Brevet FR2569387A1 — publié le 19860228

La présente invention concerne Jn organe fiexibie de centrage du piateau oscillant d'un hélicoptère autour d' un arbre d'un rotor. La commande du pas des paies d'un rotor principal d'un hélicoptère est habituellement réalisée au moyen d'un plateau oscillant comportant un anneau fixe et un anneau rotatif avec un palier logé entre ceux-ci. L'anneaj rotatif est accoupié aJx "cornes" de régiage du pas prévues sur ies pales du rotor. L'anneau fixe est accoJpié à des actionneurs qui répondent à des commandes d'entrée provenant du pilote ou d'un système de commande automatique du vol. La commande coiiective du pas des pales est réalisée en déplaçant en translation le plateau oscillant vers le haut et vers le bas par rapport à l'arbre du rotor, tandis que la commande cy- clique est obtenue en faisant basculer le plateau oscillant par rapport à cet arbre. A cet effet, l'anneau fixe est centré sur l'arbre du rotor au moyen d'un joint sphérique qui permet le basculement, et d'un tube vertical qui permet la translation, le joint sphérique et ie tube étant tous les deux coaxiaux avec l'arbre du rotor. Un dispositif de liai- son à compas est relié, à l'une de ses extrémités, à la cellule et, à son autre extrémité, à l'anneau fixe, afin d'empêcher la rotation de celui-ci. Un but de la présente invention est d'assurer le centrage du plateau oscillant sans faire appei au joint sphérique, au tube vertical et au dispositif de liaison à compas, ce qui permet de réduire le coût, le poids, la com- piexité et le jeu entre le rotor et la boite de vitesses. Suivant l'invention l'anneau fixe du piateau oscil- iant est centré et supporté autour de l'arbre du rotor au moyen d'un organe flexible de centraqe du plateau oscililant. Cet organe est sembiabie à une roue à rayons reliée, par sa bordure, à l'anneau fixe du plateau oscillant et, par son moyeu, à la boîte de vitesses. Les rayons fiexibies qui peuvent fléchir et se tordre, permettent ia translation et le bascuiement du plateau oscillant. Cependant, la transla- tion de ce piateau oscillant exige égaiement que les rayons à la fois s'aiiongent et s'incurvent, aux points de liaison avec le plateau osciiant. Par conséquent, un palier en élastomère, comportant un tampon de cisaillement pour per- mettre l'allongement et un élément cylindrique pour permet- tre le cambrage, est prévu aux extrémités externes des rayons. On décrira ci-après, è titre d'exempies non limita- tifs, diverses formes d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel: La figure 1 est une vue en élévation schématique d'une commande de plateau oscillant, suivant la technique antérieure. La figure 2 est une vue en élévation schématique montrant l'organe flexible de centrage du plateau oscillant suivant l'invention. La figure 3 est une vue en pian de l'organe flexible de centrage représenté sur la figure 2. La figure 3a est une vue en plan d'une variante d'exécution de l'organe flexible de centrage du plateau osciliant suivant l'invention. La figure 4 est une vue en plan d'une autre variante d'exécution de l'organe flexible de centrage du plateau oscillant suivant l'invention. La figure 5 est un schéma illustrant la nécessité pour les rayons de l'organe flexible de centrage du plateau oscillant de s'allonger et de se cambrer. La figure 6 est une vue en perspective-du palier en élastomère qui permet aux rayons de l'organe flexible de centrage du plateau oscillant de s'allonger et de se cam- brer. La figure 7 est une vue en bout d'une variante d'ex- écution du palier en élastomère représenté sur la fig. 6. La figure 8 est un schéma d'une variante d'exécution de l'invention. Suivant la technique antérieure, ainsi qu'il est représenté sur la figure 1, un plateau oscillant 10 comporte un anneau interne 12 maintenu fixe par rapport à une boite de vitesses 13, par l'intermédiaire d'une liaison à compas 14, et un anneau externe 16 qui est entraîné en rotation conjointemamnt avec Jn arbre de