FR2756329A1 - Hydraulic actuator synchronisation mechanism for aircraft flaps or nozzle movement or rotor angle control - Google Patents
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Abstract
Description
DISPOSITIF DE SYNCHRONISATION DE VERINS ET VERIN HYDRAULIQUE
EQUIPE D'UN DISPOSITIF DE SYNCHRONISATION.CYLINDER SYNCHRONIZATION DEVICE AND HYDRAULIC CYLINDER
EQUIPPED WITH A SYNCHRONIZATION DEVICE.
L'invention concerne un dispositif de synchronisation de vérins et un vérin hydraulique équipé d'un dispositif de synchronisation. Elle s'applique en particulier dans le domaine de l'aéronautique et notamment pour la commande simultanée du déplacement des volets mobiles d'une tuyère d'éjection à section variable, ou pour la commande d'orientation d'aubes mobiles.The invention relates to a cylinder synchronization device and a hydraulic cylinder equipped with a synchronization device. It applies in particular in the field of aeronautics and in particular for the simultaneous control of the movement of the movable flaps of an ejection nozzle of variable section, or for the control of the orientation of movable blades.
I1 est connu de commander le déplacement des volets mobiles d'une tuyère d'éjection d'un turboréacteur au moyen de plusieurs vérins associés à des biellettes articulées sur les volets mobiles. Les vérins sont généralement intégrés à la structure fixe de la tuyère et les tiges de piston des vérins sont reliées aux volets mobiles par l'intermédiaire des biellettes. Les vérins sont commandés en synchronisme par un distributeur commun de façon à assurer un déplacement simultané des volets mobiles. I1 is known to control the movement of the movable flaps of an exhaust nozzle of a turbojet engine by means of several jacks associated with links articulated on the movable flaps. The cylinders are generally integrated into the fixed structure of the nozzle and the piston rods of the cylinders are connected to the movable flaps by means of the connecting rods. The jacks are controlled synchronously by a common distributor so as to ensure simultaneous movement of the movable flaps.
Cependant bien que les vérins soient commandés en synchronisme, en raison des différents frottements qui existent entre les volets mobiles et au niveau des articulations entre les différentes pièces mécaniques du système de commande, ou en raison de l'usure d'un joint d'étanchéité localisé à l'intérieur d'un vérin, il se produit souvent des décalages dans le déplacement des pistons de vérin les uns par rapport aux autres.However, although the jacks are controlled synchronously, due to the different friction that exists between the movable flaps and at the joints between the different mechanical parts of the control system, or due to the wear of a seal located inside a cylinder, there are often shifts in the movement of the cylinder pistons relative to each other.
Ces décalages sont particulièrement préjudiciables aux volets mobiles qui, du fait qu'ils ne sont plus actionnés en synchronisme, sont soumis à des frottements plus importants.These shifts are particularly detrimental to movable flaps which, because they are no longer actuated in synchronism, are subjected to greater friction.
I1 peut alors se produire en fonctionnement un coincement entre les volets mobiles, un tel coincement ayant pour conséquence d'augmenter considérablement les efforts de manoeuvre et de provoquer une usure importante et très rapide des surfaces en contact. I1 can then occur in operation a jamming between the movable flaps, such jamming having the consequence of considerably increasing the operating forces and causing significant and very rapid wear of the surfaces in contact.
Le but de l'invention est de résoudre ces problèmes et de réaliser un dispositif de synchronisation de vérins permettant d'assurer un déplacement parfaitement synchronisé des pistons de plusieurs vérins de commande.The object of the invention is to solve these problems and to produce a cylinder synchronization device making it possible to ensure perfectly synchronized displacement of the pistons of several control cylinders.
Pour cela, l'invention consiste à intégrer dans chacun des vérins à synchroniser un dispositif de conversion d'un mouvement de translation du piston du vérin en un mouvement de rotation d'un arbre en extrémité duquel est relié mécaniquement un pignon. Tous les pignons associés à chaque vérin sont engrénés à un anneau denté unique.For this, the invention consists in integrating into each of the jacks to be synchronized a device for converting a translational movement of the piston of the jack into a rotational movement of a shaft at the end of which a pinion is mechanically connected. All the pinions associated with each cylinder are meshed with a single toothed ring.
