Brevet FR2604684A1 — publié le 19880408

La présente invention concerne d'une manière géné- rale des systèmes d hélice d'avion et plus particulièrement des systèmes d'hélice à pas variable. Habituellement les systèmes d'hélice d avions à pas variable comportent une pluralité de pales d'hélice s'éten- dant radialement à partir d un moyeu central. un moteur pour faire tourner le moyeu et les pales de l'hélice, et un sys- tème de commande du pas qui fait pivoter les pales de l'hé- lice autour de leurs axes longitudinaux afin de faire varier 1 angle (le pas) des pales par rapport au flux d'ai-r ap-pro- chant. Le moyeu comporte une chambre interne dans laquelle est logée le système de commande du pas. Les systèmes de commande du pas comportent généra-- lement un mécanisme de verrouillage du pas. Dans le cas d'une défaillance du système de commande du pas. ce mécanis- me de verrouillage du pas empêche une survitesse du moteur en empêchant que les pales ne retournent à un pas plus fai- ble. (mise en drapeau). Un type de mécanisme de verrouillage du pas est commandé hydromécaniquement. Un fluide sous pression main- tient le mécanisme de verrouillage du pas. qui est sollicité par un ressort. écarté de sa position de verrouillage. Lors- qu'il est déterminé que la pale de l'hélice est en train de se déplacer d'une manière indésirable en direction d'un pas plus faible, le fluide sous pression est évacué ce qui per- met au ressort d'amener le mécanisme de verrouillage du pas en prise avec des dents fixes du mécanisme de verrouillage, afin de bloquer le mouvement de la pale. Des exemples de ce type de mécanisme de verrouillage du pas sont décrits dans les brevets US 2 940 527. 2 985 244. 3 187 819 et 3 439 745. Certains mécanismes de verrouillage du pas font partie d'un actionneur hydraulique. Par exemple les brevets US Re.26 461 et 4 523 891 décrivent une vis fixée à un ac tionneur hydraulique qui empêche que la pale de l'hélice ne se déplace vers un pas faible. Des dispositifs de commande du pas purement mécani- ques, à la différence des dispositifs hydrauliques, utili- sent des mécanismes de verrouillage du pas totalement méca- 2 2604684 niques. Par exemple les brevets US 2 856 012 et 3 895 884 décrivent chacun un anneau cannelé comportant des dents qui forcent un anneau en prise vers et dans un anneau de ver rouillage fixe lorsqu'une pale de l'hélice est en train de se déplacer d'une manière indésirable en direction d'un pas plus faible D'autres moyens et appareils sont recherchés afin d'éviter que le pas d'une pale d'hélice varie et d'empêcher ainsi les conditions de survitesse. C'est dans ce but qu'a été orientée l'invention Suivant l'invention un actionneur de changement de pas mécanique est pourvu d un mécanisme de verrouillage du pas qui tourne simultanément avec le mouvement de l'action- neur afin de permettre à 1 actionneur d'établir le pas des pales de l'hélice mais de bloquer les pales de l'hélice en. position lorsqu'il ne tourne pas simultanément avec l'ac- tionneur. Suivant une forme d'exécution de 1'invention un premier moteur entraîne l'actionneur. un second moteur en- traîne le mécanisme de verrouillage du pas et un synchroni- seur coordonne les premier et second moteurs de telle façon que le mécanisme de verrouillage du pas se déplace conjoin- tement avec l'actionneur. Le mécanisme de verrouillage du pas conserve une position longitudinale à l'intérieur du moyeu tout en tour- nant. en même temps qu'a lieu le mouvement longitudinal de l'actionneur. mais il se déplace longitudinalement, conjoin- tement avec l'actionneur. s'il ne tourne pas en même temps que celui-ci. Dans la position de verrouillage. le mécanisme de verrouillage du pas vient en butée contre une saillie en empêchant ainsi la poursuite du mouvement de l'actionneur. ce qui bloque le pas de la pale de l'hélice. Le mécanisme