FR2770827A1 - Dispositif a plateaux cycliques de commande du pas des pales d'un rotor avec plateau non-tournant articule par clavettes sur une rotule centrale - Google Patents

Abstract

Les plateaux cycliques (14, 16) sont montés oscillants par le plateau non-tournant (16) sur une rotule centrale (28) coulissante axialement autour d'un guide (29) fixé à la structure (24) et sur lequel la rotule (28) est arrêtée en rotation par des cannelures internes (32) en prise avec des cannelures externes (21) du guide (29). Deux clavettes (34) coulissent dans des rainures (33) diamétralement opposées dans la face externe de la rotule (28), et le plateau non-tournant (16) pivote sur des tourillons (36) des clavettes (34) autour de l'un (X-X) de deux axes perpendiculaires dont l'autre (Y-Y) est celui autour duquel pivotent les clavettes (34) et qui est perpendiculaire à l'axe (Z-Z) du rotor. Application aux rotors principaux d'hélicoptères.

Description

"DISPOSITIF A PLATEAUX CYCLIQUES DE COMMANDE DU PAS
DES PALES D'UN ROTOR AVEC PLATEAU NON-TOURNANT
ARTICULE PAR CLAVETTES SUR UNE ROTULE CENTRALE"
L'invention concerne les dispositifs de commande du pas des pales d'un rotor de giravion, en particulier d'un rotor principal d'hélicoptère, le rotor étant du type pour lequel chaque pale est, d'une part, entraînee en rotation autour d'un axe de rotation d'un arbre du rotor, ou axe du rotor, par l'intermédiaire d'un moyeu solidaire en rotation de l'arbre, et, d'autre part, solidaire en rotation, autour d'un axe longitudinal de changement de pas de la pale, d'au moins un levier de pas commandé par une bielle de pas correspondante.

L'invention se rapporte plus précisément à un dispositif de commande du pas du type comprenant un ensemble de plateaux cycliques, et tel que chaque bielle de pas est reliée à un plateau tournant avec le rotor et appartenant à l'ensemble de plateaux cycliques, dans lequel le plateau tournant est monté en rotation sur un plateau non-tournant, retenu contre toute rotation autour de l'axe du rotor, les deux plateaux étant annulaires, entourant l'axe du rotor et étant montés oscillants par le plateau non-tournant sur une rotule centrale, centrée sur l'axe du rotor et montée coulissante parallèlement à l'axe du rotor autour d'un guide cylindrique coaxial à l'axe du rotor et non-tournant autour dudit axe du rotor, de sorte que les plateaux cycliques peuvent etre translatés axialement, c'est-à-dire parallèlement à l'axe du rotor, et inclinés dans toute direction autour de l'axe du rotor, sous l'action d'actionneurs de commande reliant le plateau non-tournant à la structure du giravion, pour la commande respectivement du pas collectif et du pas cyclique des pales.

Généralement, les deux plateaux entourent l'arbre rotor, et les actionneurs de commande sont trois vérins de servocommande ou actionneurs analogues disposés entre les plateaux cycliques et la structure du giravion, et articulés par des rotules à leurs extrémités inférieure et supérieure respectivement sur cette structure et dans des chapes du plateau non-tournant, tandis que les biellettes de pas s'étendent entre les plateaux cycliques et les leviers de pas des pales du rotor, et sont articulées par des rotules à leurs extrémités supérieure et inférieure respectivement sur les leviers de pas et dans des chapes réparties à la périphérie du plateau tournant.

Le plus souvent, le guide cylindrique est fixe par rapport à la structure du giravion, et lorsque les plateaux cycliques entourent l'arbre rotor, le guide cylindrique est tubulaire, entoure l'arbre rotor, et est fixé à un carter solidaire de la structure du giravion et entourant la liaison de la base de l'arbre rotor à la boîte de transmission principale.

Le plus souvent également, le ou les organes de liaison tournant(s) et supérieur(s) ou non-tournant(s) et inferieur(s), qui relie(nt) respectivement le rotor au plateau tournant pour entraîner ce dernier en rotation, et la structure au plateau non-tournant, pour retenir ce dernier, est ou sont un ou des compas à deux bras articulés en ciseaux et connectés entre eux par un pivot ou une charnière, qui permet aux deux bras de chaque compas de s écarter ou se rapprocher l'un de l'autre pour permettre les déplacements dans la direction de l'axe du rotor, puisque les bras supérieur et inférieur d'un compas tournant sont par ailleurs articulés respectivement sur l'arbre ou le moyeu du rotor et sur le plateau tournant, et que les bras inférieur et supérieur d'un compas non-tournant sont par ailleurs articulés sur la structure du giravion et sur le plateau non-tournant.

Ces compas tournants et non-tournants ont pour inconvénients que leurs articulations comportent des roulements traditionnels, peu fiables, ou, sur des hélicoptères plus récents, des rotules et des paliers autolubri fiants comprenant de nombreux axes et bagues de carbure, qui sont lourds et coûteux.

En outre, un encombrement certain en hauteur ou axial (parallèlement à l'axe du rotor) et en largeur est nécessaire au bon fonctionnement des compas. Or, pour faciliter leur chargement par exemple dans la soute d'un avion de transport et améliorer leur logeabilité dans un hangar, par exemple d'un navire, les hélicoptères modernes doivent presenter une compacité verticale ou axiale aussi bonne que possible de l'ensemble de l'arbre et du rotor principal et de l'ensemble à plateaux cycliques qui l'entoure. Mais la réduction de la hauteur ou dimension axiale d'un tel ensemble est limitée par les interférences entre les deux bras d'un compas au repliage de ce dernier ainsi que par les angles maximum de rotulage permis par construction des rotules d'articulation des compas.