rotor]7, par Jne liaison compas 18. L'anneau externe 16 tourne sjr i'annea-J interne 12 foimant pivot. Cet anneau interne 12 répond, par i'inter- médiaire d'organes de liaison et d'actionneurs 20, à des commandes d'entrée provenant dJ pilote ou d'un système auto- matiqje. L'anneaJ externe 16 est relié, par l'intermédiaire de d'organes de liaison 22, aux "cornes" de régiage du pas des pales individuelles afin de déplacer les surfaces aéro- d>namiqJes de ces pales en réponse aux commandes d'entrée. Un bras rigide 24 est fixé, à son extrémité externe, à l'anneau interne 12 et, à son extrémité interne, à un joint sphérique 26 qui peut coulisser librement sur un tube vertical 28 entourant l'arbre du rotor 17. Ceci permet au plateau oscillant 10 de se dépiacer en translation vers le hait et vers le bas et de bascuier par rapport à l'arbre du rotor 17, respectivement pour la commande collective et poJr la commande cyciique, tout en restant centré sur cet arbre. Suivant i'invention, comme il est représenté sur la figure 2, il n'est plus nécessaire d'utiliser les compas fixes 14, le joint sphérique 26, ou le tube vertical 28. Au contraire, un organe flexible 30 de centrage du plateau os.ciliant maintient l'anneau interne 12 fixe, à l'encontre de toute rotation, tout en permettant un mouvement de trans- lation et de bascuiement de cet anneau. Comme on peut mieux le voir sur la vue en plan de la figure 3, l'organe de centrage 30 comporte un moyeu interne 32 qui est fixé, par l'intermédiaire d'organes de fixation appropriés 34, à ia botte de vitesses 13. A partir du moyeu 32 s'étendent radia- lement des rayons plats 36 qui sont fixés à l'anneaJ inté- rieur 12 soit directement, soit au moyen d'une bordure in- termédiaire 38. Une caractéristique essentielle des rayons 36 est qu'ils sont flexibies suivant un mode de flexion à plat permettant la translation du plateau oscillant. A cet effet, ii convient que les rayons 36 soient aussi longs que pos- sible. Par conséquent, sur la figure 3a est représentée une variante d'exécution de l'organe de centrage 30a dans la- qJeiie ies rayons 36a sont tangents au mo)eJ 30a et se dé- rouient en spiraie en direction de la bordjre périphérique 38a, ce qui permet d'obtenir, dans le même espace, des rayons plus longs et donc plus flexibles. Lorsque le plateau oscillant bascuie, les rayons 36 (figJre 2) sont soumis à des moments de flexion et de tor- sion. Par conséquent, ils doivent être souples en torsion dans le sens de la longueur et également flexibles dans le mode de flexion à plat. On considérera le cas de quatre rayons 40-43 illustrés sur la figure 4. Lorsque le plateau osciliant bascuie autour d'un axe imaginaire 44 de telle façon que le rayon 40 soit fléchi en direction de la feuille du dessin tandis que le rayon opposé 42 est fléchi en s'é- ioignant de cette feuille, les deux autres rayons 41 et 43 s'étendant suivant l'axe 44 sont soumis à une torsion au lieu d'une flexion. Ceci est vrai aussi bien pour trois rayons que pour quatre rayons, ces rayons étant soumis à une torsion et une flexion en réponse à un bascJiement du pla- teauJ oscilliant. En se référant au schéma de la figure 5, on considè- rera l'effet sur un rayon 46 lorsque le plateau oscillant s'écarte d'une position neutre. Puisque l'extrémité du rayon 46 reliée au moyeu est fixe par rapport au plateau oscil- lant, elle doit fléchir ainsi qu'il est repéésenté par les lignes en tirets afin de permettre une translation positive ou négative du plateau oscillant. Puisque ce plateau oscil- lant 10 demeure centré pendant le mouvement de translation et qu'il ne suit pas un trajet courbe, ia translation dJ piateau oscillant exige qu'à la fois le rayon 46 s'allonge et qu'il s'incurve ou modifie son angle par rapport au pla- teau oscillant, au point o il lui est fixé. Ces tendances n'apparaissent pas suivant la technique antérieure (figure 1) puisque ie tube vertical 28 permet au bras 24 de suivre ia translation du bras osciiiant. Ainsi qu'il est