Brevet FR2081933A1 — publié le 19711210

La présente invention a pour objet un dispositif de fixation d'une pale de rotor dans un aéronef à voilure tournante, et plus spécialement un système d'assemblage utilisant des éléments de support élastiques pour la fixation des pales d'un rotor et évitant 5 ainsi l'emploi des paliers usuels à contact métal sur métal. Jusqu'à présent , chaque pale de rotor d'un aéronef à voilure tournante était fixée au moyen d'une attache ou étrier monté sur un support porté par le rotor, par l'intermédiaire de roulements à billes, à aiguilles ou autres. De telles fixations (associées par-10 fois à des dispositifs auxiliaires, par exemple des barres de tension ou de torsion), transmettent les efforts centrifuges engendrés par la rotation des pales, et les efforts de flexion résultant de la réaction de l'air sur lesdites pales. Les efforts subis par les pales et les déplacements de celles-ci étant généralement impor-15 tants, avec les paliers à friction métal sur métal, de multiples incidents d'usure mécanique et de rupture se sont produits. La présente invention concerne un dispositif dans lequel les efforts centrifuges et de flexion subis par une pale d'hélicoptère sont transmis au moyeu du rotor par un système d'assemblage dans \ > 20 lequel les contacts métal sur métal sont supprimés et qui est constitué de manière à utiliser avantageusement des supports élastiques en matériaux élastomères. Ces supports élastiques transmettent les efforts et également permettent des déplacements relatifs nécessaires, par déformations internes de 1'élastomère. 25 Cette invention a donc pour objet une fixation pour pale de rotor d'hélicoptère, qui comporte un support 21 fixé à un moyeu monté sur le rotor et percé de plusieurs évidements de logement •chacun d' un palier de butée radiale,espacés le long de son axe; un étrier fixé à la pale à son extrémité opposée au moyeu; tin palier 30 de butée radiale élastique, monté dans chacun des logements et comportant des couches de forme tronconique, adhérant entre elles et alternativement métalliques et élastiques, qui convergent en direction de la pale; des organes de fixation de la surface externe desdits paliers élastiques- dans chaque logement; et des organes de fi-35 xation de la face interne desdits paliers dans 1'étrier, afin de transmettre les efforts de flexion et les forces centrifuges entre la pale et le support, par l'intermédiaire desdits paliers élastiques. Plus particulièrement, selon l'invention, uur support fixé à un 40 moyeu monté sur le rotor et percé de deux.évidements, espacés 71 08788 2. 2081933 radialement par rapport au moyeu, de logement de deux paliers de butée radiale, espacés suivant l'axe dudit support; un étrier entourant une partie du support et fixé à son extrémité opposée au moyeu à la pale du rotor; dans chacun des évidements, un palier de butée 5 radiale élastique comportant des couches de forme tronconique, adhérant entre elles, alternativement métalliques et élastiques, qui convergent en direction de la pale; des organes de fixation de la surface externe desdits paliers sur les bords de chaque évidement opposés au moyeu; et des organes de fixation de la surface interne 10 desdits paliers audit étrier, pour l'adaptation aux-mouvements de changement de pas de la pale et la transmission des efforts de flexion et des forces centrifuges appliqués à la pale, entre celle-ci et le support par l'intermédiaire desdits paliers élastiques. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaî-15 tront dans la description détaillée qui va suivre, d'un mode de réalisation préféré de l'invention avec référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la Fig. 1 est une vue partielle schématique en perspective d'une fixation sur tin rotor principal; 20 - la Fig. 2 est une vue de dessus de la fixation au rotor principal, pour une pale d'hélicoptère; - la Fig. 3 est une vue de dessus du support comportant un bras et son prolongement, et des paliers élastiques de butée radiale après fixation de la pale, avec indication de la structure géné- 25 raie de chaque