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Dispositif de commande des gouvernes d'avion.
La présente invention a pour objet un dispositif de commande des gouvernes d'avion et couvre plus particuliè- rement l'association d'une source de puissance à la commande manuelle de l'organe commandé lorsque la charge subie par la commande devient trop grande pour que le fonctionnement à main puisse suffire seul.
Cela étant, le dispositif destiné à commander des gouvernes d'avion conformément à la présente invention com- prend un entraînement manuel de l'organe commandé et l'ensem- ble est tel que, lorsque la résistance à l'entraînement manuel devient trop',élevée, il se produit un mouvement relatif entre - les deux éléments de l'entraînement, mouvement relatif qui sert @
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à fermer l'alimentation d'un servo-moteur électrique qui, à partir de ce moment, concourt avec l'entraînement manuel pour surmonter la résistance.
Les deux éléments de l'entraînement peuvent être reliés élastiquement par des ressorts dont la force détermine la pression manuelle à exercer avant qu'il ne se produise de déplacement relatif entre les deux éléments.
Le moteur peut être accouplé à l'entraînement par un embrayage magnétique qui est excité de manière à venir en prise au moment où le courant est fourni au moteur.
Les deux éléments de l'entraînement peuvent compren- dre des roues dentées dont l'une est en prise avec une cré- maillère que l'on déplace à la main tandis que l'autre roue dentée est en prise avec une crémaillère reliée à l'organe à commander. Chaque roue dentée présente une saillie latérale, les deux saillies latérales étant disposées l'une au-dessus de l'autre et reliées élastiquement l'une à l'autre par deux ressorts dont l'un ou l'autre, suivant la direction des forces appliquées, est comprimé lorsque la force appliquée manuelle- ment dépasse un certain maximum de manière à permettre un mouvement relatif entre les deux roues dentées dans une direc- tion donnée.
Le circuit du moteur peut être ouvert et fermé.par deux commutateurs intercalés respectivement dans l'amenée du courant du côté positif et du côté négatif, ces deux commuta- teurs étant maintenus normalement dans leur position neutre et présentant chacun deux positions de fonctionnement du bras du commutateur, correspondant respectivement à l'entraînement du moteur dans le sens avant et dans le sens arrière, tandis que des moyens commandés par la direction du mouvement relatif sont prévus pour amener le commutateur dans l'une ou l'autre de ces deux positions.
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Les deux commutateurs peuvent être montés de manière à tourner avec l'un des deux éléments de 1'entrai- nement et sont associés respectivement avec deux leviers pi- votants à deux bras montés également de manière à tourner avec le même élément et associés eux-mêmes à deux butées corres- pondantes portées par le second des éléments de 1-'entraîne- ment pour commander le fonctionnement des bras des commuta- teurs.
Chaque commutateur peut comprendre un bras relié par engrenages avec une crémaillère soumise à l'action d'un ressort et dont une extrémité porte constamment contre un bras de l'un des leviers à deux bras, la disposition des organes étant telle que lorsqu'il se produit un mouvement relatif entre les deux éléments, l'un des leviers pivotants tourne autour de son pivot sous l'action de l'une des butées en déplaçant la crémaillère correspondante dans un sens donné à l'encontre de l'action du ressort, tandis que l'autre le- vier pivotant tourne sous l'action de la tension du ressort transmis par l'autre crémaillère se déplaçant en sens contrai- re de la première crémaillère,
de telle sorte que les deux bras de commutateur se déplacent en sens opposés de manière à fermer le circuit du moteur pour la rotation dans l'un ou l'autre sens suivant la direction du mouvement relatif.
Les bras des deux leviers portant contre les cré- maillères peuvent être plus longs que les bras des leviers soumis à l'action des butées.
Suivant un autre caractère de l'invention, le commutateur électrique comprend un bras de commutateur et sa commande constituée par des engrenages reliés à ce bras, une crémaillère dont le déplacement fait tourner les engre- nages pour commander le bras de commutateur, un ressort- agissant sur la crémaillère et tendant à la ramener en posiagissa@
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tion neutre lorsqu'elle s'en est écartée tandis qu'un ou plusieurs contacts fixes sont associés au bras du commuta- teur. Le commutateur peut comporter un bras double et trois contacts fixes associés aux deux bras du commutateur, de manière à fournir deux positions utiles.