L'anneau denté permet alors d'assurer la synchronisation des mouvements de tous les vérins par l'intermédiaire des pignons qui lui sont engrénés et par l'intermédiaire des dispositifs de conversion de mouvement intégrés dans chaque vérin.The toothed ring then makes it possible to ensure the synchronization of the movements of all the jacks by means of the pinions which are meshed with it and by means of the motion conversion devices integrated in each jack.
Selon l'invention, le dispositif de synchronisation de plusieurs vérins hydrauliques actionnés simultanément par un signal de commande unique est caractérisé en ce qu'il comporte - des moyens de conversion d'un mouvement de translation en un mouvement de rotation intégrés dans chacun des vérins à synchroniser et couplés respectivement au piston du vérin correspondant, - pour chaque vérin, un pignon relié aux moyens de conversion intégrés dans le vérin correspondant, - un anneau denté sur lequel sont engrénés tous les pignons associés à chaque vérin.According to the invention, the device for synchronizing several hydraulic cylinders actuated simultaneously by a single control signal is characterized in that it comprises - means for converting a translational movement into a rotational movement integrated in each of the cylinders to synchronize and respectively coupled to the piston of the corresponding cylinder, - for each cylinder, a pinion connected to the conversion means integrated in the corresponding cylinder, - a toothed ring on which are meshed all the pinions associated with each cylinder.
L'invention concerne également un vérin hydraulique équipé d'un dispositif de synchronisation comportant un corps cylindrique et un piston monté mobile en translation dans un alésage du corps cylindrique, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un ensemble vis/écrou à billes intégré dans le piston, la vis étant constituée par une région filetée d'un arbre monté tournant dans le corps cylindrique, l'arbre comportant une extrémité reliée mécaniquement à un pignon par l'intermédiaire d'une clavette, le pignon étant engréné à un anneau denté de synchronisation du vérin avec au moins un deuxième vérin.The invention also relates to a hydraulic cylinder equipped with a synchronization device comprising a cylindrical body and a piston mounted movable in translation in a bore of the cylindrical body, characterized in that it further comprises an integrated screw / nut assembly in the piston, the screw being constituted by a threaded region of a shaft mounted to rotate in the cylindrical body, the shaft having one end mechanically connected to a pinion by means of a key, the pinion being meshed with a ring toothed synchronization of the jack with at least one second jack.
D'autres particularités et avantages de l'invention apparaitront clairement dans la suite de la description donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en regard des figures annexées qui représentent - la figure 1, un schéma d'un exemple de dispositif de synchronisation de vérins hydrauliques, selon l'invention, - les figures 2a et 2b, deux vues en coupe partielle longitudinale et suivant deux plans de coupe perpendiculaires d'un exemple de dispositif de maintien de l'anneau de synchronisation, selon l'invention.Other features and advantages of the invention will appear clearly in the following description given by way of nonlimiting example and made with reference to the appended figures which represent - FIG. 1, a diagram of an example of synchronization device. of hydraulic cylinders, according to the invention, - Figures 2a and 2b, two views in longitudinal partial section and along two perpendicular cutting planes of an example of a device for holding the synchronization ring, according to the invention.
- les figures 3a et 3b, deux vues en coupe longitudinale et suivant deux plans de coupe perpendiculaires d'un vérin hydraulique équipé d'un dispositif de synchronisation, selon l'invention.- Figures 3a and 3b, two views in longitudinal section and along two perpendicular cutting planes of a hydraulic cylinder equipped with a synchronization device, according to the invention.
Le dispositif de synchronisation de vérins hydrauliques représenté sur la figure 1 comporte des moyens de conversion 12, 22, 32 d'un mouvement de translation en un mouvement de rotation, par exemple du type vis/écrou à billes réversible, intégrés dans chacun des vérins 10, 20, 30 à synchroniser et couplés respectivement au piston 11, 21, 31 du vérin correspondant. Chaque moyen de conversion 12, 22, 32 comporte une extrémité reliée à un pignon 13, 23, 33. Les pignons sont engrénés sur un anneau de synchronisation denté 40.The hydraulic cylinder synchronization device shown in FIG. 1 includes means for converting 12, 22, 32 from a translational movement into a rotational movement, for example of the reversible ball screw / nut type, integrated in each of the cylinders 10, 20, 30 to be synchronized and respectively coupled to the piston 11, 21, 31 of the corresponding cylinder. Each conversion means 12, 22, 32 has one end connected to a pinion 13, 23, 33. The pinions are meshed on a toothed synchronization ring 40.