Le problème à la base de l'invention est de proposer un dispositif à plateaux cycliques de commande de pas du type precité, avec rotule centrale coulissant autour d'un guide, et qui ne comporte pas de compas non-tournant pour l'arrêt en rotation du plateau non-tournant, mais qui comporte à la place des moyens permettant de réduire l'encombrement axial et, de préférence également transversal, du dispositif de commande pas, et donc de l'ensemble mât-moyeu d'un rotor principal.

Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif de commande de pas dans lequel le ou les compas non-tournants des dispositifs conventionnels est ou sont remplacés par des moyens de retenue du plateau non-tournant qui conviennent mieux aux diverses exigences de la pratique, et qui notamment comportent des pièces moins nombreuses, moins lourdes, moins coûteuses à fabriquer, monter et entretenir, et qui génèrent une moindre traînée aérodynamique que les compas non-tournants.

A cet effet, le dispositif de commande de pas de l'invention, du type présenté ci-dessus, se caractérise en ce que la rotule est immobilisée en rotation autour dudit axe du rotor sur ledit guide, et deux rainures, diamétralement opposées par rapport à l'axe du rotor et chacune d'une section constante, sont menagees dans la face externe sphérique de la rotule, de sorte à s'étendre en arcs-decercle concentriques autour d'un premier axe diamétral de la rotule qui est perpendiculaire à l'axe du rotor, deux clavettes étant, d'une part, montées pivotantes sur le plateau non-tournant autour d'un second axe diamétral de la rotule, qui est perpendiculaire audit premier axe diamétral, et, d'autre part, montées glissantes chacune dans l'une respectivement des rainures de la rotule.

De la sorte, le plateau non-tournant peut s'incliner dans toute direction autour de l'axe du rotor par une articulation analogue à un cardan, par pivotement sur les clavettes autour du second axe diamétral et déplacement avec les clavettes dans les rainures en pivotant sur la rotule autour du premier axe diamétral.

Dans le dispositif de l'invention, le compas nontournant est remplacé par des moyens assurant l'immobilisation en rotation de la rotule sur le guide, et l'arrêt en rotation du plateau non-tournant sur la rotule assuré par les clavettes dans les rainures de la rotule. Simultanement, le nombre de pièces du dispositif est reduit, ainsi que leur masse, d'où il résulte une simplification du montage et de la maintenance, et donc une diminution des coûts de production, montage et maintenance, par rapport à une réalisation avec compas non-tournant.

Selon une réalisation avantageusement simple, la rotule est immobilisée en rotation sur le guide par des cannelures internes de la rotule, qui s'étendent parallèlement à l'axe du rotor et sont en prise avec des cannelures axiales externes dudit guide, de préférence fixé à la structure du giravion.

Dans une forme de réalisation avantageuse sur le plan du nombre et de la masse réduits des pièces, chaque clavette comprend une tête, engagée à glissement dans la rainure correspondante de la rotule, et un tourillon engage à pivotement dans l'un respectivement de deux alésages du plateau non-tournant, qui debouchent dans une face radiale interne dudit plateau non-tournant, et sont diamétralement opposes par rapport au centre du plateau non-tournant et coaxiaux autour d'un axe diamétral dudit plateau nontournant qui est confondu avec ledit second axe diamétral de la rotule, de sorte à permettre les pivotements du plateau non-tournant sur les tourillons des clavettes.

Pour simplifier la fabrication et améliorer l'équilibre dynamique du dispositif, les rainures ont avantageusement une même section transversale constante sensiblement en forme de quadrilatère rectangle.

Dans ce cas, chaque clavette a, avantageusement, une tête en forme sensiblement de parallélépipède rectangle et un tourillon cylindrique de section circulaire, ce qui permet un bon glissement des clavettes dans les rainures sans jeu important en direction circonférentielle autour de l'axe du rotor, et donc avec une bonne retenue en rotation du plateau non-tournant.

Concernant le plateau tournant, il peut être entraîné en rotation avec le rotor à l'aide d'au moins un compas tournant, comprenant au moins deux branches articulées l'une sur l'autre et l'une sur le plateau tournant, tandis que l'autre branche est articulée sur l'ensemble arbre-moyeu du rotor.

Mais avantageusement, pour supprimer également le compas tournant et améliorer encore l'encombrement axial du dispositif et de la tête de rotor, le plateau tournant est entraîné en rotation avec le rotor à l'aide d'un entraîneur tel que décrit dans la demande de brevet français 97 12126 du Demandeur, c'est-à-dire un entraîneur comprenant deux pistes rigides d'entraînement en rotation, s'étendant au moins en partie sensiblement axialement, parallèlement à l'axe du rotor, diamétralement opposées par rapport audit axe du rotor et solidaires en rotation de l'un au moins des deux organes que sont le moyeu et l'arbre du rotor, chaque piste coopérant avec l'un respectivement de deux doigts d'entraînement, solidaires en rotation du plateau tournant et diamétralement opposés sur ce dernier, l'un des deux éléments coopérants que sont une piste et un doigt présentant deux ailes entre lesquelles l'autre élément est engagé, de sorte que chaque doigt d'entraînement suive sur la piste correspondante une trajectoire rectiligne, parallèle à l'axe du rotor, en cas de variation du pas collectif, et une trajectoire en arc-de-cercle centré sur l'axe du rotor, en cas de variation du pas cyclique.

Comme décrit dans la demande précitée, chaque piste d'entraînement est avantageusement délimitee dans une rainure sensiblement axiale de l'entraîneur, et le doigt correspondant est engagé dans la rainure.

