FR3126212A1 - Élément de mobilier de cabine d'avion muni d'un capteur de serrage - Google Patents
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Abstract
La présente invention porte sur un élément de mobilier (10) de cabine d'avion comportant: - un composant de serrage (13) et un composant de réaction (14) destinés à être serrés l'un contre l'autre pour assurer une fixation dudit élément de mobilier (10), - ledit élément de mobilier (10) comportant en outre un capteur de serrage (16) disposé entre le composant de serrage (13) et le composant de réaction (14), - ledit capteur de serrage (16) comportant une jauge de contrainte (17) destinée à mesurer un couple de serrage entre le composant de serrage (13) et le composant de réaction (14), et - des moyens de communication (19) pour transmettre un état de serrage entre le composant de serrage (13) et le composant de réaction (14). Figure 1
Description
La présente invention porte sur un élément de mobilier de cabine d'avion muni d'un capteur de serrage. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse avec tous les éléments de mobilier nécessitant d'être fixés à l'intérieur d'une cabine d'avion, tels que des sièges de type "économique" ou "classe affaires", des coques de siège montées autour d'un siège pour conférer une intimité au passager, des porte-bagages, des modules de cuisine, ou tout autre élément de mobilier installé à l'intérieur d'une cabine d'avion.
De façon connue en soi, des verrous sont utilisés pour assurer une fixation d'un siège sur des rails de fixation d'une cabine d'avion. D’autres éléments de siège, tels que les coques de sièges business, nécessitent également un serrage à un couple prédéfini.
Du fait de l'environnement vibratoire d'une cabine d'avion, les sièges peuvent rencontrer des problèmes de desserrage au niveau des verrous de fixation. Un desserrage important présente un danger pour le passager en cas d’accident. Un desserrage léger peut causer une instabilité d’un siège ou des bruits de vibrations en vol, ce qui peut donc engendrer de l’inconfort pour le passager.
Les verrous sont parfois scellés avec un marquage à la peinture pour vérifier que les vis ne se sont pas desserrées. Seul un contrôle visuel régulier permet de garantir que le serrage effectué est maintenu au couple désiré. De telles vérifications visuelles sont toutefois longues à réaliser. En outre, il existe des possibilités d’erreurs liées à de tels contrôles réalisés par un être humain.
L'invention vise à remédier efficacement à cet inconvénient en proposant un élément de mobilier de cabine d'avion comportant:
- un composant de serrage et un composant de réaction destinés à être serrés l'un contre l'autre pour assurer une fixation dudit élément de mobilier,
- ledit élément de mobilier comportant en outre un capteur de serrage disposé entre le composant de serrage et le composant de réaction,
- ledit capteur de serrage comportant une jauge de contrainte destinée à mesurer un couple de serrage entre le composant de serrage et le composant de réaction, et
- des moyens de communication pour transmettre un état de serrage entre le composant de serrage et le composant de réaction.
- un composant de serrage et un composant de réaction destinés à être serrés l'un contre l'autre pour assurer une fixation dudit élément de mobilier,
- ledit élément de mobilier comportant en outre un capteur de serrage disposé entre le composant de serrage et le composant de réaction,
- ledit capteur de serrage comportant une jauge de contrainte destinée à mesurer un couple de serrage entre le composant de serrage et le composant de réaction, et
- des moyens de communication pour transmettre un état de serrage entre le composant de serrage et le composant de réaction.
L’invention permet ainsi, grâce à la présence du capteur de serrage intégré, de réaliser automatiquement et à distance le contrôle de serrage de l'élément de mobilier de la cabine d'avion. L'invention permet donc d'effectuer un contrôle rapide tout en évitant les erreurs humaines pouvant se produire dans le cadre d'une procédure visuelle, ce qui offre un gain en sécurité.
Selon une réalisation de l'invention, les moyens de communication sont de type sans-fil.
Selon une réalisation de l'invention, le capteur de serrage est un capteur autonome.
Selon une réalisation de l'invention, les moyens de communication comportent un transpondeur radio-fréquentiel associé à une antenne destinée à recevoir des ondes électromagnétiques pour alimenter électriquement le capteur de serrage et à transmettre un signal représentatif de l'état de serrage.
