Brevet FR2607107A1 — publié le 19880527

La présente invention se rapporte à un'rotor d'hé- licoptère. En particulier, la présente invention se rappor- te à un rotor articulé sur lequel chaque pale est reliée au moyeu central du rotor.au moyen d'une chape laquelle est, à son tour, reliée de manière articulée audit moyeu. Sur des rotors articulés du type mentionné ci- dessus, chaque pale oscille, par rapport au moyeu et autour d'un joint d'articulation, à la fois verticalement dans un plan perpendiculaire à celui du moyeu, en raison de la por- tance, et horizontalement dans le plan du moyeu, en raison de l'inertie et de la traînée. Des rotors connus, du type précité, présentent gé- néralement des dispositifs de limitation des oscillations verticales et horizontales, afin de maintenir ces oscilla- tions à l'intérieur d'angles relativement limités, lorsque la vitesse du rotor est inférieure à une vitesse donnée. En particulier, lesdits dispositifs de limitation, appelés encore butéesde battement, sont connus comme compre- nant des bras basculantsmontés sur ladite chape ou sur le- dit moyeu et réalisés de façon à se déplacer, sous l'effet de la force centrifuge, entre une position normale de re- pos, dans laquelle lesdits bras basculantscoopèrent avec des surfaces de contact sur ledit moyeu ou sur ladite chap- pe, pour limiter ladite oscillation, et une position de travail, dans laquelle la pale est libre d'osciller. Un inconvénient principal de rotors articulés com- portant des dispositifs de limitation des oscillations de battement du type précité est que ledit joint articulé re- liant la chape et le moyeu permet à la pale non seulement d'osciller verticalement et horizontalement, mais égale- ment d'effectuer une rotation de changement de pas autour de son axe propre, ce qui de toutévidence a pour consé- quence un déplacement desdites surfaces de contact et des trajectoires des bras basculant correspondants. L'effet d'un tel déplacement est d'altérer ou de compromettre le contact entre lesdits bras basculantset lesdites surfaces de contact correspondantes, ce qui inévitablement augmente l'usure et compromet l'efficacité de tels dispositifs de limitation des oscillations. Ceci est extrêmement dangereux pour ce qui con- cerne la commande des oscillations verticales, dans la me- sure o, alors que les oscillations horizontales sont con- trôlées, au moyen d'amortisseurs hydrauliques entre la pa- le et le moyeu, des oscillations verticales à basse vites- se sont généralement contrôlées uniquement par lesdits bras basculants.En conséquence, toute altération dans l'ef- ficacité desdits bras basculantspeut, en particulier pen- dant le décollage, et en raison à la fois du vent et de "l'effet de sol" bien connu, entraîner une variation bru- tale du pas des pales et le retournement de l'hélicoptère. Le but de la présente invention est de proposer un rotor conçu, au moins en ce qui concerne le dispositif de limi- tation des oscillations verticales, pour assurer un con- tact parfait et à tout moment, entre les bras basculants et les surfaces de contact correspondantes, indépendamment du pas de la pale. A cet effet, conformément à la présente inven- tion, on propose un rotor articulé d'hélicoptère compre- nant un arbre d'entraînement, un moyeu central monté sur ledit arbre d'entraînement, un certain nombre de pales s'étendant sensiblement radialement à partir dudit moyeu et reliées de manière articulée à ce dernier, et un dis- positif de limitation des oscillations de chaque pale par rapport audit moyeu et sensiblement parallèles à l'axe dudit arbre d'entraînement, caractérisé par le fait que, pour chaque pale, ledit dispositif de limitation comprend une noix annulaire supportée sur ladite pale de telle sor- teq'elle tourne autour de son axe propre parallèle à l'axe de ladite pale, un entraîneur s'étendant entre la noix. annulaire et ledit moyeu, afin de la rendre solidaire de ce dernier en rotation autour de l'axe dc 2dit nrix annulaire, ledit entraîneur comprenant un élément à longueur variable et unjoirtarticulé, et des moyens à bras basculants disposés entre ledit moyeu et ladite noix annulaire, et agencés de façon à tourner dans un plan sensiblement parallèle à l'axe dudit arbre d'entraînement. Un mode de réalisation non limitatif de la pré- sente invention sera décrit à titre d'exemple en référence aux dessins annexés, sur lesquels: la Figure 1 représente une coupe