​FIELD OF THE INVENTION
​An aircraft flight control stick device is provided. The device is, for example, a collective shaft device of a helicopter.
​STATE OF THE ART
​The helicopters are generally equipped with three flight controls operable by the driver: a collective driving handle, a cyclic driving handle and the anti-torque pedals. The collective control stick makes it possible to collectively change the angle of incidence of the blades of the main rotor to raise or lower, accelerating or decelerating the helicopter. ​The cyclic control handle makes it possible to cyclically change the angle of incidence of the blades of the main rotor being rotated, so as to create a different thrust at different points of the cycle, for tilting the helicopter forward or backward (pitch attitude), or on one side or the other (roll tilt) ​The anti-torque pedals allow the pitch of the auxiliary rotor blades to be modified to counter the induced torque by the main rotor so as to rotate the helicopter (yaw slip) in stationary flight.
​Traditionally, in helicopters with hydraulic flight controls, the collective control handle is connected to hydraulic drawers by means of a
​-The clutch part is movable in translation with respect to the casing,
​The output shaft is rotatably movable relative to the housing along a rotational axis, and the clutch part is movable in translation with respect to the casing parallel to the axis of rotation of the output shaft,
​The clutch part is fixedly mounted in rotation with the output shaft while being movable in translation with respect to the output shaft,
​The device comprises a flexible membrane through which the output shaft is connected to the clutch part,
​-The first torque generating means comprises at least one electric motor,
​The primary track comprises a reducer through which the electric motor exerts the first torque on the output shaft,
​-The second torque generating means is a friction system,
​The friction system includes a drum and a cable in contact with the drum, the second torque being generated by friction between the cable and the drum when the drum is rotated relative to the cable,
​-The cable is fixed to the casing and the drum is rotatably mounted with respect to the casing,

​The second torque generating member comprises an elastic member connecting the cable to the housing,
​The device comprises at least one position sensor capable of measuring an angular position of the output shaft and an electronic control unit for controlling the first torque-generating member on the basis of the measured angular position,
​The flight control handle is a collective helicopter handle.
​PRESENTATION OF DRAWINGS
​Other features and advantages will become apparent from the following description, which is purely illustrative and non-limiting and must be read with respect to the appended drawings, in which:

​FIG. 1 shows schematically, in perspective, a flight control stick device according to an embodiment of the invention,
​In the perspective of the components of the primary path of the device,
​FIG. 3 shows schematically, in perspective, components of the secondary path of the device,
- la figure 4 représente, de manière schématique en coupe, l'embrayage du dispositif,
- les figures 5A et 5B représentent de manière schématique en perspectives des composants de l'embrayage,

- la figure 6 illustre un chemin d'effort à travers l'embrayage lorsque la voie primaire est activée,
- la figure 7 illustre un chemin d'effort à travers l'embrayage lorsque la voie secondaire est activée,
- la figure 8 est un diagramme représentant de manière schématique différents éléments de commande du dispositif.
DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION
En référence à la figure 1 , le dispositif 1 représenté est un dispositif de commande d'un manche de pilotage, tel qu'un manche collectif d'hélicoptère par exemple.
Le dispositif 1 comprend un carter 2 et un arbre de sortie 3 monté rotatif par rapport au carter 2 autour d'un axe de rotation X. Le carter 2 est destiné à être fixé à une structure de l'hélicoptère, tel que le plancher du cockpit par exemple. L'arbre de sortie 3 est propre à être relié au manche collectif de l'hélicoptère. Le manche collectif est destiné à être actionné par un pilote pour commander le pas collectif des pâles du rotor principal de l'hélicoptère.