Pour présenter une bonne rigidité en flexion et en torsion ainsi qu'une bonne tenue en fatigue, chaque rainure peut être formée dans une partie sensiblement axiale ayant une section transversale en "U" de l'un respectivement de deux bras rigides d'entraînement, et le doigt correspondant est engagé entre les deux ailes de la rainure en "U" dudit bras, et pour limiter l'encombrement transversal et la traînée du dispositif, la rainure en "U" est ouverte radialement vers l'axe du rotor, et chaque doigt est en saillie vers l'extérieur du plateau tournant, radialement par rapport au centre dudit plateau tournant.

Pour tenir compte de ce que les efforts à l'entrainement en rotation peuvent être dissymétriques et alternés sur les deux ailes de la rainure en "U" du bras, en particulier pendant les variations des pas collectif et cyclique, l'un au moins des doigts comprend avantageusement au moins un patin et/ou au moins un galet respectivement glissant et/ou roulant contre l'une au moins des deux ailes de la rainure en "U" délimitant la piste d'entraînement correspon dante.

Lorsque ledit doigt comprend un patin, le patin est avantageusement articulé par rapport au plateau tournant, au moins en rotation autour d'un axe passant par le centre du plateau tournant, sur l'axe du rotor, et, dans une forme préférée de réalisation, le patin présente deux faces latérales opposées sensiblement planes et parallèles aux ailes de la rainure en "U" dans laquelle le patin glisse, et le patin est monté rotatif et glissant autour d'un moyeu d'attache du patin qui est fixé sur l'extrémité radiale externe d'un bras porte-doigt du plateau tournant.

En variante, les doigts peuvent comporter chacun l'un respectivement de deux galets coaxiaux, montés diamétralement opposés sur le plateau tournant et roulant autour de leur axe commun.

D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description donnée ci-dessous, à titre non limitatif, d'exemples de réalisation décrits en référence aux dessins annexés sur lesquels
- la figure 1 est une vue schématique et partielle en coupe passant par l'axe de rotation d'un rotor principal d'hélicoptère équipé d'un exemple de dispositif de commande de pas selon l'invention,
- la figure 2 est une vue partielle en coupe, perpendiculairement à l'axe de rotation, du dispositif de la figure 1,
- la figure 3 est une vue partielle, analogue à la figure 1, d'un rotor équipé d'un second exemple de dispositif de commande de pas selon l'invention,
- la figure 4 est une vue partielle en coupe transversale du dispositif de commande de pas de la figure 3,
- la figure 4a est une vue à plus grande échelle d'un détail de la figure 4, représentant un doigt d'entraînement à galet rotulé,
- la figure 5 est une vue partielle en demi-coupe axiale d'une variante du dispositif de la figure 3,
- la figure 6 est une vue en coupe partielle selon
VI-VI de la figure 5, et
- la figure 7 est une vue partielle selon la flèche
VII de la figure 5.

Sur la figure 1, le rotor principal d'hélicoptère représenté a une structure connue : il comprend essentiellement un moyeu 1 solidaire de l'extrémité supérieure d'un arbre rotor 2 tubulaire, entraîné par sa base en rotation autour de son axe Z-Z, qui est l'axe de rotation du rotor.

Chaque pale 3 du rotor (dont une seule est en partie représentée sur la figure 1) est retenue par son pied, et à l'aide de deux broches transversales telles que 4, dans une chape radiale externe Sa d'un organe 5 de liaison de la pale 3 au moyeu 1. L'organe 5, appelé manchon dans la suite de la description, a une chape radiale interne 5b par laquelle le manchon 5 est relié au moyeu 1 par des moyens de retenue et d'articulation 6, qui retiennent le manchon 5 et la pale 3 à l'encontre des forces centrifuges, lorsque le rotor tourne, et permettent les débattements angulaires du manchon 5 et de la pale 3 en pas, autour d'un axe longitudinal de changement de pas A-A, sensiblement radial par rapport à l'axe du rotor Z-Z, ainsi qu'en battement et en traînée, de manière connue.

Dans cet exemple, les moyens de retenue et d'articulation 6 comprennent une butée lamifiée sphérique de structure connue, avec une partie centrale lamifiée 6a, constituée d'un empilement alterné de coupelles rigides et de couches d'élastomère en forme de calottes sphériques centrées sensiblement dans le bord radial externe la d'un alvéole lb correspondant du moyeu 1, qui est du type à plateau radial alvéolé, comportant autant d'alvéoles axiaux lb que le rotor comporte de pales 3. De part et d'autre de sa partie centrale 6a, la butée lamifiée sphérique 6, logée dans l'alvéole lb correspondant, comprend une armature radiale interne 6b, montée en entretoise entre les branches de la chape interne 5b du manchon 5 par des goujons filetés tels que 7, et une armature radiale externe 6c fixée par des ensembles vis-écrous tels que 8 sur le bord radial externe la de l'alvéole lb correspondant. La butée lamifiée sphérique 6 est ainsi liée au moyeu 1 par son armature externe 6c et au manchon 5 par son armature interne 6b.

Pour chaque pale 3, une butée basse de battement 9, fixée sous la chape interne 5b du manchon 5, coopère avec un anneau réciproque 10, de structure connue, monté coulissant radialement autour de l'arbre 2 dans une couronne de guidage 11 fixée, par exemple par boulonnage, à une collerette radiale externe 12 de l'arbre 2.

L'arbre 2 est entouré d'un ensemble à plateaux cycliques 13 d'un dispositif de commande du pas des pales 3, dont le manchon 5 de chacune est équipé, à cet effet, d'un levier de pas 5c en saillie latéralement sur le manchon 5, par exemple du côté du bord d'attaque de la pale 3 correspondante.