axiale schémati- que d'un mode de réalisation préféré d'un rotor conforme aux enseignements de la présente invention; la Figure 2 représente une coupe à plus grande échelle d'un détail de la Figure 1, la Figure 3 représente une vue en plan du détail de la Figure 2, et les Figures 4 et 5 représentent des élévations de deux détails des Figures 2 et 3. Sur la Figure 1, la référence 1 désigne un rotor principal d'hélicoptère comprenant un arbre d'entraînement sensiblement vertical 2, dont l'extrémité supérieure débou- che d'un trou 3 ménagé dans le fuselage 4 de l'hélicoptère. Le rotor 1 comprend également un moyeu 5 coaxial à l'arbre 2 et monté sur ladite extrémité supérieure de ce dernier, ainsi qu'un certain nombre de pales 6 (dont une seulement est représentée) s'étendant vers l'extérieur et sensiblement radialement à partir du moyeu 5, et chacune reliée à ce dernier au moyen d'un dispositif de liaison correspondant 7. Le moyeu 5 comprend un corps tubulaire interne 8 de préférence réalisé en métal, et monté sur l'arbre 2, ainsi qu'un cadre externe 9, de préférence réalisé en ma- tériaux composites, et ayant une section horizontale (non représentée) sensiblement sous la forme d'un polygone ré- gulier à sommets arrondis égaux en nombre auxdites pales 6, et enfin un certain nombre d'éléments de raccordement annu- laires 10, disposés chacun entre le corps tubulaire 8 et un sommet arrondi correspondant sur ledit cadre 9. A ses extrémités supérieure et inférieure, le corps tubulaire 8 présente deux flasques annulaires 11, dont chacun présente un certain nombre de gorges 12 (dont une seule est représentée) et loge une partie d'une bande annulaire 13 de matériaux composites ayant une section sen- siblement rectangulaire. Chaque bande 13 sur le flasque 11 supérieur est agencée en regard d'une bande similaire 13 sur le flasque inférieur 11, et les bandes de chacune des- dites paires de bandes opposées 13 sont solidaires l'une de l'autre, de manière à former un élément annulaire cor- respondant 10, et ces bandes sont également solidaires des éléments annulaires adjacents 10 et du cadre 9. Ledit ca- dre 9 est également constitué de deux bandes superposées 14, qui sont rendues solidaires des bandes 13 de chaque élément annulaire 10 au moyen d'une chemise 15 en maté- riauxcomposites, de façon à définir, sur chaque sommet ar- rondi du cadre 9, une structure de pont 16 reliée au dis- positif de liaison 7 de la pale 6 correspondante. Chaque dispositif de liaison 7 comprend une chape 17 sensiblement en forme de U montée de sorte que son côté concave soit tourné vers l'arbre 2. Ladite cha- pe 17 comprend un bras supérieur 18 et un bras inférieur 19 solidarisés à leur extrémité interne, par un élément de base 20 qui, sur le côté tourné vers l'extérieur, pré- sente une fente 21 sensiblement horizontale délimitant, sur l'élément 20 lui-même, deux bras superposés 22 tour- nés radialement vers l'extérieur par rapport à l'arbre 2. Les bras 22 présentent deux trous 23 axiaux et tra- versants (dont un seulement est représenté), et chacun présente une fente 25 sensiblement parallèle à la fente 21. Chaque dispositif de liaison 7 comprend également un adaptateur 26 ou raccord d'adaptation constitué de deux chapes superposées 27 et 28. Ladite chape 27 loge le pied d'une pale 6 correspondante, lequel pied est fixé aux bras de la chape 27 au moyen de deux boulons traversants 29 (dont un seulement est représenté). Ladite chaque 28 com- prend deux bras superposés 20, chacun engagé de manière à pouvoir tourner et à pouvoir coulisser axialement à l'inté- rieur d'une-fente 25 correspondante, et chacun présentant un trou 31 coaxial à l'un des trous 23. Ledit trou 23 et le trou coaxial 31 reçoivent une broche 32 ajustée, tandis que l'autre trou 23 (non re- présenté) loge un moteur (non représenté) coopérant de ma- nière connue avec un entraînement (non représenté) de tel- le sorte qu'il pivote la pale 6 correspondante autour de l'axe du moteur, après avoir tout d'abord retiré la broche 32. Le raccord d'adaptation 26 et ledit moteur (non représenté) assurent, de manière connue, le "repliage" de la pale correspondante 6 le long du fuselage 4, pour per- mettre à l'hélicoptère d'être rangé dans un espace confi- né, tel que l'intérieur d'un navire. Chaque dispositif de liaison 7 est relié à la structure en pont 16 correspondante au moyen d'une paroi 33 s'étendant dans l'ouverture centrale de l'élément