Dans le cas d'une application à la commande du déplacement des volets mobiles d'une tuyère d'éjection d'un turboréacteur, les vérins, au nombre de trois sur la figure 1, sont répartis uniformément autour de la tuyère. L'anneau de synchronisation 40 est disposé autour de la tuyère et est préférentiellement ouvert 42, de façon à éviter des problèmes de contrainte dûs à la différence de dilatation entre l'anneau et la tuyère sur laquelle sont fixés les vérins.In the case of an application for controlling the movement of the movable flaps of an exhaust nozzle of a turbojet engine, the jacks, three in number in FIG. 1, are distributed uniformly around the nozzle. The synchronization ring 40 is arranged around the nozzle and is preferably open 42, so as to avoid stress problems due to the difference in expansion between the ring and the nozzle on which the jacks are fixed.
L'anneau est entièrement gainé dans un tube de protection anti-poussière contenant un lubrifiant. L'anneau 40 n'est pas fixé à la structure fixe de la tuyère, mais soutenu par l'intermédiaire des vérins qu'il relie et par l'intermédiaire de dispositifs de maintien 41. L'anneau est suffisamment rigide pour ne pas venir en contact avec la structure fixe de la tuyère.The ring is fully sheathed in a dust protection tube containing a lubricant. The ring 40 is not fixed to the fixed structure of the nozzle, but supported by means of the jacks which it connects and by means of holding devices 41. The ring is rigid enough not to come in contact with the fixed structure of the nozzle.
Les efforts de synchronisation transmis à l'anneau 40 par les pignons 13, 23, 33 font travailler l'anneau en traction en compression. Le profil de l'anneau est optimisé en fonction des efforts de synchronisation qu'il subit de manière à supporter ces efforts sans flambement ni fléchissement.The synchronization forces transmitted to the ring 40 by the pinions 13, 23, 33 cause the ring to work in tension in compression. The profile of the ring is optimized as a function of the synchronization forces which it undergoes so as to withstand these forces without buckling or deflection.
L'anneau 40 est maintenu en place axialement et radialement par au moins deux dispositifs de maintien 41, par exemple des paliers, qui renforcent la rigidité de l'anneau. Les dispositifs de maintien 41 doivent permettre les déplacements de l'anneau autour de la tuyère avec un minimum de frottements.The ring 40 is held in place axially and radially by at least two holding devices 41, for example bearings, which reinforce the rigidity of the ring. The holding devices 41 must allow the movements of the ring around the nozzle with a minimum of friction.
Les dispositifs de maintien 41 sont disposés entre les vérins et sont opposés à l'ouverture 42 de l'anneau 40.The holding devices 41 are arranged between the jacks and are opposite the opening 42 of the ring 40.
Le nombre de dispositifs de maintien 41 peut être supérieur à deux si le profil de l'anneau l'exige, par exemple pour en augmenter la rigidité.The number of holding devices 41 can be greater than two if the profile of the ring requires it, for example to increase its rigidity.
Lorsque les pistons 11, 21, 31 des vérins 10, 20, 30 se déplacent en translation sous l'action d'un signal de commande, le mouvement de translation des pistons est converti en un mouvement de rotation par l'ensemble vis/écrou à billes. Le mouvement de rotation est transmis aux pignons 13, 23, 33, solidaires de l'ensemble vis/écrou à billes, puis à l'anneau denté 40 sur lequel sont engrénés les pignons 13, 23, 33. Les pignons 13, 23, 33 étant tous liés à l'anneau denté ils sont donc tous entrainés à la même vitesse de rotation par l'intermédiaire de l'anneau denté 40, ce qui permet de synchroniser le mouvement des pistons des vérins après transformation par l'ensemble vis/écrou à billes du mouvement de rotation des pignons en un mouvement de translation des pistons des vérins.When the pistons 11, 21, 31 of the cylinders 10, 20, 30 move in translation under the action of a control signal, the translational movement of the pistons is converted into a rotational movement by the screw / nut assembly ball. The rotational movement is transmitted to the pinions 13, 23, 33, integral with the screw / ball nut assembly, then to the toothed ring 40 on which the pinions 13, 23, 33 are meshed. The pinions 13, 23, 33 being all linked to the toothed ring, they are therefore all driven at the same speed of rotation by means of the toothed ring 40, which makes it possible to synchronize the movement of the pistons of the jacks after transformation by the screw / assembly. ball nut of the rotational movement of the pinions in a translational movement of the pistons of the jacks.