Le manche collectif est monté solidaire en rotation de l'arbre de sortie 3, de sorte qu'une rotation du manche provoque une rotation identique de l'arbre de sortie 3 autour de l'axe X.
Le dispositif 1 comprend un système de retour d'effort permettant d'appliquer au manche une force résistante en fonction du déplacement imprimé au manche par le pilote.
Le système de retour d'effort comprend une voie primaire 4 (ou voie principale), une voie secondaire 5 (ou voie de secours) et un embrayage 6 propre à raccorder sélectivement la voie primaire 4 et la voie secondaire 5 à l'arbre de sortie 3.
La voie primaire 4 est représentée plus en détails sur la figure 2. La voie primaire 4 comprend un premier moteur électrique 7, un deuxième
moteur électrique 8 monté en parallèle du premier moteur électrique 7, un réducteur 9 et un arbre de sorti 10.
Le premier moteur électrique 7 comprend un stator monté fixe par rapport au carter 2, un rotor mobile en rotation par rapport au stator et un arbre de sortie 1 1 monté solidaire du rotor.

De même, le deuxième moteur électrique 8 comprend un stator monté fixe par rapport au carter, un rotor mobile en rotation par rapport au stator et un arbre de sortie 12 monté solidaire du rotor.

Le réducteur 9 est un réducteur à trois étages de réduction. Le réducteur 9 comprend un premier étage 91 , un deuxième étage 92 et un troisième étage 93.

Le premier étage 91 du réducteur comprend un premier pignon d'entrée 13, un deuxième pignon d'entrée 14, un premier arbre intermédiaire 18 monté rotatif par rapport au carter 2 et un premier pignon intermédiaire 19.

Le premier pignon d'entrée 13 est monté solidaire en rotation de l'arbre de sortie du premier moteur 7. Le deuxième pignon d'entrée 14 est monté solidaire en rotation de l'arbre de sortie du deuxième moteur 8. Le premier pignon intermédiaire 19 est monté solidaire en rotation du premier arbre intermédiaire 18.
Le deuxième étage 92 du réducteur comprend un deuxième pignon intermédiaire 20, un deuxième arbre intermédiaire 21 monté rotatif par rapport au carter 2 et un troisième pignon intermédiaire 22.

Le deuxième pignon intermédiaire 20 est monté solidaire en rotation du premier arbre intermédiaire 18. Le troisième pignon intermédiaire 22 est monté solidaire en rotation du deuxième arbre intermédiaire 21 .

Le troisième étage 93 du réducteur comprend un quatrième pignon intermédiaire 23 et un pignon de sortie 17.

Le quatrième pignon intermédiaire 23 est monté solidaire en rotation du deuxième arbre intermédiaire 21 . Le pignon de sortie 17 est monté solidaire de l'arbre de sortie 10.
Les étages 91 à 93 sont agencés de sorte que premier et le deuxième pignons d'entrée 13 et 14 engrènent tous les deux avec le
premier pignon intermédiaire 19, le deuxième pignon intermédiaire 20 engrène avec le troisième pignon intermédiaire 22 et le quatrième pignon intermédiaire 23 engrène avec le pignon de sortie 17.
De cette manière, les deux moteurs électriques 7 et 8 entraînent simultanément en rotation le premier pignon intermédiaire 19 par le biais des deux pignons d'entrée 13 et 14. La rotation du premier pignon intermédiaire 19 est transmise au pignon de sortie 17 par l'intermédiaire des trois étages 91 à 93 de réduction. Le pignon de sortie 17 entraine en rotation l'arbre de sortie 10 de la voie primaire.

Les deux pignons d'entrée 13 et 14 sont identiques entre eux. Le premier pignon intermédiaire 19 présente un diamètre supérieur au diamètre des pignons d'entrée 13 et 14. De même, le troisième pignon intermédiaire 22 présente un diamètre supérieur au diamètre du deuxième pignon intermédiaire 20. Enfin, le pignon de sortie 17 présente un diamètre supérieur au diamètre du quatrième pignon intermédiaire 23.De cette manière, la vitesse de rotation de l'arbre de sortie 10 est fortement réduite par rapport à la vitesse de rotation des arbres de sortie des moteurs 7 et 8. Le rapport de réduction est par exemple d'environ 120.
La voie primaire 4 comprend par ailleurs un premier capteur de position 24 et un deuxième capteur de position 25.

