FR2770828A1 - Dispositif a plateaux cycliques de commande du pas des pales d'un rotor avec plateau non-tournant articule 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 organes (38) glissant sur des secteurs (33) en relief diamétralement opposés sur la rotule (28), et le plateau non-tournant (16) pivote sur des tourillons (42) des organes (38) autour de l'un (X-X) de deux axes perpendiculaires dont l'autre (Y-Y) est celui autour duquel pivotent les organes (38) 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 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, entraînée 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 être 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 boite de transmission principale.

Le plus souvent également, le ou les organes de liaison tournant(s) et supérieur(s) ou non-tournant(s) et inférieur(s), qui relie(nt) respectivement le rotor au plateau tournant pour entralner 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 présenter 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'entou- re. 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 précité, 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 trainée 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 le plateau non-tournant est monté pivotant, autour d'un premier axe diamétral de la rotule, sur deux organes diamétralement opposés par rapport au centre de la rotule et simultanément arrêtés en rotation, autour de l'axe du rotor, sur la rotule et guidés à pivotement autour d'un second axe diamétral de la rotule, qui est perpendiculaire audit premier axe diamétral et à l'axe du rotor, par des moyens de guidage sur la rotule, lesdits moyens de guidage guidant chacun desdits organes sur l'une respectivement de deux trajectoires en arcs-de-cercle diamétralement opposés par rapport au centre de la rotule et concentriques autour dudit second axe diamétral.

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 organes guidés autour du premier axe diamétral et déplacement avec les organes guidés en pivotant sur la rotule autour du second 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 organes guidés retenus en rotation sur la rotule.

Simultanément, le nombre de pièces du dispositif est réduit, 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 parallèle ment 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 organe guidé comprend un tourillon engagé à pivotement dans l'un respectivement de deux alésages du plateau non-tournant, qui débouchent dans une face radiale interne dudit plateau non-tournant, et sont diamétralement opposés par rapport au centre du plateau non-tournant et coaxiaux autour d'un axe diamétral dudit plateau non-tournant qui est confondu avec ledit premier axe diamétral de la rotule, de sorte à permettre les pivotements du plateau non-tournant sur les tourillons des organes guidés.

Dans une forme de réalisation simple et robuste, comportant peu de pièces, les moyens de guidage comprennent deux secteurs en relief, diamétralement opposés par rapport au centre de la rotule, et chacun en saillie radiale vers l'extérieur, par rapport à l'axe du rotor, sur le fond de l'un respectivement de deux évidements ménagés dans la rotule de part et d'autre de l'axe du rotor et dudit second axe diamétral de la rotule, de sorte que chacun des deux secteurs délimite sur sa face externe une piste de guidage en arc-de-cercle autour dudit second axe diamétral. Dans ce cas, chaque organe guidé comprend, pour coopérer avantageusement avec les secteurs de guidage, une chape chevauchant l'un respectivement des secteurs, et glissant par le fond de chape contre la piste de guidage sur la face externe dudit secteur, tandis que l'une au moins des deux ailes de la chape assure la retenue de ladite chape, en rotation autour de l'axe du rotor, sur ledit secteur par contact avec l'une au moins des faces latérales dudit secteur.

Pour simplifier la fabrication et améliorer l'équi- libre dynamique du dispositif, les deux secteurs sont des secteurs cylindriques ayant une même dimension transversale constante et d'axe confondu avec ledit second axe diamétral.

Dans ce cas, le fond de chaque chape est également une portion de surface cylindrique de rayon correspondant.

Concernant le plateau tournant, il peut être entrainé 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 tete 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 entraineur 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 délimitée 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'entraî- nement 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 correspondante.

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 en coupe selon
III-III de la figure 2,
- la figure 4 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 5 est une vue partielle en coupe transversale du dispositif de commande de pas de la figure 4,
- la figure Sa est une vue à plus grande échelle d'un détail de la figure 5, représentant un doigt d'entrai- nement à galet rotulé,
- la figure 6 est une vue partielle en demi-coupe axiale d'une variante du dispositif de la figure 4,
- la figure 7 est une vue en coupe partielle selon VII-VII de la figure 6, et
- la figure 8 est une vue partielle selon la flèche
VIII de la figure 6.

