FR2987598A1 - Installation de transmission de force pour un helicoptere - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un dispositif de transmission de forces pour un hélicoptère ayant un mât de rotor (22) qui est monté sur un palier inférieur et un palier supérieur (38 ; 32). Le dispositif comporte un tube distanceur (2) comprenat un premier segment longitudinal (4) et un second segment longitudinal (6), le second segment longitudinal (6) ayant une élasticité de flexion supérieure à celle du premier segment longitudinal (4). Le dispositif est adapté pour l'entraînement des palles d'un hélicoptère montées sur un mât de rotor.

Description

DISPOSITIF DE TRANSMISSION DE FORCES POUR UN HELICOPTERE La présente invention concerne un dispositif de transmission de forces pour un hélicoptère comportant un mât de rotor qui est monté sur un palier à rouleaux supérieur et un palier à rouleaux inférieur. Un tel dispositif de transmission de forces est connu par la publication allemande DE 14 56 089. Le dispositif de transmission de forces se situe habituellement à l'extrémité supérieure d'un arbre d'entraînement des ailes rotatives ou pales de rotor d'un hélicoptère. Certains hélicoptères n'ont pas de pales de rotor articulées montées sur paliers, de sorte que les forces et les vibrations sont automatiquement transmises au mât du rotor. Ceci engendre des contraintes importantes auxquelles est soumis le mât du rotor de ce type d'hélicoptères, les mâts de rotors étant construits de telle manière qu'ils puissent être remplacés aisément. Le mât du rotor est de ce fait habituellement sécurisé par un écrou de mât disposé en-dessous du palier inférieur et peut être retiré, après le desserrage de l'écrou, par le haut hors d'une bague de roulement s'appuyant sur le palier supérieur, pour permettre une inspection du mât du rotor dans le contexte de travaux de maintenance et de réparation. Le montage de base d'un mât de rotor qui correspond avantageusement également au cadre de la présente invention, est décrit par la publication DE 199 44 412 C2 qui présente à titre d'exemple, une solution pour permettre de vérifier et de détecter d'éventuels défauts d'un mât de rotor en fonctionnement.

La transmission directe de forces et de couples des pales de rotor au mât du rotor conduit à des contraintes de torsion considérablement accrues sur ces pales. C'est ainsi qu'apparaissent des flexions du mât de rotor pouvant atteindre un angle jusqu'à 0,5 degré entre 'le palier inférieur et le palier supérieur qui sont écartés d'environ 300mm. Cette déformation engendre une ovalisation des surfaces de contact entre le palier supérieur et l'appui de ce palier supérieur. Il en résulte un mouvement de rotation relatif entre la surface d'appui et le palier supérieur à l'opposé de la direction de rotation du mât de rotor. Pour empêcher ce mouvement de rotation relatif et supprimer l'usure par abrasion qui en découle, il est connu de bloquer par un appui fixe, bloqué en rotation, la bague intérieure du palier supérieur, qui est habituellement directement couplé au mât du rotor. A cet effet, une face frontale de la bague intérieure comporte habituellement sur son pourtour des dégagements dans lesquels pénètrent des goupilles ou des protubérances en vue d'assurer le blocage et d'empêcher la rotation. De la même manière, l'ovalisation engendre un déplacement relatif dans la direction axiale. C'est ainsi que les goupilles sont périodiquement retirées et réintroduites dans les évidements. Une usure due à l'abrasion se produit sur les parois des goupilles, de sorte que le maintien bloqué en rotation tel qu'il est souhaité ne peut plus être assuré. De plus le frottement peut être transmis aux roulements, ce qui peut mettre en péril la sécurité de fonctionnement de l'hélicoptère. La présente invention a pour objet de proposer un dispositif de transmission de forces pour hélicoptère dont on améliore la durée de vie.