élément ; - la Fig. k est une vue en coupe d'un palier de butée radiale élastique et conique; - la Fig. 5 est une vue en coupe, suivant la ligne 5-5 de la Fig. 2, montrant le montage du palier élastique, d'une part sur 30 1'étrier et, d'autre part sur le prolongement du bras; - la Fig. 6 est une vue en coupe, suivant la ligne 6-6 de la Fig. 5, montrant le montage du palier élastique sur 1'étrier. La Fig. 1 représente un mode préféré de réalisation de l'invention, appliquée au montage d'une pale de rotor principal. Sur 35 cette figure, un arbre d'hélicoptère 12 placé dans un moyeu 11 comportant un tourillon 1k, est relié à une pale d'hélicoptère 18 par l'intermédiaire d'une fixation 10 comportant une structure de support 21, un étrier 2k et deux butées radiales coniques 28 et 30 en un matériau élastique. Le support 21 comprend un bras 16 relié au ko tourillon 14 par une pièce centrale 15 et des paliers radiaux 14a. 71 08788 3. 2081933 La pièce centrale 15 est solidaire du bras 16 et comporte des ailettes 15a de support des paliers radiaux dirigées vers le haut et percées de trous dans lesquels passent des boulons 13a. Ces boulons 13a passent également dans des trous de brides de fixation 19 por-5 tées par les paliers 1^a, de telle sorte que ces derniers sont rigidement fixés sur les ailettes 15a par des écrous 13b vissés sur lesdits boulons 13a. Le bras 16 comporte, à son extrémité opposée au moyeu, quatre pattes 16a, deux de chaque côté, chacune percée d'un trou dans le-10 quel passe un boulon 22 de fixation dudit bras 16 à un prolongement 20 (Fig. 2). L'étrier 24 est relié à la pale 18 par un boulon 26 passant dans des trous percés dans les branches 24a d'une chape d'extrémité de 1'étrier, et dans un trou correspondant de la pale 18. Le corps 15 24b de 1'étrier 24 est fixé, par des écrous 47a et des boulons 47 passant dans des trous dudit corps 24b, à des barreaux de support 46 eux-mêmes fixés aux paliers de butée radiale élastiques et coniques 28 et 30 qui mettent en liaison l1étrier 24 avec le prolongement 20, tout en permettant un déplacement longitudinal et tangen-20 tiel limite entre lesdits prolongements 20 et 1'étrier 24. Une buse de réglage de pas 32 est montée sur l1étrier 24, et un étai réglable 34, fixé par des boulons 36, relie la pale 18 à la buse 32« Celle-ci peut supporter un tube de commande 33• La Fig. 2 est une vue de dessus de la fixation élastique du 25 rotor principal. Elle montre le moyeu 11 et le tourillon transversal 14 avec ses paliers radiaux 14a auxquels le bras 16 est fixé par des écrous 13h et des boulons 13&» traversent les ailettes 15a. A l'extrémité extérieure du bras 16 opposée au moyeu, les pattes 16a enserrent des languettes 38 et 40 solidaires du prolonge-30 ment 20. Des boulons 22 relient ce prolongement 20 au bras 16, en passant dans des trous percés dans les pattes l6a et dans les languettes 38 et 40. Le bras 16 et le prolongement 20 comportent des évidements co-axiaux, respectivement 42 et 44 (Fig. 3). L'évidement 42 se trouve 35 entre le bras 16 et le prolongement 20. L'évidement 44 (Fig. 3) est percé dans le prolongement 20. La pale 18 est fixée à 1'étrier 24 par le boulon de fixation 26 et est reliée de manière réglable à la buse 32 par l'étai 34 fixé à la pale 18 et à la buse 32 par des boulons 36. La buse 32 est solidaire de 1'étrier 24. Les paliers de 40 butée radiale coniques et élastiques 28 et 30 (Fig. 3) sont montés 71 08788 u. 2081933 sur les barreaux de support 46, eux-mêmes maintenus dans 1*étrier 24 par les boulons 47. La Fig. 3 met en évidence les liaisons entre les paliers coniques et élastiques 28 et 30 et la structure de support 21 formée 5 par le bras 16 et son prolongement,20. Le moyeu 11 et le tourillon transversal 14. assurent la liaison de l'arbre principal 12 de l'hélicoptère (Fig. 1) et des paliers radiaux 14a grâce auxquels le bras 16 est monté rotatif sur le tourillon 14. Les pattes 16a sont percées de trous dans lesquels passent des boulons 22 assurant la 10 liaison avec les languettes 38 et 40 du prolongement 20, languettes qui sont dirigées vers le moyeu. Ces languettes