Le premier capteur de position 24 est propre à mesurer une position angulaire du rotor du premier moteur électrique 7. Le premier capteur de position 24 est par exemple un codeur incrémental comprenant un disque rotatif monté solidaire en rotation du rotor du premier moteur électrique 7. Le premier capteur de position 24 est propre à générer un premier signal de position représentatif de la position angulaire du rotor par rapport au stator.Ce premier signal est transmis à l'unité de commande électronique.
De même, le deuxième capteur de position 25 est propre à mesurer une position angulaire du rotor du deuxième moteur électrique 8. Le deuxième capteur de position 25 est par exemple un codeur incrémental comprenant un disque rotatif monté solidaire en rotation du rotor du premier moteur électrique 8. Le deuxième capteur de position 25 est propre à générer un deuxième signal de position représentatif de la position

angulaire du rotor par rapport au stator. Ce deuxième signal est transmis à l'unité de commande électronique.
En cas de panne ou de défaillance de l'un des deux moteurs électriques 7 et 8, l'autre moteur est propre à entraîner seul en rotation le premier pignon intermédiaire 19 sans l'aide du moteur défaillant.
La voie primaire 4 comprend également un disque 26 (visible sur la figure 4), le disque 26 étant monté solidaire en rotation de l'arbre de sortie 10 par l'intermédiaire d'une clavette 27. Le disque 26 présente une couronne périphérique dentée 28.
La voie secondaire 5 est représentée plus en détails sur les figures
3 et 4. La voie secondaire 5 comprend un système de génération de frottement 29.
Le système de génération de frottement 29 comprend une bague 30 montée fixe sur le carter 2, un tambour 31 monté rotatif par rapport au carter 2 autour de l'axe X, et un câble 32 en contact avec le tambour 31 .
La bague 30 entoure le tambour 31 de manière à guider le tambour 31 en rotation.
Le tambour 31 présente une surface externe cylindrique de révolution 33 formant une surface de frottement.
Le câble 32 entoure le tambour 31 . Plus précisément, le câble 32 est enroulé sur la surface de frottement 33 du tambour 31 . Le câble 32 présente une première extrémité 34 fixée au carter 2 et une deuxième extrémité 35 également fixée au carter 2.
Le système de génération de frottement 29 comprend un élément élastique 36 par l'intermédiaire duquel la première extrémité 34 du câble 32 est fixée au carter 2. L'élément élastique 36 est par exemple un ressort de traction propre à maintenir le câble 32 en tension autour du tambour 31 .
Le câble 32 est enroulé autour du tambour 31 de sorte que lorsque le tambour 31 est entraîné en rotation par rapport au carter 2, la surface de frottement 33 du tambour 31 frotte contre le câble 32, générant de ce fait un couple de frottement venant s'opposer à la rotation du tambour 31 .
L'embrayage 6 est représenté sur la figure 4. L'embrayage 6 comprend une pièce d'embrayage 37, deux électroaimants 38, 39 et un organe élastique de rappel 40.
La pièce d'embrayage 37 présente la forme d'un disque. La pièce d'embrayage 37 est mobile en translation par rapport au carter 2 selon une direction parallèle à l'axe X.
Plus précisément, la pièce d'embrayage 37 est mobile entre une première position dans laquelle la pièce d'embrayage est en prise avec le disque 26 de la voie primaire 4, et une deuxième position dans laquelle la pièce d'embrayage est en prise avec le tambour 31 de la voie secondaire 5.
A cet effet, la pièce d'embrayage 37 présente une première face 41 et une deuxième face 42, opposée à la première face 41 . La première face 41 de la pièce d'embrayage 37 présente des dents 43 propres à venir en prise avec les dents 28 du disque 26 de la voie primaire 4. La deuxième face 42 de la pièce d'embrayage 37 présente une surface de friction 44 propre à venir en prise avec une surface de friction 45 du tambour 31 de la voie secondaire 5.
Les électroaimants 38 et 39 sont agencés de sorte que lorsqu'ils sont activés, ils génèrent un champ magnétique sollicitant la pièce d'embrayage 37 vers la première position.
