Brevet FR2222267A1 — publié le 19741018

La présente invention, due aux travaux de Monsieur Pierre Guy TOSI, est relative à un dispositif de commande d'une hélice à pales orientables pour bateau ou autre engin. Elle concerne en particulier les dispositifs du type comprenant un arbre d'entraînement en rotation de l'hélice, un ensemble moteur et réducteur dont l'arbre de sortie est solidaire de cet arbre et une tige d'orientation des pales de l'hélice,. mobile en translation par rapport à ce même arbre et solidaire du piston d'un vérin dont le corps est lui-même solidaire de l'arbre et qui est relié à un circuit de fluide comportant un joint tournant. La tige d'orientation est de préférence logée dans un alésage axial de l'arbre d'entraînement de l'hélice. La commande en translation de cette tige est différente suivant que le réducteur d'entraînement en rotation ie l'hélice est à arbres d'entrée et de sortie coaxiaux ou décalés. Or, dans le cas de l'utilisation d'un réducteur à arbres coaxiaux, les dispositifs connus comportent un joint tournant situé sur l'arbre d'entraînement de l'hélice, entre le réducteur et l'he- lice. Ce mode de conception présente le grave inconvénient que la réalisation du joint tournant sur un arbre qui est de grand diamètre est difficile, encombrante et onéreuse et que les fuites d'un tel joint tournant sont inévitables et difficiles à maintenir dans des limites connues et stables. Par ailleurs, dans le cas de l'utilisation d'un réducteur à arbres décalés, les dispositifs connus comportent un joint tournant qui est disposé à l'extrémité de l'arbre de sortie du réducteur opposée à l'hélice et est donc de petit diamètre, mais qui est à deux passages. Le vérin est relié au joint tournant par deux conduits,d'alimentation et de retour, qui sont généralement ménagés de façon coaxiale sur la longueùr souvent importante de l'arbre de sortie du réducteur,ce qui rend leur réalisation difficile et onéreuse. C'est pourquoi l'invention a pour but de remédier aussi bien aux premiers qu'aux seconds de ces inconvénients et, à cet effet, elle a pour objet un dispositif du type précité, caractérisé en ce que le carter du réducteur sert de réservoir pour le fluide d'actionnement du vérin et en ce que le circuit de fluide comprend une pompe dont l'admission est reliée au carter du réducteur, un joint tournant à passage uniqùe qui est disposé à l'extrémité de l'arbre de sortie du réducteur opposée à l'hélice et dont le passage est relié d'une part au refoulement de la pompe et d'autre part à un conduit d'alimentation ménagé dans l'arbre de sortie et un distributeur qui relie les deux chambres du vérin l'une au conduit d'alimentation et l'autre à un conduit de retour qui est relié au carter du réducteur. I1 est ainsi tout d'abord possible d'utiliser dans un tel dispositif un réducteur à axes cOaxiaux1 car le joint tournant, n'étant qu'à un seul circuit, est de faibles dimensions et peut ainsi être disposé à l'extrémité de l'arbre de sortie à l'intérieur du carter du réducteur. Par ailleurs, il est également possible d'utiliser un réducteur à axes décalés, le joint tournant n'étant qu'à un seul circuit et le retour du fluide se faisant directement dans le carter du réducteur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et en regard du dessin annexé sur lequel: la Fig. 1 est une vue schématique et en coupe d'un dispositif de commande conforme à l'invention comprenant un réducteur à arbres d'entrée et de sortie coaxiaux; la Fig. 2 est une vue analogue d'un dispositif de commande également conforme à l'invention, mais comprenant un réducteur à arbres décalés. Le dispositif représenté par la Fig. 1 permet la commande de l'orientation des