Un mode d'exécution de la présente invention a été représenté à titre d'exemple aux dessins ci-joints.
La figure 1 est une vue par l'avant après enlève- ment du couvercle.
La figure 2 est une coupe centrale verticale de la figure 1, représentant le moteur électrique en élévation.
Les figures 3 et 4 sont respectivement une vue par l'avant après enlèvement du couvercle et une coupe ver- ticale médiane représentant les principaux éléments consti- tutifs des commutateurs que l'on peut utiliser pour l'exé- cution de l'invention.
Sur les dessins, le chiffre de référence 1 désigne un moteur électrique à courant continu, 2 son arbre et 3 un élément de l'embrayage magnétique susceptible de coulisser sur cet arbre 2 tout en lui étant fixé de manière à tourner avec lui. L'élément d'embrayage complémentaire 4 est fixé à une roue dentée 5 montée avec cet élément 4 sur l'arbre 2 de manière à tourner folle sur ce dernier. Une crémaillère cylin- drique 6 reliée au levier à commander, c'est-à-dire à la charge, est en prise avec la denture de la roue 5.7 désigne une saillie latérale de forme semi-cylindrique de la roue 5 et cette saillie s'étend entre la roue 5 et une autre roue dentée 8 également montée folle sur l'arbre 2. La roue 8 présente une saillie latérale 9 semblable à la saillie 7 de la roue 5 et disposée au-dessus de celle-ci dans son aligne- ment vertical.
Deux ressorts 10-10' sont intercalés entre les (deux saillies 7 et 9, leurs extrémités étant logées dans des
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évidements 7'-7' et 9'-9' des saillies correspondantes 7, 9.
La oue 8 est en prise avec une crémaillère cylindrique 11 re- liée au levier de commande manuelle, c'est-à-dire à l'entrée; les deux crémaillères 6 et 11 sont montées à coulissement dans des évidements prévus à cet effet dans le carter moulé 12 dont l'ouverture extérieure est fermée par une pièce moulée 13 fixée par des vis 13' à la roue 8 de manière à tourner avec celle-ci.
Les deux barres ou tiges 14-15, fixées à une extré- mité à la roue 5 en faisant saillie perpendiculairement à sa face, traversent une ouverture allongée 16 de la roue 8 et viennent passer devant les extrémités supérieures des deux leviers 17-18 pivotant autour des tétons 19-20 fixés,à la paroi de la pièce moulée 13; les extrémités inférieures de ces leviers se trouvent devant le prolongement des poussoirs SI-'32 formant partie de deux commutateurs correspondants 23-24 por- tés par la paroi de la pièce moulée 13 de manière à tourner avec cette dernière.
'Comme on le voit en figures 3 et 4, chaque commu- tateur comprend une enveloppe 25 dans la paroi de laquelle est montée, de manière à pouvoir se déplacer longitudinale- ment, une crémaillère cylindrique 26 correspondant à 21 ou 22 (fig. 1) et dont les dents sont en prise avec un pignon 27 fixé sur une roue dentée plus grande 28 engrenant elle-même avec un petit pignon 29 calé sur un arbre 30; ce dernier porte un bras de contact double 31 (figures 1 et 4) destiné à se dépla- cer au-dessus du commutateur. Chaque commutateur comprend trois contacts fixes 32, 33, 34 ou 32', 33', 34' (figure 1).
L'une des extrémités du ressort 35 est reliée à un ergot 36 faisant saillie par rapport à la crémaillère 26, l'autre ex- trémité du ressort étant fixée à un second ergot 37 solidaire de l'enveloppe 25. Lorsque la crémaillère 26 est repoussée à
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l'intérieur de l'enveloppe, le ressort 35 comprimé tend à repousser la crémaillère vers l'extérieur. Le bras de commu- tateur 31 est constitué par de la fibre ou autre matière isolante électriquement et les deux extrémités du bras por- tent des pièces de contact métalliques 38, les deux pièces métalliques étant reliées électriquement par un fil conduc- teur 39.