L'organe élastique de rappel 40 sollicite quant à lui la pièce d'embrayage 37 vers la deuxième position. L'organe élastique de rappel 40 est par exemple un ressort agencé entre la pièce d'embrayage 37 et le disque 26 de la voie primaire 4.
Par ailleurs, le dispositif 1 comprend un système de liaison 46 liant l'arbre de sortie 3 du dispositif à la pièce d'embrayage 37. Le système de liaison 46 est illustré plus en détails sur les figures 5A et 5B. Le système de liaison 46 permet de solidariser en rotation la pièce d'embrayage 37 et l'arbre de sortie 3 tout en autorisant une translation de la pièce d'embrayage 37 par rapport à l'arbre de sortie 3.
Le système de liaison 46 comprend une membrane flexible 47 agencée entre la pièce d'embrayage 37 et l'arbre de sortie 3, une pièce de raccordement 48 solidaire de l'arbre de sortie 3 et une pluralité d'éléments de fixation 49 et 50.
Les éléments de fixation incluent des premiers éléments de fixation 49 pour fixer la membrane flexible 47 à la pièce d'embrayage 37 et des deuxièmes éléments de fixation 50 pour fixer la pièce de raccordement 48 à la membrane flexible 47.
Dans l'exemple illustré sur les figures 6A et 6B, la membrane flexible 47 présente une forme de disque et les éléments de fixation 49, 50 sont agencés à la périphérie du disque. Les premiers éléments de fixation 49 sont intercalés entre les deuxièmes éléments de fixation 50.
De plus, la pièce de raccordement 48 présente une forme sensiblement triangulaire. Les deuxièmes éléments de fixation 50 sont positionnés dans les angles du triangle.
Du fait de sa flexibilité, la membrane 47 autorise une translation de la pièce d'embrayage 37 par rapport à l'arbre de sortie 3 parallèlement à l'axe X.
L'arbre de sortie 3 présente des cannelures longitudinales 51 , s'étendant parallèlement à l'axe X. Les cannelures longitudinales 51 sont propres à coopérer avec des cannelures complémentaires du manche de pilotage pour lier en rotation l'arbre de sortie 3 et le manche de pilotage.
Le dispositif 1 comprend également quatre capteurs de position 52 à 55 visibles sur la figure 1 , propres à mesurer une position angulaire de l'arbre de sortie 3.
Chaque capteur de position 52 à 55 est propre à générer un signal de mesure représentatif de la position angulaire du manche. Les signaux générés par les capteurs 52 à 55 sont transmis à l'unité de commande électronique.
En fonctionnement normal, la pièce d'embrayage 37 est initialement dans la deuxième position.

Lors de la mise en marche du dispositif 1 , les électroaimants 38 et
39 sont alimentés de sorte qu'ils sollicitent la pièce d'embrayage 37 vers la première position. Le champ créé par les électroaimants 38 et 39 est
suffisant pour vaincre la force de rappel exercée par l'organe de rappel 40 sur la pièce d'embrayage 37.
La pièce d'embrayage 37 est déplacée de la deuxième position à la première position (flèche A).
La pièce d'embrayage 37 est en prise avec le disque 26 de la voie primaire 4 (figure 6). Dans cette configuration, le retour d'effort appliqué sur le manche de pilotage est généré par la voie primaire 4.
L'unité de commande électronique commande les moteurs 7 et 8 en fonction des signaux de mesure qu'elle reçoit en provenance des capteurs de position 52 à 55 et de paramètres de vol.
Chaque moteur 7, 8 génère un couple de réaction qui est transmis au manche par le biais du réducteur 9 et de l'embrayage 6.
​In particular, the clutch piece 37 transmits the reaction torque generated by the motors 7, 8 to the output shaft 3 of the device 1 via the flexible membrane 47.
​In the event of a failure of one of the motors 7 or 8, the other motor is adapted to generate the necessary reaction torque, without the assistance of the faulty motor.
​Furthermore, in the event of a failure of the two motors 7 and 8, of the electronic control or power supply unit, the clutch piece 37 is automatically returned from the first position to the second position (FIG. 7).
​In this configuration, the electromagnets 38 and 39 are no longer powered, so that they do not bias the clutch piece 37 to the first position.