de verrouillage du pas est placé avantageusement sur 1 action- neur à proximité immédiate de la pale de l'hélice de telle façon que des dommages causés à des composants plus éloignés- de la pale de l'hélice n'affectent pas le fonctionnement du mécanisme de verrouillage du pas 3 2604684 On décrira ci-après,à titre d'exemple non limitatif. une forme d'exécution de la présente invention,en référence au dessin annexé sur lequel La figure 1 est une vue en élévation. partiellement en coupe, d'un système de propulsion d'un avion utilisant le mécanisme de verrouillage du'pas suivant l'invention. La figure 2 est une vue en coupe longitudinale partielle, à plus grande échelle. d'un moyeu d'une hélice tel que représenté sur la figure 1. La figure 3 est un schéma synoptique du système d'entrainement du mécanisme de verrouillage du pas représen- té sur la figure 2. Un système de propulsion d'avion utilisant les prin- cipes de la présente invention est illustré sur la figure 1. Un moteur 10 entraine en rotation un moyeu 12 par l'inter- médiaire d un arbre 14. Une pluralité de pales d'héli.ce 16. s'étendant radialement. sont montées dans le-moyeu afin de tourner conjointement avec celui-ci. Chaque pale est montée. à l'endroit de son pied 18. par l'intermédiaire de roule- ments 20 qui permettent à la pale de pivoter autour d un axe longitudinal 22. Un système de commande du pas, repré- senté dans son ensemble par la référence 24 est accouplé à l'extrémité 26 du pied de la pale afin de faire pivoter cette pale et d'ajuster par conséquent le pas de la pale comme il sera précisé ci-dessous. Si on se réfère à la figure 2 on voit que les dé- tails du système de commande du pas y sont représentés. Une vis à billes 28 est montée à l'intérieur du moyeu afin de pouvoir effectuer un mouvement de rotation par rapport à l'arbre 14 et au m'oyeu 12. Un roulement à rouleaux 30 est monté entre l'arbre 14 et la vis à billes 28 tandis qu un roulement à billes 32 est monté entre la vis à billes 28 et le moyeu 12 si bien que la vis à billes est capable de tour- ner par rapport à l'arbre et au moyeu. La vis à billes pré- sente une gorge ou cage hélicoidale 34 pour recevoir des billes 36 comme il sera précisé ci-après. Une surface dentée 38 s'étend radislement vers l'intérieur à l'endroit de la partie extrême interne 40 de la vis à billes, comme il sera précisé plus loin. Un écrou à billes 42 comporte une cage hélicoïdale 44 coopérant avec la cage hélicoïdale 34 dans la vis à bil- les 28. La rotation de la vis à billes provoque une transla- tion longitudinale de l'écrou à billes. Les billes roulent dans les cages hélicoidales 44.34 à la moitié de la vitesse des cages et elles sortent à l'extrémité postérieure de l'écrou à billes. Un tube de retour (non représenté), formé dans l'écrou à billes. recueille les billes à l'extrémité postérieure de l'écrou à billes et les remet en circulation à l'extrémité antérieure de cet écrou. en maintenant ainsi un train de billes à l'intérieur des cages hélicoïdales en vue d un fonctionnement continu. L'écrou à billes comporte une première saillie radiale 46 qui maintient une extrémité d'une tige de liaison 50. La seconde extrémité 52 de la tige de liaison est fixée à un doigt excentrique 54 monté sur l'extrémité 26 du pied de 'la pale 16. Une seconde saillie radiale 56 prévue sur l'écrou à billes, comportant une por- tion taraudée 58. de section rectangulaire -orientée paral- lèlement à la vis à billes, agit en tant que mécanisme de verrouillage du pas comme il sera décrit ci-après. Une vis 60 du mécanisme de verrouillage du pas porte une portion filetée externe 62 tournant dans la portion taraudée 58 de la seconde saillie radiale 56. La vis du mécanisme de verrouillage du pas est montée à rotation, h l'endroit de sa partie extrême externe 64. dans une saillie du moyeu 66 et, à l'endroit de.sa partie extrême interne 68, dans un renflement 70. Un épaulement 72 qui est disposé à proximité de la portion extrême externe 64 de la vis du mécanisme de verrouillage du pas, limite le mouvement longi- tudinal vers l'extérieur (c'est-à-dire en direction d'un pa.s faible) de la vis du mécanisme de verrouillage du pas. Un pignon 74 est monté fixe sur la vis du mécanisme de ver- rouillage du pas entre la portion filetée 62 de la vis et le renflement de montage 70 comme il sera décrit ci-après. 