent de l'interaction magnétique avec
le
champ de l'électro-aimant.
L'actionneur 6a comprenant un matériau magnétique. Par matériau
magnétique, on comprendra ici un matériau métallique réagissant au champ
magnétique, de sorte que l'alimentation en courant de l'électro-aimant déplace
l'actionneur.
Dans l'exemple ci-après, le matériau de l'actionneur 6a est choisi de
polarité opposée à celle de l'électro-aimant 5a. Ainsi :
- lorsque l'électro-aimant est alimenté en courant, l'actionneur 6a est forcé
dans un sens d'éloignement par rapport à l'électro-aimant ;
CA 03124781 2021-06-23
WO 2020/136356 PCT/FR2019/053298
12
- lorsque l'électro-aimant n'est pas alimenté en courant, notamment en cas
de panne, l'actionneur n'est pas forcé à demeurer éloigné de l'électro-aimant,
et
l'actionneur se rapproche de l'électro-aimant. L'actionneur adopte ainsi une
position escamotée dans la configuration de blocage.
En alternative, si la polarité du matériau magnétique de l'actionneur est la
même que celle de l'électro-aimant, l'actionneur est forcé dans un sens de
rapprochement par rapport à l'électro-aimant lorsque l'électro-aimant est
alimenté
en courant électrique.
1.0 Moyens de serrage des pions
Les moyens de serrage comprennent une première dent 71 et une
deuxième dent 74 mobiles en rotation par rapport au carter 4 et également par
rapport au premier pion et au deuxième pion. Dans l'exemple ci-après, les
moyens
de serrage 7a comprennent une première mâchoire 70 et une deuxième mâchoire
73 mobiles par rapport au carter 4, la première dent 71 appartenant à la
première
mâchoire et la deuxième dent 74 appartenant à la deuxième mâchoire. Les dents
71 et 74 présentent des surfaces libres agencées pour s'étendre l'une en face
de
l'autre lorsque les mâchoires sont en position serrée. Les dents 71 et 74
tendent à
aligner les deux pions selon une direction parallèle à l'axe A lorsque le
dispositif
d'application d'effort est en configuration de blocage.
Le premier pion 30a et le deuxième pion 40a présentent ainsi une
extension axiale suffisante (ici selon l'axe A) pour que les dents 71 et 74
des
moyens de serrage puissent venir en prise contre les faces latérales des deux
pions, afin de serrer les deux pions ensemble.
Toutefois, la force de serrage des mâchoires 70 et 73 n'est pas suffisante
pour empêcher tout désalignement du premier pion 30a par rapport au deuxième
pion 40b.
En effet, il existe un jeu en rotation entre le premier pion 30a et le
deuxième
pion 40a, même lorsque les moyens de serrage (ici les mâchoires) sollicitent
les
deux pions.
Les Figures 4 à 7 se rapportent à un mode de réalisation particulier du
dispositif d'application d'effort avec voie de secours mécanique.
CA 03124781 2021-06-23
WO 2020/136356 PCT/FR2019/053298
13
Dans ce mode, le deuxième pion 40a est monté fixe par rapport au carter 4.
Ici, le deuxième pion 40a est monté solidaire à la pièce d'attache 79. La
pièce
d'attache 79 est fixée au carter 4 via des moyens de fixation, ici des
boulons.
Dans la configuration de fonctionnement du dispositif, l'actionneur 6a est
positionné entre les deux dents 71 et 74. L'actionneur desserre alors les
moyens
de serrage, si bien que le premier pion 30a ne tend pas à s'aligner avec le
deuxième pion 40a.
Dans la configuration de blocage du dispositif, l'actionneur 6a n'agit pas sur
les deux dents 71 et 74. Les moyens de serrage présentent une position
d'équilibre mécanique dans laquelle le premier pion 30a tend à s'aligner avec
le
deuxième pion 40a, ce dernier étant solidaire du carter 4.
On a représenté sur les Figures 4 et 5 un état normal du système,
l'actionneur étant dans la configuration de fonctionnement normal du moteur de
roulis 3a.
La Figure 4 est une vue de côté du système, selon une direction de vision
verticale par rapport à la vue de la Figure 5, dans un sens du haut vers le
bas de
la Figure 5. L'actionneur et l'électro-aimant ne sont pas représentés sur la
Figure
4, pour une meilleure visibilité.
La première mâchoire 70 s'étend sous la pièce de surface 42a. La première
mâchoire comprend un plateau circulaire central, percé en son centre pour
laisser
passer une fixation qui immobilise la mâchoire 70 en translation selon l'axe A
par
rapport à la pièce d'attache 79. La mâchoire 70 est mobile en rotation autour
de
l'axe A.
La deuxième mâchoire 73 comprend un plateau circulaire central, percé en
son centre pour laisser passer la fixation. Le carter et les deux mâchoires 70
et 73
sont fixes en translation les uns par rapport aux autres.
Les mâchoires 70 et 73 sont dans une position écartée qui ne correspond
pas à une position d'équilibre mécanique. Dans la position écartée, il existe
un
écart 77 entre les dents 71 et 74, du fait de la position de l'actionneur 6a.