an- nulaire correspondant 10 et reliéeaux extrémités internes libres des bras correspondant 18 et 19 au moyen de deux boulons traversant 34 (dont un seulement est représenté). Ladite paroi 33 présente un trou central 35 s'étendant sensiblement radialement par rapport à l'arbre 2 et logeant un joint sphérique 36, dont la rotule 37 est montée sur l'extrémité libre d'un appendice 38 ayant, à l'autre extrémité, une bride 40. Ladite bride 40 est reliée à une bride 41 disposée dans un plan sensiblement parallèle à l'axe de l'arbre 2, et solidaire du bord ex- terne des flasques 11. La paroi 33 est reliée de manière connue (non re- présentée) à un dispositif de commande de changement de pas (non représenté) et est munie latéralement, de manière con- nue, de surfaces de contact (non représentées) réalisées pour coopérer de manière connue avec les extrémités de bras basculantscorrespondants (non représentés) montés sur l'ap- pendice 38, pour limiter le déplacement de la pale 6 corres- pondante dans un plan sensiblement horizontal, perpendicu- laire à l'axe de l'arbre 2. La surface de la paroi 33 tournée vers l'élément de base 20 correspondant est reliée au patin interne 42 d'un palier élastométrique 43, dont le patin externe 44 est agencé sensiblement en contact avec la structure de pont correspondante 16, et est relié, au moyen de vis 45 sur ses extrémités supérieure et inférieure,aux extrémités libres de deux bras 46 et 47 d'un support 48 en forme de U monté sur ladite structure en pont 16 avec sa face con- cave en regard de l'arbre 2 et avec son propre élément de base 49, reliant les bras 46 et 47, agencé de façon à ve- nir en contact avec la surface externe de la structure en pont 16. Entre chaque support 48 et la chape 17 du dispo- sitif de liaison 7 correspondant, il est prévu un disposi- tif 50 pour limiter les oscillations de la pale 6 par rap- port au moyeu 5 dans un plan sensiblement vertical, pa- rallèle à l'axe de l'arbre 2. Comme représenté en particulier dans les Figures 2 et 3, le dispositif de limitation 50 comprend une noix annulaire 51 ayant son axe sensiblement parallèle à celui de la pale 6 correspondante. La noix annulaire 51 est mon- tée sur la chape 17 de telle sorte qu'elle tourne autour de son axe propre, et occupe une position angulaire fixe par rapport au moyeu 5. Le support 48 et deux bras bascu- lants54 et 55 forment également une partie. intégrante du dispositif de limitation 50; le support 48 étant bloqué sur la structure en pont correspondante 16 et-relié à la noix annulaire 51 au moyen d'un organe d'actionnement articulé 53, et les deux bras basculant 54 et 55 étant réalisés afin de pivoter dans un plan sensiblement parallèle à l'axe de l'arbre 2, ces deux bras 54 et 55 étant de plus disposés entre le support 48 et la noix annulaire 51 afin de limi- ter respectivement un déplacement vers le baset vers le haut de la noix annulaire 51 par rapport au support 48, lorsque la vitesse du rotor 1 est inférieure à une vites- se donnée. De manière plus détaillée, entre les bras 18 et 19 de chaque chape 17, s'étend une paroi transversale 56 ayant des brides 57 à ses extrémités opposées pour la re- lier auxdits bras 18 et 19. La paroi 56 est disposée dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe de l'appendi- ce 38 correspondant, et présente un trou central traver- sant 58 dont la surface délimite un siège annulaire coni- que 59 qui s'évase en direction de l'arbre 2. Le siège 59 constitue un siège de support et de glissement pour la noix annulaire 51 dont la surface externe comprend une partie tronconique 60 en contact avec le siège 59 et une partie cylindrique 61 qui s'étend à partir de la petite base de la partie 60 vers la pale 6 correspondante et dans le trou 58. La noix annulaire 51 est fixée axialement à l'intérieur du trou 58 au moyen d'une bague de retenue 62 et présente, sur le côté tourné vers le moyeu 5, un appendice 63 s'étendant sensiblement radialementves l'ex- térieur, pour la liaison à l'organe d'actionnement 53. Comme représenté sur les Figures 2 et 3, l'or- gane d'actionnement 53 s'étend dans un plan sensiblement radial par rapport au moyeu 5 et comprend une bielle 64 télescopique, de longueur variable, constituée d'une ti- ge pleine 65 en forme de tronçon cylindrique montée cou- lissante à l'intérieur d'une tige creuse 66 et fixée à cel- le-ci d'une manière axialement coulissante mais en position angulaire fixe au