Le courant est fourni aux bornes de l'inducteur 40, 41 du moteur par les fils 42, 43 reliés respectivement aux pôles positif et négatif de la source, tandis que le courant est fourni aux enroulements d'induit du moteur par les con- ducteurs 44, 45 reliés par les conducteurs 46, 47 qui ali- mentent également les éléments d'embrayage 3, 4, et par les commutateurs 23 et 24 aux conducteurs principaux 42, 43. Les commutateurs 23, 24 servent à renverser la polarité des ba- lais 48, 49 pour renverser le sens de rotation du moteur comme il sera expliqué ci-après.
Dans la description suivante du fonctionnement de l'appareil qui vient d'être décrit, il doit être bien entendu que les crémaillères 21, 22 des commutateurs sont soumises à l'action des ressorts comprimés 35 tendant tous les deux à faire sortir les crémaillères de l'enveloppe du commutateur correspondant. De plus, on a supposé que les bras de commu- tateurs 31 sont en position neutre de telle sorte que le circuit d'induit du moteur se trouve ouvert.
Lorsque l'on agit sur le levier de commande pour pousser la crémaillère 11 dans la direction de la flèche A, cette poussée est transmise par la crémaillère aux dents de la roue 8 et à la saillie latérale 9 de celle-ci, ce qui tend à comprimer le ressort 10'. Si la pression transmise ne suffit pas à comprimer le ressort 10' la roue 8 se trouvera couplée par les ressorts 10, 10' et les saillies 9 et 7 à la
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roue 5; par suite, la crémaillère 6 se déplacera en même temps que la crémaillère 11 et l'opération désirée de commande sera exécutée sous l'action de la force manuelle exercée sur la crémaillère 11 seule sans autre puissance motrice complé- mentaire.
Toutefois, si la pression transmise à la crémaillère 11 suffit à comprimer le ressort 10', la compression de ce ressort permettra.un léger déplacement de la crémaillère 11 sans aucun mouvement correspondant de la crémaillère 6, de telle sorte que la roue 8 tournera par rapport à la roue 5 en entraînant avec elle le couvercle 13 et les commutateurs 23, 24 ainsi que les leviers 19 et 20, la direction de rotation étant celle indiquée par la flèche B figure 1.
Il résulte de ce déplacement que l'extrémité supé- rieure du levier 17 porte contre la tige de butée 14 portée par la roue 5, ce qui provoque la venue de son extrémité in- férieure au contact de la saillie de la crémaillère 21 en repoussant ce dernier vers l'intérieur; ceci fait tourner le bras 31 du commutateur 23 dans la direction de la flèche C de manière à amener les pièces de contact 38 sur le bras 31 sur les contacts fixes 33, 32. En même temps que le commuta- teur 23 fonctionne ainsi, le bras 31 du commutateur 24 tourne dans la direction de la flèche D puisque la barre 15 n'agit plus par l'intermédiaire du levier 18 sur la crémaillère 22 et que cette dernière est par suite libérée de la pression de ce levier et peut se déplacer librement vers l'extérieur sous l'action de son ressort 35.
Le bras 31 du commutateur 24 tournera par suite de manière à. occuper la position pour la- quelle ces pièces de contact 38 viennent sur les contacts fixes 33', 32'. Pour cette position des organes, le circuit d'alimentation des enroulements d'induit du moteur 1 est fermé.
Le balai 48 des enroulements d'induit sera positif et le balai - 49 négatif, le circuit d'alimentation étant le suivant: conducteur 42 - bras 31 du commutateur 23 - conducteurs 46, 44-
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balai 48 - enroulement d'induit - balai 49 - conducteurs
45, 47 - bras 31 du commutateur 24 - conducteur négatif 43.
Le courant des éléments d'embrayage 3, 4 leur est fourni simultanément par les conducteurs 46, 47 reliés res- pectivement aux conducteurs 44,45 et il en résulte que le moteur démarre et peut entraîner, par l'intermédiaire de l'embrayage 3, 4 la roue d'engrenage 5 et la crémaillère 6 dans le sens voulu. Lorsque la commande désirée a été assurée, les prolongements 7,9 des roues 5,8 se trouveront à nouveai disposés symétriquement et il en résulte que les organes re- prendront leur position relative de la figure 1, tous les organes tournants ayant toutefois subi un déplacement angu- laire dépendant de l'étendue de la commande effectuée. Ainsi les leviers 17,18 agiront sur les crémaillères 21, 22 pour déplacer les bras de commutateur et les ramener en position neutre entre les contacts fixes et ouvrir ainsi le circuit du moteur.
