Brevet FR2516187A1 — publié le 19830513

La présente invention concerne des accouplements entre arbres tournants et, plus particulièrement, des per- fectionnements aux accouplements élastiques entre arbres, qui permettent la poursuite de l'entraînement des arbres en cas de défaillance de l'accouplement élastique les reliant. On utilise des accouplements élastiques dans des applications mécaniques o l'on doit accoupler deux arbres, qui ne sont pas continuellement coaxiaux de façon précise. L'un des principaux cas de cette nature est celui o l'on est en présence de vibrations importantes, par exemple, dans des véhicules et plus particulièrement dans des avions. Dans les avions, non seulement, les contraintes dues aux vibrations sont particulièrement importantes, mais encore tous les éléments de l'arbre et de l'accouple- ment doivent être extrêmement légers tout en étant capables de supporter des charges très élevées et cela avec une très bonne fiabilité L'un des accouplements élastiques utilisés dans un avion est "l'accouplement Bendix" fabri- qué par la société dite Bendix Corporation, dont un exem- ple est illustré dans les figures et qui est vendu et dis- tribué par cette société sous les modèles N O 19 E 111-l et 19 E 149. Dans le cas o un accouplement élastique sert à 2. accoupler deux arbres du train moteur d'un hélicoptère, il est extrêmement important que'l'accoupl Oeent soit parti- culièrement fiable dans un environnement très hostile. Lorsque l'accouplement élastique est incorporé à l'arbre qui entraîne le rotor de queue d'un hélicoptère-, il est important que l'énergie soit fournie au rotor à tout moment sans aucune interruption L'absence de fourniture d'éner- gie au rotor de queue peut avoir des conséquences graves à cause de la perte inattendue de contr 8 le. Par conséquent, ce dont on dôit disposer est un moyen léger et extrêmement fiable qui permette d'améliorer un accouplement élastique utilisé entre deux arbres, grâ- ce auquel l'arbre sera entraîné ou engagé avec sécurité même en cas de défaillance de l'accouplement. La présente invention concerne un perfectionne- ment apporté à un accouplement élastique comportant un pre- mier élément accouplé à un premier arbre et un second élé- ment accouplé à un second arbre Les premier et second éléments sont accouplés-par une partie flexible de l'ac- couplement Le perfectionnement comprend un moyen de bou- chon venant s'accoupler au premier arbre et un moyen d'em- base venant s'accoupler au second arbre Le moyen de bou- chon est disposé et conçu de façon à être apparié avec jeu au moyen d'embase lorsqu'on se trouve dans une première si- tuation, c'est-à-dire lorsque l'accouplement élastique n'est pas défaillant, puis à s'engager avec sûreté dans le moyen d'embase lorsqu'on se trouve dans une seconde situa- tion, c'est-à-dire lorsque l'accouplement élastique est défaillant Grâce au perfectionnement de la présente inven- tion en cas de défaillance de l'accouplement élastique,le moyen de bouchon et le moyen d'embase sont engagés l'un dans l'autre avec sécurité d'une façon telle que les premier et second arbres poursuivent leur entraînement sans inter- ruption. La présente invention peut également se caracté- riser comme un perfectionnement à un procédé d'entraîne- ment de deux arbres reliés par un accouplement élastique. 3. Ce perfectionnement comprend les étapes d'entraînement des arbres par l'intermédiaire de l'accouplement élastique tant que celui-ci n'est pas défaillant Lorsque l'accouple- ment est défaillant, les arbres sont entraînés grâce à l'engagement du moyen de bouchon qui est accouplé à l'un des arbres, dans un myen d'embase qui est accouplé à l'au- tre arbre Les moyens de bouchon et d'embase sont engagés l'un dans l'autre à la suite de la défaillance de l'accou- plement élastique Là encore, grâce au perfectionnement du procédé,des arbres accouplés de manière élastique poursui- vront leur entraînement sans interruption même en cas de défaillance de l'accouplement élastique les reliant. La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en liaison avec les dessins ci-joints