moyen d'un boulon diamétral traversant 67, qui est engagé dans un trou diamétral traversant 68 perçé au travers de la tige 65,et qui est agencé pour glisser le long de deux fentes axiales 69 ménagées dans la tige 66. L'extrémité de la tige 65 tournée vers la noix annulaire 51 est reliée de manière à être solidaire d'une chape-70 dans laquelle est engagé l'appendice 63 et montée pivotantesur ce dernier au moyen d'une broche constituée d'un boulon 71 agencé sensiblement horizontalement et per- pendiculaire à l'axe de la noix annulaire 51. L'extrémité de la tige 66 tournée vers le moyeu , et opposée à l'extrémité dans laquelle est engagée la tige 65, est reliée à une chape 72 d'un joint universel 73 comprenait, en plus de la chape 72, une douille 74 ayant une section externe sensiblement carrée, et qui est montée à l'intérieur de la chape 72, et dans laquelle sont engagées deux broches coaxiales 75perpendiculaires au boulon 71. Comme représenté sur la Figure 2, chaque broche 75 s'étend dans un trou correspondant ménagé au travers d'un bras correspondant de la chape 72, et est supportée par une plaque correspondante 76.qui, comme représentée sur la Figure 3 est reliée de manière à être solidaire de la surface externe dudit bras au moyen d'une vis de blocage 77. Ladite douille 74 constitue un coulisseau mon- té de manière rotative et coulissante axialement sur un guide rectiligne fixé par rapport au moyeu 5 et consti- tué d'une tige 78. La douille 74 présente un alésage axial cylindrique débouchant 79 perpendiculaire aux bro- ches 75 et dans lequel la tige 78 est engagée de maniè- re coulissante et rotative, laquelle tige 78 est égale- ment cylindrique et a ses extrémités reliées au support 48 par l'intermédiaire d'un support 80 en forme de U so- lidarisé au support 48 par certaines des vis 45. Comme représenté en particulier sur les Figures 2 et 4, l'élément de base 49 du support 48 présente, sur le côté tourné vers la pale 6 correspondante, un nez 81 délimitant une chape 82 (figure 4) ayant deux trous tra- versant 83 dans lesquels est engagée une broche 84, dont les extrémités opposées font saillie hors des trous 83 et sont montées respectivement sur un premier bras 85 et sur un second bras 86 du bras basculant 54. Ledit premier bras 85 est disposé à la partie supérieure, et comprend une tête 87 destinée à coopérer avec une surface de support 88 ménagée sur la noix annulaire 51 afin de supporter, au repos, la pale 6 respective sur le moyeu 5, et afin de se déplacer en direction de l'arbre 2 et de dégager ladite surface 88, à la suite de la rotation du bras bas- culant 54 par un contre-poids 89 relié à l'extrémité du bras inférieur 86, lorsque le rotor 1 dépasse une vites- se donnée prédéterminée. Ledit bras basculant 54 est pi- voté à l'encontre de l'action d'un ressort 90, dont la partie centrale est enroulée autour d'une broche 84, et dt les extrémités viennent respectivement en contact du nez 81 et de la tête 87, pour pousser la tête 87 vers le bas et en contact avec la surface externe du nez 81. A la partie inférieure, le nez 81 présente une surface de support 92 destinée à coopérer avec le bras basculant 55, pour limiter, au repos, tout déplacement vers le haut de la pale correspondante 6. Comme représenté à la Figure 5, sur le côté tourné vers le moyeu 5, la noix annulaire 51 présente une chape inférieure 93 à laquelle le bras basculant 55 est relié de manière rotative par l'intermédiaire d'une broche 94 et d'un ressort de rappel 95. En service effectif, toute rotation de la pale 6 et, en conséquence, de la chape correspondante 17 au- tour de leur axe, à la suite d'un changement de pas de la pale 6, entraîne une rotation mutuelle de la noix annu- laire 51 et de la paroi support correspondante 56, ladite paroi 56 tournant par rapport à la noix annulaire 51, la- quelle est maintenue en position angulaire fixe par rap- port au support 48, par l'organe d'actionnement 53. En d'autres mots, en conséquence, les seuls mouve- ments mutuels entre chaque noix annulaire 51 et le support 48 correspondant sont deux mouvements oscillants, dont le premier, dans un plan perpendiculaire à l'axe de l'arbre 2, n'affecte en aucun cas la juxtaposition parfaite des bras basculant 54 et 55 et les surfaces de support cor- respondantes 88 et 92, en raison de la taille desdites surfaces perpendiculaires au plan de la Figure 2. Pour ce qui concerne le second desdits mouvements