Si l'on veut renverser la commande effectuée, on agit sur la crémaillère 11 dans le sens opposé à celui cor- respondant à la flèche A de la figure 1. Si la charge est trop lourde pour l'opération normale manuelle, il se produira un nouveau mouvement relatif entre les deux roues 8 et 5 mais dans ce cas dans le sens opposé avec compression du ressort 10.
Le fonctionnement est alors le même que celui décrit ci-dessus, sauf en ce que le déplacement de la paroi 13 et des éléments qu'elle porte se fait dans la direction opposée; il s'ensuit que le bras 31 du commutateur 23 ferme les contacts 33, 34 et que le bras 31 du commutateur 24 ferme les contacts 33', 34'.
Le résultat de ce fonctionnement consiste en une liaison entre le conducteur 42 du côté positif et le balai 49 par l'inter- médiaire du bras de contact 31 du commutateur 23 et entre le conducteur 43 du côté négatif et le balai' 48 par l'intermédiai-
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re du bras 31 du commutateur 24, ce qui renverse la polarité des balais et la direction de rotation du moteur. La. polarité des balais alimentant les éléments d'embrayage 3, 4 se trouve- ra également inversée sans que cela ait bien entendu un effet quelconque sur le fonctionnement de l'embrayage.
Le mode de construction des commutateurs 23, 24 et de leur commande assure un fonctionnement rapide et sûr du moteur, ce qui rend l'invention particulièrement apte à la manoeuvre des gouvernes d'un avion ou autre engin de naviga- tion aérienne.
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Aircraft rudder control device.
The present invention relates to a device for controlling the control surfaces of an airplane and more particularly covers the association of a power source with the manual control of the controlled member when the load undergone by the control becomes too great for. that manual operation can suffice on its own.
However, the device for controlling aircraft control surfaces in accordance with the present invention comprises manual driving of the controlled member and the assembly is such that when the resistance to manual driving becomes too much. , high, there is a relative movement between - the two elements of the drive, relative movement which serves @
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to shut off the power supply of an electric servo-motor which, from that moment, works together with the manual drive to overcome the resistance.
The two elements of the drive can be elastically connected by springs, the force of which determines the manual pressure to be exerted before any relative displacement occurs between the two elements.
The motor may be coupled to the drive by a magnetic clutch which is energized to engage when power is supplied to the motor.
The two elements of the drive may include toothed wheels, one of which is engaged with a rack which is moved by hand while the other toothed wheel is engaged with a rack connected to the gear. organ to control. Each toothed wheel has a lateral projection, the two lateral projections being arranged one above the other and resiliently connected to one another by two springs, one of which or the other, depending on the direction of the applied forces, is compressed when the manually applied force exceeds a certain maximum so as to allow relative movement between the two gears in a given direction.
The motor circuit can be opened and closed by two switches interposed respectively in the current supply on the positive side and on the negative side, these two switches being normally maintained in their neutral position and each having two operating positions of the arm. of the switch, corresponding respectively to driving the motor in the forward direction and in the rear direction, while means controlled by the direction of the relative movement are provided to bring the switch into one or the other of these two positions .
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The two switches can be mounted so as to rotate with one of the two elements of the drive and are associated respectively with two pivoting levers with two arms also mounted so as to rotate with the same element and associated with each other. The same has two corresponding stops carried by the second of the drive elements for controlling the operation of the switch arms.
Each switch may include an arm connected by gears with a rack subjected to the action of a spring and one end of which bears constantly against an arm of one of the two-arm levers, the arrangement of the members being such as when a relative movement occurs between the two elements, one of the pivoting levers rotates around its pivot under the action of one of the stops, moving the corresponding rack in a given direction against the action of the spring , while the other pivoting lever turns under the action of the tension of the spring transmitted by the other rack moving in the opposite direction to the first rack,
such that the two switch arms move in opposite directions so as to close the motor circuit for rotation in either direction in the direction of relative movement.