représenté sur la figure 6, un pa- lier 52 est prévu à l'extrémité externe de chaque rayon 54, correspondant aux rayons précités 36, 36a, 40-43 et 46, pour permettre l'ailongement et le cambrage prdcités qui doivent accompagner ia transiation di piateaJ osciiiant. Un élément de paiier cyiindrique 56 est disposé en travers de l'extrémité externe du rayon 54 pour permettre le cambrage. Un élément tampon de cisailiement 58 est également disposé a i'extrdmité du rayon 54 pour permettre l'allongement. L'élé- ment cylindrique 56 et l'élément tampon de cisaillement 58 sont tous ies deux des paliers en élastomère comportant des couches d'élastomère 60 et des armatures 62 entre eiles. Le nombre des couches d'élastomère n'est pas iimité à deux et ce nombre pourrait être supérieur à deux ou même réduit à une seuie couche et dans ce dernier cas il n'y aurait natu- reiiement pas d'armature intermédiaire. La partie interne ou "cage" de l'élément cylindrique 56 est représentée comme étant constituée par une partie moulée du rayon 54 faisant partie intégrante de celui-ci. Ceci est avantageusement réalisé en fabriquant le rayon à partir de matériaux composites teis que celui connu sous le nom de " KEVLAR" ou bien un matériau du type graphite-époxy, qui ont également des caractéristiques structurelles permet- tant une flexion et une torsion souples qui sont exigées pour les rayons 54. La partie ou "cage" externe de l'élément cylindrique 56 comprend deux entretoises 64 dont les faces tournées vers l'élément cylindrique 56 sont concaves. L'au- tre face de chaque entretoise 54 est plane et forme une pièce frontale pour un élément tampon de cisaillement res- pectif 58. L'autre pièce frontale 66 de chaque élément tam- pon de cisaillement 58 est également plane et est dirigée vers la couche d'élastomère 60 et elle est est agencée de manière à pouvoir être fixée de toute manière appropriée, par exemple au moyen de brides 68, à la bordure 38 (figure 3). Les entretoises 64 et les pièces frontales 66 sont avan- tageusement fabriquées en un matériau composite. On comprendra que les éléments tampons de cisail- lement 58 pourraient être situés à l'intérieur de l'élément cylindrique 56 au lieu d'être à l'extérieur comme il est illustré. En outre, l'éléiment tampon de cisaillement 58 ne doit pas être situé nécessairement à l'extrémité externe du rayon 54 mais ii pourrait être placé n'importe o sur la iongueur de celui-ci. Cependant, ies éléments cylindriques 56 sont placés de préférence à l'extrémité externe du rayon 54 o apparaît le cambrage, et ils ne doivent pas être né- cessairement en élastomère mais ils pourraient être consti- tués par une douiiie métallique conventionnelle. Sur la figure 7 est représentée une autre structure de palier 52a vue en bout. Un rayon 54a se termine par une cage interne sphérique pour un paiier 56a qui, non seulement permet ie cambrage, mais encore encaisse la contrainte de torsion exercée sur le rayon 54a par suite du basculement. Des entretoises 64a constituent la cage externe du palier 56a ainsi qu'une pièce frontale du palier amortisseur 62 qui permet l'allongement. Les pièces frontales 66 sont les mêmes que celles représentées sur la figure 6 et l'ensemble pa- lier/rayons est représenté boulonné à l'intérieur de la bordure 38. Il est bien connu que les paiiers en élastomère fonctionnement bien avec une précompression. Par conséquent, les brides 68 sont représentées avec des trous de boulons 69 prévus dans une bride en regard de trous de boulons dans l'autre bride, afin d'indiquer la possibilité de précharger en compression le palier 52 lorsqu'il est monté sur l'anneau fixe. Comme ii a été indiqué précédemment, les rayons pourraient être reliés directement au plateau oscillant, par l'intermédiaire du palier, sans qu'il soit nécessaire de prévoir la bordure. De même, on comprendra qje ies rayons pourraient être fixés directement, à leurs autres extrémi- tés, à la boite de vitesses ou à n'importe quelie autre partie fixe