La solution à ce problème est obtenue par la présente invention concernant un dispositif de transmission de force ayant les caractéristiques de la revendication 1. Le dispositif de transmission de forces selon l'invention comporte un tube distanceur entre le roulement à rouleaux inférieur et le roulement à rouleaux supérieur. Ce tube distanceur est réalisé de telle manière qu'il présente une certaine précontrainte déterminée et assurée entre les deux paliers, cette précontrainte étant produite par l'écrou du mât. Ceci signifie que, de manière habituelle le premier segment longitudinal est constitué par une douille ayant une grande résistance à la flexion et que le mât de rotor est habituellement entouré circonférentiellement par cette douille. Ce premier segment forme donc habituellement le tronçon inférieur du tube distanceur disposé à proximité du roulement à rouleaux inférieur et prend appui sur la douille de sécurité qui s'emboîte dans l'écrou de mât, en constituant une surface d'appui pour le roulement à rouleaux inférieur, fixé par vissage au mât de rotor. En regard de cet élément se situe le second segment longitudinal qui présente une élasticité à la flexion réduite. La diminution de flexibilité est telle qu'une surface d'appui annulaire soit constituée pour le roulement à rouleaux supérieur, afin de s'adapter en permanence à l'ovalisation liée à la déformation du mât de rotor. La bague intérieure du roulement à rouleaux supérieur s'appuie en conséquence totalement sur le tube distanceur, également lorsque les forces de flexion du mât de rotor se manifestent et si ce dernier a tendance à se voiler de façon conséquente. le long de son axe longitudinal. Après le montage, lors du fonctionnement, les forces de précontraintes agissent sur le tube distanceur, ces forces étant générées, respectivement assurées par l'écrou de mât et transmises entre les roulements à rouleaux inférieur et supérieur, afin de le maintenir en position axiale. En outre les forces de flexion agissent également sur le tube distanceur, ces forces qui sont compensées de telle manière que les bagues intérieures respectives des roulements à rouleaux soient intégralement appuyées axialement sur le mât de rotor, même si le mât de rotor subit une flexion importante. En particulier, en considération du fait que cette précontrainte et cet écartement qui apparaît lorsqu' une contrainte élevée s'exerce sur le mât de rotor en engendrant d'un coté une force de pression et de l'autre coté une force de traction et que, du coté où s'exerce la traction, le tube distanceur dont la bague de palier devrait se soulever en conséquence, est conçu, selon une autre forme de réalisation de l'invention, de telle façon que le second segment longitudinal présente par rapport au premier une compressibilité axiale supérieure. Le second segment longitudinal sert en conséquence également au stockage de la précontrainte axiale pour que, sur la base de la précontrainte axiale appliquée dans le deuxième secteur, la surface d'appui habituellement soutenue par le tube distanceur pour la bague intérieure du reoulement à rouleaux supérieur, puisse suivre l'appui de la bague intérieure sur la base de la flexion du mât de rotor. Du fait de le déviation relative du mât de rotor, sous l'effet d'une sollicitation de flexion vers son extrémité libre, c'est-à-dire vers le haut, on prévoit le second segment dans le secteur supérieur du tube distanceur. Cette extension conduit à la réalisation d'un tube distanceur à deux segments longitudinaux qui présentent des résistances à la flexion différentes, le segment inférieur étant constitué d'un tronçon de douille et le segment supérieur constituant entièrement une surface d'appui pour le roulement à rouleaux supérieur. Par conséquent le roulement à rouleaux supérieur se trouve directement en appui contre le second segment longitudinal. Même si, en raison des différences d'élasticité de flexion des deux segments longitudinaux du tube distanceur, d'autres solutions sont envisageables pour maintenir le roulement à rouleaux supérieur fixé en rotation par rapport au tube distanceur au moyen de sa bague intérieure, une forme particulière de réalisation de la présente invention comporte des éléments de couplage de forme qui sont prévus entre le second segment longitudinal et le roulement à rouleaux supérieur, ces éléments étant fixés en particulier à la bague de roulement intérieure du roulement à rouleaux supérieur. Le second segment longitudinal comporte, selon une forme de réalisation préférentielle, un profil de section transversale en forme de méandres. Cette section transversale en forme de méandres se présente, dans une vue en coupe du tube distanceur, comme une suite de segments annulaires de diamètres différents, superposés alternativement dans la direction axiale et qui sont liés radialement par des segments de liaison étendus. De ce fait , systématiquement au moins un élément annulaire extérieur et un élément annulaire intérieur sont prévus, l'élément annulaire extérieur étant lié avec un élément annulaire intérieur par un segment de liaison dans le sens de la longueur. Pour augmenter l'élasticité de flexion, plusieurs éléments annulaires extérieurs et plusieurs éléments annulaires intérieurs sont avantageusement montés alternativement dans la direction axiale. Les éléments annulaires intérieurs ont de ce fait un diamètre intérieur qui correspond sensiblement au diamèter du mât de rotor, de telle manière que les deux diamètres soient ajustés. Grâce à l'extension radiale des segments de laison, la rigidité à la flexion peut être ajustée. Une adaptation complémentaire de cette rigidité de flexion peut être obtenue par le choix des matériaux utilisés et par l'épaisseur des parois. A cet effet le tube distanceur, et plus particulièrement le premier segment longitudinal et le second segment longitudinal sont, selon une forme de réalisation préférée de l'invention, réalisés au moyen de pièces unitaires par usinage. Les premier et second segments longitudinaux pourraient, selon une variante, être réalisés avec des matérieux différents et ensuite être assemblés.