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 5a 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'arrêt 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 secteurs 33 cylindriques, diamétralement opposés par rapport au centre de la rotule 28 et concentriques autour d'un axe diamétral Y-Y de la rotule 28, cet axe Y-Y (perpendiculaire au plan de la figure 1) étant non-tournant et perpendiculaire à l'axe du rotor Z-Z. Comme visible sur la figure 2, les deux secteurs 33 présentent la même dimension transversale constante (selon l'axe Y-Y) et sont donc symétriques par rapport à leur plan médian qui est un plan radial passant par l'axe Z-Z. Les secteurs cylindriques 33 sont usinés en relief par fraisage dans deux parties diamétralement opposées de la rotule 28, et de sorte que chaque secteur 33 apparaisse en saillie radiale, vers l'extérieur, par rapport à l'axe Z-Z, sur le fond plat 34 de l'un respectivement de deux évidements 35 symétriques l'un de l'autre de part et d'autre des axes Z-Z et Y-Y, et ménagés par frai sage dans le volume sphérique enveloppant la rotule 28. La face radiale externe (par rapport au centre de la rotule 28) de chaque secteur 33 délimite ainsi une piste de guidage 36, qui est une partie de surface cylindrique d'axe
Y-Y, ou en arc-de-cercle autour de l'axe Y-Y, et entre deux faces latérales planes 37 du secteur 33. Les secteurs 33 constituent ainsi des glissières de guidage pour deux organes 38 guidés en rotation autour de l'axe Y-Y.

Ces organes 38 sont les moyens montés diamétralement opposés (par rapport au centre de la rotule 28) sur le plateau non-tournant 16 pour l'immobiliser en rotation autour de la rotule 28. Chaque organe 38 comporte une chape 39, à fond 40 à surface cylindrique, de rayon correspondant à celui de la piste 36 et glissant sur la piste 36 d'un secteur 33, et entre deux ailes de chape 41, venant en appui contre les faces latérales 37 dudit secteur 33 pour retenir l'organe 38 en rotation autour de l'axe Z-Z sur ce secteur 33, lorsque la chape 39 chevauche ce secteur 33 de la rotule 28. Chaque organe 38 comprend également un tourillon 42, qui est cylindrique de section circulaire. Chaque organe 38 est engagé par sa chape 39 sur l'un respectivement des secteurs 33, de sorte à pouvoir glisser sur la piste cylindrique 36 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. Simultanément, chaque organe 38 a son tourillon 42 engagé à pivotement, avec interposition de bagues de glissement 43, dans l'un respectivement de deux alésages 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 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 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 42 autour de cet axe diamétral du plateau nontournant 16 qui est confondu avec un autre axe diamétral X-X de la rotule 28, cet autre axe diamétral X-X étant perpendiculaire à l'axe diamétral Y-Y.

Ainsi, les deux organes 38 sont retenus à pivotement sur le plateau non-tournant 16 autour de cet axe diamétral
X-X de la rotule 28, grâce aux tourillons 42 en saillie radialement vers l'extérieur des chapes 39 (par rapport à l'axe diamétral Y-Y) et engagés dans les alésages du plateau non-tournant 16, et, simultanément, les deux organes 38 peuvent glisser par leurs chapes 39 sur les secteurs 33, en suivant les trajectoires en arcs-de-cercle diamétralement opposés et concentriques autour de l'axe Y-Y, et ainsi incliner le plateau non-tournant 16 autour de l'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.

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'intermédiaire 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 secteurs 33 et des organes 38 est facile à réaliser dans l'espace disponible sur la rotule 28 et dans le plateau nontournant 16.