Une
extrémité libre du premier pion 30a et une extrémité libre du deuxième pion
40a
s'étendent à l'intérieur de l'écart 77.
CA 03124781 2021-06-23
WO 2020/136356 PCT/FR2019/053298
14
Dans cet exemple, l'actionneur 6a comprend un piston magnétique 61
agencé pour s'engager dans l'écart 77 et maintenir un écart minimal, dans la
configuration de fonctionnement du dispositif.
Comme illustré en Figure 5, le piston magnétique 61 est monté sur un bras
610, sur lequel le piston 61 est mobile en translation. Le bras 610 s'étend
selon
une direction comprise dans un plan perpendiculaire à l'axe A. Le piston 61
est
agencé face à l'écart 77. En position déployée, le piston 61 pénètre dans
l'écart
77. Les mâchoires 70 et 73 sont ainsi maintenues dans leur position écartée.
On a représenté sur les Figures 6 et 7 un état d'avarie du moteur de roulis
3a. Le niveau de courant électrique dans l'électro-aimant 5a n'est alors pas
suffisant pour que l'électro-aimant soit actif. Le dispositif d'application
d'effort se
trouve ainsi dans la configuration de blocage.
L'actionneur 6a (ici le piston 61) n'est plus soumis au champ magnétique de
l'électro-aimant. Le piston 61 de l'actionneur adopte donc une position
escamotée
et se rétracte le long du bras 610. Ainsi, le piston ne maintient plus l'écart
77 entre
les dents.
Les mâchoires 70 et 73 sont donc déplacées vers leur position d'équilibre
mécanique, dans le sens d'un serrage des pions 30a et 40a.
Dans le présent exemple, la mâchoire 70 comprend une protubérance
radiale s'étendant à l'extérieur de la fixation, la protubérance se terminant
par une
extrémité 72. La mâchoire 71 comprend une protubérance radiale s'étendant à
l'extérieur de la fixation, se terminant par une extrémité 73. Les extrémités
72 et
73 sont fixées au carter 4 par un moyen de rappel respectif, par exemple un
ressort 78 respectif, comme illustré en Figure 7.
Dans la position des Figures 6 et 7, lesdits moyens de rappel sont
comprimés. On comprendra que dans la position des Figures 4 et 5, les moyens
de rappel sont sollicités en détente du fait de l'écartement des mâchoires.
Dans la configuration de blocage, l'écart 77 est refermé et les dents 71 et
74 viennent donc en contact avec les pions, comme visible en Figure 6.
CA 03124781 2021-06-23
WO 2020/136356 PCT/FR2019/053298
Séquence de fonctionnement du dispositif à point neutre fixe
En configuration de fonctionnement normal, par exemple en cours de vol de
l'aéronef, l'actionneur 6a est dans la position déployée des Figures 4 et 5.
Les
5 mâchoires 70 et 73 sont desserrées.
Le moteur de roulis 3a exerce de préférence un effort résistif s'opposant au
mouvement de roulis imposé par le pilote sur le levier 1. La voie de secours
mécanique n'est pas active.
En cas de panne, et notamment en cas de défaillance électrique au niveau
10 du moteur 3a - ou éventuellement en cas de défaillance mécanique du moteur
et/ou en cas de panne dans la chaîne de traitement des signaux de commande du
moteur 3a ¨ l'électro-aimant ne produit plus de champ magnétique particulier.
Le
dispositif d'application d'effort passe dans une configuration de blocage.
L'actionneur 6a, et notamment le piston 61, est déplacé de façon automatique
15 dans une position escamotée où les mâchoires 70 et 73 sont serrées. Le
premier
pion 30a tend à être aligné par rapport au deuxième pion 40a.
Le deuxième pion 40a étant fixe par rapport au carter, un effort résistif est
exercé sur le premier pion 30a en cas de déplacement du premier pion 30a par
rapport au deuxième pion 40a.
L'effort résistif exercé par les moyens de serrage tend à ramener le premier
pion 30a, et par voie de conséquence l'arbre d'entraînement du moteur de
roulis
3a, vers un point fixe aligné avec le deuxième pion 40a.
L'arbre d'entraînement étant couplé mécaniquement au levier de pilotage 1
par l'intermédiaire du joint mécanique 10, l'effort résistif exercé par le
dispositif
tend à ramener le levier 1 vers un point neutre fixe sur l'axe de roulis, de
préférence vers une position centrale du levier.
Le point neutre fixe ne dépend pas de la position du premier pion et ne
dépend donc pas de la position ponctuelle du levier 1 sur l'axe de roulis,
lors du
déclenchement de la panne qui a mené à la désactivation de l'électro-aimant.
Autrement dit, le point neutre est constant.
On entre dans un mode de pilotage en déplacement : les moyens de
serrage 7a réalisent une loi d'amortissement à l'encontre des mouvements
exercés par le pilote visant à éloigner le levier 1 de son point neutre fixe.