Selon une réalisation de l'invention, le capteur présente une forme de rondelle.
Selon une réalisation de l'invention, ledit élément de mobilier est constitué par un siège d'avion comportant un verrou destiné à être fixé sur un rail de fixation de la cabine d'avion.
Selon une réalisation de l'invention, le capteur est disposé entre un écrou constituant le composant de serrage et un corps du verrou constituant le composant de réaction.
Selon une réalisation de l'invention, le capteur est disposé entre un corps du verrou constituant le composant de serrage et le rail de fixation constituant le composant de réaction.
Selon une réalisation de l'invention, ledit élément de mobilier comporte en outre une jauge additionnelle de mesure de contraintes exercées sur le siège autres que des contraintes de serrage du verrou.
Selon une réalisation de l'invention, ledit élément de mobilier comporte des moyens de filtrage de données retournées par la jauge de contrainte et la jauge additionnelle pour dissocier des contraintes de serrage par rapport à des contraintes induites par une autre charge exercée sur le siège.
La présente invention sera mieux comprise et d’autres caractéristiques et avantages apparaîtront encore à la lecture de la description détaillée qui suit comprenant des modes de réalisation donnés à titre illustratif en référence avec les figures annexées, présentées à titre d’exemples non limitatifs, qui pourront servir à compléter la compréhension de la présente invention et l’exposé de sa réalisation et, le cas échéant, contribuer à sa définition:
Il est à noter que les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation présentent les mêmes références. Ainsi, sauf mention contraire, de tels éléments disposent de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques.
La montre un élément de mobilier 10 destiné à être fixé sur un élément fixe 11 d'une cabine d'avion. L'élément de mobilier 10 pourra par exemple prendre la forme d'un siège ou d'un meuble de siège, tel qu'une console latérale ou une coque de siège destinée à s'étendre au moins en partie autour du siège pour conférer une intimité au passager. L'élément de mobilier 10 pourra également prendre la forme d'un module de cuisine ou d'un porte-bagages destinés à être fixés sur une paroi de la cabine d'avion. L'élément fixe 11 pourra prendre la forme d'un rail de fixation monté sur un plancher ou une paroi de la cabine d'avion.
L'élément de mobilier 10 comporte un composant de serrage 13 et un composant de réaction 14 destinés à être serrés l'un contre l'autre pour assurer une fixation de l'élément de mobilier 10 sur l'élément fixe 11. Le composant de serrage 13 applique un effort de serrage sur le composant de réaction 14 qui génère un effort opposé sur le composant de serrage 13 en réaction au serrage. Le composant de serrage 13 prend par exemple la forme d'un écrou de serrage ou de tout autre élément configuré pour recevoir un couple de serrage par l'intermédiaire d'un outil tel qu'une clef de serrage manipulée par un opérateur.
Un capteur de serrage 16 dont les différents composants sont indiqués en détails sur la est disposé entre le composant de serrage 13 et le composant de réaction 14.
Le capteur de serrage 16 comporte une jauge de contrainte 17 est destinée à mesurer un effort de serrage ou un couple de serrage entre le composant de serrage 13 et le composant de réaction 14.
Le capteur 16 comporte également des moyens de communication 19 pour transmettre un état de serrage entre le composant de serrage 13 et le composant de réaction 14. L'état de serrage est déterminé à partir de l'effort subi par la jauge de contrainte 17 lors d'un serrage entre les deux composants 13 et 14. Si cet effort est supérieur à un seuil, alors l'état de serrage entre les composants 13 et 14 est suffisant pour garantir une liaison mécanique évitant toute vibration. En revanche, si cet effort est inférieur au seuil, alors l'état de serrage entre les composants 13 et 14 est insuffisant pour garantir une liaison mécanique évitant toute vibration. Les moyens de communication 19 sont avantageusement de type sans-fil.
Avantageusement, le capteur 16 est un capteur autonome, c’est-à-dire un capteur qui ne nécessite ni pile ni batterie embarquée pour assurer son fonctionnement.