pales d'une hélice H pendant la rotation de cette hélice. Celle-ci est montée sur un moyeu 1 solidaire en rotation d'un arbre creux 2 d'axe X-X. Les pales de l'hélice tournent grâce à des tourillons radiaux 3 sur ce moyeu 1. Chaque tourillon porte en saillie un téton 4 excentré et engagé dans une rainure arquée 5 ménagée dans une tête de manoeuvre 6. Cette tête 6 est solidaire de l'extrémité d'une tige d'orientation 7 d'axe X-X qui est mobile axialement dans un alésage de l'arbre creux 2 dont elle est solidaire en rotation. Un mouvement de translation de la tige d'orientation 7 transmet aux pales de l'hélice un couple de rotation autour des tourillons 3 du fait de la coopération des rainures 5 et des tétons 4. Le mécanisme d'entraînement en rotation de l'hélice comporte un moteur 9 entrainant un arbre 10 d'axe X-X qui est l'arbre d'entrée drun réducteur R à carter Il qui comprend en outre un arbre intermédiaire 12, d'axe Y-Y parallèle à l'axe X-X et un arbre de sortie 13 d'axe X-X. La réduction de vitesse de cet arbre de sortie 13 par rapport à la vitesse de l'arbre d'entrée est obtenue par deux couples d'engrenages 14-15 et 16-17, l'engrenage 14 étant solidaire de l'arbre d'entrée 10, les engrenages 15 et 16 de l'arbre intermédiaire 12 et l'engrenage 17 de l'arbre de sortie 13. Cet arbre de sortie 13 traverse la paroi du carter 11 et est prolongé par un cylindre 18 formant corps de vérin qui est luimême solidaire de l'arbre creux 2. Une réserve de fluide F est contenue dans le fond du carter 11 du réducteur. Le dispositif de commande de la tige 7 d'orientation des pales comprend un piston 19 situé dans le cylindre 18 et solidaire de la tige 7 d'orientation des pales de l'hélice. Le circuit d'alimentation en fluide de commande du vérin 18-19 comporte une pompe 20 de reprise du fluide dont l'admission est reliée au fond du carter 11 du réducteur et le refoulement relié par un conduit 21 à un joint tournant 22 à un seul passage disposé à l'extremité de l'arbre 13 à l'intérieur du carter 11. Le passage de ce joint tournant est relié à la voie 25 d'un électro-distributeur 23 à quatre voies 24-25-26-27 et à trois positions (jonction parallèle, jonction croisée et coupure double) par un conduit 28 percé dans l'arbre de sortie 13.Les voies 26 et 27 de l'electro-distributeur sont en communication respectivement avec les chambres 18a et 18b délimitées par le piston 19 dans le cylindre 18. La voie 24 communique avec un conduit 29 percé dans l'arbre de sortie 13 et débouchant radialement hors de l'arbre 13 à l'intérieur du carter 11. L'électro-distributeur 23 est solidaire en rotation du cylindre 18 et de l'arbre 13. L'alimentation des deux bobines de l'elec- tro-distributeur est réalisée à l'aide de trois collecteurs 30 tournant avec l'arbre 13 et l'éîectro-distributeur 23. Le fonctionnement du dispositif ainsi décrit est le suivant: L'hélice H est entraînée en rotation par le moteur 9, les couples d'engrenages 14-15 et 16-17, l'arbre 13., le cylindre 18, l'arbre creux 2 et le moyeu 1. Lors de sa rotation, l'arbre 13 entraîne en rotationle cylindre 18, le piston 19, la tige 7, l'electro-distributeur 23 et les collecteurs 30. L'orientation des pales de l'hélice est commandée par la position du piston 19 dans le cylindre 18. Ledéplacement de celui-ci peut être obtenu par arrivée de fluide sous pression dans l'une des chambres 18a ou 18b du cylindre 18. Le fluide de commande est pris par la pompe 20 dans le fond du carter 11 du réducteur, puis est envoyé par le conduit 21 au joint tournant 22 à un seul circuit, puis par le conduit 28 à la voie 25 de l'électro-distri- buteur 23 qui, suivant l'orientation désirée des pales, et par conséquent la position