The arms of the two levers bearing against the racks may be longer than the arms of the levers subjected to the action of the stops.
According to another feature of the invention, the electrical switch comprises a switch arm and its control consisting of gears connected to this arm, a rack whose movement turns the gears to control the switch arm, a spring. acting on the rack and tending to bring it back in posiagissa @
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neutral when it has moved away from it while one or more fixed contacts are associated with the switch arm. The switch may have a double arm and three fixed contacts associated with the two arms of the switch, so as to provide two useful positions.
An embodiment of the present invention has been shown by way of example in the accompanying drawings.
Figure 1 is a front view after removal of the cover.
Figure 2 is a vertical central section of Figure 1, showing the electric motor in elevation.
Figures 3 and 4 are respectively a front view after removal of the cover and a median vertical section showing the main components of the switches which may be used in carrying out the invention.
In the drawings, the reference numeral 1 designates a direct current electric motor, 2 its shaft and 3 an element of the magnetic clutch capable of sliding on this shaft 2 while being fixed to it so as to rotate with it. The complementary clutch element 4 is fixed to a toothed wheel 5 mounted with this element 4 on the shaft 2 so as to turn idle on the latter. A cylindrical rack 6 connected to the lever to be controlled, that is to say to the load, is engaged with the toothing of the wheel 5.7 designates a semi-cylindrical side projection of the wheel 5 and this projection s 'extends between the wheel 5 and another toothed wheel 8 also mounted loose on the shaft 2. The wheel 8 has a lateral projection 9 similar to the projection 7 of the wheel 5 and disposed above it in its alignment - vertically.
Two springs 10-10 'are interposed between the (two projections 7 and 9, their ends being housed in
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recesses 7'-7 'and 9'-9' of the corresponding projections 7, 9.
The lug 8 is engaged with a cylindrical rack 11 connected to the manual control lever, that is to say to the input; the two racks 6 and 11 are slidably mounted in recesses provided for this purpose in the molded casing 12, the outer opening of which is closed by a molded part 13 fixed by screws 13 'to the wheel 8 so as to rotate with that -this.
The two bars or rods 14-15, fixed at one end to the wheel 5 by projecting perpendicular to its face, pass through an elongated opening 16 of the wheel 8 and come to pass in front of the upper ends of the two pivoting levers 17-18. around the studs 19-20 attached to the wall of the molded part 13; the lower ends of these levers are located in front of the extension of the pushers SI-'32 forming part of two corresponding switches 23-24 carried by the wall of the molded part 13 so as to rotate with the latter.
As can be seen in Figures 3 and 4, each switch comprises a casing 25 in the wall of which is mounted, so as to be able to move longitudinally, a cylindrical rack 26 corresponding to 21 or 22 (fig. 1 ) and whose teeth are in mesh with a pinion 27 fixed on a larger toothed wheel 28 itself meshing with a small pinion 29 wedged on a shaft 30; the latter carries a double contact arm 31 (Figures 1 and 4) intended to move above the switch. Each switch has three fixed contacts 32, 33, 34 or 32 ', 33', 34 '(figure 1).
One of the ends of the spring 35 is connected to a lug 36 projecting relative to the rack 26, the other end of the spring being fixed to a second lug 37 integral with the casing 25. When the rack 26 is pushed back to
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inside the casing, the compressed spring tends to push the rack outwards. The switch arm 31 is made of fiber or other electrically insulating material and the two ends of the arm carry metal contact pieces 38, the two metal pieces being electrically connected by a conductor wire 39.
The current is supplied to the terminals of the inductor 40, 41 of the motor by the wires 42, 43 respectively connected to the positive and negative poles of the source, while the current is supplied to the armature windings of the motor by the conductors. 44, 45 connected by conductors 46, 47 which also feed clutch elements 3, 4, and by switches 23 and 24 to main conductors 42, 43. Switches 23, 24 serve to reverse the polarity of the bars. - leave 48, 49 to reverse the direction of rotation of the motor as will be explained below.