o les mêmes références représentent des élé- ments identiques; et dans lesquels: La figure 1 est une vue schématique d'un hélicop- tère représentant l'environnement dans lequel un accouple- ment élastique peut être utilisé pour fournir de l'énergie à un rotor de queue; La figure 2 est une vue en coupe de l'accouple- ment représentant l'insertion des moyens de bouchon et d'embase à l'intérieur de l'accouplement élastique; La figure 3 est une vue en bout de la coupe re- présentée en figure 2; La figure 4 est une vue en bout de la figure 3 après défaillance de l'accouplement, représentant l'engage- ment de la combinaison fiable bouchon-embase; La figure 5 est une vue en coupe de l'accouple- ment élastique perfectionné, prise le long de la ligne 5-5 de la figure 3; et La figure 6 est une vue en crevé, en perspective, des moyens d'embase et de bouchon, représentant leur for- me et leurs positions relatives. La présente invention concerne un perfectionne- ment à un accouplement élastique d'un type utilisé typique-: ment dans un avion et, plus particulièrement, dans un avion à rotor, o la fourniture d'énergie àaun rotor de queue 4. peut se poursuivre sans interruption dans le cas o l'ac- couplement élastique, reliant les segments d'arbres du train moteur, est totalement défaillant La défaillance de l'accouplement provoque l'engagement du moyen fiable situé à l'intérieur de l'accouplement de sorte que la fourniture d'énergie peut se poursuivre sans interruption. La figure 1 représente un environnement dans le- quel on peut utiliser un accouplement perfectionné de la présente invention Un hélicoptère 10 est représenté dans ses grandes lignes par des traits en pointillé, et com- prend unnoteur 12 accouplé à une transmission 14, laquelle est à son tour accouplée à un moyeu 16 de rotor et à des pales 18 La transmission 14 comprend également un arbre d'entraînement 20 qui est accouplé à un arbre d'entraîne- ment 22 de rotor, lequel est accouplé en dernier lieu à des pales 24 de rotor de queue Les arbres 20 et 22 sont accouplés l'un à l'autre par un accouplement élastique 26. Bien que l'accouplement 26 soit représenté dans le systè- me de transmission peroettant l'entraînement du rotor de queue, on comprendra que des accouplements élastiques sont utilisés dans de nombreux endroits de l'hélicoptère 10 là o il y a lieu de relier deux segments d'arbre. La figure 2 est une vue en coupe de la partie du train moteur représentée par la référence 28 en figure 1. L'arbre 20 est accouplé, par l'intermédiaire de l'accouple- ment élastique 26, à l'arbre 22 L'accouplement élastique 26 est bien connu dans l'art et est vendu par la société dite Bendix Corporation sous divers modèles. L'accouplement élastique 26 est particulière- ment caractérisé par le fait qu'il comprend un premier élé- ment 30 et un second élément 32 Le premier élément 30 est relié avec sécurité à l'arbre 20 par un myen classique, en particulier dans un mode de réalisation de l'art antérieur, par un boulon dont la tête est en contact avec l'élément 30 et dont le corps fileté est vissé dans un trou corres- pondant fileté dans l'extrémité 36 de l'arbre 20 Le moyen d'accouplement à l'arbre 20 du premier élément 30 de la 5. présente invention est décrit ci-après Le second élément 32 est fixé à l'arbre 22 par un moyen classique et est le mieux représenté en figure 3, ce moyen étant constitue de trois boulons 38 boulonnés dans un flasque 40 de l'extré- mité 42 de l'arbre 22 Dans le mode de réalisation parti- culier représenté, le second élément 32 comporte une par- tie de raccordement 44 en forme de triangle que l'on voit le mieux dans les figures 3 et 4. Les éléments 30 et 32 sont accouplés élastique- ment l'un à l'autre par une membrane circulaire 46 repré- sentée en figure 2 comme étant constituée de deux parties circulaires en acier de faible épaisseur 48 et 50 respec- tivement accouplées, à leur diamètre intérieur, aux élé- ments 30 et 32, et accouplées l'une à l'autre, à leur bord circonférentiel, par un assemblage 52 Ainsi, l'arbre 20 entraîne l'arbre 22 par l'intermédiaire de la membrane 