Le montage des organes 38 par leur chape 39 sur les secteurs 33 est assuré en basculant la rotule centrale 28 de 90" autour de l'axe Y-Y, après avoir introduit les tourillons 42 dans les alésages du plateau non-tournant 16, 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 secteurs 33 sur la rotule 28 et des organes 38 montés tourillonnants dans le plateau non-tournant 16 et glissants sur les secteurs 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 4 et 5, de remplacer le ou les compas tournants tels que 25 par un entraineur 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 4 ont une structure générale analogue à celle du rotor et du dispositif de la figure 1, de sorte que les éléments analogues sont repérés par les mêmes références numériques sur les figures 1 et 4, et on se limite à décrire ci-dessous les particularités de la réalisation de la figure 4, 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 42 d'organes guidés 38 glissant par leur chape 39 sur des secteurs cylindriques 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 précisions, 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 assuré par un entraîneur 44. Sur les figures 4 et 5, l'entraîneur 44 comprend deux bras rigides 45, 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 44 est ainsi solidaire en rotation de l'arbre 2, au-dessus de l'ensemble à plateaux cycliques 13'. C délimitant une rainure ouverte radialement vers l'axe Z-Z du rotor. Les faces internes des deux ailes 46 de la rainure en "U" dans chaque partie axiale de bras 45b forment ainsi une piste rigide d'entraînement en rotation de l'un respectivement de deux doigts d'entraînement 47 solidaires du plateau tournant 14' et diamétralement opposés sur ce dernier (voir figure 4), chaque doigt 47 étant en saillie radialement vers l'extérieur du plateau tournant 14' et engagé entre les deux ailes 46 de la rainure en "U" de l'une respectivement des parties axiales de bras 45b.

Dans cet exemple, chaque doigt 47 comprend l'un respectivement de deux galets 48 coaxiaux roulant chacun dans l'une respectivement des rainures en "U", contre l'une au moins des ailes 46 de la rainure en "U" délimitant la piste d'entraînement correspondante, et autour de l'axe commun des galets 48, qui est un axe diamétral du plateau tournant 14' et repéré en x-x sur les figures 4 et 5 [à noter que, dans la position particulière du plateau tournant 14' sur les figures 4 et 5, 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 48 sont les suivants : pour le pas cyclique, les deux galets 48 roulent dans les rainures en "U" des parties axiales de bras 45b de l'entraîneur 44 en suivant une portion de trajectoire circulaire alternée (mouvement sinusoïdal) autour d'un second axe diamétral y-y (perpendiculaire 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 4 et 5, 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 48 roulent dans les rainures en "U" entre les ailes 46 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 48 sont astreints à un pivotement autour d'un axe y'-y' (voir figure 5a), qui est parallèle à l'axe y-y et passe par le centre du galet 48. Cet angle de pivotement est maximum aux extrémités supérieure et inférieure de la trajectoire des galets 48 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 48 est de préférence un galet à rotule, comme représenté à plus grande échelle sur la figure 5a.

La figure 5a 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 47 par la même aile 46 de la rainure en "U" dans laquelle le doigt 47 est engagé, l'effort de contact F étant donc toujours sur la même aile 46. Le galet 48 des figures 4, 5 et 5a comprend une rotule 49, 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 50 décalés selon l'axe x-x sur un moyeu annulaire 51 d'attache du galet 48 sur l'extrémité radiale externe et cylindrique 52 d'un bras 53 porte-doigt solidaire du plateau tournant 14'. Le moyeu 51 est retenu sur le bras 53 par appui de son extrémité axiale tournée vers le bras 53, et de diamètre externe réduit, contre un épaulement de raccordement de la partie d'extrémité 52 au bras 53, et par appui d'une rondelle 54 contre l'autre extrémité axiale du moyeu 51, la rondelle 54 étant maintenue par la tête d'une vis 55 à tige vissée dans la partie d'extrémité 52 du bras porte-doigt 53. De plus, pour limiter l'angle de pivotement de la rotule 49 autour de l'axe y'-y' et réduire les frottements, une bague 56 est montée tournante autour de l'axe diamétral x-x sur l'extrémité axiale de diamètre externe réduit du moyeu annulaire 51. L'angle maximum de pivotement de la rotule 49 est limité sur la bague tournante 56 coaxiale au galet 48, par une face de contact tronconique à sommet situé à l'intersection des axes x-x et y'-y'. Une bague anti-frottement 57 est de préférence interposée entre l'épaulement sur le porte-doigt 53, d'un côté, et, de l'autre côté, la bague tournante 56 et le moyeu 51.