L'ensemble à plateaux cycliques 13 comprend deux plateaux annulaires, entourant l'arbre rotor 2, et dont l'un est un plateau tournant 14 monté en rotation à l'aide de deux roulements à billes 15 autour de la partie centrale 16a de l'autre plateau 16 qui est un plateau non-tournant. Des chapes radiales externes 17, en nombre égal aux pales 3, sont réparties régulièrement sur la périphérie externe du plateau tournant 14, et dans chaque chape 17 est retenue une rotule 18 d'articulation, sur le plateau tournant 14, de l'extrémité inférieure d'une bielle 19 de commande de pas, dont l'extrémité supérieure est articulée, également par une rotule 20, dans une chape d'extrémité du levier de pas 5c d'une pale 3 correspondante. Sous le plateau tournant 14, le plateau non-tournant 16 présente trois chapes radiales externes telles que 21, dont l'une est par exemple dirigée vers l'arrière de l'hélicoptère et chacune des deux autres latéralement vers l'un respectivement des deux côtés de l'hélicoptère, et dans chacune desquelles est retenue une rotule 22 d'articulation, sur le plateau non-tournant 16, de l'extrémité supérieure de l'un respectivement de trois actionneurs de commande 23, par exemple des vérins de servocommande linéaires à double effet, dont l'extrémité inférieure de chacun est articulée, également par une rotule (non représentée) dans une chape de la stucture de l'héli- coptère, par exemple sur le carter conique 24, qui est fixé à la structure de l'hélicoptère et entoure la liaison de la base de l'arbre rotor 2 à la sortie de la boîte de transmission principale, pour l'entraînement de l'arbre 2 en rotation.

Sur sa périphérie et entre les chapes 17, le plateau tournant 14 est également articulé à deux organes tournants 25 (dont un seul est représenté), reliant le plateau tournant 14 à l'arbre 2 du rotor pour entraîner le plateau 14 en rotation autour de l'axe Z-Z. Cet organe tournant peut être un compas tournant 25 de structure conventionnelle, à deux bras 25a et 25b articulés à pivotement l'un sur l'autre, et l'un 25a par une rotule 26 sur le plateau tournant 14, et l'autre 25b à pivotement dans une chape 27 d'un entraîneur de compas constitué, dans cet exemple, par la couronne 11 fixée à la collerette 12 de l'arbre 2.

Les deux plateaux 14 et 16 coaxiaux peuvent être translatés axialement, parallèlement à l'axe du rotor Z-Z, et inclinés dans toute direction autour de cet axe Z-Z par un mécanisme de guidage en translation axiale et en basculement, qui maintient les plateaux 14 et 16 centrés sur l'axe
Z-Z du rotor. Ce mécanisme de guidage comprend une rotule centrale 28, sur laquelle le plateau non-tournant 16 est monté oscillant par sa partie centrale 16a, la rotule 28 étant centrée sur l'axe Z-Z du rotor et montée coulissante axialement (parallèlement à l'axe Z-Z) autour d'un guide cylindrique tubulaire 29, coaxial à l'axe Z-Z du rotor et non-tournant autour de cet axe, car solidaire du carter conique 24. Dans ce guide axial 29, fixe par rapport à la structure de l'hélicoptère, l'arbre 2 est guidé en rotation par deux roulements 30.

L'arret en rotation du plateau non-tournant 16 autour de l'axe Z-Z est assuré par l'arrêt en rotation de la rotule 28 autour du guide 29 et par l'arrêt en rotation du plateau non-tournant 16 sur la rotule 28.

L'arrêt en rotation de la rotule 28 sur le guide 29 est assuré par des cannelures axiales 31 (parallèles à l'axe
Z-Z) sur la face radiale externe du guide cylindrique 29 et en prise avec des cannelures axiales internes 32 des parties d'extrémité supérieure et inférieure tubulaires de la rotule 28.

L'arrêt en rotation du plateau non-tournant 16 sur la rotule 28 est assuré par des moyens permettant simultanément les oscillations du plateau non-tournant 16 sur cette rotule 28. Ces moyens comprennent, sur la rotule 28, deux rainures 33, de section constante, ménagées dans la face externe sphérique de cette rotule 28 et diamétralement opposées par rapport à l'axe Z-Z, de sorte que ces deux rainures 33 s'étendent en arcs-de-cercle concentriques mais diamétralement opposés autour d'un premier axe diamétral
Y-Y de la rotule 28, cet axe Y-Y étant non-tournant et perpendiculaire à l'axe du rotor Z-Z. Comme visible sur la figure 2, les deux rainures 33 présentent la même section transversale, sensiblement de forme rectangulaire et sont donc symétriques par rapport à leur plan médian qui est un plan radial passant par l'axe Z-Z. Les rainures 33 constituent ainsi des glissières de guidage pour deux clavettes 34 en rotation autour de l'axe Y-Y.

Ces clavettes 34 sont les moyens montés sur le plateau non-tournant 16 pour l'immobiliser en rotation autour de la rotule 28. Chaque clavette 34 comporte une tête 35, sensiblement en forme de parallélipipède rectangle, et un tourillon 36, qui est cylindrique de section circulaire.

Chaque clavette 34 est engagée par sa tête 35 dans l'une respectivement des rainures 33, de sorte à pouvoir glisser dans la rainure 33 correspondante sur une trajectoire en arc-de-cercle autour de l'axe Y-Y et pratiquement sans jeu en direction circonférentielle autour de l'axe Z-Z. Simulta nément, chaque clavette 34 a son tourillon 36 engagé à pivotement dans l'un respectivement de deux alésages 37 ménagés dans la partie centrale 16a du plateau non-tournant 16, de sorte à déboucher dans la face radiale interne de cette partie centrale 16a. Ces deux alésages cylindriques 37 sont diamétralement opposés par rapport au centre du plateau non-tournant 16, situé à l'intersection des axes Z-Z et Y-Y, et ces deux alésages 37 sont coaxiaux autour d'un axe diamétral du plateau non-tournant 16, de sorte que le plateau non-tournant 16 peut pivoter sur les tourillons 36 autour de cet axe diamétral du plateau non-tournant 16 qui est confondu avec un second axe diamétral X-X de la rotule 28, ce second axe diamétral X-X étant perpendiculaire au premier axe diamétral Y-Y.