46, laquelle autorise un grand degré de liberté, s'agissant des vibrations,entre les arbres 20 et 22 grâce à l'élas- ticité des plaques 48 et 50 Bien que la présente inven- tion ait été décrite en liaison avec un type spécifique d'accouplement élastique, on comprendra qu'elle n'est pas limitée à ce type et peut être utilisée dans le but d'amé- liorer les autres types d'accouplements équivalents en y apportant certaines modifications qui apparaîtront à l'hom- me de l'art. Selon le perfectionnement de la présente inven- tion, l'élément 30 est accouplé avec sécurité à l'arbre 20 par un boulon 54,vissé de la manière classique dans un trou 34 de l'arbre 20, la tête 56 du boulon ayant une forme nouvelle La tête 56 comprend une partie de serrage 58 de forme hexagonale et une partie d'entraînement 60 à épaule- ment Cette combinaison d'éléments constitue un moyen de bouchon qui permet d'accoupler de manière sûre le premier élément 30 à l'arbre 20 Comme on le verra, ce moyen de bouchon a une disposition et une forme qui lui permettent de s'engager dans un myen d'embase dans le cas o l'accou- plement élastique 26 est défaillant. 6. Le moyen d'embase est constitué d'un élément rap- porté 62 comportant une partie à flasque 64 et une partie d'embase 66 proprement dite La partie à flasque 64 est circulaire et dans sa partie circonférentielle sont usinés plusieurs trous 68 destinés à recevoir les boulons 38 Les boulons 38 sont boulonnés dans les trous 68, comme on peut le voir en figure 2; il en résulte que le moyen d'em- base, le second élément 32 et l'arbre 22 constituent une combinaison accouplée rigidement. Comme on peut le mieux le voir dans les figures 3 et 4, la partie d'embase 66 est spécialement prévue pour que la partie à épaulement 60 du moyen de bouchon s'insè- re en son intérieur avec un jeu suffisant pour permettre l'exercice des vibrations que l'on peut normalement atten- dre entre les arbres 20 et 22 Cependant, comme cela est plus particulièrement représenté en figure 4, en cas de défaillance de l'accouplement élastique 26, la partie à épaulement 60 est entraînée contre la partie d'embase 66 de sorte que sa surface 70 bute contre la surface 72 de la partie 66 Les surfaces 70 et 72 sont usinées de façon à former une surface plate telle que, lorsque la partie à épaulement 60 est entraînée contre la partie d'embase 66, un contact entre deux surfaces plates se trouve établi. Ainsi, l'engagement entre le moyen de bouchon et le moyen d'embase est solide et sûr Il n'y a aucun cognement de bord, comme cela se produirait si une tête hexagonale tour- nait à l'intérieur d'une embase hexagonale La résistance à la torsion de l'engagement entre le moyen de bouchon et le moyen d'embase est si élevée que toutes les autres par- ties de la transmission seront vraisemblablement défail- lantes avant qu'il n'y ait cisaillement du moyen de bouchon ou du moyen d'embase. La tête hexagonale 58 ne vient en aucune maniè- re en contact avec un moyen d'embase et sert seulement au serrage du boulon 54 dans le trou 34 La tête hexagonale 58 est évidée ou comporte un diamètre effectif inférieur à celui de la partie à épaulement 60 de façon que l'inser- 7. tion d'un outil dans l'extrémité de l'élément 32 au moment du montage soit facile et commode Comme auparavant, la partie à épaulement 60 sert de tête de boulon pour fixer le premier élément 30 à l'extrémité 36 de l'arbre 20. La figure 5 représente mieux l'agencement et la forme du moyen d'embase et du moyen de bouchon à l'inté- rieur de l'accouplement élastique 26 Cette figure montre clairement que le diamètre intérieur du moyen d'embase n'a pas une forme circulaire mais une forme qui circons- crit étroitement les grandes lignes de la partie à épaule- ment 60 Le jeu est juste suffisant pour lui permettre d'accepter toutes les vibrations éventuelles, comme cela a déjà été indiqué, tout en étant suffisamment petit pour éviter des chocs inacceptables entre la partie à épaulement 60 et la partie d'embase 66 En cas de défaillance de l'accouplement élastique 26,la transmission d'énergie en- tre les arbres 20 et 22 est interrompue