désirée du piston 19 dans le cylindre 18, la met en communication avec l'une 18a ou 18b des chambres du b a cylindre 18 par la voie 26 ou 27, l'autre chambre 18b ou 18 étant alors en communication par l'autre voie 27 ou 26 avec le conduit 24 qui permet au fluide de cette chambre 18b ou 18a d'être rejeté dans le carter 11 du réducteur. Le maintien en position de la tige 7 est obtenu par maintien du piston 19 dans une position donnée: dans ce cas, aucune des deux bobines de l'électro-distributeur n'est mise sous tension et les voies 26-27 ne sont plus en communication avec les conduits 24 d'alimentation et 25 de retour du fluide; la pression du fluide est ainsi conservée de part et d'autre du piston 19 qui est ainsi maintenu dans la position désirée. I1 est ainsi possible d'utiliser un réducteur à arbres d'entrée et de sortie coaxiaux tout en conservant un encombrement réduit, car un joint tournant à un seul conduit est de dimensions réduites et peut ainsi être placé à l'extrémité de l'arbre de sortie à l'intérieur du carter du réducteur. De plus, ce type de joint tournant, placé à l'extrémité de l'arbre en raison de sa faible dimension, peut être soumis à une forte pression sans provoquer de fuites importantes. Enfin, la réalisation d'un seul conduit 28 de grande longueur dans l'arbre de sortie 13 est pus facile que la réalisation de deux conduits coaxiaux de grande longueur réalisés dans les dispositifs connus. Le dispositif de la Fig. 2 est analogue à celui de la Fig. 1 a aux seules différences près que le réducteur Ra est à axes décalés, le moteur 9a étant disposé suivant l'axe Y-Y et le réducteur ne 14a17 a comportant qu'un seul couple d'engrenages 14a-17a, et que la secon- de extrémité de l'arbre de sortie 13a fait également saillie hors 11a de a du carter lla de sorte que le joint tournant 22a se trouve à l'extérieur de ce carter. Le fonctionnement en est identique. I1 est ainsi possible d'utiliser un réducteur à arbres décalés avec un joint tournant moins coûteux puisque n'étant qu'à un seul conduit,ce qui permet en outre une diminution des fuites de fluide qui se produisent habituellement sur les dispositifs connus à joint tournant à deux conduits coaxiaux. - REVENDICATIONS 1.- Dispositif de commande d'une hélice à pales orientables, du type comprenant un arbre d'entraînement en rotation de l'héli- ce, un ensemble moteur et réducteur dont l'arbre de sortie est solidaire de cet arbre et une tige d'orientation des pales de l'hélice mobile en translation par rapport à ce même arbre et solidaire du piston d'un Vérin dont le corps est lui-même solidaire de l'arbre et qui est relié à un circuit de fluide comportant un joint a tournant, caractérisé en ce que le carter (11, lla) du réducteur (R, Ra) sert de réservoir pour le fluide d'actionnement du vérin (18-19, 18a-19a)-et en ce que le circuit de fluide comprend une a pompe (20) dont l'admission est reliée au carter (11-lla) du réduc a teur, un joint tournant (22, 22a) à passage unique qui est disposé à l'extrémité de l'arbre de sortie (13, 13a) du réducteur opposée à l'hélice (H) et dont le passage est relié d'une part au refoulement de la pompe (20) et d'autre part à un conduit d'alimentation (28) ménagé dans l'arbre de sortie (13, 13a) et un distributeur (23) qui relie les deux chambres (18a, 18b) du vérin l'une au conduit d'alimentation (28) et l'autre à un conduit (29) des retour qui est relié au carter (11, lla) du reducteur. 2.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'électro-distributeur (23) est solidaire en rotation de l'arbre de sortie (13, 13a) et est commandé électriquement à l'aide de moyens collecteurs(30) entraînés en rotation par le même arbre de sortie (13, 13a).