sont maintenues entre les pattes parallèles 16a portées par chacune des faces du bras 16. Après montage, les pattes l6a dudit bras 16, qui sont orientées vers la pale, et les languettes 38 et 40 du prolongement 20 qui 15 sont dirigées vers le moyeu, délimitent l'évidement 42 dans lequel est monté le palier de butée conique et élastique 28. Le prolongement 20 porte l'évidement 44 dont l'axe est confondu avec celui de l'évidement 42 et passe par le centre du moyeu 11. L'évidement 44 est entièrement creusé dans le prolongement 20. XI 20 constitue un logement pour le second palier de butée radiale conique et élastique 30, Ce palier extérieur 30 est identique au palier intérieur 28. Ils sont tous les deux montés de la même manière, comme on peut le voir sur les Fig. 5 et 6. Le palier 28 (comme le palier 30) est formé (Fig. 4) par une 25 superposition de couches fixées entre elles, des couches métalliques minces en forme de troncs de cône 50 alternant avec des couches minces élastiques de même forme 52, une couche métallique interne plus épaisse 5k et une couche métallique externe, également épaisse," 56. La couche interne 5^ se prolonge au-delà des couches 3Q 50 et 52 par une partie cylindrique 58, qui peut être emmanchée à la presse sur un collet 60 (Fig„ 6) du barreau 46, lequel est percé de trous 62 (Fig. 3) dans lesquels passent les boulons 47 de liaison dudit barreau 46 et du palier 28 avec 1'étrier 24 (Fig. 2). La couche extérieure 56. du palier 28 supporte des chapes 64 et 66, 35 formées chacune de deux pattes parallèles et percées de trous 65 et 67 (Fig. 4). Pour fixer le palier 28 au prolongement 20, la partie interne (vers l'axe du rotor) de ce prolongement est introduite dans les chapes 64 et 66, de façon à amener en alignement les trous 65 et 67 de ces chapes avec des trous (non représentés) du prolonge— ko ment, de telle sorte que des boulons 68 peuvent passer dans les 71 08788 5. 2081933 trous correspondants des chapes et du prolongement. La Fig. 4 est une vue plus détaillée, en coupe, du palier conique élastique 28. (Une coupe du palier 30 serait d'ailleurs identique). La couche métallique conique interne 5k est prolongée par la 5 partie cylindrique 58 de liaison du palier à un support, tel que le barreau 46 de la Fig. 3. Le palier 28 est réalisé par moulage ou collage, de façon que la surface interne 5k adhère à un bloc élastique 29 formé par une alternance de couches tronconiques minces, les unes métalliques 50 et les autres élastiques, en matériau élas-10 tomère par exemple, 52, toutes ces couches adhérant entre elles et à la surface" métallique externe 56 en forme de tronc de cône qui supporte, d'un côté les pattes parallèles 64 et de l'autre côté les pattes parallèles 66 de fixation du palier 28 et du prolongement 20 (Fig. 3). Les pattes 64 et 66 sont respectivement percées de trous 15 65 et 67. Le palier est monté sur la partie interne du prolongement 20, ce dernier pénétrant à la fois entre les pattes 64 et entre les pattes 66, de façon que les trous 65 et 67 soient en alignement avec les trous correspondants du prolongement 20, les boulons 68 (Fig. 3) pouvant ainsi passer dans les trous 65 et 67 pour mettre 20 en liaison le palier 28 avec le prolongement 20. Suivant un mode de réalisation du palier élastique 28, tous les troncs de cône 50 et 52 présentent une épaisseur de 0,75 mm, tandis que les surfaces 5k et 56, respectivement interne et externe, sont en acier et ont une épaisseur de 3»8 mm. Les paliers ainsi 25 réalisés ont environ 15 cm de diamètre à leur grande base, avec une hauteur axiale d'environ 10 cm. La surface tronconique fait ainsi un angle de 30° avec l'axe du palier» La Fig» 5 montre les liaisons entre 1'étrier 24, le palier externe 30 et le prolongement 20. Ce dernier est fixé par des boulons 30 68 et des écrous 68a aux deux paires de pattes 64 et 66 portées par la surface externe 56 du palier. Cette surface 56 est moulée ou collée sur le bloc élastique tronconique 29 représenté sur la Fig.4. Ce bloc est à son tour lié par sa face interne à la surface 5^ qui est montée {Fig. 6) sur le barreau 46, lui-même assemblé à 1'étrier 35 24 par les boulons 47 et les écrous 47a. On voit aussi sur cette Fig. 5 la buse 32, fixée à 1'étrier par une vis 32a. Le palier 28 est monté de la même façon entre lè prolongement 20 et 1'étrier 24. La Fig. 6 montre la fixation du palier 30 sur 1'étrier 24 et représente la surface externe 56 de ce palier qui porte la patte 40 64, percée du trou 65 de passage du boulon 68 (Fig. 5)• La surface 71 08788 6. 