Ainsi, les deux clavettes 34 sont montée pivotantes sur le plateau non-tournant 16 autour de ce second axe diamétral X-X de la rotule 28, grâce aux tourillons 36 en saillie radialement vers l'extérieur (par rapport à l'axe diamétral Y-Y) et engagés dans les alesages 37 du plateau non-tournant 16, et, simultanément, les deux clavettes 34 peuvent glisser par leurs têtes 35 dans les rainures 33 et ainsi incliner le plateau non-tournant 16 autour du premier axe diamétral Y-Y.

Ce montage oscillant du plateau non-tournant 16 sur la rotule 28 est analogue à un cardan puisqu'il permet deux pivotements du plateau non-tournant 16 par rapport à la rotule 28 autour de deux axes X-X et Y-Y perpendiculaires l'un à l'autre.

Par commodité, chaque alésage 37 débouche dans un lamage 38 ménagé dans la face radiale interne de la partie centrale 16a du plateau non-tournant 16, afin de loger avec suffisamment de jeu la partie radiale externe de la tête 35 correspondante, glissant pratiquement sans jeu dans la rainure 33 correspondante de la rotule 28.

La commande des trois actionneurs 23 permet de translater les deux plateaux 14 et 16 et la rotule 28 selon l'axe Z-Z le long du guide 29 et/ou d'incliner les plateaux 14 et 16 sur la rotule 28, dans toute direction autour de l'axe Z-Z, pour transmettre les variations respectivement du pas collectif et du pas cyclique aux pales 3 par l'intermé- diaire des bielles 19.

En effet, le pas collectif est assuré par le glissement de la rotule centrale 28 sur le guide 29 par la coopération des cannelures 31 et 32. Le pas cyclique est assuré par l'inclinaison du plateau non-tournant 16 dans toute direction autour de l'axe Z-Z grâce aux deux pivotements combinés décrits ci-dessus autour des axes X-X et Y-Y.

L'effort d'entraînement en rotation subit par le plateau non-tournant 16 étant faible, car créé uniquement par la résistance au roulage des billes ou autres organes de roulement dans les deux roulements 15, le dimensionnement des clavettes 34 est facile à realiser dans l'espace disponible sur la rotule 28 et dans le plateau non-tournant 16.

L'assemblage des clavettes 34 dans leurs rainures 33 est assuré en basculant la rotule centrale 28 de 90" autour de l'axe Y-Y, après avoir introduit les tourillons 36 dans les alésages 37, et lorsque l'ensemble de plateaux cycliques 13 est sur une table de montage, avant son installation autour de l'arbre 2 du rotor.

L'utilisation des cannelures 31 et 32 sur la rotule 28 et le guide 29, ainsi que des rainures 33 sur la rotule 28 et des clavettes 34 montées tourillonnantes dans le plateau non-tournant 16 et coulissantes dans les rainures 33, à la place d'un compas non-tournant, pour la retenue en rotation du plateau non-tournant 16, permet de diminuer l'encombrement axial puisque ces moyens ne s'étendent pas axialement sur une distance supérieure à l'encombrement axial d'organes non remplacés, tels que le guide 29, la rotule 28 et le plateau non-tournant 16, en particulier sa partie centrale 16a.

Mais il subsiste au moins un compas tournant 25 pour l'entraînement en rotation du plateau tournant 14.

Pour diminuer encore l'encombrement axial du dispositif, il est possible, comme représenté sur les figures 3 et 4, de remplacer le ou les compas tournants tels que 25 par un entraîneur de plateau tournant tel que celui décrit dans la demande de brevet français FR 97 12126 du
Demandeur, et dont les effets se combinent avantageusement à ceux des moyens propres à l'invention et décrits cidessus, pour la retenue en rotation du plateau non-tournant 16 autour de l'axe du rotor Z-Z.

Le rotor et le dispositif de commande de pas représentés partiellement sur la figure 3 ont une structure générale analogue à celle du rotor et du dispositif de la figure 1, de sorte que les éléments analogues sont reperés par les mêmes références numériques sur les figures 1 et 3, et on se limite à décrire ci-dessous les particularités de la réalisation de la figure 3, qui concernent uniquement les moyens d'entraînement en rotation du plateau tournant 14' de l'ensemble à plateau cyclique 13', dont le plateau nontournant 16 est, comme dans l'exemple précédent, tourillonnant sur les tourillons 36 de clavettes 34 coulissantes par leur tête 35 dans des rainures 33 de la rotule 28 en prise par des cannelures internes 32 avec des cannelures externes 31 du guide 29.