26046e4 Un premier moteur hydraulique 76 (représenté schéma- tiquement sur la figure 3) qui assure l:entrainement de la vis à billes 28, entraine, par l'intermédiaire d'un train d'engrenages différentiel 77 (représenté schématiquement sur la figore 3), un premier pignon 78 monté autour d'un axe central 80 de l'arbre 14. Le train d engrenages différen- tiel 77 transfère la force d'entrainement du premier moteur hydraulique 76 qui est monté fixe. au premier pignon 78 qui est monté à rotation par rapport au moyeu et conjointement avec ce moyeu. Le premier pignon 78 entraîne un premier pignon fou 82 qui est en prise avec la surface dentée inter- ne 38 de la vis à billes. afin de transmettre à celle-ci la force d'entraînement en rotation du premier moteur hydrau lique 76. Le premier pignon 78 porte une première patte 83 en saillie vers l'extérieur, sur une surface externe de celui-ci, à des fins qui seront précisées plus loin. Un second moteur hydraulique 84 (représenté schématiquement sur la figure 3) qui assure l'entraînement de la vis 60 du mé- canisme de verrouillage du pas, entraîne, par l'intermédiai- re d'un train d'engrenages différentiel 85,. un second pi- gnon 86 qui est monté circonférentiellement autour du pre- mier pignon 78. Le train d'engrenages différentiel 85 transfère la force d'entraînement du second moteur hydrau- lique 84, qui est monté fixe. au second pignon 86 lequel est monté à rotation par rapport au moyeu et conjointement avec ce moyeu. La force d'entraînement du second moteur hydrau- lique 84 est transmise à la vis 62 du mécanisme de ver- rouillage du pas par l'intermédiaire du second pignon 86. d'un second pignon fou 88 et du pignon 74 monté sur l'extré- mité interne de la vis 62 du mécanisme de verrouillage du pas. Ce second pignon 86 porte une seconde patte 90 qui fait saillie vers l'intérieur à partir d'une surface interne d.e ce pignon, afin de coopérer avec la première patte 83 fai- sant saillie à partir du premier pignon 78, comme il sera précisé plus loin. Si on se réfère maintenant à la figure 3, on y voit un schéma du système d'entraînement hydraulique. Une vanne de commande 92 dirige une alimentation en fluide hydraulique 6 2604684 sous pression, provenant d'une source '94, vers l'un des deux moteurs hydrauliques 76.84, comme il a été décrit ci- dessus, afin d'entraîner la pale vers une position corres- pondant à un pas élevé ou un pas faible. Un tiroir de dis- tribution 96 qui est logé à l'intérieur de la vanne de com- mande et qui comporte des portées 98, chacune de ces portées ayant une surface externe 99, dirige le fluide vers l'un ou l'autre des deux moteurs hydrauliques, à travers un conduit ou 102. Les conduits 100 et 102 ont chacun un orifice d'entrée 103 qui a une aire légèrement plus grande que la surface externe 99 des portées 98. Du fait que les orifices d'entrée sont plus grands que les portées 98, du fluide s'échappe pour précharger les moteurs hydrauliques de telle façon que les pattes 83,90 soit en contact pour être en- traînées en synchronisme. Après avoir passé à travers l'un ou l'autre des moteurs hydrauliques, le fluide est dirigé, par l'intermédiaire de conduits 104 et 106, vers un réser- voir 110 par l'intermédiaire d'un conduit 108. En fonctionnement un signal de réglage du pas est- appliqué à la vanne 92. Par exemple, si on désire déplacer la pale