oscillants, il prend place dans un plan parallèle à l'axe de l'arbre 2 et, pour une vitesse de rotor l.inférieure à une vites- se donnée, est limité par les bras basculants 54 et 55, lesquels, en raison de l'absence de tout déplacement an- gulaire entre la noix annulaire 51 et le support 48, sont maintenus en permanence et parfaitement en regard de la surface de support correspondante 88 et 92. REVENDICATIONS 1. Rotor articulé d'hélicoptère (1) comprenant un arbre d'entraînement (2) , un moyeu central (5) monté sur ledit arbre d'entraînement (2), un certain nombre de pales (6) s'étendant sensiblement radialement à partir du- dit moyeu (5) et reliéesde manière articulée à ce dernier, et un dispositif (50) de limitation des oscillations de chaque pale (6) par rapport audit moyeu (5) et sensible- ment parallèles à l'axe dudit arbre d'entraînement (2), caractérisé par le fait que, pour chacune des pales (6), ledit dispositif de limitation (50) comprend une noix an- nulaire (51) supportée sur ladite pale (6) de manière à tourner autour de son propre axe parallèle à l'axe de la- dite pale (6), un entraîneur à organe d'actionnement (53) s'étendant entre ladite noix annulaire (51) et ledit moyeu (5), afin de rendre celle-ci solidaire du moyeu en rota- tion autour dudit axe de la noix annulaire, ledit entraî- neur à organe d'actionnement (53) comprenant un élément de longueur variable (64) et un joint articulé (74, 78), et des moyens à brabasculants(54, 55) disposés entre le- dit moyeu (5) et ladite noix annulaire (51) et agencés afin de tourner dans un plan sensiblement parallèle à l'axe dudit arbre d'entraînement (2). 2.Rotor selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chacune desdites pales (6) est reliée au- dit moyeu central (5) par une chape (17) comprenant deux bras (18, 19) agencés respectivement au-dessus et au-des- sous dudit moyeu central (5), ladite noix annulaire (51) étant disposée entre lesdits deux bras (18, 19) et suppor- tée par ces derniers. 3. Rotor selon la revendication 2, caractérisé par le fait que chaque chape (17) comprend une paroi (56) s'étendant entre lesdits deux bras (18, 19) et transver- salement par rapport à l'axe de ladite pale (6) correspon- dante, ladite paroi transversale (56) ayant un siège cen- tral conique (59) tourné vers ledit moyeu (5), et ladite noix annulaire ayant une surface annulaire conique (60) bloquée axialement de façon à être en contact avec ledit siège conique (59) et coopérant en rotation avec ce der- nier. 4. Rotor selon l'une des revendications 1 à 3 précédentes, caractérisé par le fait que, pour chaque pa- le (6), ledit entraîneur à organe d'actionnement (53) comprend également un guide (78) monté sur ledit moyeu (5), sensiblement transversalement par rapport à l'axe de ladite pale correspondante (6), et un coulisseau (74) monté de manière à coulisser le long dudit guide (78), ledit coulisseau (74) étant relié à une extrémité dudit élément de longueur variable (64) au moyen dudit joint articulé (73). 5. Rotor selon la revendication 4, caractérisé par lefait que ledit joint articulé (73) est un joint universel. 6. Rotor selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé par le fait que ledit guide (78) comprend une tige (78) rectiligne en forme de tronçon cylindrique, et ledit coulisseau (74) comprend une douille cylindri- que reliée à ladite tige de manière à coulisser axiale- ment et en rotation, ledit joint articulé (73) compre- nant une chape (72) reliée à une extrémité dudit élé- ment (64) à longueur variable, et ladite douille (74) étant montée pivotante sur ladite chape (72) de telle sorte qu'elle tourne par rapport à cette dernière au- tour d'un axe perpendiculaire à l'axe longitudinal de ladite douille (74) et à celui dudit élément (64) à longueur variable. 7. Rotor selon l'une des revendications 1 à 6 précédentes, caractérisé par le fait que ledit élé- ment de longueur variable (64) comprend une tige té- lescopique constituée de deux éléments (65, 66) reliés l'un à l'autre de manière à coulisser axialement mais fixes en position angulaire relative. 8. Rotor selon l'une des revendications 1 à 7 précédentes, caractérisé par le fait que lesdits moyens à bras basculants(54, 55) comprennent au moins un bras basculant (54, 55) supporté en rotation sur ledit moyeu (5), ladite noix annulaire (51) ayant une surface de con- tact (88) pour une surface d'extrémité sur ledit bras basculant (54).