CLAIMS

1 . ​Device (1 ) of an aircraft flight control stick, comprising:
​-A casing (2) intended to be fixed to a structure of the aircraft,
​-An output shaft (3) intended to be connected to a handle (56), the output shaft (3) being mounted so as to be rotatable relative to the housing (2),
​-A primary path (4) comprising a first torque generating means (7, 8) capable of exerting a first torque on the output shaft (3),
​-A secondary path (5) comprising a second torque-generating means (29) capable of exerting a second torque on the output shaft (3), and
​-A clutch (6) for selectively connecting the primary track (4) and the secondary track (5) to the output shaft (3).
2. ​The device according to claim 1, wherein the clutch (6) comprises a clutch part (37) movable relative to the housing (2) between a first position in which the clutch part (37) is engaged with the primary track (4) and a second position in which the clutch part (37) is engaged with the secondary path (5).
3. ​According to claim 2, the clutch (6) comprises an electromagnet (38, 39) which, when energized, biases the clutch piece (37) to the first position.
4. ​Device according to one of claims 2 and 3, wherein the clutch (6) comprises an elastic return member (40) capable of urging the clutch part (37) towards the second position.
5. ​Device according to one of claims 2 to 4, wherein the clutch part (37) is movable in translation with respect to the casing (2).
6. ​The device according to claim 5, wherein the output shaft (3) is rotatably movable relative to the housing (2) along a rotational axis (X), and the clutch part (37) is movable in translation with respect to the casing (2) parallel to the axis of rotation (X) of the output shaft (3).
7. ​Device according to one of claims 2 to 6, wherein the clutch part (37) is connected to the output shaft in a rotationally fixed manner
​(3) While being movable in translation with respect to the output shaft (3).
8. ​Device according to one of claims 2 to 7, comprising a flexible membrane (47) via which the output shaft (3) is connected to the clutch part (37).
9. ​Device according to one of claims 1 to 8, wherein the first torque-generating member (7, 8) comprises at least one electric motor.
10. ​The device according to claim 9, wherein the primary path
​(4) Comprises a reducer (9) through which the electric motor (7. 8) exerts the first torque on the output shaft (3).
11 . ​Device according to one of claims 1 to 10, in which the second torque-generating member (29) is a friction system.
12. ​The device according to claim 1 1, wherein the friction system (29) comprises a drum and a cable (32) in contact with the drum (31 ), the second torque being generated by friction between the cable (32) and the drum (31 ) when the drum (31 ) is rotated relative to the cable (32).
13. ​The device according to claim 12, in which the cable (32) is fixed to the housing (2) and the drum is rotatably mounted in relation to the housing (2).
14. ​Device according to one of claims 12 or 13, in which the second torque-generating member (29) comprises an elastic member (36) connecting the cable (32) to the casing (2).
15. ​Device according to one of claims 1 to 14, comprising at least one position sensor (52-55) capable of measuring an angular position of the output shaft (3) and an electronic control unit (57) for controlling the first torque generation member (7, 8) based on the measured angular position.
16. ​Device according to one of claims 1 to 15, in which the flight control handle (57) is a collective helicopter handle.