Pendant les variations de pas des pales 3 et manchons 5, pour éviter toute interférence entre les bielles de pas 19 et l'entraîneur 44, et en particulier entre chacun des deux bras 45 et celle des bielles de pas 19 qui est la plus proche, en direction circonférentielle, de chacun de ces deux bras 45, le bras porte-doigt 53, 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 5, 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 45 considéré.

A cet effet, le bras porte-doigt coudé 53 présente une patte 58 fixée contre la face latérale externe de l'une des deux branches de la chape 17 par l'ensemble vis-écrou 59 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 6 à 8 représentent une variante du dispositif à entraineur 44 des figures 4 et 5 avec un second exemple de doigt d'entrainement, utilisable à la place du doigt 47 à galet 48 des figures 4 à 5a 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 46 (voir figure 7) de la rainure en "U".

Dans cette variante, chaque doigt comprend l'un respectivement de deux patins 60 glissant alternativement contre l'une ou l'autre des deux ailes 46 de la partie axiale 45b du bras rigide 45 correspondant de l'entraîneur 44, identique à celui de l'exemple précédent. Pour faciliter le transfert de charge entre les ailes 46 et le patin 60, en réduisant les frottements, la face interne des ailes 46 peut présenter un revêtement en carbure sur sa zone correspondant à la trajectoire du patin 60, dont les zones de ses faces externes, venant en contact avec les ailes 46, peuvent également présenter des revêtements en carbure. Chaque patin 60 présente la forme générale externe d'un parallélépipède rectangle relativement plat, percé d'une ouverture centrale cylindrique de section circulaire. Par cette ouverture, chaque patin 60 peut être articulé par rapport au plateau tournant 14', auquel le patin 60 est relié par un bras porte-doigt 61 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 44 et ses bras 45 sont par exemple en acier. Chaque patin 60 présente ainsi deux faces latérales opposées 62 qui sont planes et parallèles entre elles ainsi qu'aux ailes 46 de la rainure en "U" dans laquelle le patin 60 glisse, et par son ouverture centrale chaque patin 60 est monté rotatif et glissant autour d'un moyeu 63 d'attache du patin 60 sur l'extrémité radiale externe du bras porte-doigt 61. A cet effet, des bagues épaulées 64 anti-frottement sont montées dans l'ouverture centrale du patin 60, et autour d'une bague anti-frottement 65 logée dans le fond d'une rainure en "U" délimitée par une jante annulaire 66 à la périphérie du moyeu 63, qui est centré par sa jante 66 autour de l'extré- mité radiale externe cylindrique du bras porte-doigt 61 et maintenu contre cette extrémité par la tête d'une vis 67 à tige traversant la partie centrale du moyeu 63 et vissée dans cette extrémité du bras 61.

Dans cette variante, la partie sensiblement radiale 45a de chaque bras d'entraîneur 45 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 4 et 5 ou encore, comme visible sur la figure 6, une structure caissonnée indiquée en 45'a, pour offrir davantage de rigidité.

Les dispositifs de commande de pas de l'invention décrits ci-dessus, permettent de réaliser des ensembles mâtmoyeu 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'entrainement 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 (15)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de commande du pas des pales (3) d'un rotor de giravion sur lequel chaque pale (3) est, d'une part, entraînée 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 monté 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 inclinés 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 le plateau non-tournant (16) est monté pivotant, autour d'un premier axe diamétral (X-X) de la rotule (28), sur deux organes (38) diamétralement opposés par rapport au centre de la rotule (28) et simultanément arrêtés en rotation, autour de l'axe (Z-Z) du rotor, sur la rotule (28) et guidés à pivotement autour d'un second axe diamétral (Y-Y) de la rotule (28), qui est perpendiculaire audit premier axe diamétral (X-X) et à l'axe (Z-Z) du rotor, par des moyens (33) de guidage sur la rotule (28), lesdits moyens de guidage (33) guidant chacun desdits organes (38) sur l'une respectivement de deux trajectoires en arcs-decercle diamétralement opposés par rapport au centre de la rotule (28) et concentriques autour dudit second axe diamétral (Y-Y).

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 fixé à la structure (24) du giravion.