A cet effet, les moyens de communication 19 comportent un transpondeur radio-fréquentiel 20 associé à une antenne 23 destinée à recevoir des ondes électromagnétiques pour alimenter électriquement le capteur 16 et à transmettre un signal représentatif de l'état de serrage à destination d'un lecteur 25. L'énergie électrique et donc le courant alimentant le capteur 16 est issue d'une transformation par induction d'un signal électromagnétique reçu par l'antenne 23. Le transpondeur 20 gère les émissions et les réceptions de signaux électromagnétiques par l'antenne 23.
Le capteur de serrage 16 pourra également comporter un système 26 de collecte de l'énergie électrique reçue par l'antenne 23. Le système de collecte 26 pourra comporter un circuit à condensateur permettant de stocker temporairement de l'énergie électrique pour assurer une alimentation des différents composants du capteur 16. Un module de traitement d'énergie 24 pourra assurer un filtrage des signaux électriques reçus ainsi qu'une conversion DC-DC (ou conversion continu-continu) de façon à appliquer une tension adaptée au système de stockage d'énergie électrique 26.
Un microcontrôleur 22 gère le fonctionnement et la communication entre les différents composants du capteur de serrage 16. Un module 28 assure l'interface entre la ou les jauges de contrainte 17, 46 et le microcontrôleur 22. Le module 28 permet d'alimenter et de récolter les données retournées par les jauges de contrainte 17, 46.
Le capteur 16 est avantageusement de type RFID pour "Radiofrequency Identification" en anglais. Alternativement, le transpondeur 20 pourra être de type NFC pour "Near Fiel Communication" en anglais, "Bluetooth" (Marque déposée), BLE pour "Bluetooth Low Energy", "Zigbee" (Marque déposée) ou LoRaWAN (pour "Long Range Wide Area Network" en anglais) ou tout autre type de dispositif radiofréquence adapté à l'application.
En variante, les moyens de communication 19 pourront être de type filaire. On pourra ainsi utiliser des faisceaux électriques assurant une liaison électrique entre le microcontrôleur 22 du capteur 16 et un système de commande central connecté à une pluralité de capteurs 16. En variante, le capteur 16 pourrait comporter une pile ou une batterie embarquée.
Dans l’exemple représenté sur la , le capteur 16 présente une forme de rondelle disposée entre le composant de serrage 13 et le composant de réaction 14. Une telle configuration de capteur 16 est facilement intégrable sur des pièces serrées par un couple vis-écrou.
Le capteur 16 comporte un capot 27 transparent aux ondes radio-fréquentielles. L'antenne 23 pourra être enroulée à l'intérieur du volume interne du capot 27. Par ailleurs la jauge de contrainte 17 pourra être montée sur une pièce mécanique 29 travaillant en compression. La pièce mécanique 29 est de préférence réalisée dans un matériau métallique. La jauge de contrainte 17 pourra comporter un matériau piézo-résistif ou tout autre matériau dont la conductivité varie en fonction de la contrainte subie.
On décrit ci-après une mise en œuvre de l’invention avec un élément de mobilier 10 constitué par un siège d'avion montré sur la . Le siège d'avion 10 comporte au moins une assise 31 au moins un dossier 32. En l'occurrence, le siège 10 comporte deux assises 31 et deux dossiers 32 correspondants. Le nombre d'assises 31 et de dossiers 32 pourra bien entendu être adapté en fonction du nombre de places souhaitées sur le siège 10. Des accoudoirs 33 relevables ou fixes pourront être disposés de part et d'autre d'un dossier 32. Les accoudoirs 33 sont montés chacun sur une crosse 35 solidaire d'une structure basse 36 de siège. La structure basse 36 porte des verrous 38 destinés à être fixés chacun sur un rail de fixation 39 monté sur un plancher de la cabine d'avion.
A cet effet, un verrou 38 comporte un corps 40 et un plongeur 41 mobile en translation par rapport au corps 40. Un serrage d'un écrou 42 du verrou 38 engendre un rapprochement du plongeur 41 par rapport au corps 40, de sorte que le verrou 38 est fixé sur le rail de fixation 39 par serrage d'une portion dudit rail de fixation 39 entre des lèvres du plongeur 41 et le corps 40 du verrou 38.
Le capteur 16 sous forme de rondelle pourra être disposé entre l’écrou 42 constituant le composant de serrage 13 et le corps 40 du verrou 38 constituant le composant de réaction 14.