On rappelle que, selon FR 97 12126 auquel on se reportera pour davantage de precisions, et dont le contenu est incorporé dans la présente demande par voie de référence, l'entraînement du plateau tournant 14' en rotation avec le rotor est assure par un entraîneur 40. Sur les figures 3 et 4, l'entraîneur 40 comprend deux bras rigides 41, diamétralement opposés par rapport à l'axe Z-Z du rotor et fixés sous la collerette 12 de l'arbre rotor 2 par une partie centrale d'entraîneur constituant, dans cet exemple, la partie annulaire inférieure de la couronne 11 de support de l'anneau réciproque 10. L'entraîneur 40 est ainsi solidaire en rotation de l'arbre 2, au-dessus de l'ensemble à plateaux cycliques 13'. Chaque bras 41 comprend une partie 41a sensiblement radiale par rapport à l'axe Z-Z et prolon gée par une partie axiale 41b parallèle à l'axe Z-Z sur la majeure partie de sa longueur axiale, et légèrement incurve vers l'axe Z-Z à son extrémité inférieure et à son extrémité supérieure de liaison à la partie radiale 41a. La partie de bras axiale 41b présente une section transversale en "U" délimitant une rainure ouverte radialement vers l'axe Z-Z du rotor. Les faces internes des deux ailes 42 de la rainure en "U" dans chaque partie axiale de bras 41b forment ainsi une piste rigide d'entraînement en rotation de l'un respectivement de deux doigts d'entraînement 43 solidaires du plateau tournant 14' et diamétralement opposés sur ce dernier (voir figure 4), chaque doigt 43 étant en saillie radialement vers l'extérieur du plateau tournant 14' et engage entre les deux ailes 42 de la rainure en "U" de l'une respectivement des parties axiales de bras 41b.

Dans cet exemple, chaque doigt 43 comprend l'un respectivement de deux galets 44 coaxiaux roulant chacun dans l'une respectivement des rainures en "U", contre l'une au moins des ailes 42 de la rainure en "U" délimitant la piste d'entraînement correspondante, et autour de l'axe commun des galets 44, qui est un axe diamétral du plateau tournant 14' et repéré en x-x sur les figures 3 et 4 [à noter que, dans la position particulière du plateau tournant 14' sur les figures 3 et 4, les axes x-x et X-X sont confondus, mais l'axe x-x est un axe tournant, alors que l'axe X-X est un axe non-tournant autour de l'axe Z-Z du rotor].

En fonctionnement, la trajectoire et le comportement des galets 44 sont les suivants : pour le pas cyclique, les deux galets 44 roulent dans culaire à x-x) du plateau tournant 14'. [De même que pour les axes X-X et x-x, Y-Y et y-y sont confondus sur les figures 3 et 4, mais y-y est un axe tournant alors que y-y est non-tournant autour de Z-Z]. En cas de variation du pas collectif, les deux galets 44 roulent dans les rainures en "U" entre les ailes 42 en suivant une trajectoire rectiligne, parallèle à l'axe Z-Z du rotor, vers le haut (vers le moyeu 1) ou vers le bas (vers la structure et le carter conique 24) suivant le pas collectif désiré. En cas de pas cyclique et de pas collectif combinés, les deux galets 44 sont astreints à un pivotement autour d'un axe y'-y' (voir figure 4a), qui est parallèle à l'axe y-y et passe par le centre du galet 44. Cet angle de pivotement est maximum aux extrémités supérieure et inférieure de la trajectoire des galets 44 entre respectivement le pas collectif maximum et pas cyclique positif maximum, d'une part, et, d'autre part, le pas collectif minimum et pas cyclique négatif maximum.

Pour supprimer tout risque de glissement pendant le changement de pas collectif (trajectoire parallèle à l'axe
Z-Z du rotor), chaque galet 44 est de préférence un galet à rotule, comme représenté à plus grande échelle sur la figure 4a.

La figure 4a représente la structure et le montage d'un galet à rotule, dont l'utilisation est proposée uniquement pour l'entraînement en rotation autour de l'axe
Z-Z d'un doigt 43 par la même aile 42 de la rainure en "U" dans laquelle le doigt 43 est engagé, l'effort de contact F étant donc toujours sur la même aile 42. Le galet 44 des figures 3, 4 et 4a comprend une rotule 45, centrée sur l'intersection des axes x-x et y'-y' mentionnés ci-dessus, et montée rotative autour de l'axe diamétral x-x du plateau tournant 14' et pivotante autour de l'axe y'-y' par deux roulements à billes 46 décalés selon l'axe x-x sur un moyeu annulaire 47 d'attache du galet 44 sur l'extrémité radiale externe et cylindrique 48 d'un bras 49 porte-doigt solidaire du plateau tournant 14'. Le moyeu 47 est retenu sur le bras 49 par appui de son extrémité axiale tournée vers le bras 49, et de diamètre externe réduit, contre un épaulement de raccordement de la partie d'extrémité 48 au bras 49, et par appui d'une rondelle 50 contre l'autre extrémité axiale du moyeu 47, la rondelle 50 étant maintenue par la tête d'une vis 51 à tige vissée dans la partie d'extrémité 48 du bras porte-doigt 49. De plus, pour limiter l'angle de pivotement de la rotule 45 autour de l'axe y'-y' et reduire les frottements, une bague 52 est montée tournante autour de l'axe diamétral x-x sur l'extrémité axiale de diamètre externe réduit du moyeu annulaire 47. L'angle maximum de pivotement de la rotule 45 est limité sur la bague tournante 52 coaxiale au galet 44, par une face de contact tronconique à sommet situé à l'intersection des axes x-x et y'-y'. Une bague anti-frottement 53 est de préférence interposée entre l'épaulement sur le porte-doigt 49, d'un coté, et, de l'autre côté, la bague tournante 52 et le moyeu 47.

Pendant les variations de pas des pales 3 et manchon 5, pour éviter toute interférence entre les bielles de pas 19 et l'entraîneur 40, et en particulier entre chacun des deux bras 41 et celle des bielles de pas 19 qui est la plus proche, en direction circonférentielle, de chacun de ces deux bras 41, le bras porte-doigt 49, qui pourrait être un bras radial d'une seule pièce avec le plateau tournant 14', est de préférence un bras coudé, comme représenté sur la figure 4, et rapporté en saillie latéralement sur un côté de la chape 17 du plateau tournant 14' dans laquelle est articulée la bielle de pas 19 la plus voisine du bras d'entraîneur 41 considéré.