Toutefois, la solution consistant à réaliser cette pièce en un seul élément est privilégiée pour une question de durée de vie de la pièce. De ce fait, le tube distanceur est fabriqué en une pièce à partir d'un ébauche forgée. Le tronçon en forme de méandre est réalisé par usinage classique, ce qui signifie que l'ébauche forgée qui présente des parois plus épaisses sur un secteur longitudinal est usinée depuis sa surface intérieure vers l'extérieur pour former des rainures qui alternent avec des rainures radiales s'étendant de l'extérieur vers l'intérieur.

La présente invention concerne en outre un hélicoptère ayant un mât de rotor amélioré tel que défini par la revendication 9. D'autres caractéristiques de cet hélicoptère sont décrites dans la revendication 10. La présente invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée de formes de réalisation préférées du dispositif, en référence aux dessins annexés donnés à titre indicatif et non limitatif, dans lesquels : - la figure 1 représente une vue latérale en perspective d'une forme de réalisation d'un tube distanceur ; - la figure 2 représente une vue en coupe longitudinale de la forme de réalisation d'un tube distanceur de la figure 1 ; et - la figure 3 représente une vue en coupe longitudinale de la forme de réalisation de la figure en position montée.

La figure 1 représente une forme de réalisation d'un tube distanceur désigné par la référence 2, qui est une pièce usinée réalisée à partir d'une ébauche cylindrique forgée. Le tube distanceur 2 comporte deux segments longitudinaux, à savoir un premier segment longitudinal 4 qui constitue le segment longitudinal inférieur et un second segment longitudinal 6 qui constitue le segment longitudinal supérieur dont la face frontale est pourvue, à sa périphérie, de protubérances 8. Ces protubérances 8 se dressent axialement à partir d'une surface annulaire intérieure 10 qui est entourée extérieurement d'une rainure périphérique 12 qui comporte, distribués à sa périphérie, des évidements 14 destinés à la distribution de matériau de lubrification.