vers une position correspondant à un pas élevé, le tiroir de distribution 96 est déplacé vers la droite sur la figure 3. Du fluide hydraulique est alors dirigé vers le premier moteur hydraulique 76 qui entraîne le premier pignon 78 par l'intermédiaire du train d'engrenages différentiel 77. Le premier pignon 78 entraîne en rotation le premier pignon fou 82 qui fait à son tour tourner la vis à billes 28. Par suite de la rotation de la vis à billes 28. l'écrou à billes 42 se déplace longitudinalement vers l'intérieur. Du fait que l'écrou à billes 42 se déplace longitudinalement vers l'intérieur, la paie 16 est tournée.en direction de la position correspondant au pas élevé, par l'intermédiaire de la saillie radiale 46, de la tige de liaison 50 et du doigt excentrique 54. Tandis que le premier pignon 78 est entraîné en rotation, la première patte 83 est en contact avec la secon- de patte 90 solidaire du second pignon 86, afin d'entraîner ce second pignon en synchronisme avec le premier pignon 78. 7 -2604684 Le second pignon 86 fait tourner la vis 60 du mécanisme de verrouillage du pas par l'intermédiaire du second pignon fou 88 et du pignon 74. Le premier pignon 78 et le premier pi- gnon fou 82 d'une part et le second pignon 86 et le second pignon' fou 88 d'autre part sont dimensionnés et synchroni- sés de telle façon que la vis 60 du mécanisme de verrouil- lage du pas tourne à la vitesse appropriée, à l'intérieur de la seconde saillie radiale 56. pour maintenir la vis 60 du mécanisme de verrouillage du pas en position tandis que l'écrou à billes 42 se déplace longitudinalement. Si la vis du mécanisme de verrouillage du pas ne tourne pas à la vitesse appropriée par rapport au mouvement de l'écrou à billes 42, la vis 60 se déplace alors longitudinalement, en direction de la position correspondant au pas faible, con- jointement avec l'écrou à billes 42 jusqu'à ce que l'épau- lement 72 vient butée contre la saillie 66 du moyeu. Le frottement entre les dents de la seconde saillie radiale 56 et la portion filetée 58 de la vis du mécanisme de verrouil- lage du pas empêche alors la poursuite du mouvement longi- tudinal de l'écrou à billes 42. S'il apparaît un défaut de fonctionnement tel que la pale commence à extraire de l'énergie à partir du courant d'air au lieu d'absorber l'énergie du moteur, l'énergie provenant du courant d'air tend à faire tourner la pale en direction de la position de pas faible. Tandis que la pale 16 se déplace vers la position de pas faible, la vis à bil- les 28 a tendance à se déplacer par suite de sa liaison avec la pale réalisée par la tige de liaison 50 et le doigt excentrique 54. Cependant, puisque la vis 60 du mécanisme de verrouillage du pas ne se trouve pas tourner en même temps qu'a lieu le mouvement longitudinal de la vis à billes, cette vis et l'écrou à billes 42 se déplacent longitudina- lement en direction de l'extérieur jusqu'à ce que l'épaule- ment 72 qui est prévu sur la portion extrême externe de la vis 62 du mécanisme de verrouillage du pas, viennent buter contre la saillie 66. Lorsque l'épaulement vient buter con- tre la saillie 66 du moyeu, l'écrou à billes 42 est empêché de poursuivre son mouvement longitudinal. ce qui assure le 8 2604684 blocage de l'hélice en l'empêchant de se déplacer davantage en direction de la position de pas faible. Puisque la dis- tance entre l'épaulement 72 et la saillie 66 du moyeu (c'est-à-dire le "jeu du pas" 112) est petite, l'hélice ne se déplace pas d'une distance appréciable en direction de la position de pas faible. Il convient de not. er. que, par suite de la tolérance étroite entre le renflement 70 et le pignon 74 entraînant la vis 62 du mécanisme de verrouillage du pas, la pale est également empêchée, par la vis 62 du mécanisme de verrouillage du pas. se déplacer en direction de la po- sition de pas élevés. La pale pourrait être forcée en di- rection de cette position de pas élevé si elle absorbait de l'énergie provenant de débris ou d'autres sources. 