A cet effet, le bras porte-doigt coudé 49 présente une patte 54 fixée contre la face latérale externe de l'une des deux branches de la chape 17 par l'ensemble vis-écrou 55 formant simultanément axe de retenue de la rotule 18 de l'extrémité inférieure de la bielle de pas 19 dans cette chape 17 du plateau tournant 14'.

Les figures 5 à 7 représentent une variante du dispositif à entraîneur 40 des figures 3 et 4 avec un second exemple de doigt d'entraînement, utilisable à la place du doigt 43 à galet 44 des figures 3 à 4a dans le cas où l'entraînement en rotation d'un doigt s'effectue avec un effort de contact F s'appliquant alternativement sur l'une ou l'autre des deux ailes 42 (voir figure 6) de la rainure en "U".

Dans cette variante, chaque doigt comprend l'un respectivement de deux patins 56 glissant alternativement contre l'une ou l'autre des deux ailes 42 de la partie axiale 41b du bras rigide 41 correspondant de l'entraîneur 40, identique à celui de l'exemple précédent. Pour faciliter le transfert de charge entre les ailes 42 et le patin 56, en réduisant les frottements, la face interne des ailes 42 peut présenter un revêtement en carbure sur sa zone correspondant à la trajectoire du patin 56, dont les zones de ses faces externes, venant en contact avec les ailes 42, peuvent également présenter des revêtements en carbure. Chaque patin 56 présente la forme générale externe d'un parallelépipède rectangle relativement plat, percé d'une ouverture centrale cylindrique de section circulaire. Par cette ouverture, chaque patin 56 peut être articulé par rapport au plateau tournant 14', auquel le patin 56 est relié par un bras porte-doigt 57 radial par rapport au centre du plateau tournant 14' et d'une seule pièce avec ce dernier, par exemple en aluminium, alors que l'entraîneur 40 et ses bras 41 sont par exemple en acier. Chaque patin 56 présente ainsi deux faces latérales opposées 58 qui sont planes et parallèles entre elles ainsi qu'aux ailes 42 de la rainure en "U" dans laquelle le patin 56 glisse, et par son ouverture centrale chaque patin 56 est monté rotatif et glissant autour d'un moyeu 59 d'attache du patin 56 sur l'extrémité radiale externe du bras porte-doigt 57. A cet effet, des bagues épaulées 60 anti-frottement sont montées dans l'ouverture centrale du patin 56, et autour d'une bague anti-frottement 61 logée dans le fond d'une rainure en "U" délimitée par une jante annulaire 62 à la périphérie du moyeu 59, qui est centré par sa jante 62 autour de l'extré- mité radiale externe cylindrique du bras porte-doigt 57 et maintenu contre cette extrémité par la tête d'une vis 63 à tige traversant la partie centrale du moyeu 59 et vissée dans cette extrémité du bras 57.

Dans cette variante, la partie sensiblement radiale 41a de chaque bras d'entraîneur 41 peut présenter une structure en "U" ouverte vers le bas, c'est-à-dire vers l'ensemble à plateaux cycliques 13', comme dans l'exemple des figures 3 et 4 ou encore, comme visible sur la figure 5, une structure caissonnée indiquée en 41'a, pour offrir davantage de rigidité.

Les dispositifs de commande de pas de l'invention decrits ci-dessus, permettent de réaliser des ensembles mât- moyeu de rotor principal de moindre encombrement vertical ou axial par rapport aux réalisations connues avec des compas non-tournants de retenue du plateau non-tournant et des compas tournants d'entraînement du plateau tournant de l'ensemble à plateaux cycliques.

En outre, les moyens d'arrêt en rotation du plateau non-tournant et éventuellement les moyens d'entraînement du plateau tournant tels que décrits ci-dessus comprennent moins de pièces et sont moins lourds et moins coûteux à fabriquer, monter et entretenir que les réalisations à compas non-tournants et tournants.

En particulier, les branches des compas, au moins non-tournants sont supprimées, ainsi que leurs articulations comprenant des axes et bagues en carbure, qui sont lourds et coûteux.

Claims (14)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de commande du pas des pales (3) d'un rotor de giravion sur lequel chaque pale (3) est, d'une part, entrainée en rotation autour d'un axe de rotation (Z-Z) d'un arbre (2) du rotor par l'intermédiaire d'un moyeu (1) solidaire en rotation de l'arbre (2), et, d'autre part, solidaire en rotation, autour d'un axe longitudinal de changement de pas (A-A) de la pale (3), d'au moins un levier de pas (5c) commandé par une bielle de pas (19) correspondante, reliée à un plateau tournant (14, 14') avec le rotor et appartenant à un ensemble de plateaux cycliques (13, 13') dans lequel le plateau tournant (14, 14' ) est monte en rotation sur un plateau non-tournant (16), retenu contre toute rotation autour de l'axe (Z-Z) du rotor, les deux plateaux (14, 14', 16) étant annulaires, entourant l'axe (Z-Z) du rotor, et étant montés oscillants par le plateau non-tournant (16) sur une rotule centrale (28), centrée sur l'axe (Z-Z) du rotor et montée coulissante parallèlement à l'axe (Z-Z) du rotor autour d'un guide (29) cylindrique coaxial à l'axe (Z-Z) du rotor et non-tournant autour dudit axe du rotor, de sorte que les plateaux cycliques (14, 14', 16) peuvent être translatés parallèlement à l'axe du rotor et inclines dans toute direction autour de l'axe (Z-Z) du rotor, sous l'action d'actionneurs (23) de commande reliant le plateau non-tournant (16) à la structure (24) du giravion, pour la commande respectivement du pas collectif et du pas cyclique des pales (3), caractérisé en ce que la rotule (28) est immobilisée en rotation (31-32) autour dudit axe (Z-Z) du rotor sur ledit guide (29), et deux rainures (33), diamétralement opposées par rapport à l'axe (Z-Z) du rotor et chacune d'une section constante, sont ménagées dans la face externe sphérique de la rotule (28), de sorte à s'étendre en arcs-de-cercle concentriques autour d'un premier axe diamétral (Y-Y) de la rotule (28) qui est perpendiculaire à l'axe (Z-Z) du rotor, deux clavettes (34) étant, d'une part, montées pivotantes (36-37) sur le plateau non-tournant (16) autour d'un second axe diamétral (X-X) de la rotule (28), qui est perpendiculaire audit premier axe diamétral (Y-Y), et, d'autre part, montées glissantes chacune dans l'une respectivement des rainures (33) de la rotule (28).