pendant une durée insignifiante, c'est-à-dire pendant la durée nécessaire pour que la partie à épaulement 60 vienne en contact avec la partie d'embase 66 Dans la mesure o l'arbre 22 conti- nue à tourner pendant ce laps de temps, la force d'impact entre la partie à épaulement 60 et la partie d'embase 66 est encore réduite De fait, l'interruption de la trans- mission d'énergie entre les arbres 20 et 22 est si faible que,dans la plupart des cas, le pilote de l'engin ignore- ra que l'accouplement 26 est tombé en panne Dans la plu- part des circonstances, l'engagement et le fonctionnement du moyen de bouchon en combinaison avec le moyen d'embase ne seront à l'origine d'aucune différence perceptible dans les performances de l'engin ou dans la production d'un bruit audible Il est tout à fait possible et cela reste dans le cadre de la présente invention d'incorporer à l'accouplement élastique 26 des dispositifs indicateurs de type divers Cependant, le perfectionnement de la présente invention ne nécessite pas la présence d'un tel dispositif pour que son fonctionnement ou son utilisation soit conve- nable. 8. Le degré d'accouplement élastique entre les arbres 20 et 22 est maintenu ou légèrement accru lorsqu'il y a engagement du bouchon et de l'embase du perfectionne- ment de la présente invention Les surfaces 70 et 72 ne sont pas maintenues en contact que par rotation des ar- bres 20 et 22 En d'autres termes,les surfaces ne sont appuyées étroitement l'une contre l'autre que par la for- ce de frottement et la résistance présentée par l'arbre 22 à la rotation de l'arbre 20 Après atterissage de l'ap- pareil, aucune autre force résistante n'est transmise du rotor de queue à l'arbre 22 qui pourrait provoquer un en- gagement étroit entre les surfaces 70 et 72 A ce moment là, il devient évident que le rotor de queue est accou- plé d'une façon beaucoup plus lache à la transmissionqe cela n'était le cas auparavant Le degré de ce jeu est utilisé par le personnel au sol comme mesure fiable du fait que l'accouplement élastique 26 est défaillant et doit être remplacé avant le prochain vol. La figure 6 représente une vue en crevé, en perspective, des caractéristiques essentielles du perfec- tionnement de la présente invention On peut voir que la partie à tête hexagonale 58 s'étend au-delà de la partie d'embase 66 et que la partie à épaulement 60 est disposée à l'intérieur du trou défini par la partie d'embase 66 avec un jeu plus qu'adéquate pour tenir compte des vibra- tions produites par la rotation lors d'un fonctionnement normal La vue en perspective montre aussi schématique- ment la simplicité et la robustesse de la combinaison du bouchon et de l'embase, ces deux caractéristiques permet- tant de conférer une haute fiabilité à la combinaison. La simplicité de la combinaison permet une fabrication économique et un fonctionnement exempt de défauts. Bien que le mode de réalisation représenté soit un dispositif destiné à être monté dans des accouplements élastiques existants, il doit être clair que le principe de base représenté dans le mode de réalisation de l'inven- tion peut être incorporé dans la conception d'origine 9, d'accouplements, de types divers en n'entraînant qu'un surcroît minimum de complexité et de cont Par consé- quent, on comprendra que de nombreuses modifications et altérations peuvent être apportées à la présente inven- tion lorsqu'elle est appliquée à des accouplements d'ori- gine ainsi qu'à une grande variété d'accouplements réadap- tés, sans qu'on s'écarte de l'esprit du domaine de la pré- sente invention Le mode de réalisation venant d'être dé- crit ne l'a été que pour constituer un moyen permettant de clarifier un type d'application de la présente inven- tion et ne doit pas constituer une limitation ou une res- triction de son domaine. REVENDICATIONS 1 Perfectionnement d'un accouplement élas- tique comportant un premier élément relié à un premier ar- bre et un second élément relié à un second arbre, avec une partie élastique reliant les-premier et second arbres, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de bouchon pour accouplement