2081933 externe 56 est moulée ou collée sur le bloc élastique 29 formé de couches minces tronconiques 50 et 52 alternativement en métal et en élastomère. La face interne du bloc 29 est collée sur la surface métallique interne 5^» qui présente une forme conique sur sa por-5 tion en contact avec le bloc 29, et( se prolonge par une portion cylindrique à partir de la grande base du tronc de cône. La portion cylindrique 58 est emmanchée à force sur un collet cylindrique 60, formé par un prolongement du barreau 46, qui est percé de trous pouvant être mis en alignement avec d'antres trous percés dans l'é-10 trier 24, de telle sorte que le boulon 47 passe dans l'ensemble de ces trous, pour fixer le support 46 à 1'étrier 24, au moyen de l'écrou 47a. Pendant la marche de l'aéronef, l'effort centrifuge sur la pale 18 est supporté par les deux paliers de butée élastiques 28 et 15 30 et les efforts de flexion sur les pales sont transmis au bras par ces mêmes paliers, sous forme d'un couple. Comme tout glissement métal sur métal est supprimé dans la présente invention, l'usure mécanique et les risques de rupture dus aux réactions des pales sont largement réduits. La construction de l'hélicoptère est 20 simplifiée du fait que les paliers élastiques transmettant les poussées radiales suppriment la nécessité de barres de torsion ou de tension, des paliers de friction habituels, des pots à huile ou à graisse et des presse-étoupes. Un grand nombre de pièces de précision à faibles tolérances, nécessaires avec les paliers métalli— 25 ques, sont inutiles avec les paliers en élastomère» Ceux-ci demandent moins d'entretien, suppriment les graissages et élèvent les coefficients de sécurité. Cette dernière est en effet augmentée du fait que, par nature, les paliers ne sont pas sujets à rupture, et que leur" usure est progressive et visible. Les paliers élastiques 30 permettent de commander les périodes propres de vibration des pièces de rotors par réglage de l'élasticité des organes du palier. Bien que l'exemple décrit s'applique au montage d'une pale de rotor principal sur des paliers en un matériau élastomère qui transmettent les divers mouvements et forces nécessaires au fonctionne-35 ment, il est évident que le montage décrit s'applique également aux rotors de queue, dans lesquels les moments de flexion, comme les forces de poussée et les couples de rotation doivent être équilibrés et transmis correctement au moyeu du rotor de queue. XI ressort de la précédente description que le mode de réali-40 sation décrit comme préféré répond aux buts de l'invention puisqu'- 71 08788 7. 2081933 il concerne un dispositif dans lequel les efforts centrifuges et les flexions d'une pale d'hélicoptère sont transmis à un rotor par un système d'assemblage dans lequel les paliers à frottement métal sur métal sont supprimés et qui utilise des paliers en matériau 5 élastique. L'invention a été décrite en référence au mode de réalisation ci-dessus. XI doit cependant être entendu que des modifications constructives peuvent être apportées et que ces modifications entrent dans le cadre de l'invention, tel qu'il est défini par les 10 revendications annexées. 71 08788 8. 2081933 - REVENDICATIONS. - 1 - Fixation pour pale de rotor d'hélicoptère, caractérisée en ce qu'elle comporte un support fixé à un moyeu monté sur le rotor et percé de plusieurs évidements de logement chacun d'un palier 5 de butée radiale, .espacés le long de son axe; un étrier fixé à la pale à son extrémité opposée au moyeu; un palier de butée radiale élastique, monté dans chacun des logements et comportant des couches de forme tronconique, adhérant entre elles et alternativement métalliques et élastiques, qui convergent en direction de la pale; 10 des organes de fixation de la surface externe desdits paliers élastiques dans chaque logement; et des organes de fixation de la face interne desdits paliers dans l'étrier, afin de transmettre les efforts de flexion et les forces centrifuges entre la pale et* le support par l'intermédiaire desdits paliers élastiques. 