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la rotule (28) est immobilisée en rotation sur le guide (29) par des cannelures internes (32) de la rotule (28), qui s'étendent parallèlement à l'axe (Z-Z) du rotor et sont en prise avec des cannelures axiales externes (31) dudit guide (29), de préférence fixe à la structure (24) du giravion.

3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que chaque clavette (34) comprend une tête (35), engagee à glissement dans la rainure (33) correspondante de la rotule (28), et un tourillon (36) engagé à pivotement dans l'un respectivement de deux alésages (37) du plateau non-tournant (16), qui débouchent dans une face radiale interne dudit plateau non-tournant (16), et sont diamétralement opposés par rapport au centre du plateau nontournant (16) et coaxiaux autour d'un axe diamétral dudit plateau non-tournant (16) qui est confondu avec ledit second axe diamétral (X-X) de la rotule (28), de sorte à permettre les pivotements du plateau non-tournant (16) sur les tourillons (36) des clavettes (34).

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les rainures (33) ont une même section transversale constante sensiblement en forme de quadrilatère rectangle.

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque clavette (34) a une tête (35) en forme sensiblement de parallélépipède rectangle et un tourillon (36) cylindrique de section circulaire.

6. Dispositif selon l'une quelconque des revendica tions 1 à 5, caractérisé en ce que le plateau tournant (14) est entraîne en rotation avec le rotor à l'aide d'au moins un compas tournant (25), comprenant au moins deux branches (25a, 25b) articulées l'une sur l'autre et l'une (25a) sur le plateau tournant (14), tandis que l'autre branche (25b) est articulée sur l'ensemble arbre (2)-moyeu (1) du rotor.

7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le plateau tournant (14') est entraîné en rotation avec le rotor à l'aide d'un entraîneur (40) comprenant deux pistes rigides (41b) d'entraînement en rotation, s'étendant au moins en partie sensiblement axialement, parallèlement à l'axe (Z-Z) du rotor, diamétralement opposées par rapport audit axe (Z-Z) du rotor et solidaires en rotation de l'un au moins des deux organes que sont le moyeu (1) et l'arbre (2) du rotor, chaque piste (41b) coopérant avec l'un respectivement de deux doigts (43) d'entraînement, solidaires en rotation du plateau tournant (14') et diamétralement opposés sur ce dernier, l'un des deux élements coopérants que sont une piste (41b) et un doigt (43) présentant deux ailes (42) entre lesquelles l'autre élément est engagé, de sorte que chaque doigt (43) d'entraînement suive sur la piste (41b) correspondante une trajectoire rectiligne, parallèle à l'axe (Z-Z) du rotor, en cas de variation du pas collectif, et une trajectoire en arc-de-cercle centre sur l'axe (Z-Z) du rotor, en cas de variation du pas cyclique.

8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que chaque piste d'entraînement est délimitée dans une rainure (41b) sensiblement axiale de l'entraîneur (40), et le doigt (43) correspondant est engagé dans la rainure (41b).

9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que chaque rainure est formée dans une partie sensiblement axiale (41b) ayant une section transversale en "U" de l'un respectivement de deux bras rigides (41) d'entraînement, et le doigt (43) correspondant est engagé entre les deux ailes (42) de la rainure en "U" dudit bras (41).

10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite rainure en "U" (41b) est ouverte radialement vers l'axe (Z-Z) du rotor, et chaque doigt (43) est en saillie vers l'extérieur du plateau tournant (14' ), radialement par rapport au centre dudit plateau tournant (14').

11. Dispositif selon l'une des revendications 9 et 10, caractérisé en ce que l'un au moins des doigts (43) comprend au moins un patin (56) et/ou au moins un galet (44) respectivement glissant et/ou roulant contre l'une au moins des deux ailes (42) de la rainure en "U" délimitant la piste d'entraînement correspondante (41b).

12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que les doigts (43) comportent chacun l'un respectivement de deux galets (44) coaxiaux, montés diamétralement opposés sur le plateau tournant (14') et roulant autour de leur axe commun (x-x).

13. Dispositif selon la revendication 11, caractérise en ce que ledit patin (56) est articulé par rapport au plateau tournant (14').

14. Dispositif selon la revendication 13, caractérise en ce que ledit patin (56) présente deux faces latérales (58) opposées sensiblement planes et parallèles aux ailes (42) de la rainure en "U" (41b) dans laquelle le patin (56) glisse, et le patin (56) est monté rotatif et glissant autour d'un moyeu (59) d'attache du patin (56) qui est fixé sur l'extrémité radiale externe d'un bras (57) porte-doigt du plateau tournant (14').