En variante, le capteur 16 est disposé entre le corps 40 du verrou 38 constituant le composant de serrage 13 et le rail de fixation 39 constituant le composant de réaction 14. Dans ce cas, le capteur 16 pourra prendre la forme d’une nappe plaquée contre une portion du rail de fixation 39. La nappe intègre une ou plusieurs jauges de contraintes.
On décrit ci-après le contrôle du serrage des verrous 38 de sièges par interrogation des capteurs 16 de serrage via un lecteur radio-fréquentiel 25. Le lecteur radiofréquence 25 prend avantageusement la forme d'un lecteur de type RFID.
Le lecteur 25 pourra être un lecteur mobile associé à un écran 44 d'un dispositif électronique portable, de type téléphone portable, tablette numérique, ou ordinateur portable. En variante, le lecteur 25 est un dispositif autonome intégrant un écran 44 d'affichage de l'état de serrage des différents verrous 38 de siège.
L'opérateur se déplace à l'intérieur de la cabine d'avion avec le lecteur 25 qui émet des signaux de requêtes. Lorsque le lecteur 25 se trouve à une distance inférieure à quelques mètres d’un capteur de serrage 16, par exemple une distance de 2 à 3 mètres, les signaux électromagnétiques du lecteur 25 assurent une alimentation par induction du capteur de serrage 16.
L’énergie électrique reçue par le système de collecte 26 permet ainsi d’alimenter le microcontrôleur 22. Le microcontrôleur 22 récupère les signaux de mesure des jauges de contrainte et les transmet par radiofréquence au lecteur 25 via l’antenne 23.
L’écran 44 associé au lecteur 25 permet d’afficher un bilan de l’état de serrage de l'ensemble de verrous 38 de sièges présents dans la cabine. Si un couple de serrage est inférieur à un seuil prédéterminé, par exemple fixé à 2N.m ou à un pourcentage du couple optimal, par exemple un pourcentage de l'ordre de 80% du couple optimal, un signal d'alerte visuel et/ou sonore est émis à destination de l’opérateur. La comparaison entre le couple de serrage mesuré et le seuil prédéterminé pourra être effectuée au niveau du capteur 16 par le microcontrôleur 22 ou par le lecteur 25 ou par le dispositif portatif recevant les mesures de l'effort de serrage.
En variante, la cabine d'avion est équipée d'un ou plusieurs lecteurs radio-fréquentiels 25 fixes permettant d’alimenter les capteurs 16 et d’en récupérer les données. L’écran 44 peut également prendre la forme d’une station de contrôle, constituée par un ordinateur ou un serveur, installée dans une zone de la cabine d'avion réservée au personnel de bord.
L'identification d'un verrou 38 défectueux est effectuée au moyen d'une base de données établissant une correspondance entre les numéros de série uniques des capteurs 16 et des références uniques de verrous et/ou de sièges 10 auxquels ont été associés les capteurs 16. Cette base de données pourra être stockée dans une mémoire du dispositif électronique portatif, du lecteur, ou de la station de contrôle. La base de données permet ainsi de connaître le numéro du siège du capteur 16 interrogé et la position du capteur 16 sur le siège 10.
Il est à noter que le couple de serrage du verrou 38 est estimé grâce à une extrapolation de mesures de la jauge de contrainte 17. Afin de déterminer une relation entre une déformation de la jauge de contrainte 17 et un couple de serrage correspondant, plusieurs essais de serrage et de desserrage d’un verrou 38 sont effectués. Le couple de serrage peut être mesuré avec différents types de capteurs ou d’outils, tels qu’un dynamomètre.
La relation est finalement établie en utilisant des techniques statistiques de "régressions". Une relation linéaire relie, théoriquement, les deux variables mais une non-linéarité est possible en raison de la géométrie, de frottement, d’efforts de contact, et d’autres phénomènes mécaniques se produisant entre le composant de serrage 13 et le composant de réaction 14. Une régression linéaire de type y=b0+b1x ou une régression polynomiale pouvant établir une correspondance entre les deux paramètres sont montrées sur la .
Avantageusement, on prévoit également une jauge 46 (cf. ) additionnelle de mesure de contraintes exercées sur le siège autres que des contraintes de serrage d'un verrou 38. Cela permet d'éviter que les contraintes exercées sur le siège nuisent à la mesure du serrage.