Le second segment longitudinal 6 est constitué de trois segments annulaires extérieurs 16, de trois segments annulaires intérieurs 18 et d'éléments de liaison radiaux 20 respectivement disposés entre eux. Les segments annulaires extérieurs 16 ont, dans la forme de réalisation représentée, un rayon extérieur identique, ce rayon correspondant sensiblement au rayon de l'ébauche utilisée pour usiner le tube distanceur 2, du moins dans sa partie supérieure, à savoir le second segment longitudinal 6. Le diamètre intérieur des éléments annulaires intérieurs 18 est légèrement plus grand que le diamètre extérieur d'un mât de rotor, tel que représenté par la figure 3 et correspondant à la référence 22. Le 30 diamètre intérieur des éléments annulaires intérieurs 18 est adapté au diamètre extérieur du mât du rotor 22 de telle manière qu'un espace annulaire subsiste pour laisser circuler le matériau de lubrification. Les segments annulaires extérieurs et intérieurs 16, 18 sont séparés par des rainures. Des rainures intérieures radiales 24 sont ménagées vers l'extérieur et partant de la surface périphérique intérieure du tube distanceur 2, ces rainures étant évasées par tournage depuis la surface périphérique intérieure de l'ébauche, de même que la réalisation des rainures radiales 26 qui sont usinées par fraisage depuis la surface périphérique extérieure de l'ébauche. Le segment annulaire supérieur 18 définit la surface annulaire intérieure 10. Le premier segment longitudinal 4 est de forme tubulaire avec une paroi extérieure et une paroi intérieure lisses. La paroi extérieure entoure le mât du rotor avec un faible jeu. Un pied 28 est ménagé à la base du tube distanceur 2, ce pied étant élargi de manière conséquente et comportant à sa périphérie intérieure un filetage intérieur 30 et des passages 31 pour le matériau de lubrification. Grâce à la forme de réalisation décrite ci-dessus, le second segment longitudinal 6 présente une élasticité de flexion et une compressibilité axiale augmentées par rapport à celles du premier segment longitudinal 4. La figure 3 représente l'état dans lequel se trouve le tube distanceur 2 selon la forme de réalisation correspondant à la figure 1, en fonctionnement. Le tube distanceur 2 entoure le mât du rotor 22 qui est en appui à sa partie supérieure contre le palier supérieur 32, dont la bague intérieure est en appui contre un épaulement d'appui 34 du mât de rotor 22 par l'intermédiaire d'une douille de distanceur 33. La bague extérieure du palier supérieur 32 est maintenue par une couronne de palier 35 qui se compose de plusieurs éléments et est monté sur un châssis 36 d'un hélicoptère (voir DE 14 56 089 A1). Le châssis 36 entoure le palier inférieur 38 qui comprend un palier, notamment un roulement à biles rainuré 38.1 et un roulement à rouleaux cylindriques 38.2 disposé en-dessous. Ce roulement à rouleaux inférieur 38 s'appuie au moyen d'une douille de sécurité 40 sur le mât de rotor 22. La douille de sécurité 40 est vissée sur le mât de rotor 22 qui comporte, à cet effet un filetage extérieur 42. L'extrémité libre du mât de rotor 22 est vissée au moyen d'un écrou de mât 44 qui forme un rebord annulaire 46 prenant appui contre le palier inférieur 38 et presse les bagues intérieures des éléments de palier 38.1 et 38.2 contre une surface annulaire 48 formée par la douille de sécurité 40. La douille de sécurité 40 sert d'appui axial au pied 28 du tube distanceur 2.

Le palier supérieur 32 est constitué d'un roulement à rouleaux cylindriques. A la face frontale de la bague de roulement inférieure de ce roulement 32 des évidements 50 sont ménagés à la périphérie, dans lesquels des protubérances 8 constituées de goupilles de sécurité s'engagent, de telle manière que la bague intérieure du roulement supérieur 32 soit en appui fixe en rotation contre la bague d'appui intérieure 10 du tube distanceur 2. Par le vissage de la douille de sécurité 40 et le blocage avec l'écrou de mât 44, les roulements à rouleaux 32, 38 sont maintenus en précontrainte dans une position intermédiaire du tube distanceur 2. La force de précontrainte s'exerce axialement, par le contact de la bague intérieure du roulement à rouleaux supérieur 32, contre l'épaulement d'appui 34 du mât de rotor 22. Une contrainte de flexion du mât de rotor 22 engendre une certaine ligne de courbure qui se décale de l'axe central L, tel que représenté par la figure 3 - vu en direction de la hauteur depuis le roulement à rouleaux inférieur 38 - cette courbure étant croissante en direction de l'extrémité supérieure du mât de rotor 22. En fonction de la rotation du mât de rotor, cette ligne de flexion est une ligne de flexion rotative. Les contraintes auxquelles est soumis le mât de rotor 22 sont compensées par le second segment longitudinal 6. Sur le coté contraint, les segments longitudinaux 16, 18 se rapprochent de telle manière que l'espace entre les rainures 24, 26 se rétrécit, alors que sur le coté sous tension, il se produit une extension. Dans l'assemblage selon la figure 3 de la transmission de forces pour hélicoptère on a préférentiellement introduit une certaine prétension dans le second segment longitudinal 6, de sorte que ce dernier puisse se dilater axialement au-delà de sa position de base pour suivre le mouvement de vacillement de l'extrémité libre du mât de rotor 22 et de ce fait du roulement à rouleaux supérieur 22. Ensuite la bague intérieure du roulement à rouleaux supérieur 32 est maintenue en appui et précontrainte, même pour une déformation de flexion importante du mât de rotor 22, entre la bague d'appui intérieure 10 du tube distanceur 2 et les épaulements d'appui 34 latéraux du mât de rotor.5 Références 2 tube distanceur 4 premier segment longitudinal 6 second segment longitudinal 8 protubérance bague d'appui intérieure 12 raînure 14 evidement 16 segment annulaire extérieur 10 18 surface annulaire intérieure 20 élément de liaison annulaire 22 mât de rotor 24 raînure radiale interne 26 rainure radiale externe 28 pied 30 Filetage intérieur 31 passage pour matériau de lubrification 32 roulement à rouleaux supérieur 33 douille de distanceur 34 épaulement d'appui 35 couronne de palier 36 châssis 38 roulement à rouleaux inférieur 38.1 roulement à billes rainuré 38.2 roulement à rouleaux cylindriques 40 douille de sécurité 42 filetage extérieur 44 écrou de mât 46 col annualire 48 surface annulaire 50 évidement L axe longitudinal central