Les figures 2a et 2b représentent deux vues en coupe partielle longitudinale et suivant deux plans de coupe perpendiculaires d'un exemple de dispositif de maintien de l'anneau de synchronisation, selon l'invention. Figures 2a and 2b show two views in partial longitudinal section and along two perpendicular sectional planes of an example of a device for holding the synchronization ring, according to the invention.
Le dispositif de maintien comporte des premiers et des seconds rouleaux cylindriques 43, 44 entre lesquels l'anneau vient se plaquer.The holding device comprises first and second cylindrical rollers 43, 44 between which the ring is pressed.
La position des seconds rouleaux 44 est ajustée par l'intermédiaire d'une vis de réglage 45 de manière à ce qu'ils viennent en contact avec l'anneau 40.The position of the second rollers 44 is adjusted by means of an adjustment screw 45 so that they come into contact with the ring 40.
Lorsque l'anneau se déplace autour de tuyère sous l'effet des efforts de synchronisation transmis parles pignons 13, 23, 33, les rouleaux cylindriques 43, 44 roulent sur l'anneau et ne créent ainsi qu'un minimum de frottements.When the ring moves around the nozzle under the effect of the synchronization forces transmitted by the pinions 13, 23, 33, the cylindrical rollers 43, 44 roll on the ring and thus create only a minimum of friction.
Le dispositif de maintien est logé dans une enceinte étanche fermée hermétiquement par une plaque 46 au travers de laquelle est insérée la vis de réglage 45.The holding device is housed in a sealed enclosure hermetically closed by a plate 46 through which the adjusting screw 45 is inserted.
L'ensemble est rendu solidaire de la tuyère par des vis de fixation 47 (non représentées).The assembly is made integral with the nozzle by fixing screws 47 (not shown).
Les figures 3a et 3b représentent deux vues en coupe longitudinale et suivant deux plans de coupe perpendiculaires d'un vérin hydraulique équipé d'un dispositif de synchronisation, selon l'invention.Figures 3a and 3b show two views in longitudinal section and along two perpendicular sectional planes of a hydraulic cylinder equipped with a synchronization device, according to the invention.
Le vérin comporte un corps cylindrique 50 dans l'alésage 51 duquel est monté un piston 52 mobile en translation. Le piston 52 comporte une tige de piston 53 traversant une extrémité aval du corps cylindrique et munie en son extrémité extérieure d'une rotule 54 destinée à être connectée à un levier d'articulation, non représenté, par exemple une biellette fixée sur un volet d'une tuyère.The jack comprises a cylindrical body 50 in the bore 51 of which is mounted a piston 52 movable in translation. The piston 52 comprises a piston rod 53 passing through a downstream end of the cylindrical body and provided at its outer end with a ball joint 54 intended to be connected to an articulation lever, not shown, for example a rod fixed to a flap d 'a nozzle.
Un ensemble vis/écrou à billes est intégré dans le piston 52 du vérin et est couplé à ce piston 52 de manière que la vis tourne en réponse à une translation du piston.A screw / ball nut assembly is integrated in the piston 52 of the jack and is coupled to this piston 52 so that the screw rotates in response to a translation of the piston.
L'ensemble vis/écrou à billes comporte, de manière connue, une vis 55 et un écrou 56 monté sur la vis par l'intermédiaire de billes. Les billes sont logées dans un ou plusieurs filets de la vis et sont maintenues à l'intérieur de l'écrou 56. L'écrou 56 est solidaire du piston 52 et suit les mouvements de translation du piston. Chaque déplacement de l'écrou entraine la vis en rotation par l'intermédiaire des billes.The screw / ball nut assembly comprises, in known manner, a screw 55 and a nut 56 mounted on the screw by means of balls. The balls are housed in one or more threads of the screw and are held inside the nut 56. The nut 56 is integral with the piston 52 and follows the translational movements of the piston. Each movement of the nut causes the screw to rotate via the balls.