La jauge additionnelle 46 est positionnée dans une zone du siège qui n'est pas soumise aux contraintes induites par le serrage et qui permet de détecter toute contrainte extérieure également détectée par la jauge principale 17. Les contraintes mesurées par la jauge additionnelle 46 peuvent être par exemple le poids ou l’activité d’un passager sur le siège. La jauge de contrainte 46 pourra par exemple être installée sur une crosse de siège 35 ou un autre élément de la structure de siège.
La jauge de contrainte 46 est donc nécessaire dans le cas d'une présence de charge extérieure sur le système au moment de l’inspection de l’opérateur, ou pour une version d’un système fonctionnant en temps-réel.
Un filtrage des données retournées par les jauges 17 et 46 est effectué pour dissocier les contraintes de serrage par rapport à des contraintes induites par une autre charge exercée sur le siège. Le calcul final du couple de serrage est réalisé au niveau de la station de contrôle de la cabine d'avion par l’analyse autonome des données de serrage retournées par les deux jauges 17 et 46, puis est transmis par radiofréquence au lecteur 25 de l'opérateur. Alternativement, le calcul du couple de serrage est effectué directement par le lecteur 25 ou le dispositif électronique associé.
Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et/ou formes de réalisation de la présente invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres.
En outre, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment et fournis uniquement à titre d'exemple. Elle englobe diverses modifications, formes alternatives et autres variantes que pourra envisager l'homme du métier dans le cadre de la présente invention et notamment toutes combinaisons des différents modes de fonctionnement décrits précédemment, pouvant être pris séparément ou en association.
Claims (10)
- Elément de mobilier (10) de cabine d'avion comportant:
- un composant de serrage (13) et un composant de réaction (14) destinés à être serrés l'un contre l'autre pour assurer une fixation dudit élément de mobilier (10),
caractérisé en ce que ledit élément de mobilier (10) comporte en outre un capteur de serrage (16) disposé entre le composant de serrage (13) et le composant de réaction (14),
- ledit capteur de serrage (16) comportant une jauge de contrainte (17) destinée à mesurer un couple de serrage entre le composant de serrage (13) et le composant de réaction (14), et
- des moyens de communication (19) pour transmettre un état de serrage entre le composant de serrage (13) et le composant de réaction (14). - Elément de mobilier de cabine d'avion selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de communication (19) sont de type sans-fil.
- Elément de mobilier de cabine d'avion selon la revendication 2, caractérisé en ce que le capteur de serrage (16) est un capteur autonome.
- Elément de mobilier de cabine d'avion selon l'une quelconque des revendication 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de communication (19) comportent un transpondeur radio-fréquentiel (20) associé à une antenne (23) destinée à recevoir des ondes électromagnétiques pour alimenter électriquement le capteur de serrage (16) et à transmettre un signal représentatif de l'état de serrage.
- Elément de mobilier de cabine d'avion selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le capteur (16) présente une forme de rondelle.
- Elément de mobilier de cabine d'avion selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est constitué par un siège d'avion (10) comportant un verrou (38) destiné à être fixé sur un rail de fixation (39) de la cabine d'avion.
- Elément de mobilier de cabine d'avion selon la revendication 6, caractérisé en ce que le capteur (16) est disposé entre un écrou (42) constituant le composant de serrage (13) et un corps (40) du verrou (38) constituant le composant de réaction (14).
- Elément de mobilier de cabine d'avion selon la revendication 6, caractérisé en ce que le capteur (16) est disposé entre un corps (40) du verrou (38) constituant le composant de serrage (13) et le rail de fixation (39) constituant le composant de réaction (14).
- Elément de mobilier de cabine d'avion selon l’une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une jauge additionnelle (46) de mesure de contraintes exercées sur le siège autres que des contraintes de serrage du verrou (38).
- Elément de mobilier de cabine d'avion selon la revendication 9, caractérisé en ce qu’il comporte des moyens de filtrage de données retournées par la jauge de contrainte (17) et la jauge additionnelle (46) pour dissocier des contraintes de serrage par rapport à des contraintes induites par une autre charge exercée sur le siège.
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