de la cellule, ce qui permet d'éliminer le moyeu. Si le moyeu ou la bordure ou les deux à la fois sont prévus, ceux-ci peuvent être fabriqués en matériau composite et de même former une seule pièce avec les rayons. Une autre variante serait de fournir un organe de centrage fiexible disposé autour du plateau oscillant, au lieu d'être situé à l'intérieur de celui-ci, l'anneau externe du piateau oscil- lant étant alors i'anneau fixe comme il est iilustré sur la figure 8.Ceci permettrait d'utiiiser un plateau osciiiant de très petit diamètre. Là encore, 1es rayons 70 pourraient être utilisés avec ou sans une bordure et un moyeu. Un pa- lier permettant l'allongement et ie cambrage serait ià en- core nécessaire. La raideur du bord et ia raideur en traction et en compression dans le sens de la iongueur (au lieu de la rai- deur en torsion dans le sens de la longueur, comme ii a été discuJtd précédemment) n'ont pas à être commandées pour as- surer le centrage mais elles ne sont pas particuiibrement concernées par l'invention. Dans tous les cas, l'aptitude de l'organe de centrage à empêcher que i'anneau fixe du piateau oscillant ne tourne, n'est pas compromise par l'agencement du palier 52, 52a. REVENDICJTIONS 1.- Un'organe fiexibie de centrage du piateau oscil- iant pour centrer un plateau oscillant d'hélicoptère autour d'un arbre de rotor et pour empêcher que le plateau oscil- iant ne tourne par rapport à la cellule, tout en permettant à ce plateau de se déplacer en translation et de basculer par rapport à l'arbre du rotor, caractérisé en ce qu'il comprend des rayons fiexibles (36,36a,4043,54, 54a), fixés, à i'une de ieurs extrémités, à un élément fixe de la ceiiJie de l'héiicoptère, et un palier (52,52a), disposé à i'autre extrémité de chaque rayon (54,54a) pour relier ie rayon au piateau oscillant, de manière à permettre l'allongement et le cambrage du rayon par rapport au plateau oscillant, en réponse à un mouvement de translation de ce piateau oscii- lant. 2.- Un organe flexible de centrage du plateau oscil- iant suivant la revendication i caractérisé en ce que -le palier (52) comprend un élément tampon de cisaillement (58) pour permettre l'allongement du rayon (54) en réponse au mouvement de translation du plateau oscillant, et un élément cylindrique (56) permettant au rayon de s'incurver par rap- port au plateau oscillant, en réponse au mouvement de trans- lation de celui-ci. 3.- Un organe flexible de centrage du plateau oscii- lant suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le palier (52) comprend un élément tampon de cisaillement (58) en élastomère pour permettre l'allongement du rayon (54) en réponse au mouvement de translation du plateau oscillant, et un éléiment sphérique en élastomère permettant aJ rayon de s'incurver par rapport au plateau osciiiant, en réponse au mouvement de translation de celui-ci et autorisant une tor- sion du rayon en réponse au bascuiement du plateau oscil- lant. 4.- Un organe flexible de centrage du plateau os- ciilant pour centrer l'anneau d'un plateau oscillant d-'héli- coptère aJtour d'un arbre de rotor et pour empêcher que le piateau oscillant ne tourne par rapport à la cellule, tout en permettant à ce piateau de se dépiacer en translation et de bascJier par rapport l'arbre du rotor, caractéris6 en ce qu'ii comprend un moyeJ (34) fixé à une partie fixe de la cellulie, une bordure (38) liée à 'l'anneau fixe (12), des rayons flexibles (36) fixés, à l'une de leurs extrémités, au moyeu (34) et, à leurs autres extrémités, à la bordure (38), un tampon de cisaillement en élastomère interposé le long de la longJeur du rayon afin de permettre l'aliongement de ce rayon en réponse à un mouvement de translation du plateau osciiiant, et un palier cylindrique disposé à l'autre extré- mité de chaque rayon pour relier le rayon à l'anneau fixe (12) de façon à permettre un cambrage de ce rayon dans l'es- pace par rapport au plateau oscillant, en réponse au mouve- ment de translation de celui-ci.