au pre- mier arbre; et un moyen d'embase pour accouplement au second arbre; le moyen de bouchon ayant une disposition et une forme qui lui permettent d'être apparié avec jeu au moyen d'embase dans des premières conditions de marche et à être engagé de façon sûre dans le moyen d'embase dans de secon- des conditions de marche, d'o il résulte que,lorsque l'accouplement élastique est défaillant, on se trouve en présence des se- condes conditions de marche et le moyen de bouchon et le moyen d'embase sont alors engagés avec sécurité l'un dans l'autre de sorte que les premier et second arbres conti- nuent leur action d'entraînement. 2 Perfectionnement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de bouchon comporte une par- tie filetée et une partie de tête, la partie filetée étant vissée dans le premier arbre et le premier élément de l'accouplement élastique étant fixé au premier arbre par la partie de tête,cette partie de tête comportant une par- tie à épaulement et une partie formant tête de boulon. 3 Perfectionnement selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le moyen de bouchon compor- te une partie à épaulement ayant la forme de deux lobes, disposés en opposition, chaque lobe comportant au moins une surface plate. 4 Perfectionnement selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen d'embase définit une ouver- ture ayant une forme se rapprochant de celle de la partie à épaulement et une configuration générale plus grande, de sorte que cette ouverture est à tout endroit à une certai- 251618 ? * 11. ne distance de la partie à épaulement avec un certain jeu lorsque le moyen d'embase et le moyen de bouchon se trou- vent dans les premières conditions de marche. Perfectionnement selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'ouverture définie par le moyen d'embase comporte au moins deux surfaces plates qui sont disposées et ont une forme lui permettant de' venir en contact avec deux surfaces plates correspondantes prévues sur la partie à épaulement du moyen de bouchon. 6 Perfectionnement d'un accouplement élasti- que utilisé dans un aéronef pour accoupler deux arbres, ca- ractérisé en ce qu'il comprend: un bouchon relié au premier arbre; et une embase reliée au second arbre, o le bou- chon s'étend dans l'embase et a une configuration plus pe- tite de sorte qu'il est partout situé à une certaine dis- tance de la surface intérieure de l'embase suivant un cer- tain jeu lorsque les deux arbres sont entraînés par l'ac- couplement élastique, et o le bouchon vient en contact avec l'embase pour qu'il y ait poursuite de l'entraînement des arbres lorsqu'il y a défaillance de l'accouplement élastique, d'o il résulte que la fiabilité de l'accouple- ment élastique peut être sensiblement accrue par l'inclu- sion d'une combinaison fiable permettant d'assurer une transmission continue d'énergie entre les deux arbres. 7 Perfectionnement selon la revendication 6, caractérisé en ce que le bouchon présente deux lobes opposés l'un à l'autre,avec une surface plate sur chaque lobe, et en ce que l'embase définit une ouverture dans laquelle le bouchon s'étend, cette ouverture ayant une configuration se rapprochant de celle du bouchon et de plus grandes di- mensions que le bouchon de façon à créer ledit jeu, l'em- base comportant deux surfaces plates correspondantes qui sont définies sur l'ouverture qui viennent en contact avec les surfaces plates des lobes du bouchon lorsque l'accou- plement élastique est défaillant et que le bouchon est en 12. contact avec l'embase. 8 Perfectionnement selon les revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que l'accouplement élastique est creux, et le bouchon et l'embase sont disposés à l'in- térieur de l'accouplement. 