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif de transmission de forces pour un hélicoptère comportant un mât de rotor (22) monté en rotation au moyen de roulements à rouleaux (38; 32) respectivement supérieur et inférieur, caractérisé en ce qu'il comporte un tube distanceur (2) disposé entre les roulements à rouleaux (38; 32) respectivement supérieur et inférieur, ce tube comprenant un premier segment longitudinal (4) et un second segment longitudinal (6), le second segment longitudinal (6) ayant une élasticité de flexion supérieure à celle du premier segment longitudinal (4).
2. 2. Dispositif de transmission de forces selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second segment longitudinal (6) présente une compressibilité axiale supérieure à celle du premier segment longitudinal (4).
3. 3. Dispositif de transmission de forces selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le second segment longitudinal (6) sert d'appui au roulemment à rouleaux supérieur (32).
4. 4. Dispositif de transmission de forces selon l'une des revendications préécdentes, caractérisé en ce que, entre le second segment lomgitudinal (6) et le roulement à rouleaux supérieur (32) sont montés des pièces profilées (8) agencées pour assurer le maintien fixe en rotation du tube distanceur (2) en appui contre le roulement à rouleaux supérieur (32).
5. 5. Dispositif de transmission de force selon l'une des revendications préécdentes, caractérisé en ce que le second segment lomgitudinal (6) présente un profil de section transversale en forme de méandres (16, 18, 20, 24, 26).
6. 6. Dispositif de transmission de force selon la revendication 5, caractérisé en ce que le profil de section transversale en forme de méandres comporte des segments annulaires (16 ; 18) intérieurs et extérieurs reliés entre eux au moyen d'un segment de liaison radial (20).
7. 7. Dispositif de transmission de force selon la revendication 6, caractérisé en ce que le sgment annulaire intérieur (18) un diamètre intérieur qui est adapté au diamètre extérieurdu mât de rotor (22).
8. 8. Dispositif de transmission de force selon la revendication 6 ou la revendication 7, caractérisé en ce que l'un des segmets annulaires intérieur (18) sert d'appui au roulement à rouleaux supérieur (32)
9. 9. Hélicoptèrecomportant un enetraînement et un mât de rotor qui est disposé entre l'entraînement et les pales de rotor et qui est monté en rotation entre des roulements à rouleaux (38, 32) respectivemnt inférieur et supérieur, caractéàrisé en ce qu'il comporte un tube distanceur (2) disposé entre les roulements à rouleaux (38; 32) respectivement supérieur et inférieur, ce tube comprenant un premier segment longitudinal (4) et un second segment longitudinal (6), le second segment longitudinal (6) ayant une élasticité de flexion supérieure à celle du premier segment longitudinal (4).
10. 10. Hélicoptère selon la revendication 9, caractérisé en ce que le tuibe distanceur (2) est réalisé selon les caractéristiques d'au moins une des revendications 2 à 8.