3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que chaque organe guidé (38) comprend un tourillon (42) engagé à pivotement dans l'un respectivement de deux alésages du plateau non-tournant (16), qui débouchent dans une face radiale interne dudit plateau nontournant (16), et sont diamétralement opposés par rapport au centre du plateau non-tournant (16) et coaxiaux autour d'un axe diamétral dudit plateau non-tournant (16) qui est confondu avec ledit premier axe diamétral (X-X) de la rotule (28), de sorte à permettre les pivotements du plateau nontournant (16) sur les tourillons (42) des organes guidés (38).

4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de guidage comprennent deux secteurs (33) en relief, diamétralement opposés par rapport au centre de la rotule (28), et chacun en saillie radiale vers l'extérieur, par rapport à l'axe (Z

Z) du rotor, sur le fond (34) de l'un respectivement de deux évidements (35) ménagés dans la rotule (28) de part et d'autre de l'axe (Z-Z) du rotor et dudit second axe diamétral (Y-Y) de la rotule (28), de sorte que chacun des deux secteurs (33) délimite sur sa face externe une piste de guidage (36) en arc-de-cercle autour dudit second axe diamétral (Y-Y).

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les deux secteurs (33) sont des secteurs cylindriques ayant une même dimension transversale constante et d'axe confondu avec ledit second axe diamétral (Y-Y).

6. Dispositif selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que chaque organe guidé (38) comprend une chape (39) chevauchant l'un respectivement des secteurs (33), et glissant par le fond de chape (40) contre la piste de guidage (36) sur la face externe dudit secteur (33), tandis que l'une au moins des deux ailes (41) de la chape (39) assure la retenue de ladite chape (39), en rotation autour de l'axe (Z-Z) du rotor, sur ledit secteur (33) par contact avec l'une au moins des faces latérales (37) dudit secteur (33).

7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le plateau tournant (14) est entraîné 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.

8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le plateau tournant (14') est entraîné en rotation avec le rotor à l'aide d'un entraîneur (44) comprenant deux pistes rigides (45b) 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 (45b) coopérant avec l'un respectivement de deux doigts (47) d'entraînement, solidaires en rotation du plateau tournant (14') et diamétralement opposés sur ce dernier, l'un des deux éléments coopérants que sont une piste (45b) et un doigt (47) présentant deux ailes (46) entre lesquelles l'autre élément est engagé, de sorte que chaque doigt (47) d'entraînement suive sur la piste (45b) 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 centré sur l'axe (Z-Z) du rotor, en cas de variation du pas cyclique.

9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que chaque piste d'entraînement est délimitée dans une rainure (45b) sensiblement axiale de l'entraîneur (44), et le doigt (47) correspondant est engagé dans la rainure (45b).

10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que chaque rainure est formée dans une partie sensiblement axiale (45b) ayant une section transversale en "U" de l'un respectivement de deux bras rigides (45) d'entraînement, et le doigt (47) correspondant est engagé entre les deux ailes (46) de la rainure en "U" dudit bras (45).

11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite rainure en "U" (45b) est ouverte radialement vers l'axe (Z-Z) du rotor, et chaque doigt (47) est en saillie vers l'extérieur du plateau tournant (14'), radialement par rapport au centre dudit plateau tournant (14').

12. Dispositif selon l'une des revendications 10 et 11, caractérisé en ce que l'un au moins des doigts (47) comprend au moins un patin (60) et/ou au moins un galet (48) respectivement glissant et/ou roulant contre l'une au moins des deux ailes (46) de la rainure en "U" délimitant la piste d'entrainement correspondante (45b).

13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que les doigts (47) comportent chacun l'un respectivement de deux galets (48) coaxiaux, montés diamétralement opposés sur le plateau tournant (14') et roulant autour de leur axe commun (x-x).

14. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que ledit patin (60) est articulé par rapport au plateau tournant (14').

15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que ledit patin (60) présente deux faces latérales (62) opposées sensiblement planes et parallèles aux ailes (46) de la rainure en "U" (45b) dans laquelle le patin (60) glisse, et le patin (60) est monté rotatif et glissant autour d'un moyeu (63) d'attache du patin (60) qui est fixé sur l'extrémité radiale externe d'un bras (61) porte-doigt du plateau tournant (14').