9 Perfectionnement selon les revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que le bouchon est vissé dans le premier arbre et l'embase est boulonnée au second arbre par l'intermédiaire d'une partie à flasque qu'elle compor- te. Procédé perfectionné pour l'entraînement de deux arbres reliés par un accouplement élastique, carac- térisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes l'entraînement des arbres par l'intermédiai- re d'un accouplement élastique tant que celui-ci n'est pas défaillant; l'entraînement des arbres par venue en con- tact d'un moyen de bouchon pour l'accouplement au premier arbre avec un moyen d'embase pour l'accouplement au second arbre, oûL les moyens de bouchon et d'embase sont en con- tact l'un avec l'autre lorsqu'il y a défaillance de l'ac- couplement élastique, à la suite de quoi les deux arbres accouplés de manière élastique poursuivront leur entraînement sans interruption même en cas de défaillance de l'accouplement élastique les reliant. 11 Procédé perfectionné selon la revendica- tion 10,caractérisé en ce que l'étape d'entraînement des arbres par venue en contact d'un moyen de bouchon avec un moyen d'embase est provoquée par la défaillance de l'accou- plement élastique. 12 Procédé perfectionné selon les revendica- tions 10 ou 11, caractérisé en ce que l'étape d'entraîne- ment des arbres par venue en contact du moyen de bouchon avec le moyen d'embase comprend l'étape de rotation du mo- yen de bouchon par rapport au moyen d'embase lorsque l'ac- couplement élastique est défaillant d'une manière telle 251618 ? 13. qu'au moins une première surface plate du moyen de bou- chon vient en contact avec au moins une seconde surface plate du moyen d'embase, d'o il résulte que le contact entre les mo- yens de bouchon et d'embase est réalisé de manière fiable et est capable de supporter des charges importantes. 13 Perfectionnement selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'étape d'entraînement des ar- bres par venue en contact du moyen de bouchon avec le moyen d'embase pour qu'il y ait contact entre les première et seconde surfaces plates est réalisée d'une manière tel- le que les vibrations produites pendant la rotation des arbres restent permises grâce au fait que le moyen de bou- chon est disposé dans le moyen d'embase avec un jeu défini en tout endroit entre le moyen de bouchon et le moyen d'em- base sauf entre les première et seconde surfaces plates. 14 Procédé perfectionné d'entraînement de deux arbres reliés par un accouplement élastique, caracté- risé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: la rotation d'un bouchon à deux lobes relié à un arbre à l'intérieur d'une embase reliée à l'autre ar- bre, l'embase définissant un trou dans lequel est disposé le bouchon, le trou de l'embase ayant une forme se rappro- chant de celle du bouchon à deux lobes et de dimensions su- périeures à celles du bouchon de sorte que le trou d'embase et le bouchon sont partout séparés par un jeu suffisant pour permettre les vibrations des deux arbres, le bouchon tournant à l'intérieur de l'embase lorsque l'accouplement élastique est défaillant, à la suite de quoi l'accouplement entre les arbres peut être assuré de manière fiable. Procédé perfectionné selon la revendica- tion 14,caractérisé en ce que l'étape de rotation du bou- chon est une rotation du bouchon avec l'embase à l'intérieur de l'accouplement élastique, le bouchon et l'embase étant disposés à l'intérieur de l'accouplement élastique, l'ac- couplement élastique étant creux et le bouchon et l'emba- 14. se généralement coaxiaux aux arbres, à la suite de quoi un moyen fiable est obte- nu qui peut être monté facilement sur des accouplements élastiques existants. 16 Procédé perfectionné selon les revendica- tions 14 ou 15, caractérisé en ce que l'étape de rotation du bouchon par rapport à l'embase est une rotation d'une première surface plate en contact avec une seconde surfa- ce plate, de sorte que les première et seconde surfaces sont approximativement parallèles, le bouchon à deux lobes ayant la première surface plate définie sur chaque lobe et l'embase ayant la seconde surface plate définie sur un trou en un endroit opposé à la première surface plate de sorte que l'étape de rotation du bouchon par rapport à l'embase pro- voque la rotation de la première surface plate en contact avec la seconde surface plate de manière à poursuivre l'en- traînement des arbres tout en permettant l'exercice des vibrations.