La vis 55 est constituée par une région filetée d'un arbre 57 monté tournant dans le corps cylindrique 50 par l'intermédiaire de roulements 58. Les roulements 58 sont montés en amont du piston 52 dans une extrémité de tête du corps cylindrique 50. L'arbre 57 comporte une extrémité 59 qui débouche à l'extérieur du corps cylindrique 50.The screw 55 is constituted by a threaded region of a shaft 57 mounted rotating in the cylindrical body 50 by means of bearings 58. The bearings 58 are mounted upstream of the piston 52 in a head end of the cylindrical body 50. L the shaft 57 has one end 59 which opens to the outside of the cylindrical body 50.
L'extrémité 59 est reliée mécaniquement à un engrenage cylindrique droit 60, appelé pignon, par l'intermédiaire d'une clavette 61, la clavette étant logée dans une encoche correspondante de l'arbre 57. La clavette est de préférence du type demi-lune de façon à limiter son encombrement. La clavette 61 a également un rôle de sécurité car elle permet d'éviter la détérioration de l'engrenage 60 ou de l'arbre 57 dans le cas d'une surcharge pondérale au niveau du vérin.The end 59 is mechanically connected to a straight cylindrical gear 60, called a pinion, by means of a key 61, the key being housed in a corresponding notch in the shaft 57. The key is preferably of the half-type moon so as to limit its size. The key 61 also has a safety role because it makes it possible to avoid deterioration of the gear 60 or of the shaft 57 in the event of an overweight at the level of the jack.
L'engrenage 60 est engréné sur un anneau de synchronisation denté 40 destiné à être soutenu par une structure fixe, par exemple une tuyère. L'anneau 40 est maintenu en place axialement et radialement par l'intermédiaire d'au moins deux dispositifs de maintien 41.The gear 60 is meshed on a toothed synchronization ring 40 intended to be supported by a fixed structure, for example a nozzle. The ring 40 is held in place axially and radially by means of at least two holding devices 41.
Un capot de protection 62 fixé au corps cylindrique 50 coiffe l'engrenage 60 de manière à le protéger contre toute pollution externe telle que la poussière. Le capot de protection 62 comporte deux orifices 63, 64 diamétralement opposés au travers desquels est inséré l'anneau denté 40. Des joints d'étanchéité 65 sont prévus au niveau des deux orifices 63, 64.A protective cover 62 fixed to the cylindrical body 50 covers the gear 60 so as to protect it from any external pollution such as dust. The protective cover 62 has two diametrically opposite orifices 63, 64 through which the toothed ring 40 is inserted. Seals 65 are provided at the two orifices 63, 64.
La présente invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation précisément décrit. En particulier, la forme de l'anneau denté peut être cylindrique comme représenté dans l'application à la synchronisation de vérins de commande des volets d'une tuyère, mais la forme et/ou le profil de l'anneau denté peuvent être différents dans d'autres applications. Ainsi, par exemple, pour réaliser la synchronisation de vérins disposés en ligne, l'anneau denté peut avoir une forme linéaire.The present invention is not limited to the embodiment described precisely. In particular, the shape of the toothed ring can be cylindrical as shown in the application to the synchronization of actuating actuators of the flaps of a nozzle, but the shape and / or the profile of the toothed ring can be different in other applications. Thus, for example, to achieve synchronization of cylinders arranged in line, the toothed ring can have a linear shape.
Le dispositif de maintien de l'anneau peut être différent. En particulier, il doit être adapté au profil de l'anneau tout en permettant de limiter au maximum les frottements.The ring holding device may be different. In particular, it must be adapted to the profile of the ring while making it possible to limit friction as much as possible.
De même, bien que la clavette demi-lune soit utilisée préférentiellement pour des raisons d'encombrement, il est possible d'utiliser un autre type de clavette, par exemple rectangulaire. Likewise, although the half-moon key is preferably used for reasons of space, it is possible to use another type of key, for example rectangular.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
CD | Change of name or company name | ||
TP | Transmission of property | ||
CD | Change of name or company name | ||
ST | Notification of lapse |
Effective date: 20060731 |