9 2604684 REVENDICATIONS 1.- Appareil pour ajuster le pas d'une pale d'hélice à pas variable caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'actionnement (42) pour établir le pas de la pale (16) et des moyens de verrouillage '(62) fixés aux moyens d'action- nement (42) pour empêcher que la pale (16) ne s'écarte de sa position de réglage, ces moyens de verrouillage (62) n'empêchant pas les moyens d'actionnement de régler le pas de la pale (16) s'ils se trouvent tourner en même temps qu'a lieu le mouvement des moyens d'actionnement (42) lors- que ces moyens d'actionnement règlent le pas de la pale (16), ces moyens de verrouillage (62) empêchant que la pale (16) ne s'écarte de sa position de réglage s'ils ne se trou- vent pas tourner en même temps qu'a lieu le mouvement des moyens d'actionnement (42). 2.- Appareil suivant la revendication 1 caracté- risé en ce qu'il comprend des premiers moyens (76,78,82,38) pour entraîner les moyens d'actionnement (42), des seconds moyens (84,86,88,74) pour entraîner les moyens de verrouil- lage (62), et des moyens (83,90) pour synchroniser les pre- miers et second moyens d'entraînement de telle façon que, lorsque les premiers ou seconds moyens d'entraînement sont entraînés, les autres moyens parmi les premiers et seconds moyens d'entraînement sont également entraînés pour assurer que les moyens de verrouillage(62) tournent simultanément avec le mouvement des moyens d'actionnement (42). 3.- Appareil suivant la revendication 2 caractérisé en ce que les premiers moyens et les seconds moyens d'en- traînement comprennent chacun un moteur hydraulique (76,84). 4.- Appareil suivant la revendication2 caractéri- sé en ce que les moyens d'actionnement comprennent une vis rotative (28), un écrou (42.) monté de manière à pouvoir se déplacer longitudinalement le long de la vis (28). lorsque cette vis (28) tourne, et des moyens (46, 50,54) pour relier l'écrou (42) à l'hélice afin d'ajuster le pas de cette hé- lice. 5.- Appareil suivant la revendication 4 caractérisé en ce que les moyens de verrouillage comprennent une vis de verrouillage (62) montée à rotation dans l'écrou (42) cette vis de verrouillage (62) conservant une position longitudi- nale tandis qu'elle tourne en même temps qu'a lieu le mou- vement longitudinal de l'-écrou, cette vis de verrouillage (62) se déplaçant longitudinalement si elle ne tourne pas en même qu'a lieu le déplacement longitudinal de l'écrou, et une butée fixe (66) pour limiter le mouvement longitudinal' de la vis de verrouillage (62) dans'une première direction. 6.- Appareil suiyant la revendication 5 caractérisé en ce qu'il comprend une seconde butée (70) pour limiter le mouvement longitudinal de la vis de verrouillage (62) dans une seconde direction. 7.- Appareil de commande du pas d'une pale d'hélice à pas variable, comportant un dispositif d'actionnement pour ajuster mécaniquement le pas de la pale et un dispositif de verrouillage pour empêcher que la pale de l'hélice ne s'écarte de sa position-réglée mécaniquement, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (56,58) pour monter à rotation le dispositif de verrouillage (62) dans le. dispositif d'ac- tionnement (42), des moyens (84,86,88,74) pour entraîner en rotation le dispositif de verrouillage (62) en même temps qu'a lieu le mouvement du dispositif d'actionnement (42), de telle façon que le dispositif de verrouillage (62) conserve une position donnée, et des moyens pour empêcher que le dispositif de verrouillage (62) ne change de position si ce dispositif de verrouillage (62) ne se trouve pas tourner en même temps qu'a lieu le mouvement du dispositif d'actionne- ment (42) assurant le changement de position du dispositif de verrouillage (62).