15 2 - Fixation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le support fixé au moyeu monté sur le rotor comporte deux logements espacés radialement par rapport au moyeu et recevant deux paliers de butée espacés le long de l'axe dudit support. 3 - Fixation pour pale de rotor d'hélicoptère, caractérisée en 20 ce qu'elle comporte : un support fixé à un moyeu monté sur le rotor et percé de deux évidements, espacés radialement par rapport au moyeu, de logements de deux paliers de butée radiale, espacés suivant l'axe dudit support; un étrier entourant une partie du support et fixé à son extrémité opposée au moyeu à la pale du rotor; dans cha-25 cun des évidements un palier de butée radiale élastique comportant des couches de forme tronconique, adhérant entre elles, alternativement' métalliques et élastiques, qui convergent en direction de la pale; des organes de fixation de la surface externe desdits paliers sur les bords de chaque évidement opposés au moyeu; et des organes 30 de fixation de la surface interne desdits paliers audit étrier, pour l'adaptation aux mouvements de pas de la pale et la transmission des efforts de flexion et des forces centrifuges appliqués à la pale, entre celle-ci et le support par l'intermédiaire desdits paliers élastiques. 35 h - Fixation suivant la revendication 3» caractérisée en ce que le support comporte : un bras fixé au moyeu à l'une de ses extrémités et muni à son autre extrémité de deux groupes de pattes dirigés vers l'extérieur et séparés l'un de l'autre; tin prolongement de ce bras comportant deux languettes dirigées vers le moyeu et sé— 40 parées l'une de l'autre par le même écartement que les pattes du 71 08788 9. 2081933 bras délimitant avec ces pattes un premier évidement; des organes de liaison dudit prolongement avec ledit bras et un second évidement percé complètement dans le prolongement et coaxial au premier évidement„ 5 5 - Fixation suivant la revendication 3, caractérisée en ce que l1étrier comporte : deux branches parallèles, formant chapes de maintien de la pale du rotor, emboîtées sur celles-ci et traversées par un organe de fixation de ladite pale à 1'étrier; un corps de section droite en U entourant la partie du support opposée au moyeu 10 et traversé par des organes de fixation de la surface interne desdits paliers élastiques, 6 - Fixation suivant la revendication h, caractérisée en ce que les organes de fixation des surfaces extérieures des paliers élastiques comportent des organes qui délimitent les évidements à 15 l'intérieur du support et sont conformés de façon à maintenir lesdits paliers coniques à l'extrémité desdits évidements opposée au moyeu; deux jeux de deux pattes parallèles portées par la surface externe de chaque palier élastique, les positions des deux jeux étant opposées sur les faces dudit palier, et les pattes de chaque 20 jeu étant séparées de façon à recevoir entre elles une portion du prolongement du bras; et.des organes de fixation desdites pattes au prolongement du bras. - 7 - Fixation suivant la revendication 3, caractérisée en ce que les organes de fixation de la surface interne de chacun des pa- 25 liers élastiques à 1'étrier comportent un barreau de support disposé perpendiculairement à l'axe des paliers élastiques; des organes de fixation dudit barreau de support à 1'étrier; un collet cylindrique d'une seule pièce avec le barreau de support et perpendiculaire à celui-ci et ion prolongement cylindrique de la surface in-30 terne du palier élastique venant s'ajuster sur ledit collet cylindrique . 8 - Fixation suivant la revendication 7, caractérisée en ce que le collet cylindrique et le prolongement cylindrique du palier ont des dimensions telles qu'ils sont ajustés à force.