In the following description of the operation of the apparatus which has just been described, it should of course be understood that the racks 21, 22 of the switches are subjected to the action of the compressed springs 35 both tending to cause the racks to come out of. the envelope of the corresponding switch. In addition, it has been assumed that the switch arms 31 are in a neutral position so that the motor armature circuit is open.
When acting on the control lever to push the rack 11 in the direction of arrow A, this thrust is transmitted by the rack to the teeth of the wheel 8 and to the lateral projection 9 thereof, which tends to compress the spring 10 '. If the pressure transmitted is not sufficient to compress the spring 10 ', the wheel 8 will be coupled by the springs 10, 10' and the projections 9 and 7 to the
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wheel 5; as a result, the rack 6 will move together with the rack 11 and the desired control operation will be performed under the action of the manual force exerted on the rack 11 alone without any additional motive power.
However, if the pressure transmitted to the rack 11 is sufficient to compress the spring 10 ', the compression of this spring will allow a slight displacement of the rack 11 without any corresponding movement of the rack 6, so that the wheel 8 will rotate by relative to the wheel 5 by bringing with it the cover 13 and the switches 23, 24 as well as the levers 19 and 20, the direction of rotation being that indicated by arrow B in FIG. 1.
The result of this movement is that the upper end of the lever 17 bears against the stop rod 14 carried by the wheel 5, which causes its lower end to come into contact with the projection of the rack 21 while pushing back. the latter inward; this rotates the arm 31 of the switch 23 in the direction of the arrow C so as to bring the contact pieces 38 on the arm 31 to the fixed contacts 33, 32. At the same time as the switch 23 is thus functioning, the arm 31 of switch 24 rotates in the direction of arrow D since bar 15 no longer acts via lever 18 on rack 22 and the latter is therefore released from the pressure of this lever and can move freely outward under the action of its spring 35.
The arm 31 of the switch 24 will therefore rotate so as to. occupy the position for which these contact pieces 38 come onto the fixed contacts 33 ', 32'. For this position of the components, the supply circuit for the armature windings of the motor 1 is closed.
The brush 48 of the armature windings will be positive and the brush - 49 negative, the power supply circuit being as follows: conductor 42 - arm 31 of the switch 23 - conductors 46, 44-
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brush 48 - armature winding - brush 49 - conductors
45, 47 - arm 31 of switch 24 - negative conductor 43.
The current of the clutch elements 3, 4 is supplied to them simultaneously by the conductors 46, 47 connected respectively to the conductors 44,45 and it follows that the engine starts and can drive, by means of the clutch 3 , 4 the gear wheel 5 and the rack 6 in the desired direction. When the desired control has been achieved, the extensions 7,9 of the wheels 5,8 will again be placed symmetrically and the result is that the members will return to their relative position in FIG. 1, all the rotating members having however undergone a angular displacement depending on the extent of the command carried out. Thus the levers 17,18 will act on the racks 21, 22 to move the switch arms and bring them to the neutral position between the fixed contacts and thus open the motor circuit.
If you want to reverse the command carried out, you act on rack 11 in the opposite direction to that corresponding to arrow A in figure 1. If the load is too heavy for normal manual operation, it will occur. a new relative movement between the two wheels 8 and 5 but in this case in the opposite direction with compression of the spring 10.
The operation is then the same as that described above, except in that the movement of the wall 13 and of the elements which it carries takes place in the opposite direction; it follows that the arm 31 of the switch 23 closes the contacts 33, 34 and that the arm 31 of the switch 24 closes the contacts 33 ', 34'.
The result of this operation is a connection between the conductor 42 on the positive side and the brush 49 via the contact arm 31 of the switch 23 and between the conductor 43 on the negative side and the brush 48 through the. intermediary
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re of the arm 31 of the switch 24, which reverses the polarity of the brushes and the direction of rotation of the motor. The polarity of the brushes supplying the clutch elements 3, 4 will also be reversed, without this having any effect whatsoever on the operation of the clutch.
The mode of construction of the switches 23, 24 and of their control ensures rapid and safe operation of the engine, which makes the invention particularly suitable for maneuvering the control surfaces of an airplane or other air navigation device.